Im Kontext maritimer Technologien, insbesondere im Bereich der Containerlogistik, wird derzeit der Grundstein für die gewerbliche Durchdringung der Elektromobilität im Nutzfahrzeugsegment und der besseren Ausschöpfung des Potenzials erneuerbarer Energien gelegt. Hintergrund ist der energieintensive Transportbedarf auf Containerterminals. Allein im Hamburger Hafen werden jährlich bis zu 9 Mio. TEU (Twenty-foot-Equivalent-Unit, 20-Fuß-Standardcontainer) umgeschlagen, wobei jeder Container auf den Terminals mithilfe spezieller Schwerlastfahrzeuge transportiert wird. Auf dem HHLA Container Terminal Altenwerder (CTA) erfolgt der Transport von Containern zwischen den Kaikranen und den Blocklagern automatisiert mit fahrerlosen Transportfahrzeugen (AGV). Diese werden derzeit auf batterie-elektrischen Antriebsstrang mit Lithium-Ionen-Batterietechnik und Energieversorgung über vollautomatische Ladestationen (kurz: ACS) umgestellt. Insgesamt werden am CTA nach der Umstellung über 90 batteriebetriebene Fahrzeuge in der Flotte und 18 ACS zur Verfügung stehen.

Phasen, in denen AGV über keine Zuweisung eines Transportauftrages verfügen, können zusammen mit den regulären Batterieladevorgängen genutzt werden, um verfügbare Batteriekapazitäten der Fahrzeuge als Flexibilität zu nutzen und dem Energiemarkt zur Verfügung zu stellen. Die Flexibilität ergibt sich aus der Möglichkeit, Ladevorgänge zu verschieben, zu unterbrechen oder die Ladeleistung zu variieren bzw. sogar Strom ins Netz zurück zu speisen. So kann durch Flexibilität in Form von gezielten Ladevorgängen die Integration der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen in die Stromnetze unterstützt werden und damit gleichzeitig ein wesentlicher Beitrag für die Nachhaltigkeitsstrategie des Containerterminals geleistet werden.

Das Ziel des Projekts FRESH ist es, vorhandene Flexibilität der Batteriesysteme einer Flotte von automatisierten Schwerlastfahrzeugen (Automated Guided Vehicles, kurz: AGVs) im Hamburger Hafen als Teil des Pools eines Virtuellen Kraftwerks dem Energiemarkt zur Verfügung zu stellen.

Dazu soll ein System entwickelt werden, welches die für den Containerumschlag erforderlichen Transportleistungen der Fahrzeuge kontinuierlich prognostiziert und mögliche Batteriekapazitäten und Zuweisungen von Ladestationen zu Fahrzeugen optimierend plant. Es kann so zum einen durch reaktive Flexibilität in Form von Regelleistung zur Systemstützung und zum anderen durch proaktive Flexibilität in Form von gezielten Ladevorgängen auf Bedarfe des Energiemarkts eingegangen werden.

Dafür werden auf Terminalseite vorab Signale für die ökonomische Entwicklung am Energiemarkt benötigt, welche vom Virtuellen Kraftwerk bereitgestellt werden. Oberste Prämisse bei der Nutzung der Flotte von batteriebetriebenen AGV als Flexibilität ist, dass die Bereitstellung der Batteriekapazitäten für den Strommarkt mit größtmöglicher Zuverlässigkeit erfolgt, ohne jedoch die zu erbringende Transportleistung der Flotte zu beeinträchtigen. Zudem wird in dem Projekt untersucht, welchen wirtschaftlichen Nutzen die Bereitstellung der Flexibilität für das HHLA Container Terminal Altenwerder in Hamburg hat.

OFFIS übernimmt große Teile der Konzeptionierung und Entwicklung des benötigten Softwaresystems auf Seiten des Containerterminals der Hamburger Hafen und Logistik AG (HHLA). Dies umfasst die Prognose der Ladezeitpunkte, die Optimierung der Flexibilitätsbereitstellung und die entsprechenden Planungs- und Steuerungsfunktionalitäten für die Umsetzung der Flexibilitätserbringung. Dabei arbeitet OFFIS eng mit dem HHLA-Tochterunternehmen HPC Hamburg Port Consulting zusammen. Ziel ist es, in einem Feldtest die Anwendbarkeit der Lösung in einem produktiven Umfeld nachzuweisen. Die Funktionalitäten des Virtuellen Kraftwerks werden dabei von der NEXT Kraftwerke GmbH bereitgestellt.

• Deep Learning
• Multiagentensysteme
• Ereignisdiskrete Simulation