Umweltinformatik

Projektgruppe eMobility

Sommersemester 2010- Wintersemester 2010/11

Betreuer: 

  • Christian Hinrichs (Abt. Umweltinformatik)
  • Stefan Scherfke (OFFIS, Bereich Energie)
  • Ute Vogel (Abt. Umweltinformatik)

Motivation und Problemstellung

Stellen wir uns das folgende Szenario vor:

Oldenburg, 20.02.2020: Elektrofahrzeuge sind inzwischen zu einer attraktiven Alternative geworden. Die optimale Nutzung ihrer Batterien ist in durch Ladestationen an Dauerparkplätzen im normalen Alltag kein Problem mehr. Nur die zuverlässige Versorgung auf langen Strecken stellt weiterhin ein Problem dar.

Eine solche Fahrzeugbatterie hat eine Reichweite von ungefähr 200 km, das Aufladen benötigt mehrere Stunden, so dass Elektro-Autos auf Wechselstationen angewiesen sind, an denen sie ihre entladenen Batterien gegen aufgeladene Batterien eintauschen können.

Folgende Fragen sind beim Aufbau eines solchen Netzes von Wechselstationen zu lösen:

  • Wo sind die Wechselstationen optimal zu platzieren? In der Aufbauphase kann aus Kostengründen nicht an jeder Tankstelle auch eine Wechselstation eingerichtet werden.
  • Mit wie vielen Batterien sollte eine Wechselstation ausgestattet sein, damit sie die (tagesweise und saisonal) schwankende Nachfrage möglichst immer erfüllen kann?
  • Zum Aufladen der Batterien sollen möglichst Überproduktionen regenerativer Energien, also zumeist Windenergie verwendet werden. Diese stehen aber nur je nach Wetterbedingungen zur Verfügung. Wie wirkt sich das auf die Vorratshaltung an (aufgeladenen) Batterien an den Wechselstationen aus?
  • Wechselstationen können so als Energiespeicher angesehen werden: Durch ein optimales  Entladen der dortigen, nicht benötigten Batterien könnten Energieengpässe überbrückt werden und somit der Bedarf an teuren, CO2-emittierenden Regelkraftwerken vermindert werden.
  • Wie wirkt es sich aus, wenn die Fahrtenplanung und das Routing von Fahrzeugen abhängig von den Wechselstationen durchgeführt werden? Ein Navigationsgerät könnten mit der Berechnung der Fahrtroute beispielsweise gleich auch an geeigneten Wechselstationen Batterien reservieren.

Die Projektgruppe eMobility soll diese Probleme, die mit einer steigenden Anzahl von Elektrofahrzeugen auf uns zu kommen werden, angehen.

Aufgaben der Projektgruppe

  • Entwicklung eines Softwaresystems zur Lösung der Optimierungsprobleme
    • Optimale Wahl der Standorte
    • Optimale Menge gelagerter Batterien
    • Optimales Routing der Fahrzeuge
  • Erstellung eines Demonstrators zur Visualisierung der Ergebnisse 
  • Die genauen Anforderungen an das zu erstellende und im Rahmen eines Jahres realisierbaren  Softwaresystem werden von der Projektgruppe zusammen mit den Betreuern festgelegt.
  • Auch die technischen Grundlagen für die Realisierung sollen von der Projektgruppe selbst diskutiert und festgelegt werden, d.h.
    • die zu verwendende Programmiersprache
    • Vorgehensweise im Software-Entwurf 
    • ggf. Simulationsengine
    • Auswahl von Optimierungsalgorithmen und Werkzeugen zu ihrer Umsetzung
    • Werkzeuge zur Visualisierung

Die Projektgruppe bietet daher allen Studierenden der Studiengänge Informatik oder auch Wirtschaftsinformatik interessante Fragestellungen:
Aus dem Bereich der Wirtschaftsinformatik werden Fragen der Logistik und der Lagerhaltung angesprochen; für Informatiker bieten sich die Herausforderungen der Lösung eines nicht trivialen, zukunftsorientierten Problems sowie eine interessante und angemessene grafische Visualisierung und Benutzungsoberfläche zu erstellen.
Zudem lernen Sie unkonventionelle Optimierungsverfahren wie Ant Colony Optimization oder Genetische Algorithmen kennen, passende Frameworks auszuwählen und zu verwenden.
Vorkenntnisse aus der Umweltinformatik werden nicht vorausgesetzt.

Wie geht es danach weiter?

Die Ergebnisse der Projektgruppe sollen mittels der zu entwickelnden Visualisierung als Demonstrator auf Messen einsetzbar sein. Ggf. ist eine Präsentation auf der EnviroInfo o.ä. möglich. Hier bietet sich auch regelmäßig die Teilnahme am Wettbewerb zum Students Prize an, der letztes Jahr mit 300, 600 und 1200 € Preisgeld ausgezeichnet war. Der erste Preis ging bereits einmal an eine PG aus unserer Abteilung, vielleicht schaffen Sie das auch!

Es bietet sich im Anschluss an die Projektgruppe auch die Möglichkeit, eine Abschlussarbeit zu diesem oder einem ähnlich interessanten Thema in unserer Abteilung zu verfassen.

Zu den Social Events zählt auf jeden Fall die traditionelle Grillfeier der Umweltinformatik im Sommer.