Was ist CiloCharging?

Den Einsatz von Elektrofahrzeugen im Verteildienst eines Logistikterminals optimieren

Das Projekt CiLoCharging hat sich zum Ziel gesetzt, eine flexible und bedarfsgerechte Lösung für den Einsatz von Elektrofahrzeugen im Verteildienst eines Logistikterminals zu ermöglichen. Sie soll wirtschaftlich, technisch und aus umweltpolitischer Sicht optimiert werden. Dazu tragen Verbesserungen in den Sektoren Energie, Logistik, Ladeinfrastruktur und Mobilitätsmanagement bei.

Die für Stückgut-Logistik typischen Rahmenbedingungen müssen berücksichtigt werden und Flottenterminals weiterhin skalierbar und wirtschaftlich zu betreiben sein. Dafür muss das Lademanagement in die bestehenden Logistikprozesse integriert sowie ein smartes Energiemanagement bereitgestellt werden, das elektrifizierte Logistikterminals in das elektrische Verteilnetz einbindet.

Fokus des Projekts CiLoCharging

Das Ziel: Eine entsprechende Lösung sowohl in einer Simulation als auch im Rahmen eines Feldversuchs an einem neu gebauten Terminal sollen entwickelt, prototypisch umgesetzt und evaluiert werden.

Führende Partner und anerkannte Forschungseinrichtungen arbeiten an einer optimierten, flexiblen und bedarfsgerechten Lösung für eine anforderungsorientierte Integration und werden diese am Ende des Projekts öffentlich präsentieren.

Integration von vier Anwendungsbereichen

Eine übergreifende, optimale Lösung für die zeitlichen und organisatorischen Abläufe in einem Battery-Electric-Vehicle (BEV)-Logistikdepot soll entstehen. Dafür müssen Vorgaben aus den ursprünglich unterschiedlichen und getrennten Anwendungsbereichen Logistik, Ladeprozess für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, Energieversorgung und Verkehrsmanagement berücksichtigt und integriert werden:

Logistik

Verfügbarkeit der Fahrzeuge zu bestimmten Zeiten und für bestimmte Touren

Ladeinfrastruktur

(a) Aktuelle Ladezustände und die sich daraus ergebenden Reichweiten

(b) Erforderliche Lade- und Einsatzzeiten der Fahrzeuge

(c) Ermöglichung von spontanen, schnell durchzuführenden Lieferungen

Energieversorgung

(a) Skalierbare und zuverlässige Stromversorgung am Netzanschlusspunkt von Verteilnetz und Logistikdepot

(b) Bidirektionaler Leistungsfluss aus dem und in das Verteilnetz

Verkehrsmanagement

Ermöglichung des Nachladens in der Stadt bei längeren Lieferstrecken

AKTUELLE BEITRÄGE

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Wer treibt das Projekt voran?

Fachhochschule Dortmund: Szenarien und Use Cases sowie systematische Analyse

Der Fachbereich Informatik der Fachhochschule Dortmund (FHD) unter Prof. Carsten Wolff mit dem Schwerpunkt auf den Themen der Digitalisierung beteiligt sich am Projekt mit dem Institut IDiAL (Institut für die Digitalisierung von Arbeits- und Lebenswelten). Schwerpunkt ist hier die Erstellung von Szenarien und Use Cases sowie die systematische Analyse der Anforderungen an die Projektergebnisse, die mit der Methodik CONSENS und in Koordination mit dem Anwendungspartner DHL Freight durchgeführt werden. Die FHD ist damit prädestiniert als Leiter des AP 1, in dem auch die notwendigen Kriterien für geeignete und optimale Lösungen der Projektentwicklungen festgelegt werden, die in der Simulation des AP 4 zu erfüllen sind, um Lösungen in den Praxistest des AP 5 zu überführen. Die FH Dortmund wird außerdem ihre umfangreiche Erfahrung in der Durchführung von praktischen Feldversuchen in AP 5 (Feldversuch) einbringen und die Öffentlichkeitsarbeit in AP 6 leiten, was unter anderem auch die Administration der Projekt-Webseite und die Betreuung der Beiträge zur Begleitforschung umfasst.

Techische Universität München: Simulation für Lademanagement

Im Projekt CiLoCharging baut der Lehrstuhl für Robotik, Künstliche Intelligenz und Echtzeitsysteme der Technischen Universität München eine Simulationsumgebung für ein Lademanagementsystem auf. Ziel ist es, den Einsatz von Ressourcen für eine Logistikflotte zu optimieren. Neue Ansätze zur Integration der Ladeinfrastruktur in das Energiemanagementsystem der Flotte sowie Wege zur Optimierung des Ressourceneinsatzes werden zunächst in dieser Simulationsumgebung getestet und bewertet, bevor die effektivsten Lösungen im Feldtest evaluiert werden. Für die Entwicklung des Simulationsumfelds bringt das Team von Prof. Alois Knoll und Dr. David Eckhoff (TUMCREATE) den Mobilitätssimulator City Mobility Simulator (CityMoS) und die langjährige Erfahrung in der Simulation und Bewertung von elektrifizierten Transportsystemen ein.

Siemens: Optimierung eines integrierten Energiemanagements

Die Siemens AG als internationaler Technologiekonzern auf den Gebieten Elektrifizierung, Automatisierung und Digitalisierung in der Prozess- und Fertigungsindustrie, weist das notwendige Know-How  in der Elektromobilität für die Optimierungsalgorithmik eines integrierten Energiemanagements in einem Logistikdepot, die dafür benötigte Ladeinfrastruktur und die erforderliche ITK-Technologie auf. Er übernimmt deshalb im Konsortium die Rollen des Verbundkoordinators und des Leiters der Haupt-Arbeitspakete 2 (Integration der Ladeinfrastruktur) und 3 (Integrativer Optimierungsansatz) für die Entwicklungstätigkeit und arbeitet im Projekt eng mit dem zuständigen Geschäftsbereich SI (Smart Infrastructure) zusammen.

