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SI/502716
TEC-OFF – Techno-ökonomische Netzanschlussoptimierung für elektrische Güterflotten
Zusammenfassung
Um eine vollständige Elektrifizierung der Güterverkehrsflotten zu ermöglichen, muss mehr getan werden, als lediglich auf eine Netzverstärkung zu warten. Die Stakeholder können gemeinsam netzgebundene und -ungebundene Lösungen entwickeln, sei es mit bidirektionalem Laden aus Zweitnutzungs- und Fahrzeugbatterien, PV, intelligentem Lademanagement usw. Das vorliegende Projekt nutzt den DPD-Standort Wolf (Basel Wolf/SBB) als Analyseobjekt, um die Bedürfnisse des Paketdienstleisters zu untersuchen und Möglichkeiten zu entwickeln, eine vollständig elektrifizierte DPD-Flotte zu laden, die die notwendigen Anforderungen an die Betriebszeit und die Länge der Zustellrouten erfüllt. Als Resultat wird ein techno-ökonomisches Simulationsmodell entwickelt, um mögliche Massnahmen zu analysieren und den Energiebedarf im Tagesverlauf abzuleiten. Darüber hinaus wird ein TCO- und LCC-Modell entwickelt, um die Wirtschaftlichkeit der Massnahmen zu berechnen und eine fundierte Entscheidung darüber zu treffen, welche Massnahmen aus Sicht des Unternehmens lohnenswert sind. Die Ergebnisse werden generalisiert und verbreitet und unterstützen die Erreichung der Netto-Null-Ziele des Bundes.
Weitere Texte
Publikationen / Ergebnisse
Die Elektrifizierung des Antriebs funktioniert nicht nur bei Personen-, sondern auch bei Lastwagen. Drei Forschungsprojekte haben mit Unterstützung des Bundesamts für Energie untersucht, was zu tun ist, damit Elektroantriebe im Strassengüterverkehr künftig flächendeckend eingesetzt werden. Die Studienautoren fordern verlässliche und wirtschaftlich tragbare Rahmenbedingungen, zudem finanzielle Unterstützung beim Aufbau firmeneigener Ladestationen.
Schlussbericht
Eine Möglichkeit, um das Netto-Null Ziel der Schweiz zu unterstützen, ist die Elektrifizierung des Güterverkehrs. Dies ist alles andere als trivial. Die Fahrzeugflotte muss entsprechend der Bedürfnisse des Betreibers und wirtschaftlich betrieben werden können: Rechtzeitig geladen und bereit sein für den täglichen Einsatz. Das vorlegende Projekt «Techno-ökonomische Netzanschlussoptimierung für elektrische Güterflotten» im Rahmen des Forschungsprogramms Mobilität mit einer Dauer von 1. November 2023 bis 31. Oktober 2025 soll dabei nicht nur Erkenntnisse für DPD und dessen Umschlagsplattform am Standort Wolf Basel liefern, sondern ebenso Entscheidungshilfen für weitere Standorte und andere Logistikdienstleister ergeben. Das erste Projektjahr war dem Aufbau der Fallstudie Wolf, der Erfassung und Aufbereitung von Betriebsdaten sowie ökonomischer Daten für eine erste Version des techno-ökonomische Simulationsmodells als strategisches Modell der ZHAW und als operatives Modell von sun2wheel gewidmet. Diese beiden Modelle greifen ineinander und ergänzen sich zu einem ganzheitlichen Simulationsmodell. Im zweiten Projektjahr wurden die beiden Modelle verfeinert und ausführlich getestet, um die Entscheidungsmechanismen zu validieren. Daran anschliessend wurde eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt, um eventuelle «Tipping Points» des Modells zu ermitteln. Diese wirtschaftliche Analyse liefert wichtige Erkenntnisse, welche eine entscheidende Wissensgrundlage für die Konfiguration von elektrischen Lieferfahrzeugflotten und den zugehörigen Ladesystemen