Inhalt der Arbeit

Die Elektrifizierung von Bussen und Schienenverkehr verändert die regionale Stromnachfrage deutlich. Für Netzplanung und Energiesystemanalyse wird es daher zunehmend wichtig, räumliche und zeitliche Lastprofile realistisch abzubilden.

Ziel dieser Masterarbeit ist die Entwicklung eines Stromnachfragemodells für den Raum Karlsruhe. Auf Basis von Mobilitäts-, Betriebs- und Strukturgrößen sollen Lastprofile für Bus und Bahn abgeleitet, Elektrifizierungsszenarien untersucht und Potenziale flexibler Ladestrategien bewertet werden.

1. Literaturübersicht
   • Sichtung des aktuellen Forschungsstands zur Modellierung der Stromnachfrage elektrischer Busse und Bahnen sowie zu Flexibilitätsoptionen im öffentlichen Verkehr.
   • Identifikation relevanter Datensätze und Methoden (z. B. Fahrplandaten, Bahn- und Buskilometer, Ladeprofile, Standardlastprofile).
2. Datenaufbereitung:
   • Aufbereitung relevanter Mobilitäts-, Betriebs- und Strukturdaten für den Raum Karlsruhe.
3. Modellierung der Stromnachfrage:
   • Top-down Ableitung der Stromnachfrage auf Basis von Verkehrsleistungen und Betriebsdaten.
   • Schienenverkehr: Verknüpfung von Bahnkilometern mit Standardlastprofilen zur Abschätzung zeitlich aggregierter Lasten. Busverkehr: Berücksichtigung von Einsatzzeiten, Batteriekapazitäten, Ladefenstern und nächtlicher Verfügbarkeit.
4. Räumliche Differenzierung und Szenarien:
   • Analyse der Stromnachfrage für Stadt und Landkreis Karlsruhe auf Gemeindeebene.
   • Entwicklung eines Regressionsmodells pro Gemeinde zur räumlichen Verteilung der Nachfrage.
   • Ableitung von Flexibilitätsprofilen, die zwischen fahrend und nicht fahrend bzw. ladeverfügbar unterscheiden; Untersuchung verschiedener Elektrifizierungsgrade sowie unkontrollierten und flexiblen Ladens.
5. Evaluierung & Validierung:
   • Plausibilisierung der Ergebnisse durch Vergleich mit Literatur und Referenzwerten.
   • Visualisierung zentraler Ergebnisse.
   • Energiewirtschaftliche Einordnung der Ergebnisse.

Zielsetzung
Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines räumlich (Gemeindeebene) und zeitlich (mindestens stündlich) hochaufgelösten Stromnachfragemodells für elektrische Busse und Bahnen sowie die Bewertung möglicher Lastverschiebungspotenziale.

Voraussetzungen

• Grundkenntnisse in Statistik, Datenanalyse und Modellierung (z. B. Python oder vergleichbare Tools).
• Interesse an Themen rund um Verkehr, Infrastruktur und Energiesysteme