DHL Freight: Beschaffung und Betrieb von Elektro-Lkws

Im Rahmen des CiLoCharging-Projektes sollen im DHL Freight-Terminal Erlensee ein bis zwei Elektro-LKW eingesetzt werden. Hierbei handelt es sich um LKW für den regionalen Nahverkehr, welche am Standort Erlensee aufgeladen werden sollen. DHL Freight ist im CiLoCharging-Projekt für die Beschaffung und den Betrieb der Elektro-LKW sowie der nötigen Ladeinfrastruktur zuständig. In Zusammenarbeit mit den anderen Projektpartnern wird die Implementierung und der Betrieb evaluiert und die Lösungen weiterentwickelt.

Welche Ziele verfolgt CiloCharging?

1. Lademanagement im Logistikterminal durch Integration des Verkehrsmanagement und der Energieversorgung optimieren

Die Projektpartner entwickeln eine bedarfsgerechte, flexible „Optimization-as-a-Service“ Komponente, die die Zuteilung der Ladeleistung an einzelne Fahrzeuge berechnet und optimiert. Durch die Optimierung der Verkehrsführung und des Mobilitätsmanagements über offene Schnittstellen zu Smart-City-Plattformen wird die Verkehrsbelastung in Städten und Ballungsgebieten reduziert. Das optimierte Verfahren für das Terminal-Lademanagement wird in ein intelligentes Energiemanagement integriert, das neben logistischen auch Kommunikationsparametern für den Ladeprozess sowie Daten für die Energieversorgung des Terminals berücksichtigt. Vorteil: Die Kosten für die notwendige Anschlussleistung des Terminals sinken, da Lastspitzen vermieden werden können.

 

2. Umsetzung der internationalen Standards ISO/IEC 15118 End2End und OCPP 2.0 für den Feldversuch

Voraussetzung für die Umsetzung der optimierten Ladefahrpläne: Die Integration der Ladeinfrastruktur in das Gesamtsystem eines Logistikterminals. Für die Kommunikation zwischen Ladeinfrastruktur und Fahrzeug definiert der internationale Standard ISO/IEC 15118 die für die Optimierung erforderlichen Fahrzeugdaten erfasst erzeugte Ladefahrpläne an die Fahrzeuge übermittelt werden sollen. So wird eine optimierte Integration der Ladevorgänge in die Gesamtabläufe erforderliche Datenaustausch ermöglicht. Es werden standardisierten Lösungen genutzt. Dadurch wird es möglich, auf beliebige unterschiedliche Ladesäulentypen und Fahrzeuge zuzugreifen. Die Nutzung von Schnellladestationen im öffentlichen Raum zur Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten von Elektrofahrzeugen (EVs) soll möglich sein.

3. Bewertung der Wirtschaftlichkeit von Konzepten für Second-Life-Batterien

Bis Mitte 2022 wird CiLoCharching auf Basis der Studie „Second-Life-Konzepte für Lithium-Ionen-Batterien aus Elektrofahrzeugen“ (2016) die Wirtschaftlichkeit solcher Konzepte für die Logistikbranche in Abhängigkeit vom Batterietyp aus heutiger Sicht beurteilen. Dazu werden die in der Studie beschriebenen Konzepte auf ihre Anwendbarkeit für Logistikfahrzeuge analysiert und die Konzepte für eine künftige Ertüchtigung und Weiterverwendung der Batterien aus Alt-EVs des Logistikterminals aktualisiert. Zudem wird untersucht, inwieweit Batteriespeicher im Terminal wirtschaftlicher eingesetzt werden können und unter anderem der CityMoS-Simulator für Szenarien eingesetzt.

 

4. Bidirektionaler Leistungsfluss zwischen Logistikterminal und Verteilnetzbetreiber

Die Koordination zwischen Energienetzbetrieb und Energiemanagement im Terminal soll einen bidirektionalen Energieaustausch zwischen beiden Prozessen ermöglichen. Das lokale Optimierungsverfahren berücksichtigt dabei neben den Randbedingungen der Logistik und den notwendigen Kommunikationsparametern für den Ladeprozess auch die Daten für die Energieversorgung des Terminals sowie die Nutzung von Batteriespeichern und PV-Anlagen. So lassen sich Kosten für die notwendige Anschlussleistung des Terminals senken, da Lastspitzen vermieden werden können.

Das CiloCharging-TEAM

Muhammad Sajid Ali, TU München

Johannes Bergmann, Siemens

Dr. David Eckhoff, TU München

Jörg Friedrichs, DHL

René Fröhlich, DHL

Jürgen Götz, Siemens

Gereon Hinz, STTech

Vanessa Janz, STTech

Marie-Luise Neitz, TU München

Martin Kaltenbach, Siemens

Prof. Alois Knoll, TU München

Richard Kuntschke, Siemens

Freddy Pringle, TU München

Sven Ruf, DHL

Christoph Schönwandt, DHL

Noura Sleibi, FH Dortmund

Nagacharan Teja Tangirala, TU München

Philipp Tendyra, FH Dortmund

Prof. Carsten Wolff, FH Dortmund

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PARTNER

 

(Konsortialführer)

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