Athena ZEV stellt sich der Herausforderung, Flughäfen zu elektrifizieren und das Risiko von Investitionen zu verringern

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Die nächste Phase von Athena ZEV konzentriert sich auf die Elektrifizierung von Mietwagenflotten

Die Emissionen aus dem Luftverkehr haben erhebliche Auswirkungen auf die Luftqualität in und um Flughäfen, wobei der Sektor für fast 8 % aller verkehrsbedingten Treibhausgasemissionen (THGs) verantwortlich ist. Die Ermittlung von Lösungen zur Elektrifizierung des Flughafenbetriebs und die Priorisierung der Energieeffizienz werden für die Dekarbonisierung des US-amerikanischen Transportsystems durch nachhaltige und saubere Energiequellen von entscheidender Bedeutung sein.

Athena, eine Gemeinschaftsinitiative, die vom Vehicle Technologies Office (VTO) des US-Energieministeriums (DOE) finanziert und vom National Renewable Energy Laboratory (NREL) des DOE in Zusammenarbeit mit dem Oak Ridge National Laboratory geleitet wird, wurde 2018 ins Leben gerufen, um Verkehrsknotenpunkte zu unterstützen – unter anderem Dallas Fort Worth International Airport (DFW) – Integration und Anpassung an transformative Technologien, die ehrgeizige Energie- und Klimaziele unterstützen.

Die nächste Phase von Athene – bezeichnet als die Emissionsfreie Athena-Fahrzeuge (Athena ZEV) Projekt – zielt darauf ab, den Transport zu elektrifizieren und das Risiko von Flughafeninvestitionen zu verringern, wobei der Schwerpunkt zunächst auf Mietwagen liegt. Das Projekt wurde im August offiziell am DFW gestartet, wo NREL-Forscher, die die Bemühungen von Athena ZEV leiten, mit einer Vielzahl von Interessengruppen und Projektpartnern zusammenkamen.

Da Elektrofahrzeuge (EVs) einen immer größeren Anteil an Mietflotten, Taxis und Flughafentransportmitteln einnehmen, werden die betrieblichen und infrastrukturellen Herausforderungen bei der Dekarbonisierung des Flughafenbetriebs von DFW immer komplexer. Die Ermittlung der Ladeinfrastrukturlösungen und -strategien, die zur Unterstützung des Megawatt-Hochleistungsladebedarfs für die schnelle Elektrifizierung von Mietwagen an Flughäfen erforderlich sind, erfordert eine fein abgestimmte Optimierung durch die Integration fortschrittlicher Steuerungen, erneuerbarer Energien, Energiespeicher und flexibler Gebäudelasten.

„Autovermieter haben ehrgeizige Ziele für die Elektrifizierung ihrer Flotte angekündigt, und etwa die Hälfte aller Mietwagen stammen von Flughäfen und werden dort zurückgegeben“, sagte Monte Lunacek vom NREL, ein leitender Datenwissenschaftsforscher, der an der ersten Phase von Athena beteiligt war und auch Co-Leiter sein wird der anschließende Aufwand. „Unsere ersten Analysen zeigen, dass das Hochleistungsladen von Elektrofahrzeugen zur Ermöglichung eines schnellen Mietwagenumsatzes eine Spitzenlast von 10 MW oder mehr erzeugen könnte – was der Stromversorgung eines zusätzlichen Terminals an den meisten Flughäfen entspricht. Dies unterstreicht den Bedarf an innovativen Lösungen.“

Athena ZEV soll die Elektrifizierung des Flughafens vorantreiben

Durch die Anfangsphase von Athena, NREL-Forscher erstellten datengestützte Modelle der aktuellen und zukünftigen Mobilitätsanforderungen, um dem DFW Entscheidungsunterstützung und umsetzbare Erkenntnisse für den Einsatz effizienter und erschwinglicher Transportmittel zu bieten. Im Rahmen dieser Bemühungen nutzten die Forscher auch maschinelles Lernen und Echtzeit-Datenerfassung von einer Vielzahl von Sensoren, um einen „digitalen Zwilling“ der DFW-Straßen und Transportsysteme zu erstellen. Dies ermöglichte es ihnen, die Auswirkungen realer Bedingungen auf den Energiebedarf und den Verkehr zu simulieren Prognose nachhaltiger Lösungen.

Die betrieblichen und infrastrukturellen Überlegungen zur Dekarbonisierung von Flughäfen sind komplex, daher wird Athena ZEV wichtige nationale Laborressourcen nutzen, um die komplexe Landschaft zu verstehen. Zu den Überlegungen des Projekts gehören bei der Analyse die zur Erfüllung des Ladebedarfs erforderlichen Modernisierungen des elektrischen Systems, Ladestrategien zur Kostenminimierung und die Bearbeitungszeiten von Mietwagen für Kunden.

Unter Athena ZEV werden NREL-Forscher weiterhin auf früheren Erkenntnissen aufbauen, um den steigenden Energiebedarf durch die Elektrifizierung der Mietwagenflotten von DFW zu decken. Neu in der zweiten Phase, Athena ZEV wird die Leistungsfähigkeit von NREL nutzen ARIES-Plattform, frühere digitale DFW-Zwillinge für Gebäude und Transport sowie die hochmodernen Analysetools für die Ladeinfrastruktur von NREL. Diese werden es Forschern ermöglichen, kostenoptimale, hinter dem Zähler liegende Energiespeicher- und Solarphotovoltaiksysteme basierend auf dem Klima, dem Gebäudetyp und der Stromtarifstruktur potenzieller Ladestationen für Elektrofahrzeuge zu konfigurieren, um das Risiko von Investitionen zu verringern und Kosten und Netzauswirkungen zu minimieren.

