In der vorliegenden Arbeit werden die Grundlagen der Elektromobilität erläutert und Ladestrategien, die bei Elektrofahrzeugen adaptiert werden sollten um eine höhere Ladesicherheit zu garantieren, erörtert, außerdem wird auch beleuchtet, wie Elektromobilität das Stromnetz unsere Städte beeinflussen könnte, falls viele Elektrofahrzeuge gleichzeitig an das Netz angeschlossen würden.
Um das Phänomen des Klimawandels zu stoppen, wurde von der EU die CO2-Verordnung verabschiedet, damit Autohersteller der Europäischen Union ab dem Jahr 2020 dafür sorgen müssen, den CO2-Ausstoß ihrer Neuwagenflotten auf durchschnittlich 95g/km zu reduzieren. Dieser Wert korrespondiert mit einem 4,1 Liter Benzin- oder 3,6 Liter Dieselverbrauch pro
100 km Fahrt. Nach dem KBA (Kraftfahrtbundesamt) lag in Deutschland dieser Durchschnittswert noch bei 141,8 g /km im Jahr 2012. Dass diese Werte noch so hoch liegen bedeutet, dass selbst mit optimierten Verbrennungsmotoren die neuen festgelegten Grenzen nicht zu erreichen sind.
Aus diesem Grund kommt das Konzept der Elektromobilität zum Einsatz, denn Elektrofahrzeuge weisen keinen CO2 Ausstoß auf und sind deshalb eine ideale Option um den mathematischen Durchschnittswert zu senken. Die Elektromobilität ist ein wesentlicher Baustein zur zukünftigen Ausrichtung des Personen- und Güterverkehrs. Die globale Verkehrsleistung steigt nach aller Vorausschau an. Einige Studien sagen sogar einer Verdopplung des weltweiten Fahrzeugbestands bis 2030 vorher. Dies ist eng mit einer Verknappung der fossilen Energiequellen verbunden, namentlich das Erdöl, und dadurch steigende Kraftstoffpreise.
Die Notwendigkeit einer Reform der Verkehrssysteme ist auf ambitionierte Klimaschutzziele zurückzuführen, die durch extensive Studien z.B. vom Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) oder der International Energy Agency (IEA) unterstrichen wurden. In Deutschland ist bis 2050 eine Senkung der Treibhausgasemission (THG-Emissionen) um 80% gegenüber 1990 zu erreichen. Dies ist im Kontext des Energiekonzepts einer formulierten Zielsetzung der Bundesregierung.
Das Ziel ist, die Endenergienachfrage aus dem Verkehr gegenüber 2005 um 40 % zu reduzieren, mit einer ausschließlichen Optimierung von konventionellen Pkw ist dies nicht zu erreichen.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Elektromobilität
- Allgemeine Übersicht des Elektrofahrzeugs
- Elektroauto Typen
- Das reine Elektroauto (BEV)
- Range Extender (REEV)
- Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV)
- Unterschiedliche Typen von Elektroautos
- Elektrofahrzeuge im Alltag
- Konstruktion von Elektrofahrzeugen
- Bauweise von Elektrofahrzeugen
- Grund zur Auswahl eines Elektrofahrzeugs
- Energiequelle bei der Elektromobilität
- Batterien
- End of life einer Batterie
- Batterie für Elektrofahrzeuge
- Lithium-Ionen-Batterie
- Integration der Lithium-Batterie in die Elektrofahrzeuge
- Aufbau eines Batteriesystems
- Neue Stoffe zur Ersetzung von Kobalt in Autobatterien
- Feststoffbatterie
- Vorschriften für die Entwicklung alternativer Akku Typen für Elektroautos
- Ladekonzepte
- Konduktives Laden
- Induktives Laden
- Batteriewechsel
- Bidirektionale Ladung
- Ladestrategien
- Direkte Ladestrategie
- Indirekte Ladestrategie
- Autonome Ladestrategie
- Erhaltung der Energie einer Batterie
- Erhaltungsladung
- Voll- und Ausgleichsladung
- Ladeverfahren
- Ladevorgang der Elektrofahrzeuge
- Ladestabilität und Ladesicherheit einer Batterie
- Passives Balancing
- Aktives Balancing
- Single Winding Transformator
- Multi Winding Transformator
- Multiple Transformator
- Ladestationen oder Ladesäulen für Elektroautos
- Ladestromtypen (Wechsel oder Gleichstrom)
- Wechselstromladen
- Gleichstromladen
- Ladespannung und Leistung
- Ladekabel für Elektrofahrzeuge
- Kabelquerschnitt
- Ladeanschluss Typen
- Lademanagement für Elektrofahrzeuge
- Netzanschluss von Ladeeinrichtungen > 4,6 kVA
- Netz
- Netzstruktur in Deutschland
- Lastprofile des Netzes
- Netzqualität
- Transienten
- Oberschwingungen
- Zwischenharmonische
- Spannungsschwankungen
- Spannungseinbrüche
- Flicker
- Unsymmetrie
- Die wichtigsten Normen zur Netzqualität
- Netz Integration eines Elektrofahrzeugs
- Einfluss des Schneller Laden auf das Netz
- Leistungsbelastung
- Elektrofahrzeuge und Netzstabilität
- Netzanschluss
- Normen über Netzintegration der Elektromobilität
- Normen
- Belastung des Netzes durch Elektromobilität
- Einfluss des Ladens von Elektrofahrzeugen auf das Netz
- Oberschwingungsströme durch E-Mobile
- Oberschwingungsströme im Neutralleiter
- Einfluss der Elektroautos auf die Übertragungsleistung
- Maßnahmen zur Verbesserung der Netzintegration von Elektromobilität
- Bidirektionale Ladung
- Lokale Spannungsregelung
- Globale Spannungsregelung
- Zusammenfassung
- Abkürzungen Verzeichnis
- Literaturverzeichnis
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Masterarbeit analysiert die Netzintegration von Elektromobilität, wobei der Fokus auf der Integration von Elektrofahrzeugen in das Stromnetz gelegt wird. Die Arbeit untersucht die Auswirkungen des Ladens von Elektrofahrzeugen auf die Netzstabilität und die Herausforderungen, die sich daraus ergeben.
