Techno-ökonomischer Vergleich von Batteriewechselsystem und Schnellladen für batterieelektrische Baumaschinen

Institut

Lehrstuhl für Fahrzeugtechnik (TUM-ED)

Typ

Semesterarbeit / Masterarbeit /

Inhalt

 

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:

Ziel ist der Vergleich von Wechselbatteriesystemen mit Schnellladen für batterieelektrische Baumaschinen.

Es soll ein parametrisiertes Gesamtkostenmodells (TCO) entwickelt werden, das beide Energienachführungskonzepte über den Lebenszyklus einer Baumaschine vergleichbar macht. Hierbei muss auch die zugehörige Infrastruktur (Ladesäulen, Wechselstationen, etc.) mit berücksichtigt werden. Außerdem spielt die Batteriedegradation eine hohe Rolle, da diese der Hebel für Batteriewechsel sein kann. Schließlich sollen Szenarien (z.B. Baumaschinentypen / Baustellentypen / Energieversorgung / Jahreslaufzeit / Abschreibungsdauer / etc.) identifiziert werden, unter denen Batteriewechsel wirtschaftlich vorteilhaft ist.

Mit dieser Arbeit hast du die Chance einen Beitrag zu einem hochaktuellen Thema in der Baumaschinenindustrie zu liefen. Wechselbatterien werden auf bestimmten Baustellen bereits eingesetzt, sind aber weder serienmäßig erhältlich noch erforscht. Du sammelst zusätzlich wertvolle Erfahrung im Bereich Batterietechnologie, Kostenmodellierung technischer Entwicklungen sowie Szenarioanalyse. Deine Ergebnisse sind hochrelevant, da auch unsere Projektpartner aus der Industrie großes Interesse an diesem Thema zeigen.

Arbeitspakete:

• Literaturrecherche zu TCO-Modellen für Elektrofahrzeuge und Baumaschinen, Batteriedegradation unter Schnellladeeinfluss, Kennzahlen zu Maschineneinsatzprofilen
• Aufbau eines parametrisierten TCO-Modells inkl. initialer und laufender Kosten (CAPEX & OPEX) der Maschine und der notwendigen Infrastruktur
• Integration eines Batteriedegradationsmodells
• Analyse verschiedener Nutzungsszenarien sowie Sensitivitätsanalyse zur Identifikation kostenrelevanter Parameter
• Visualisierung der Ergebnisse und Identifikation von günstigen Bedingungen für Batteriewechselsysteme

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
• Das Projekt hat gerade erst begonnen, sodass du 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