Analyse und Bewertung von batteriegetriebenen, oberleitungsversorgten und brennstoffzellengetriebenen Lastkraftwagen für den Einsatz im Güterfernverkehr in Deutschland

Mareev, Ivan; Sauer, Dirk Uwe; Schmülling, Benedikt

doi:HT020072941

Analyse und Bewertung von batteriegetriebenen, oberleitungsversorgten und brennstoffzellengetriebenen Lastkraftwagen für den Einsatz im Güterfernverkehr in Deutschland = Analysis and evaluation of battery electric, overhead catenary and fuel cell electric heavy-duty trucks for long-haul transportation in Germany

Mareev, Ivan^RWTH*

2018 & 2019

VerantwortlichkeitsangabeIvan Mareev

ImpressumAachen : ISEA 2018

Umfang1 Online-Ressource (iii, 160 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

ReiheAachener Beiträge des ISEA ; 125

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2018

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2019

Genehmigende Fakultät
Fak06

Hauptberichter/Gutachter
Sauer, Dirk Uwe (Thesis advisor)^RWTH* ; Schmülling, Benedikt (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2018-12-21

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2019-04698
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/761262/files/761262.pdf

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Batterie (frei) ; Batterie-LKW (frei) ; Brennstoffzellen-LKW (frei) ; Lebenszykluskosten (frei) ; Oberleitungs-LKW (frei) ; battery electric truck (frei) ; energy consumption (frei) ; fuel cell truck (frei) ; life cycle costs (frei) ; long-haul transportation (frei) ; overhead catenary truck (frei) ; vehicle simulation (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 621.3

Kurzfassung
Zum Erreichen der Klimaziele muss der Verkehrssektor die CO2-Emissionen deutlich reduzieren, was die Betrachtung alternativer Antriebsmöglichkeiten auch für die energieintensive Anwendung der Lastkraftwagen im Güterfernverkehr erfordert. In dieser Arbeit werden drei aktuell diskutierte Elektrifizierungskonzepte für Fernverkehr-Lastkraftwagen betrachtet, welche die fossilen Antriebe ersetzen könnten: Batteriegetriebene, oberleitungsversorgte und brennstoffzellengetriebene Lastkraftwagen. Zum Ermitteln des Energieverbrauchs der alternativ angetriebenen Lastkraftwagen und der konventionellen Diesellastkraftwagen werden in dieser Arbeit Fahrzeugsimulationsmodelle entwickelt. Anschließend werden die Antriebskomponenten entsprechend den Anforderungen des Güterfernverkehrs ausgelegt und ihre Integration ins Fahrzeug untersucht. Neben der technischen Machbarkeit werden die Lebenszykluskosten dieser Fahrzeuge sowie der entsprechenden Infrastruktur aus Ladestationen, Oberleitungen bzw. Wasserstofftankstellen untersucht. Die Lebenszykluskosten werden für verschiedene Auslegungsszenarien der Fahrzeuge und der Infrastruktur (z.B. Batteriekapazität und Oberleitungslänge) ermittelt und verglichen. Die durchgeführte Ökobilanzierung umfasst die Herstellung und den Betrieb der Fahrzeuge und der Infrastruktur und zeigt die Umweltauswirkungen der unterschiedlichen Technologien in den Wirkungskategorien Treibhauspotential, Primärenergiebedarf, Versauerungspotential und Überdüngungspotential.

To achieve the climate goals, the transport sector has to considerably reduce the carbon dioxide emissions. This also requires the assessment of alternative drivetrains for the energy intensive application of long-haul transportation. In this thesis, three currently discussed electrification concepts for long-haul transportation are considered, which potentially can replace the fossil powered drivetrains: Battery electric, overhead catenary and fuel cell electric trucks. To investigate the energy consumption of these alternative trucks and of the conventional trucks, the vehicle simulation models are derived in this thesis. Afterwards, the drivetrain components are dimensioned according to the requirements of long-haul transportation and their integration into the vehicle is investigated. Alongside with the technical feasibility, the life cycle costs of the considered alternative trucks as well as of the corresponding infrastructure consisting of charging stations, catenary systems or hydrogen stations are assessed. The life cycle costs are calculated and compared for different dimensioning scenarios of the trucks and the infrastructure (i.e. battery capacity and catenary length). Additionally, the performed life cycle analysis incorporates the manufacturing and the use phase of the considered trucks and the infrastructure and shows the environmental impacts depicted by the categories global warming potential, primary energy demand, acidification potential and eutrophication potential.

OpenAccess:
PDF
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