Ökonomische Optimierung der Ladestrategie für Elektrobusflotten unter Teilnahme am Strommarkt

In dieser Arbeit werden ökonomisch und ökologisch optimale Ladestrategien für Elektrobusflotten identifiziert. Mit einem gemischt-ganzzahligen Ansatz wird eine Anbindung an den kurzfristigen Strom- sowie Regelenergiemarkt modelliert. Historische Preisdaten des kurzfristigen Strommarkts, des Regelenergiemarkts und die zeitabhängigen Treibhausgasemissionen des deutschen Strommixes der Jahre 2021 bis 2023 bilden die Basis für Optimierungen mit perfekter Vorhersage. Degradationseffekte in Batterien werden über einen Kostenfaktor berücksichtigt. Die ökonomisch optimale Ladestrategie nutzt die bidirektionale Ladefähigkeit der Busse und die Rückspeisefähigkeit des Busdepots ins Stromnetz. Es wird am Vortagesmarkt, den Tagesauktionen und dem kontinuierlichen Tageshandel teilgenommen sowie Primärregelleistung und negative Sekundärregelenergie geboten. Die Flotte nimmt etwa die Hälfte der elektrischen Energie als negative Regelenergie auf, während weniger als die Hälfte für den Fahrbetrieb und der Rest am Tageshandel genutzt wird. Bei unidirektionalem Laden werden ca. zwei Drittel des Strombedarfs als negative Regelenergie aufgenommen. Optimale Ladestrategien zeigen saisonale, wöchentliche, tägliche und viertelstündliche Charakteristiken, die bei einer Teilnahme am Regelenergiemarkt teilweise überstimmt werden. Eine regelbasierte Ladestrategie, basierend auf optimalen Strategien für Vortagesmarkt und Primärregelleistung, ermöglicht 2023 eine Kostenreduktion von 41,6 % ohne perfekte Vorhersage. Gegenüber ungesteuertem Laden senkt die ökologisch optimierte Strategie die Treibhausgasemissionen um 31 % und der optimale Stromeinkauf am Vortagesmarkt um 23,5 %.