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Alternative Antriebe - Ladeinfrastruktur, Effizienz und - IIP

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Institut für Industriebetriebslehre und
Industrielle Produktion (IIP)
Lehrstuhl für Energiewirtschaft
Prof. Dr. Wolf Fichtner
Hertzstr. 16, 76187 Karlsruhe
www.iip.kit.edu
Fraunhofer Institut für System
und Innovationsforschung (ISI)
Breslauer Straße 48
76139 Karlsruhe
www.isi.fraunhofer.de
Seminar im Sommersemester 2015
„Alternative Antriebe –
Ladeinfrastruktur, Effizienz und Marktentwicklung“
____________________________________________________________
Dr. P. Plötz, S. Funke, T. Gnann
Seminarthemen:
Block 1: Fahrverhalten und Ladeinfrastruktur
1 Häufigkeit langer Fahrten
Aufgrund der begrenzten elektrischen Reichweite von Elektrofahrzeugen spielen seltene längere
Fahrten eine wichtige Rolle für den Nutzen des Fahrzeuges aus Anwendersicht. Dies gilt sowohl für
reine Batteriefahrzeuge als auch Plug-in-Hybride bei denen der elektrische Fahranteil die
Nutzungskosten stark bestimmt. Ziel der Seminararbeit ist, verschiedene Ansätze zur Modellierung
und Ergebnisse der Häufigkeit langer Fahrten vorzustellen und mit Verkehrsdaten zu vergleichen.
2 Elektrifizierungspotenziale verschiedener Elektrofahrzeuge
Neben reinen Batteriefahrzeugen bieten sog. Plug-in-Hybride erhebliche Potenziale in der
Elektrifizierung des Straßenverkehrs. Dabei ist unklar, mit welcher Antriebsart mehr Kilometer
elektrifiziert werden können. Auf der einen Seite verfügen Batteriefahrzeuge über eine größere
Reichweite, stehen aber im Gegensatz zu Hybride nicht für längere Strecken zur Verfügung. Ziel der
Seminararbeit ist, Literatur-Ergebnisse zu den Elektrifizierungspotenzialen beider Antriebe zu
vergleichen und um eigene Rechnungen zu ergänzen.
3 Auswirkung öffentlicher Ladesäulen auf die Marktentwicklung
Für den Erfolg von Elektrofahrzeugen ist der Aufbau einer bedarfsgerechten Ladeinfrastruktur
maßgeblich. Während ein Großteil des Stromes für Elektrofahrzeuge daheim über Nacht geladen
werden könnte, müssen öffentliche Ladepunkte vor allem die Aufgabe der Zwischenladung am Tag
übernehmen oder für sogenannte Laternenparker den Heimladepunkt ersetzen. Der Ausbau
öffentlicher Ladeinfrastruktur unterscheidet sich erheblich zwischen verschiedenen Märkten. Ziel der
Arbeit ist es, den Ausbau öffentlicher Ladeinfrastruktur mit der Marktentwicklung von
Elektrofahrzeugen in wichtigen Märkten zu vergleichen.
4 Nutzung öffentlicher Ladeinfrastruktur
Um Ladesäulen ökonomisch betreiben zu können, ist eine hohe Auslastung notwendig, da den
derzeitigen Investitionen für Ladesäulen geringe Ertragsmöglichkeiten gegenüberstehen. Zudem wird
von Nutzerseite ein großflächiger Infrastrukturausbau gewünscht, jedoch wird in verschiedenen
Forschungsprojekten die öffentliche Ladeinfrastruktur wenig genutzt. Ziel der Arbeit ist es
verschiedene Forschungsprojekte hinsichtlich der Nutzung von Ladeinfrastruktur gegenüberzustellen,
die Gründe für die Nichtnutzung genauer zu analysieren und Handlungsoptionen der Beteiligten beim
Ladeinfrastrukturaufbau aufzuzeigen. Daran anschließend sind mögliche Entwicklungen hinsichtlich
des Ladeinfrastrukturausbaus zu skizzieren, denen ein ökonomischer Betrieb der Ladeinfrastruktur
zugrundeliegt.
KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg
und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft
www.kit.edu
Block 2: Energieeffizienz
5 Begrenzte Rationalität und Beschaffungsverhalten bei energieeffizienten Fahrzeugen
Mit dem Begriff des „energy efficiency gaps“ wird eine Situation umschrieben, in der Investitionen in
energieeffizienzsteigernde Produkte oder Dienstleistungen unterbleiben, obwohl sich diese
Investitionen wirtschaftlich rechnen würden. Analysen zu den Gründen für das Bestehen des „energy
efficiency gaps“ können dabei helfen diese Barrieren für Investitionen zu überwinden und so zu einer
Steigerung der Energieeffizienz beitragen. Das Ziel der Seminararbeit zu diesem Thema besteht darin
die Literatur, die es zu diesem Phänomen im Hinblick auf die Beschaffungsentscheidungen in
gewerblichen Fuhrparks gibt zu sichten, zu kategorisieren, vergleichend darzustellen und zu
diskutieren.
