E-Mobilität im öffentlichen Verkehr: optimale Ressourceneinsatzplanung und Ladeinfrastruktur

• Antragstellerin: Professorin Dr. Natalia Kliewer
• Fachliche Zuordnung: Accounting und Finance ; Datenmanagement, datenintensive Systeme, Informatik-Methoden in der Wirtschaftsinformatik ; Verkehrs- und Transportsysteme, Intelligenter und automatisierter Verkehr
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 321285219

Im Zuge der Abkehr von fossilen Energieträgern hin zu erneuerbaren Energien nimmt die Bedeutung von alternativen Antrieben im Verkehrssektor stark zu. Eine besondere Stellung nimmt dabei die Elektromobilität ein, da Elektrofahrzeuge eine emissionsfreie Fortbewegung ermöglichen, was gerade in Ballungsräumen zu einer Verminderung der Umweltbelastung beiträgt.Für Verkehrsunternehmen im ÖPNV ergeben sich für die Planung und Steuerung der unternehmerischen Prozesse neue Herausforderungen. Dabei spielt die deutlich geringere Reichweite der Elektrofahrzeuge im Vergleich zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren und die Möglichkeit, die Fahrzeugbatterie an bestimmten Ladestationen wiederaufzuladen, eine wichtige Rolle. Davon ist innerhalb des Planungsprozesses die Fahrzeugeinsatzplanung zur Abdeckung der Linienfahrten besonders betroffen.Das Forschungsprojekt fokussiert auf der Entwicklung von neuartigen Lösungsverfahren für die Fahrzeugeinsatzplanung im ÖPNV unter Berücksichtigung der Anforderungen und Möglichkeiten der Elektromobilität. Die für einen effizienten Einsatz von Elektrofahrzeugen notwendige Gestaltung der Ladeinfrastruktur wird im Rahmen des Projekts zusätzlich integriert.Ein weiterer wichtiger zu berücksichtigender Aspekt ist die Abbildung der technischen Aspekte der Elektromobilität-Technologien, insbesondere die Batterie- und Ladetechnologie. Bisherige Lösungsansätze spiegeln die Realität der Elektromobilität nur gering oder gar nicht wider, da der Batterieverbrauch und die Ladezeit oftmals als linear oder sogar konstant angenommen werden. Wird die Modellierung um unterschiedliche Ladeverfahren und Batterietechnologien erweitert, so ergibt sich einerseits ein erhebliches Verbesserungspotential aufgrund zusätzlicher Freiheitsgrade, andererseits erhöht sich aber auch die Komplexität der Modelle. Diese Erweiterungen und insbesondere die Nichtlinearitäten (wie der Einfluss von Wetter, Fahrzeugauslastung und Geschwindigkeit) in den technischen Aspekten der Elektromobilität müssen innerhalb der Planungsverfahren abgebildet werden. Ausgehend von einer Literaturrecherche und Beratungen mit fachlich relevanten Akteuren der Elektromobilität in ÖPNV werden relevante technische Eigenschaften der aktuellen Batterie- und Ladetechnologie von Elektrofahrzeugen herausgearbeitet. Anschließend werden diese mit Ansprechpartnern aus der Praxis diskutiert und in Datensätze integriert. Als Ansprechpartner und Datengeber dienen z.B. Batteriehersteller Akasol GmbH, Abteilung Computergestützte Elektrochemie am DLR mit Know-How zum Batterie-Degradationsverhalten sowie Anbieter der Planungssoftware Init AG und diverse ÖPNV-Unternehmen.Zentralen Gegenstand des Projekts bildet die Konzeption neuartiger Lösungsverfahren für die Fahrzeugeinsatzplanung unter Berücksichtigung der zuvor erarbeiteten Aspekte der Elektromobilität. Dabei werden sowohl exakte und heuristische Lösungsansätze entwickelt als auch die Gestaltung der Ladeinfrastruktur in das Problem integriert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen