Anforderungen an das Stromnetz durch Elektromobilität, insbesondere Elektrobusse, in Hamburg (Metastudie Elektromobilität)

Die Versorgung einer Ladeinfrastruktur für einen signifikanten Marktanteil elektrisch angetriebener Fahrzeuge stellt die Stromnetzbetreiber vor neuen Herausforderungen. Insbesondere muss sichergestellt werden, dass der beim Aufladeprozess der Elektrofahrzeuge entstehende Mehrbedarf an elektrischer Leistung zur Verfügung gestellt werden kann, ohne die Versorgungssicherheit zu minimieren. Gleichzeitig sollten aus ökonomischer Sicht aufwendige Modernisierungsmaßnahmen aller Stromnetzkomponenten vermindert werden.

Aus diesem Grund wurde in der „Metastudie Elektromobilität“ der Einfluss einer verstärkten Durchdringung von Elektrofahrzeugen auf das Hamburger Stromnetz untersucht. Hierbei wurde sich auf die Auslastung der ca. 50 Umspannwerke beschränkt, die jeweils einen definierten Bereich Hamburgs auf der Mittelspannungsebene versorgen. Ein zusätzlicher Fokus der Metastudie lag auf der Umstellung der Bus-Flotten auf Elektrobusse bei den Unternehmen Hamburger Hochbahn AG (HOCHBAHN) und Verkehrsbetriebe Hamburg-Holstein (VHH) für die sich in Hamburg befindenden Busbetriebshöfe.

Für die Betrachtungen wurden das Elektrofahrzeug-Hochlaufszenario „META“ definiert und mit anderen erwarteten Hochläufen verglichen (Abbildung 1). Um die Auswirkungen auf das Netz bei Abweichungen von dem Hochlauf „META“ zu betrachten, wurde ein Korridor um „META“ aufgespannt, welcher durch die Hochläufe „MIN“ und „MAX“ begrenzt wird.

MN_Hochlauf_EFZ_Gesamt_HH_META_2030 — Abbildung 1: Hochlaufszenarien für die Elektromobilität in Hamburg [1]

Die Abbildung 2 zeigt die zeitliche Entwicklung des Mehrbedarfs an elektrischer Leistung durch den Ladevorgang der Elektrofahrzeuge. In der Abbildung 3 wird die zeitliche Entwicklung der Transformatorreserven auf der HS-MS-Ebene dargestellt. Hier wird ersichtlich, bei welchen Umspannwerken zu einem bestimmten Zeithorizont eventuell Handlungsbedarf entsteht, da die bisherigen Reserven bei dem angenommenen Elektrofahrzeug-Hochlauf ihre Grenzen erreichen.

Last_Meta_Bericht — Abbildung 2:
Zeitliche Entwicklung des Mehrbedarfs an elektrischer Leistung im Szenario „META“ [1]

Reserve_Meta_Bericht — Abbildung 3:
Zeitliche Entwicklung der HS-MS-Transformatorreserven im Szenario „META“ [1]

Die Metastudie enthält zudem vertiefende Untersuchungen zu den Auswirkungen einer Flottenumstellung auf Elektrobusse für die Verkehrsunternehmen HOCHBAHN und VHH. Nach einer Ableitung benötigter Anschlusskapazitäten der Busbetriebshöfe durch den elektrischen Mehrbedarf beim Aufladen der Busse wird das Einsparpotential der Anschlusskapazitäten durch die Nutzung von Wasserstoff-Bussen ermittelt. Abbildung 4 stellt einen typischen Ladeleistungsverlauf eines Busbetriebshofes in einer Werktagswoche dar. Außerdem erfolgt in der Metastudie eine Bewertung der Batterieladezustände und der -kapazitäten (Abbildungen 5 und 6) und eine Untersuchung der Auswirkungen von Elektrobussen auf die Verfügbarkeit auf dem Busbetriebshof.

BBH_Langenfelde_P — Abbildung 4:
Typischer Ladeleistungsverlauf eines Busbetriebshofs in einer Werktagswoche [1]

BBH_Bergedorf — Abbildung 5:
Verlauf der Batterieladezustände aller Busse am Busbetriebshof Bergedorf [1]

BBH_Langenfelde — Abbildung 6:
Benötigte Batteriespeicherkapazitäten am Busbetriebshof Langenfelde [1]

Download:

Ausführliche Einzelheiten zu den Untersuchungen und weitere Ergebnisse können der Metastudie Elektromobilität entnommen werden.

Projektpartner:

Die Metastudie wurde im Auftrag und mit der Unterstützung von der Stromnetz Hamburg GmbH, der Hamburger Hochbahn AG und den Verkehrsbetrieben Hamburg-Holstein GmbH (VHH) bearbeitet.

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Quelle:

[1] Dietmannsberger, M.; Meyer, M. F.; Schumann, M.; Schulz, D. (Hrsg.): Metastudie Elektromobilität – Anforderungen an das Stromnetz durch Elektromobilität, insbesondere Elektrobusse, in Hamburg; Hamburg; 09.12.2016; ISBN 978-3-86818-095-4

Ansprechpartner:

Prof. Dr.–Ing. habil. Detlef Schulz (Projektleiter)
Marc Florian Meyer, M.Sc
Fakultät für Elektrotechnik
Elektrische Energiesysteme

HSU

Letzte Änderung: 30. November 2022