„Die ARIES-Forschungsplattform bietet die einzigartige Möglichkeit, Lösungen im Megawatt-Maßstab zu validieren, bevor Geld für den eigentlichen Ausbau ausgegeben wird“, sagte John Farrell, NRELs Laborprogrammmanager für Fahrzeugtechnologien. „ARIES bietet die Möglichkeit, intelligente Investitionen sicherzustellen und Lösungen zu finden, die problemlos auf andere Initiativen zur Elektrifizierung von Flughafenfahrzeugen ausgeweitet werden können.“

Athena ZEV verfolgt einen Ökosystem-Ansatz zur Bewertung des Energie- und Ladebedarfs, um die Elektrifizierung des Transports über alle Transportarten eines Flughafens hinweg voranzutreiben. Dieser Ansatz umfasst die Bewertung des Ladebedarfs für Shuttlebusflotten, Mitfahrgelegenheiten, Fracht, elektrifizierte Flugzeuge und Bodendienstausrüstung.

Wichtig ist, dass die für Athena ZEV entwickelten Technologielösungen und Tools weitgehend reproduzierbar und auf andere Flughäfen, Seehäfen und verwandte Betriebe übertragbar sein werden, um eine schnelle Fahrzeugelektrifizierung zu ermöglichen.

Partnerschaften zur Dekarbonisierung von Transport und Energie

Der Geist der Partnerschaft war beim Kickoff-Meeting im August in der DFW-Zentrale ansteckend, als sich NREL-Forscher mit mehreren Dutzend Partnern und Interessenvertretern trafen, um die Elektrifizierungsmöglichkeiten von Athena ZEV für Flughäfen zu besprechen. Führungskräfte des North Central Texas Council of Governments, des DFW, der American Car Rental Association, des Airports Council International und anderer Organisationen boten wertvolle Einblicke in die damit verbundenen Chancen und Herausforderungen.

„Diese vielfältigen Stakeholder bringen einzigartige Perspektiven darüber ein, was zur Elektrifizierung des Transportwesens erforderlich ist und wie man gemeinsam Herausforderungen meistern und Innovationen vorantreiben kann“, sagte Alycia Gilde, VTOs nationale Managerin für ZEV-Partnerschaften und -Engagement. „Zu verstehen, wie wir zusammenarbeiten können, um ein emissionsfreies Transportökosystem an einem Flughafen wie DFW voranzutreiben, wird für die Möglichkeiten der Nachahmung und die Beschleunigung der Einführung unglaublich wichtig sein.“

Der Input und die Beratung der Partner haben dazu beigetragen, die erste Phase von Athena erfolgreich zu machen, und bei Athena ZEV wird es nicht anders sein.

Während des Treffens betonte Michael Berube, stellvertretender stellvertretender Minister für nachhaltigen Verkehr und Kraftstoffe des DOE, die Notwendigkeit von Partnerschaften und detaillierter Planung zur Dekarbonisierung von Transport und Energie.

Tools und Erkenntnisse im ganzen Land eingesetzt

Athena ZEV wird sich auf die Lösung von Herausforderungen bei DFW konzentrieren und auch mit anderen Flughäfen auf nationaler Ebene zusammenarbeiten, um Best Practices und Skalierbarkeit verschiedener Ansätze und Lösungen für die Flughafenelektrifizierung zu bewerten. Die im Rahmen von Athena ZEV entwickelten Tools und Ressourcen müssen eine breitere Replikation unterstützen, um die zeitnahe Integration der Hochleistungsladeinfrastruktur zu ermöglichen.

„Bei Athena ging es schon immer darum, Wirkung zu erzielen – Lösungen zu demonstrieren, die unseren Flughafenpartnern bei DFW helfen können, und gleichzeitig daran zu arbeiten, Tools und Erkenntnisse für andere US-Flughäfen, Seehäfen und darüber hinaus verfügbar zu machen“, sagte Farrell. „Das Projekt zielt darauf ab, zugängliche Werkzeuge zu entwickeln, die von jedem Flughafen genutzt werden können, der daran interessiert ist, Dekarbonisierungsziele durch wirtschaftlich tragfähige Lösungen zu erreichen.“

Während NREL die Werkzeuge und das technologische Fachwissen zur Unterstützung der Flughafenelektrifizierung bereitstellen wird, werden Partnerschaften und die Einbindung von Interessengruppen ebenso wichtig sein. Derzeit wird ein Athena ZEV-Beratungsgremium gebildet, um Projektergebnisse zu ermitteln und über die künftige Werkzeugentwicklung zu informieren.

„Es besteht kein Zweifel, dass unsere Partner zum Erfolg dieses Projekts beitragen werden“, sagte Farrell. „Die Elektrifizierung von Flughäfen ist der Schlüssel zu einer nachhaltigen Energiezukunft, und wir müssen alle mitnehmen.“

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Von Justin Daugherty, Artikel mit freundlicher Genehmigung von NREL.