Ziel dieser Arbeit war eine technoökonomische Erstbewertung eines Infrastrukturaufbaus für Redox-Flow-Batterie Elektrofahrzeuge (RFBEV). Es sollte die Frage beantwortet werden, ob eine solche Infrastruktur das Potential hat, mit heute diskutierten Elektromobilkonzepten wirtschaftlich konkurrieren zu können. Betrachtet wurden in diesem Zusammenhang ausschließlich PKW, als Bezugsrahmen wurde das Jahr 2030 und Deutschland gewählt. Redox-Flow-Batterien erlauben das Aufladen der Batterie in Minutenschnelle, indem der entladene Elektrolyt durch geladenen ausgetauscht wird. Dieser Tausch kann an einer Tankstelle durchgeführt werden. Ausgehend von einer technischen Betrachtung der RFB-Technologie wurde die Vanadium-Sauerstoff-Redox-Flow-Brennstoffzelle aufgrund der Energiedichte als aussichtsreichste Alternative dieser Technologie identifiziert. Sie ist allerdings noch im frühen Entwicklungsstadium und die Datengrundlage dementsprechend noch nicht sehr belastbar. Daher wurden, basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen über die technischen Entwicklungen Annahmen über zukünftige Entwicklungen getroffen. Als Beladeinfrastrukturen wurden Elektrolyttauschtankstellen definiert, deren Aufgabe darin besteht, entladenen Flüssigelektrolyten aus den Fahrzeugen abzupumpen und durch geladenen zu ersetzen. Die Aufladung des abgepumpten Elektrolyten erfolgt direkt an der Tankstelle per Onsite- Elektrolyse. Auf die Wirtschaftlichkeit der gesamten Tankstelleninfrastruktur wurde ausgehend von den Kosten einer einzelnen Tankstelle geschlossen, die Betrachtung wurde in Form einer Best-Case"-Analyse durchgeführt. Insgesamt wurden drei unterschiedliche Auslegungen der Tankstellen untersucht - eine Tankstelle mit einem Elektrolytspeicher für 40% des Tagesbedarfs, eine zweite mit einem Tagesspeicher und eine dritte Variante mit 2-Tagesspeicher. Für alle drei Alternativen wurde eine Tankstelle in der Größenordnung heutiger Autobahntankstellen angenommen, die unterschiedlichen Konzepte unterscheiden sich lediglich in der Größenauslegung des Elektrolyseursystems. Hinsichtlich der sich ergebenden Kraftstoffkosten erwies sich die Alternative mit 2-Tagesspeicher als wirtschaftlich günstigste Option. Es wurde angenommen, dass diese Tankstelle aufgrund der Größe des Speichers als einzige Alternative in der Lage ist, Netzdienstleistungen bereitzustellen. Die Kraftstoffkosten wurden unter Einbeziehung der Fahrzeugdaten in kilometerspezifische Kosten umgerechnet und aus diesen Daten wurde auf die Wirtschaftlichkeit einer Tankstellengesamtinfrastruktur geschlossen. Die Betrachtungen wurden durch Sensitivitätsanalysen ergänzt. Es zeigte sich, dass die Variation der Anlagenlebensdauern unterproportionale Auswirkungen auf die resultierenden Kraftstoffkosten haben. Auch zeigte sich, dass die Rentabilität der Tankstelle stark von der angenommenen Auslastung abhängt, was zu erwarten war. In einem letzten Schritt wurden die erhaltenen Ergebnisse mit den alternativen Antriebskonzepten BEV und FCEV verglichen. Ein BEV erwies sich hinsichtlich Effizienz und Treibhausgasemissionen von allen Fahrzeugkonzepten als beste Option. Aus den Analysen ergab sich weiterhin, dass das Redox-Flow-Batterie Elektrofahrzeug (RFBEV) hinsichtlich der Kosten für die Infrastruktur konkurrenzfähig sein kann. An dieser Stelle sei abschließend erwähnt, dass aufgrund der Annahme hoher Anschaffungskosten für RFBEV102 die Kosten für den Infrastrukturaufbau, langfristig gesehen wahrscheinlich nur für einen geringen Teil der Gesamtfahrzeug kosten verantwortlich sein werden.


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    Title :

    Bewertung des Aufbaus einer Ladeinfrastruktur für eine Redox-Flow-Batteriebasierte Elektromobilität


    Contributors:


    Publication date :

    2011


    Size :

    65 Seiten, Bilder, Tabellen, 53 Quellen


    Type of media :

    Report


    Type of material :

    Print


    Language :

    English





    Bewertung des Aufbaus einer Ladeinfrastruktur für eine Redox-Flow-Batteriebasierte Elektromobilität

    Funke, Simon Á. / Wietschel, Martin | Fraunhofer Publica | 2012

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