direkt zum Inhalt springen

direkt zum Hauptnavigationsmenü

Sie sind hier

TU Berlin

Page Content

There is no English translation for this web page.

eFLIPS

Lupe

eFLIPS: Electric Fleet and Infrastructure Planning/Simulation

Bei der Elektrifizierung von Transportnetzen, die durch regelmäßige Abläufe in Form von Umlauf- bzw. Tourenplänen charakterisiert sind, treten stets ähnliche Fragestellungen auf – unabhängig vom konkreten Anwendungsfall, etwa Bus-, Bahn-, Entsorgungs- oder Lieferverkehr. Diese sind u.a.:

  • Wie elektrifizierungsfreundlich sind die aktuellen Umlaufpläne? Mit welcher Technologie lässt sich jetzt oder in Zukunft ein möglichst hoher Anteil der bestehenden Umläufe elektrifizieren?
  • Sofern die Umläufe nicht unverändert elektrisch bedient werden können: Wie viele Fahrzeuge werden zur vollständigen Elektrifizierung benötigt (unter Berücksichtigung notwendiger Ladezeiten und/oder Reichweitenbeschränkungen)?
  • Wie viele Ladestationen bzw. Ladeplätze werden benötigt und wo sind diese aufzustellen? Welche Anschlussleistung ergibt sich je Station?
  • Welche Abstellordnung und Ladelogik sollten für ein elektrifiziertes Fahrzeugdepot gewählt werden, um eine hohe Verfügbarkeit der Flotte bei gleichzeitig möglichst niedriger Anschlussleistung zu gewährleisten?
  • Wie kann der Ladevorgang im Depot in den Betriebsablauf, hauptsächlich bestehend aus täglichem Service, Parkplatzzuweisung und Fahrzeugdisposition, integriert werden?
  • Welche Gesamtkosten (TCO, Total Cost of Ownership) ergeben sich für verschiedene Systemkonfigurationen?

eFLIPS ist unsere leistungsfähige, interne Software zur Beantwortung dieser und weiterer Fragen. Sie wurde parallel in den Projekten BVG-Forschungskooperation, BEMU und Mobility2Grid entwickelt und deckt somit einen breiten Anwendungsbereich ab. Der Schwerpunkt der Anwendung liegt auf dem Bus- und Bahnverkehr, eine Anwendung in anderen Sektoren, etwa Liefer- und Entsorgungsverkehr, ist jedoch problemlos möglich.

Mit eFLIPS können alle gängigen Ladestrategien simuliert werden: Depotladung, Gelegenheitsladung an Haltestellen, Gelegenheitsladung während der Fahrt (sog. in-motion charging). Dadurch kann eine breite Palette an Technologieoptionen simuliert werden. Verspätungen werden ebenso berücksichtigt wie der Einfluss der Außentemperatur.

Lupe

 

 

Flottensimulation

Simulation von Bestandsumläufen

Durch die Simulation bestehender Umläufe können Aussagen über das Elektrifizierungspotential dieser Umläufe getroffen werden. Typischerweise wird ein Betriebstag simuliert.

Lupe

 

 

E-Umlaufplanung

Ein Umlaufplanungsalgorithmus ermöglicht die Erstellung vollständig elektrifizierter Simulationsszenarien, indem unter Berücksichtigung der Fahrzeugreichweite sowie der an Endhaltestellen erforderlichen Ladezeiten elektrifizierbare Umläufe erstellt werden. Dies ist gegenwärtig für die Depotladung und die Gelegenheitsladung an Endhaltestellen möglich. Es können linienreine und liniengemischte Umläufe erstellt werden.

Lupe

TCO-Bewertung vollständiger Elektrifizierung

Auf Basis der elektrisch bedienbaren Umläufe wird der Bedarf an Fahrzeugen und Ladeinfrastruktur ermittelt, und es werden Fahrpersonal- und Energiebedarf für ein gesamtes Betriebsjahr bestimmt. Diese Daten sowie die entsprechenden Kostenparameter dienen als Eingangsgrößen für ein TCO-Modell, das die Projektkosten unter Berücksichtigung zukünftiger Preisentwicklungen bestimmt.

