Energieversorgungssysteme für Wohnquartiere mit integrierter Ladeinfrastruktur gewinnen zunehmend an Bedeutung. Durch einen optimierten Betrieb können verschiedene Potenziale gehoben werden. Weitere Vorteile der energetischen Systemintegration birgt der Einsatz des bidirektionalen Ladens, da die energetische Flexibilität des Gesamtsystems so erhöht werden kann. Vor diesem Hintergrund wird untersucht, inwieweit das bidirektionale Laden als integrativer Bestandteil des Betriebs multimodaler Energieversorgungssysteme für Wohnquartiere vorteilhaft sein kann. Hierfür wird ein Modell entwickelt, welches alle relevanten energiewirtschaftlichen, rechtlichen, technologischen und verhaltensbedingten Aspekte abbildet. Der Betrieb des Energieversorgungssystems wird hierbei mittels gemischt-ganzzahliger linearer Modellierung optimiert. Das Mobilitätsverhalten der Bewohner wird mit Copula-Funktionen abgebildet, während ihr Entscheidungs- und Ladeverhalten regelbasiert modelliert wird. Das Zusammenwirken aller Modellentitäten wird übergeordnet agentenbasiert realisiert. Das Gesamtmodell wird genutzt, um auf Basis von erhobenen Realdaten das Betriebsverhalten des simulierten Gesamtsystems aus stationären und mobilen energetischen Komponenten zu analysieren. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass das bidirektionale Laden im Zuge des optimierten Betriebs der untersuchten Energieversorgungssysteme von Wohnquartieren unter den aktuellen regulatorischen und energiewirtschaftlichen Rahmenbedingungen in Deutschland nicht ökonomisch zielführend eingesetzt werden kann. Anpassungen dieser Rahmenbedingungen können jedoch dazu führen, dass das bidirektionale Laden im energetischen Betrieb ökonomische Parität erlangt. Zusätzlich wird gezeigt, dass übergeordnete Netzebenen entlastet werden können.

Die schnelle technologische Entwicklung im Automobilbereich führt zu großem Wettbewerbsdruck, der immer kürzere Entwicklungszeiten zur Folge hat. Die zusätzliche hohe Variantenvielfalt in den Antriebskonzepten und Fahrzeugmodellen sowie die damit verbundenen Applikationsaufgaben führen zu einem erhöhten Ressourcenaufwand in Bezug auf Personal, Zeit, Logistik und Kosten. Um die Entwicklungsarbeiten zu unterstützen, werden Simulationswerkzeuge eingesetzt. Ein wesentlicher Nachteil dabei ist, dass eine ganzheitliche subjektive Funktionsbewertung erst möglich ist, wenn das Fahrzeug als Prototyp vorliegt. Gleichwohl kann der frühzeitige Einbezug menschlicher Faktoren (Human Factors) in der technologischen Entwicklung zu einer Verkürzung der Entwicklungszeit beitragen. Fahrsimulatoren bieten hierfür eine vielseitige Testumgebung für subjektive Untersuchungen in frühen Entwicklungsstadien, in denen noch kein Prototyp vorliegt. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf dem Einsatz eines längsdynamischen Fahrsimulators für die Applikation von Anfahrvorgängen in virtueller Realität. Die Kernergebnisse der Arbeit basieren auf zwei Versuchspersonenstudien. In der ersten Studie wurde untersucht, inwiefern die Gestaltung der virtuellen Realität und die Interaktion mit dem virtuellen Fahrzeug zur Ausprägung eines Präsenzgefühls im Fahrsimulator beitragen kann und welche Auswirkungen dies auf die Bewertung von Anfahrvorgängen hat. In der zweiten Studie wurde ein Applikationsprozess nachgebildet. Der Drehmomentgradient der E-Maschinen des Antriebsstrangmodells diente dabei als Applikationsparameter, der im Fahrsimulator so eingestellt werden sollte, dass eine definierte Anfahrcharakteristik erreicht wird. Als Referenz wurde die Anfahrcharakteristik eines realen Versuchsfahrzeugs verwendet.

In dieser Arbeit werden ökonomisch und ökologisch optimale Ladestrategien für Elektrobusflotten identifiziert. Mit einem gemischt-ganzzahligen Ansatz wird eine Anbindung an den kurzfristigen Strom- sowie Regelenergiemarkt modelliert. Historische Preisdaten des kurzfristigen Strommarkts, des Regelenergiemarkts und die zeitabhängigen Treibhausgasemissionen des deutschen Strommixes der Jahre 2021 bis 2023 bilden die Basis für Optimierungen mit perfekter Vorhersage. Degradationseffekte in Batterien werden über einen Kostenfaktor berücksichtigt. Die ökonomisch optimale Ladestrategie nutzt die bidirektionale Ladefähigkeit der Busse und die Rückspeisefähigkeit des Busdepots ins Stromnetz. Es wird am Vortagesmarkt, den Tagesauktionen und dem kontinuierlichen Tageshandel teilgenommen sowie Primärregelleistung und negative Sekundärregelenergie geboten. Die Flotte nimmt etwa die Hälfte der elektrischen Energie als negative Regelenergie auf, während weniger als die Hälfte für den Fahrbetrieb und der Rest am Tageshandel genutzt wird. Bei unidirektionalem Laden werden ca. zwei Drittel des Strombedarfs als negative Regelenergie aufgenommen. Optimale Ladestrategien zeigen saisonale, wöchentliche, tägliche und viertelstündliche Charakteristiken, die bei einer Teilnahme am Regelenergiemarkt teilweise überstimmt werden. Eine regelbasierte Ladestrategie, basierend auf optimalen Strategien für Vortagesmarkt und Primärregelleistung, ermöglicht 2023 eine Kostenreduktion von 41,6 % ohne perfekte Vorhersage. Gegenüber ungesteuertem Laden senkt die ökologisch optimierte Strategie die Treibhausgasemissionen um 31 % und der optimale Stromeinkauf am Vortagesmarkt um 23,5 %.