Smart and cross-sectoral energy supply for sustainable mobility

Titelangaben

Kaiser, Matthias:
Smart and cross-sectoral energy supply for sustainable mobility.
Bayreuth , 2025 . - IV, 56 S.
( Dissertation, 2024 , Universität Bayreuth, Rechts- und Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät)
DOI: https://doi.org/10.15495/EPub_UBT_00008174

Volltext

Link zum Volltext (externe URL):

Abstract

Climate change remains an urgent global issue, demanding immediate and effective action, particularly within the transportation sector. Despite international agreements like the Paris Agreement and European strategies such as the European Green Deal, decarbonizing road transportation poses significant challenges for policymakers, mobility providers, and infrastructure operators. These stakeholders are confronted with decisions that are inherently fraught with uncertainty. Travellers’ individual attitudes and information needs challenge mobility providers and traveller information systems for intermodal mobility services. Costs associated with infrastructure development, combined with the rapid technological evolution, impose significant difficulties on operators and investors for sustainable energy supply infrastructure. This cumulative thesis is anchored in the Information Systems discipline, focusing on smart sustainable mobility. Comprising five research papers, the thesis provides
methodological tools and digital solution approaches for the decision support of policymakers, mobility service providers and energy supply infrastructure operators and investors. First it analyses individual information needs for seamless intermodal mobility, with the goal of
improving traveller information systems and supporting decision-making processes in urban environments. By examining key information requirements for creating seamless intermodal mobility solutions, the research aims to bridge the gap between the complexity of intermodal
travel and the need for clear, accessible information. The work also tackles the economic and operational challenges of sustainable fast charging infrastructure by introducing a Revenue Management approach to maximise revenue and a smart charging optimization model considering customer discounts as flexibility incentive to minimize operating electricity costs. Expanding the scope to include green hydrogen supply infrastructure, the thesis develops a microgrid model to examine the synergies between fast charging infrastructure and locally produced green hydrogen. This provides strategic design and operational insights to ensure a cross-sectoral and profitable, low-emission energy supply for sustainable mobility. Additionally, the thesis offers policy recommendations to promote investment in fast charging infrastructure, supported by a case study in Germany. The overarching goal of this thesis is to enhance both theoretical and practical aspects of smart sustainable mobility. It provides a conceptual framework for identifying information needs in intermodal mobility and supports decision-making processes for investments in sustainable energy infrastructure. By addressing these challenges, the research contributes to the broader goal of decarbonizing road transportation, aligning with the ambitious targets of international and European climate agreements.

Abstract in weiterer Sprache

Der Klimawandel bleibt ein dringendes globales Problem, das sofortige und effektive Maßnahmen erfordert, insbesondere im Verkehrssektor. Trotz internationaler Vereinbarungen wie dem Pariser Abkommen und europäischen Strategien wie dem Europäischen Green Deal stellt die Dekarbonisierung des Straßenverkehrs eine erhebliche Herausforderung für politische Entscheidungsträger, Mobilitätsanbieter und Infrastrukturbetreiber dar. Diese Akteure stehen vor Entscheidungen, die von Natur aus mit Unsicherheiten behaftet sind. Die individuellen Einstellungen und Informationsbedürfnisse von Reisenden stellen Mobilitätsanbieter und Reiseinformationssysteme für intermodale Mobilitätsdienste vor Herausforderungen. Die mit der Infrastrukturentwicklung verbundenen Kosten, kombiniert mit der schnellen technologischen Entwicklung, bereiten Betreibern und Investoren erhebliche Schwierigkeiten bei der Bereitstellung nachhaltiger Energieinfrastruktur.
Diese kumulative Dissertation ist im Bereich der Informationssysteme verankert und konzentriert sich auf intelligente nachhaltige Mobilität. Sie besteht aus fünf Forschungsarbeiten, die methodische Werkzeuge und digitale Lösungsansätze für die Entscheidungsunterstützung von politischen Entscheidungsträgern, Mobilitätsdienstleistern und Betreibern sowie Investoren von Energieversorgungsinfrastrukturen bereitstellen.
Zunächst werden die individuellen Informationsbedürfnisse für nahtlose intermodale Mobilität analysiert, mit dem Ziel, Reiseinformationssysteme zu verbessern und Entscheidungsprozesse in städtischen Umgebungen zu unterstützen. Durch die Untersuchung der wichtigsten Informationsanforderungen zur Schaffung nahtloser intermodaler Mobilitätslösungen zielt die Forschung darauf ab, die Kluft zwischen der Komplexität intermodaler Reisen und dem Bedarf an klaren, zugänglichen Informationen zu überbrücken. Weiter befasst sich die kumulative Doktorarbeit mit den wirtschaftlichen und operativen Herausforderungen einer nachhaltigen Schnellladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge, indem ein Revenue-Management-Ansatz eingeführt wird, um Einnahmen zu maximieren, sowie ein Modell zur Optimierung des intelligenten Ladens, das Kundenrabatte als Flexibilitätsanreiz zur Minimierung der Betriebskosten für Elektrizität berücksichtigt. Um die Versorgung nachhaltiger Mobilität mit grünem Wasserstoff einzubeziehen; umfasst die Dissertation auch die Entwicklung eines Microgrid-Modells, um Synergien zwischen Schnellladeinfrastruktur und einer lokalen Produktion von grünem Wasserstoff zu untersuchen. Damit untersucht die Arbeit strategische Design- und Betriebsansätze, um eine sektorübergreifende und rentable, emissionsarme Energieversorgung für nachhaltige Mobilität unter Einbezug von Wasserstoff als Energieträger sicherzustellen. Darüber hinaus untersucht die Dissertation anhand einer Fallstudie in Deutschland politische und regulatorische Empfehlungen zur Förderung von Investitionen in Schnellladeinfrastrukturen.
Das übergeordnete Ziel dieser Dissertation ist es, sowohl durch theoretische als auch praktische Ansätze die intelligente und nachhaltige Mobilität zu verbessern. Sie bietet ein konzeptionelles Rahmenwerk zur Identifizierung von Informationsbedürfnissen in der intermodalen Mobilität und unterstützt Entscheidungsprozesse für Investitionen in nachhaltige Energieinfrastrukturen. Durch die Auseinandersetzung mit diesen Herausforderungen trägt die Forschung zu dem übergeordneten Ziel bei, den Straßenverkehr zu dekarbonisieren und sich an den ehrgeizigen Zielen internationaler und europäischer Klimavereinbarungen auszurichten.