bilden. Die beiden Modelle sind neuartig und bieten für Anwender einen signifikanten Mehrwert durch die schnelle Auslegung eines optimalen Ladesystems und dessen Betrieb «auf Knopfdruck». Es kann von verschiedensten Akteuren, insbesondere Logistikdienstleistern, in der Standortkonfiguration für elektrische Lieferfahrzeug- und Schwerlastflotten eingesetzt werden. Dieses strukturierte Vorgehen und das nun vorliegende holistische Verfahren, wie ein Standort unter Berücksichtigung der «Total Cost of Ownerships» (TCO) geplant und später auch betrieben werden kann, beinhaltet sämtliche Aspekte der Lade- und Energieinfrastruktur. Somit lassen sich bei der Elektrifizierung des Fuhrparks ebenfalls Solaranlagen sowie Speichersysteme (stationäre und/oder bidirektionale mobile Speicher) berücksichtigen. Neben den Anschaffungskosten für Energie- und Ladeinfrastruktur kann ebenfalls der Ausbau des Netzanschlusses berücksichtigt werden, um beispielsweise dem Schnellladebedürfnis von eLKWs gerecht zu werden. Für die DPD-Umschlagsplattformen Wolf Basel und Buchs wurde der Prozess der strategischen Dimensionierung der Lade- und Energieinfrastruktur durchgespielt. Da die Flottenkomposition und Möglichkeit/Bedürfnis Solarstrom zu produzieren und allenfalls zu speichern an verschiedenen Standorten unterschiedlich ist, bedarf es einer massgeschneiderten Auswertung pro Standort. Mit diesem strategischen Modell kann bereits früh abgeschätzt werden, welcher Anteil der Flotte mit Solarstrom geladen werden kann und ob es Sinn macht, einen Teil des geladenen Stroms wieder ins Gebäude zurückzuspeisen. Neben dem strategischen Modell wurde ein weiteres Betriebsmodell entwickelt, welches mit der optimal ausgelegten Energieinfrastruktur (Ladeinfrastruktur, Grösse des Speichers und der PV-Anlagen) den optimalen Betrieb gewährleisten kann. Das Modell berücksichtigt Import-, Export- und Peak-Kosten auf voll dynamisierten 15 Min. Zeitfenstern (d.h. alle Input-Parameter können auf einer 15-Minuten-Basis angepasst werden) und berücksichtigt den nicht-linearen Zusammenhang zwischen Effizienz-Kurve und Lade- bzw. Entladeleistung. Auf dieser Basis lassen sich komplexe Ladepläne herleiten (inkl. Photovoltaik to Vehicle (PV2V), Vehicle to Building (V2B), Vehicle to Vehicle (V2V)), welche den Preispfad unter Berücksichtigung des Abfahrtszeitpunkts optimieren. Die Modelle können unterschiedliche Komplexitäten berücksichtigen und diese ausgehend vom statischen Lastmanagement hin zum dynamischen Lastmanagement (Smart-Charging) steigern. Bei den analysierten Standorten hat sich gezeigt, dass der Netzanschluss meist viel zu hoch ausgelegt ist. Mittels Smart-Charging kann die nötige Leistungskapazität auf 1 kW pro Lieferfahrzeug reduziert werden. Im Weiteren eignen sich Güterflotten sehr gut für dynamische Tarife: Im Gegensatz zum typischen Heimbetrieb können bei einer Fahrzeugflotte unter einem dynamischen Tarifsystem mit bidirektionalem Laden die TCO optimiert werden, indem eine hohe Netto-Netzlast in tiefpreisige Perioden verschoben wird. Damit sind gegenüber reinem Smart-Charging weitere 30% Betriebseinsparungen möglich.
Projektdetails
- Forschungsstelle
- BFE
- Projektstatus
- Abgeschlossen
- Projekttyp
- Forschungsprojekt
- Startdatum
- 2023-11-14
- Enddatum
- 2025-12-30
- Bewilligte Gesamtkosten
- CHF 335000.00
- Sektion
- Mobilität
- NABS Politikbereich
- Erzeugung, Verteilung und rationelle Nutzung der Energie