- Einfluss des Ladens von Elektrofahrzeugen auf die Netzstabilität
- Herausforderungen der Netzintegration von Elektromobilität
- Maßnahmen zur Verbesserung der Netzintegration von Elektromobilität
- Technische Aspekte der Elektrofahrzeug-Technologie
- Normen und Richtlinien für die Netzintegration von Elektromobilität
Zusammenfassung der Kapitel
- Einleitung: Diese Einleitung stellt den Kontext der Masterarbeit dar und erläutert die Bedeutung der Elektromobilität im Hinblick auf den Klimawandel, die wachsende Verkehrsleistung und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen. Die Bedeutung von effizienten Akkumulatoren für den Erfolg der Elektromobilität wird hervorgehoben.
- Elektromobilität: Dieses Kapitel liefert eine Übersicht über Elektrofahrzeuge, ihre verschiedenen Typen, ihre Vorteile und ihre Rolle im Alltag. Es werden verschiedene Konstruktionsmerkmale von Elektrofahrzeugen, sowie die Gründe für die Wahl eines Elektrofahrzeugs diskutiert.
- Energiequelle bei der Elektromobilität: Dieses Kapitel befasst sich mit der wichtigsten Energiequelle von Elektrofahrzeugen, der Batterie. Es werden verschiedene Batterietypen, ihre Funktionsweise, ihre Lebensdauer und die Herausforderungen bei der Entwicklung neuer Batterietechnologien behandelt.
- Ladekonzepte: In diesem Kapitel werden die verschiedenen Ladekonzepte für Elektrofahrzeuge, wie konduktives und induktives Laden, sowie Batteriewechsel und bidirektionale Ladung, vorgestellt. Es wird auch auf verschiedene Ladestrategien und die Notwendigkeit einer stabilen und sicheren Ladeinfrastruktur eingegangen.
- Erhaltung der Energie einer Batterie: Dieses Kapitel beschäftigt sich mit der Erhaltung der Batterieleistung und behandelt verschiedene Ladeverfahren, die Ladevorgänge, die Ladestabilität und die Ladesicherheit von Batterien. Es werden verschiedene Balancing-Methoden und die Bedeutung von Transformatoren für die Ladeinfrastruktur erläutert.
- Ladestationen oder Ladesäulen für Elektroautos: Dieses Kapitel befasst sich mit der Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge, einschließlich der verschiedenen Ladestromtypen, Ladespannungen, Ladekabeltypen, Ladeanschlusstypen und dem Lademanagement.
- Netz: Dieses Kapitel beleuchtet die Netzstruktur in Deutschland, die Lastprofile des Netzes und die verschiedenen Aspekte der Netzqualität. Es werden verschiedene Netzstörungen, wie Transienten, Oberschwingungen, Spannungsschwankungen und Flicker, sowie die wichtigsten Normen zur Netzqualität erläutert.
- Elektrofahrzeuge und Netzstabilität: Dieses Kapitel untersucht den Einfluss des Ladens von Elektrofahrzeugen auf die Netzstabilität und die Herausforderungen, die sich aus der Integration von Elektrofahrzeugen in das Stromnetz ergeben.
- Netzanschluss: Dieses Kapitel befasst sich mit den Normen für die Netzintegration von Elektromobilität, die den Anschluss von Elektrofahrzeugen an das Stromnetz regulieren.
- Belastung des Netzes durch Elektromobilität: Dieses Kapitel behandelt den Einfluss des Ladens von Elektrofahrzeugen auf das Netz, insbesondere die Oberschwingungsströme und die Auswirkungen auf die Übertragungsleistung.
- Maßnahmen zur Verbesserung der Netzintegration von Elektromobilität: Dieses Kapitel stellt verschiedene Maßnahmen vor, die die Netzintegration von Elektromobilität verbessern können, wie bidirektionale Ladung, lokale und globale Spannungsregelung.
Schlüsselwörter
Elektromobilität, Netzintegration, Netzstabilität, Ladeinfrastruktur, Batterien, Lithium-Ionen-Batterien, Ladekonzepte, Ladestationen, Ladestrategien, Netzqualität, Oberschwingungen, Spannungsregelung, Normen, Richtlinien, Herausforderungen, Maßnahmen.
- Arbeit zitieren
- Martin Bertin Dongmo (Autor:in), 2019, Netzintegration in der Elektromobilität. Ladestrategien und Ladesicherheit für den Elektroverkehr der Zukunft, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/514053
