Können batterieelektrische Baumaschinen mit Dieselmaschinen konkurrieren? Eine techno-ökonomische Analyse

Institut

Lehrstuhl für Fahrzeugtechnik (TUM-ED)

Typ

Semesterarbeit / Masterarbeit /

Inhalt

theoretisch /  

Beschreibung

Motivation:

Die Bauindustrie trägt maßgeblich zu den globalen CO₂-Emissionen bei, insbesondere durch den Einsatz von dieselbetriebenen Maschinen auf Baustellen. Batteriebetriebene Baumaschinen bieten aufgrund ihrer hohen Effizienz und ihres lokal emissionsfreien Betriebs einen vielversprechenden Weg zur Reduzierung dieser Emissionen. Die Integration elektrischer Maschinen in Bauprozesse bringt jedoch neue Herausforderungen mit sich. Begrenzte Netzkapazitäten, schwankender Strombedarf und das Fehlen systematischer Planungsansätze für Energieversorgung und -speicherung erfordern eine ganzheitlichere Betrachtung des Baustellenbetriebs. Insbesondere die Konzeption geeigneter Energiesysteme – einschließlich Netzanbindung, Batteriespeicher und Ladeinfrastruktur – wird zu einem entscheidenden Faktor für den erfolgreichen Einsatz elektrischer Baumaschinen. Darüber hinaus bieten neue Konzepte wie Wechselbatterien, bidirektionales Laden und Vehicle-to-Vehicle (V2V)-Energieübertragung neue Möglichkeiten, die Systemflexibilität zu erhöhen und Spitzenlasten zu reduzieren, indem Maschinen Energie flexibel erhalten und austauschen.

 

Thema:

Mit diesem Projekt hast du die Möglichkeit, zu einem hochaktuellen Thema in der Baubranche sowie bei Maschinenherstellern beizutragen: Sind batterieelektrische Baumaschinen gegenüber herkömmlichen Dieselmaschinen wirtschaftlich vorteilhaft, und wenn ja, unter welchen Bedingungen ist dies der Fall? Du sammelst wertvolle Erfahrungen in der Elektromobilität, in der Baubranche, der Kostenmodellierung technischer Entwicklungen und in der Szenarioanalyse. Unsere Industriepartner zeigen großes Interesse an diesem Thema.

Ziel ist die Entwicklung eines parametrisierten Gesamtbetriebskostenmodells (TCO), das einen Vergleich zwischen batterieelektrischen und herkömmlichen Diesel-Baumaschinen über deren gesamten Lebenszyklus ermöglicht. Dies soll für verschiedene Maschinentypen (Radlader, Bagger, Walzen usw.) und unterschiedliche Baustellen-Szenarien erfolgen. Dabei können sowohl die unterschiedlichen Nutzungsmuster der Maschinen als auch die Ladeinfrastruktur (Netzanschluss, Batterietransport usw.) berücksichtigt werden. Schließlich sollen Zukunftsszenarien (Veränderungen der Energie- oder Batteriepreise, höhere Produktionsmengen usw.) analysiert werden, um Szenarien zu identifizieren, in denen batterieelektrische Baumaschinen wirtschaftlich vorteilhaft sind.

Arbeitspakete:

• Literaturrecherche zu TCO-Modellen für Elektrofahrzeuge und Baumaschinen, Maschinennutzungsprofilen und Baustellen-Energieversorgung
• Aufbau eines parametrisierten TCO-Modells inkl. initialer und laufender Kosten (CAPEX & OPEX) der Maschine und der notwendigen Infrastruktur
• Analyse verschiedener Nutzungsszenarien sowie Sensitivitätsanalyse zur Identifikation kostenrelevanter Parameter
• Visualisierung der Ergebnisse und Identifikation von günstigen Bedingungen für batterieelektrische Baumaschinen

Voraussetzungen

• Selbstständiges und strategisches Arbeiten
• Begeisterung für E-Mobilität
• Idealerweise Grundkenntnisse in Batteriesystemen und Off-Highway-Maschinen
• Idealerweise eine Affinität zu Wirtschaftlichkeitsbewertung
• Idealerweise Erfahrung in der Programmierung mit Python oder Matlab
• Freude an der Arbeit im Team
• Sehr gute Deutsch- oder Englischkenntnisse

 

Benefits:

• Sei Teil eines großen Forschungsprojekts mit anderen Universitäten und 17 Industriepartnern (ForBat@Bau)
• Möglichkeit zu Besuchen auf Baustellen oder Industriepartnern
• Zusammenarbeit und Ideenaustausch mit anderen Studierenden
• Du kannst das Thema mit deinen innovativen Ideen aktiv mitgestalten kannst 

 

Wenn du Interesse hast, an diesem Projekt mitzuarbeiten, schick mir gerne eine Bewerbung mit deinem Lebenslauf und deinem Zeugnis. Ich freue mich auf deine Bewerbung!

Tags

FTM Studienarbeit, FTM EV, FTM EV Operations, FTM Mailhammer

Möglicher Beginn

sofort

Kontakt

Simon Mailhammer, M. Sc.
Raum: MW 3529
Tel.: +49 89 289 10440
simon.mailhammertum.de