6 Geschwindigkeitsbegrenzungen und Energieeffizienz
Eine allgemeine Geschwindigkeitsbegrenzung könnte den Energieverbrauch im Verkehrssektor
reduzieren. Der Traktionsenergiebedarf ist bei hohen Geschwindigkeiten überproportional hoch,
sodass Geschwindigkeitsbegrenzungen über einen geringeren Fahrzeugverbrauch zu geringeren
CO2-Emissionen führen. Ziel der Arbeit ist es, eben genannte Potentiale darzustellen. Diese sollen auf
Basis nationaler und internationaler Verkehrsstatistiken bestimmt werden. Eine Übersicht über die
Entwicklung der Verkehrsmuster in Ländern nach Einführung einer Geschwindigkeitsbegrenzung ist
wünschenswert. Schließlich soll auf weitere Implikationen, wie beispielsweise geringere
Geräuschemissionen, Erhöhung der Verkehrssicherheit, Verbesserung des Verkehrsflusses etc.,
eingegangen werden.
7 Effizienztechnologien für Elektrofahrzeuge
Aufgrund der geringen Speicherdichte von Batterien ist ein geringer Fahrenergiebedarf vor allem bei
Batterieelektrofahrzeugen (BEV) ein entscheidendes Kriterium. Ziel der Arbeit ist es, einen Überblick
über Effizienztechnologien zur Reduzierung des Fahrenergiebedarfs zu geben, die für BEV geeignet
sind. Betrachtet werden sollen Effizienzsteigerungen von Einzelkomponenten im Fahrzeug (bspw.
Effizientere Motoren), die Effizienz verschiedener Antriebsstrangtopologien (z.B. radnahe vs. zentrale
Anordnung der Motoren/des Motors) sowie weitere Technologien (bspw. neue Heizungssysteme). Die
Analysen umfassen sowohl bestehende als auch marktnahe Technologien. Es sollen heutige und
zukünftige Potentiale aufgezeigt werden. Die Bestimmung der Potentiale kann beispielsweise über
geeignete Fahrzyklen erfolgen.
8 Der Rebound-Effekt für Elektrofahrzeuge
Die Einführung oder der Kauf von Produkten mit höherer Energieeffizienz führt häufig zu einer
erhöhten Nutzung des Produktes, welche die potentielle Energieeinsparung teilweise kompensiert.
Dieser sogenannte Rebound-Effekt wird auch bei PKW beobachtet. Es ist bisher allerdings nicht klar,
wie groß der Effekt bei Elektrofahrzeugen sein wird. Ziel der Seminararbeit ist, den Rebound-Effekt im
PKW Bereich darzustellen und die möglichen Auswirkungen auf alternative Antriebe und speziell
Elektrofahrzeuge zu skizzieren und diskutieren.
Block 3: Marktentwicklung
9 Kaufentscheidung und interne Verzinsung
In Kaufentscheidungen werden zukünftige Gewinne im Vergleich zu heutigen Ausgaben geringer
gewichtet. Dies stellt eine Hürde für die Beschaffung von Fahrzeugen mit Alternativen Antrieben dar,
da diese typischerweise teurer in der Anschaffung aber günstiger im Betrieb sind. Ziel der
Seminararbeit ist, die interne Verzinsung und Gewichtung der verschiedenen Zahlungsströme im
privaten Bereich genauer vorzustellen und zu diskutieren.
10 Wirkung von Kaufpreissubvention auf den Markthochlauf
Verschiedene Nationen haben zur Förderung der Elektromobilität direkte Kaufförderungen eingeführt.
Ziel der Seminararbeit ist, die Wirkung von Kaufpreissubventionen für wichtige europäische und
internationale Märkte vergleichend darzustellen und Konsequenzen für die Verbreitung von
Fahrzeugen mit alternativen Antrieben zu diskutieren.
11 Warum die Deutschen keine Gasautos fahren
Der Absatz von Gasfahrzeugen ist in einigen Ländern größer als in der Bundesrepublik obwohl
Gasfahrzeuge hier steuerliche Vorteile genießen. Ziel der Arbeit ist es, die Politikmaßnahmen
KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg
und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft
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verschiedener Länder und ihre Wirkung auf den Absatz von Gasfahrzeugen zu ermitteln. Relevante
Rahmenbedingungen, die ebenfalls Auswirkungen auf die Fahrzeugverkäufe haben, sollen ebenso
dargestellt werden, um die besten Politikmethoden für bestimmte Marktsituationen zu bestimmen.
12 Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie der Bundesregierung
Die Bundesregierung hat unter Federführung des BMVI eine nationale Mobilitäts- und
Kraftstoffstrategie (MKS) vorgelegt zur langfristigen Entwicklung der Energiewende im Verkehr. Ziel
der Seminararbeit ist, die MKS vorzustellen und zu diskutieren sowie mögliche Weiterentwicklungen
zu skizzieren.
Bei der Bearbeitung der Themen wird eine selbstständige Arbeitsweise vorausgesetzt. Bewerbung mit
kurzem Motivationsschreiben und Notenauszug über das Studierendenportal, analog zu anderen
Seminaren des IIP. Studierende im Masterstudiengang werden bevorzugt.
Einführung: 5. Mai 2015, 13:00 Uhr – 14:30, Fraunhofer ISI, Breslauer Str. 48, 76139 Karlsruhe
(Anfahrtsbeschreibung: http://www.isi.fraunhofer.de/isi-media/docs/profil/de/anfahrt.pdf )
Abschlusspräsentation: 02.07.2015, 09:00 – 18:00 Uhr, Fraunhofer ISI, Breslauer Str. 48, 76139
Karlsruhe (Anfahrtsbeschreibung: http://www.isi.fraunhofer.de/isi-media/docs/profil/de/anfahrt.pdf )
Es besteht Anwesenheitspflicht bei allen Terminen.
Abgabe der schriftlichen Ausarbeitung: 15.08.2015
KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg
und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft
www.kit.edu
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