Optimierung einer induktiven Energieversorgungsinfrastruktur für den urbanen Straßenverkehr

Mit sinkenden fossilen Energiereserven und weltweit steigendem Mobilitätsbedarf steht unserer Gesellschaft auf lange Sicht die Abkehr von fossilen Energieträgern bevor. Die Energiedichte von alternativen Energieträgern liegt deutlich unter der von Erdöl. Bei deren Anwendung muss berücksichtigt werden, dass das vollständige Betanken von Straßenfahrzeugen viel länger dauert und die übertragene Energiemenge für deutlich kürzere Distanzen reicht, als man es von heutigen Fahrzeugen gewohnt ist, die mit fossilen Kraftstoffen betrieben werden. Zur Aufrechterhaltung der Mobilität und schnellen Nutzerakzeptanz müssen die Folgen dieser Umstellung untersucht sowie Anforderungen und Maßnahmen abgeleitet werden, um die Einschränkungen des Verkehrsbetriebs zu minimieren. Diese Arbeit widmet sich der Fragestellung, wie viel Energie der Straßenverkehrsbetrieb erfordert und welchen Anforderungen die Energieübertragung genügen muss, damit künftige Ladeprozesse ohne Einschränkungen für Teilnehmer in den Verkehr integriert werden können. Als Grundlage für die Verkehrsbetrachtungen dienen mikroskopisch simulierte Verkehrsszenarien, deren Modelle mit Verkehrs- und Fahrzeugmessdaten kalibriert werden. Darüber hinaus wird ein zeitdiskretes Modell für die Berechnung des Fahrzeugenergiebedarfs vorgestellt und in ein mikroskopisches Verkehrssimulationswerkzeug implementiert. Die Simulationsdaten münden anschließend in einem linearen Programm, welches unter Berücksichtigung der Ladeleistung und weiteren betrieblichen Randbedingungen mit geeigneten Methoden die Anordnung der Ladestellen optimiert. Abschließend wird das vorgestellte Verfahren beispielhaft an der zu optimierenden Verortung der Komponenten einer induktiven Energieversorgungsinfrastruktur präsentiert. Die Anordnung einer neu in Betrieb zu nehmenden Infrastruktur wird auf den vorherrschenden Verkehr ausgelegt und optimiert. Trotz deutlich geringerer Fahrzeugreichweiten und Übertragungsleistungen als mit heutigen Fahrzeugen müssen Fahrer nach der erfolgten infrastrukturellen Optimierung bei ihrer Routenwahl keine dedizierten Halte für die Energieübertrag berücksichtigen. Städteplanern sowie Infrastruktur- und Flottenbetreibern wird damit erstmals ein Werkzeug und ein Verfahren zur Verfügung gestellt, mit dem vorherrschende oder zukünftige Szenarien hinsichtlich Verkehrsaufkommen und Energiebereitstellung integriert analysiert werden können.