Lupe

Depotsimulation

Lupe

Mit steigendem Flottenanteil elektrischer Fahrzeuge ergeben sich neue Heraus-forderungen, insbesondere für Depots. Die Flottenbetreiber stehen vor der Aufgabe, Ladeinfrastruktur in typischerweise platzbeschränkten Depots zu realisieren und eine ausreichend dimensionierte Stromversorgung für den hohen Strombedarf der E-Flotte zu gewährleisten sowie den Ladevorgang in den Betriebsablauf zu integrieren. Die entwickelte Depotsimulation kann genutzt werden um Flottenbetreiber bei der Konzeption neuer Depots zu unterstützen. Die Vielfalt an möglichen Simulations-szenarien ist in der rechten Abbildung in Form eines morphologischen Kastens dargestellt.

Depotprozesse

Lupe

Die Depotsimulation kann sämtliche Prozesse eines typischen Betriebsablaufs abbilden, welcher unter anderem aus täglichem Service (Tanken, Reinigung, Betriebsmittelvorbereitung, Vorkonditionierung), Wartung, Parken und Fahrzeugdisposition besteht. Hierbei kann es notwendig sein den Betriebsablauf der elektrischen Flotte anzupassen, um eine hinreichend lange Standzeit für den Ladevorgang zu gewährleisten. Das Ergebnis der Prozesszuweisung- und optimierung ist in nebenstehender Abbildung dargestellt, welche die Stand- und Ladezeiten einer Flotte in verschiedenfarbigen Balken zeigt. Somit lassen sich verschiedene Betriebsablaufkonzepte miteinander vergleichen und die benötigte Anzahl an Fahrzeugen und Ladeinfrastruktur ermitteln.

 

 

Lademanagement und Netzanschluss

Weiterhin kann eine Simulation der Ladevorgänge Aufschluss über den benötigten Netzanschluss geben. Fahrzeugflotten bieten durch die teilweise langen Standzeiten in der Nacht ein großes Potential zur Flexibilisierung der Ladevorgänge. Der Einsatz eines Lademanagements kann durch die Reduzierung der benötigten Gesamtleistung als Alternative zum konventionellen Netzanschlussausbau dienen.

Lupe

 

 

Simulationsablauf

Die Konfiguration sowie weitere allgemeine Einstellungen sind in einer grafischen Benutzeroberfläche einstellbar, die gleichzeitig zur Visualisierung und Validierung der Simulation dient. Im linken Fenster können die einzelnen Parkplätze der Abstellflächen entsprechend dem Depotlayout angezeigt werden. Durch Anzeige der Bus-ID und eines farbigen Batteriestatus (grün: voll, rot: leer) können die Depotprozesse nachvollzogen werden. Der Status jedes einzelnen Fahrzeugs wird auf der rechten Seite angezeigt und kann für eine nachfolgende Analyse genutzt werden.

Lupe

Referenzen

eFLIPS wurde bisher für folgende Zwecke eingesetzt:

  • Planung der Betriebshof-Ladeinfrastruktur für Elektrobusse (BVG)
  • Machbarkeits- und TCO-Analysen für Bus-Teilnetze (BVG)
  • Machbarbeitsuntersuchungen zur Elektrifizierung von Regionalbahnlinien mit Batterietriebzügen (VVO, ZVNL, Bombardier)
  • Erstellung eines Betriebskonzeptes für die E-Bus-Linie 200 (BVG)

Weiterführende Publikationen:

  • D. Jefferies, D. Göhlich: Integrated TCO Assessment of Bus Network Electrification Considering Rescheduling and Delays. The 31st International Electric Vehicle Symposium & Exhibition & International Electric Vehicle Conference (EVS31), Kobe, Japan, 2018 (ResearchGate)
  • E. Lauth, P. Mundt, D. Göhlich: Simulation-based Planning of Depots for Electric Bus Fleets considering Operations and Charging Management. Accepted for publication. IEEE International Conference on Intelligent Transportation Engineering (ICITE), Singapore, 2019 (DOI)

Siehe auch:

Zusatzinformationen / Extras

Quick Access:

Schnellnavigation zur Seite über Nummerneingabe

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Dominic Jefferies
+49 (0)30 314-28434
Room H 4119

Ansprechpartner

Enrico Lauth, M. Sc.
+49 (0)30 314-21429
Room H 4119

Ansprechpartner

Pavel Boev, M. Sc.
+49 (0)30 314-26036
Room H 4119