Erfüllbarkeitsszenarien einer E-Taxiflotte

Transkript

1 Erfüllbarkeitsszenarien einer E-Taxiflotte Zwischenergebnisse des Forschungsprojekts ZENEM Markus Litzlbauer

2 Inhalt der Präsentation 1) Projektbeschreibung 2) Datengrundlage der Taxiflotte 3) TSP-Clusterung und Ranking 4) Rahmenbedingungen 5) Erfüllbarkeitsanalyse und Auswahl der Szenarien 6) TSP-Ladeprofile für die Netzsimulation 7) Zusammenfassung 2

3 Projekt ZENEM Zukünftige Energienetze mit Elektromobilität Synopsis: Mit dem Projekt ZENEM hat man sich zum Ziel gesetzt, die Auswirkungen von zukünftigen E-Taxis auf das Verteilnetz in Wien umfassend zu untersuchen. Förderrahmen: Das Projekt ZENEM wird aus Mitteln des Klima- und Energiefonds gefördert und im Rahmen des Programms NEUE ENERGIEN 2020 (4. Ausschreibung) durchgeführt. Projektdauer: 24 Monate (5/2011 bis 4/2013) Projektkonsortium: 3

4 Überblick der Projektziele 1) Ermittlung des Energiebedarfs einer zukünftigen E-Taxi-Flotte mit Hilfe historischer GPS-Daten 2) Erhebung der bestehenden elektrischen Verbraucher und Verifizierung durch Messungen 3) Bildung von Szenarien unter Berücksichtigung der Erfüllbarkeit der Mobilität 4) Synthese von Maßnahmen zur Integration der E-Taxi-Flotte in das bestehende Stromnetz 5) Analyse der Auswirkungen der E-Taxi-Flotte auf ausgewählte Verteilnetzabschnitte 6) Betrachtung von ökonomischen und ökologischen Aspekten, sowie politischer und baulicher Rahmenbedingungen 4

5 Datengrundlage 1) Anonymisierte, historische GPS-Daten für das gesamte Kalenderjahr 2011 (Vermittlungsgesellschaft Taxi 31300) 2) GPS-System für Vermittlung konzipiert: Originaldaten bestehen aus unregelmäßigen Berichtsintervallen (ca Sek.) 3) Modellhafte Rekonstruktion der durchgängigen Wegeketten zwischen den Taxisstandplätzen (Projektpartner AIT) 4) Methodik: MapMatching, Routing, Filteralgorithmen und Aggregierungsfunktionen (Projektpartner AIT) TU WIEN ESEA,

6 Fahrprofil der Taxiflotte Gemittelter Wochenverlauf der gleichzeitig fahrenden Taxis der Flotte (Jahr 2011) TU WIEN, ESEA,

7 TSP-Clusterung und Ranking Die über 250 Taxistandplätze werden zu 162 Clustern zusammengefasst. Clusterung der Taxistandplätze (TSP): 6-eckige, wabenförmige Cluster Durchmesser je 1 km Zusatzwege werden vernachlässigt Ranking der TSP-Cluster: Kombinatorisches Optimierungsproblem TU WIEN, ESEA, 2012 Lösungsansatz: Aufteilung der TSP in Untermengen und Suche nach lokalen Optima Näherungsweise Ermittlung der Lösung des Gesamtproblems 7

8 Rahmenbedingungen SOCEnde SOCStart 50 % Max. Ladeleistung 50 kw Ladeverluste 10 % 90 % Nutzbarer Anteil der Batteriekapazität > 80 % Qualitätsindikator 6 Stunden Minimale Dauer der Wegeketten 8

9 TU WIEN, ESEA, 2012 Analyse der Erfüllbarkeit Normalladen (einphasig, 230 V, 16 A) reicht unter den Bedingungen in keiner Weise für die Standzeiten der Taxiflotte aus! 9

10 Erfüllbarkeitsszenarien Szenario Szenario Szenario Szenario Ladeleistung 50 kw Ladestellenausbau 20 TSP-Cluster 55 TSP-Cluster Batteriekapazität 24 kwh 48 kwh 24 kwh 48 kwh 10

11 TSP-Ladeprofile für Netzsimulation Entwicklung eines MATLAB -Modells Berücksichtigung der vier gewählten Szenarien Verwendung aller Mobilitätsdaten ohne Einschränkung des Datenpools Maximale Ladeleistung von 50 kw inklusive exponentiellem Abklingterm 3-phasiger Netzanschluss (symmetrische Last) Ermittlung der Ladeprofile für jeden Taxistandplatz (TSP-Cluster mit Ladeinfrastruktur) 11

12 Zusammenfassung Definition von vier Ausbauszenarien der Ladeinfrastruktur auf Basis anonymisierter Mobilitätsdaten einer Wiener Taxiflotte. Normalladen (einphasig, 230 V, 16 A) reicht unter den gewählten Bedingungen in keiner Weise für die Standzeiten der Taxiflotte aus. 50 kw (DC-Ladung, netzseitig dreiphasiger Anschluss) stellt hingegen einen sinnvollen Leistungslevel für zukünftige E-Taxis dar. Bei E-Taxis mit 24 kwh und Schnellladeinfrastruktur (50 kw) an 20 Taxistandplätze (TSP-Cluster) können mehr als 25 % aller Wegeketten erfüllt werden. Mit doppelter Batteriekapazität und 55 TSP-Clustern ergeben sich sogar über 80 % Erfüllbarkeit. 12

13 Kontakt DI Markus Litzlbauer Projektassistent / Forschung Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe E: markus.litzlbauer@tuwien.ac.at T: W: