UdZ 2-2013

26 Unternehmen der Zukunft 2/2013 UdZ Informationsmanagement Li-Mobility: Erforschung der Grundlagen für Batterie- managementalgorithmen für LiFePO4-Batterien in Elektrofahrzeugen unter Berücksichtigung der Alterung Entwicklung eines maßgeschneiderten Geschäftsmodells zur Erhöhung der Marktdurchdringung von Elektrofahrzeugen Das Forschungsprojekt „Li-Mobility“ zielt auf die Entwicklung eines Batteriemanagement- systems (BMS) für konventionelle Lithium-Ionen-Batterien und Lithium-Eisenphosphat- Batterien ab, das die zusätzliche Verwendung von Elektrofahrzeugbatterien zu Zwecken der Netzregelung berücksichtigt und Vorhersagen bezüglich der Batteriealterung trifft. Basierend auf diesen Informationen wurde ein Optimierungsmodell entwickelt, das die Kosten der Batterieabnutzung durch zusätzliche Ladezyklen für Vehicle-to-Grid- Services den Erträgen für die Erbringung von Regelleistung gegenüberstellt. Zusätzlich wurde das Geschäftsmodell „Aggregator von Elektrofahrzeugen zur Optimierung des Stromnetzbetriebs“ ausgewählt, hinsichtlich der Ziele im Projekt weiterentwickelt und anschließend mit dem Optimierungsmodell verknüpft. Projekttitel Li-Mobility Projekt-/ Forschungsträger BMBF; Projektträger Jülich – Forschungs- zentrum Jülich GmbH Förderkennzeichen 03X4614B Projektpartner Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe (ISEA, RWTH Aachen); FEV Motorentechnik GmbH Ansprechpartner Dipl.-Wi.-Ing. Marco Roscher Internet www.fir.rwth- aachen. de/forschung Die Bundesregierung hält weiterhin an den Zielen fest, bis 2020 insgesamt eine Million und bis 2030 sogar sechs Millionen Elektrofahrzeuge auf die Straßen zu bringen [1] und Deutschland zum Leitmarkt für Elektrofahrzeuge zu machen. Im Jahresverlauf 2012 wurden nach Angaben des Kraftfahrt-Bundesamtes nur knapp 3 000 Elektrofahrzeuge neu zugelassen [2]. Somit stieg die Zahl der Elektrofahrzeuge in Deutschland auf insgesamt 4 500. Eine der größten Hürden des flächendeckenden Einsatzes stellt nach wie vor die Batterie dar. Elektrofahrzeuge spielen nur in Nischenanwendungen eine Rolle, da die erzielbaren Reichweiten durch Kapazitätsbeschränkungen gering und die Investitionskosten im Vergleich zu Fahrzeugen mit konventionellen Antrieben verhältnismäßig hoch sind. D e r s y s t ema t i s c h e Un t e r s c h i e d z w i - schen den Antriebskonzepten hinsichtlich der Kosten und des damit verbundenen Investitionsrisikos muss abgefedert wer- den. Hierzu erscheinen maßgeschneiderte Geschäftsmodelle, in denen die Batterie als einer der Hauptkostentreiber stärker in den Fokus der Betrachtungen rückt, als Ansatzpunkt zur Erhöhung der Marktdurchdringung. Ziel dieser Geschäftsmodellierung ist es, spezifische Anwendungsdomänen batteriebetriebener Fahrzeuge zu identifizieren und im Hinblick auf verschiedene Faktoren, wie beispiels- weise Realisierungsaufwand, Relevanz und mögliche Ertragsströme, zu bewerten. In diesem Zusammenhang sind insbesondere die verschiedenen Vehicle-to-Grid-Konzepte inte- ressant [3]. Kernelement dieser Konzepte ist die Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten der Fahrzeugbatterien, neben der reinen Traktion, auf energiewirtschaftliche Anwendungen in- nerhalb des Stromnetzes. Durch Vehicle-to-Grid (Entnahme von Strom aus Netz und Einspeisung von Strom in das Netz) können grundsätzlich zusätzliche Einnahmen durch das Angebot von Dienstleistungen im Energiemarkt erzielt wer- den, allerdings verursachen diese gleichzeitig auf Fahrzeugseite Kosten, beispielsweise in Form von Batterieabnutzung durch die zusätzliche Beanspruchung der Batterie. Dieser Aspekt wurde in bisherigen Arbeiten zu Vehicle-to-Grid nicht hinreichend genau betrachtet. Das im Projekt Li-Mobility entwickelte Opti- mierungsmodell schließt die vorhandene Lücke. Dazu liefern die BMS der Fahrzeuge die not- wendigen Informationen, um die Kosten für energiewirtschaftliche Dienstleistungen ab- zuleiten und sie im Optimierungsmodell zu- sammen mit den übrigen Einflussgrößen zu verdichten und effizient auszuwerten. Dabei liegt das Optimierungsmodell dem informa- tionszentrierten Vehicle-to-Grid-Geschäftsmodell „Aggregator von Elektrofahrzeugen zur Optimierung des Stromnetzbetriebs“ zugrunde. Im Zuge der Ausarbeitung und Konkretisierung des Geschäftsmodells wurde das von O sterwalder und P igneur erarbeitete Managementmuster „Canvas“ eingesetzt [4]. Die Vorgehensweise hilft im Allgemeinen bei der Strukturierung von Geschäftsmodellen, indem somit sämtliche re- levanten Schlüsselkomponenten auf einen Blick dargestellt werden. Bild 1 (siehe S. 27) zeigt schematisch das Marktumfeld, in dem ein Aggregator von Elektrofahrzeugen typischerweise agiert. In dieser vereinfachten Darstellung stehen sich Verbraucher und Erzeuger von elektrischer Energie gegenüber. Dem vorherrschenden Dogma der verbrauchsorientierten Erzeugung folgend, müssen die Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) jederzeit sicherstellen, dass im System ein Gleichgewicht zwischen Verbrauch und Erzeugung elektrischer Energie herrscht. Die