Abgeschlossene Forschungsprojekte

Das Forschungsprojekt »Elektromobile Nutzfahrzeuge wirtschaftlich und nachhaltig einsetzen (EN-WIN)« wird vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) im Rahmen des Förderprogramms »Erneuerbar Mobil« gefördert. In dem Forschungsvorhaben EN-WIN wird durch Aufnahme und Analyse der typischen, täglichen realen Fahrdaten (Fahrstrecken, Stoppzahlen, Nutzlasten, Gebiets-, Verkehrs-, Wetter- und Innenraumdaten etc.) und den Plandaten von Logistikdienstleistern erstmalig ein Soll-Ist-Abgleich für den Einsatz von leichten bis schweren elektromobilen Nutzfahrzeugen ermöglicht. Bislang existieren kaum Praxis- und Erfahrungswerte für schwere elektromobile Nutzfahrzeuge (e-Nfz).

Ziel ist es eine praxistaugliche Methodik zu entwickeln, zu testen und prototypisch umzusetzen, die es erlaubt den täglichen Fahrzeugeinsatz so zu steuern, dass die eingesetzten e-Nfz stets den Strecken/Touren zugeordnet werden, die aus ökologischen und/oder wirtschaftlichen Gesichtspunkten am sinnvollsten sind. Um dies zu realisieren und die notwendigen Erfahrungswerte zu sammeln wird in allen Testfahrzeugen (und den zugehörigen Benchmarkfahrzeugen) zudem ein Achslastwiegesystem eingebaut, welches es ermöglicht, Daten in Bezug auf die Abhängigkeit der Reichweite der Fahrzeuge und der Zuladung zu erheben.

Durch den wirtschaftlichen und nachhaltigen Einsatz von e-Nfz einen wichtigen Beitrag für die klima- und energiepolitischen Ziele im Sektor Verkehr zu leisten. Hierzu werden über 18 Monate Feldversuche unter Realbedingungen durchgeführt, die einen direkten Vergleich zwischen konventionellen und batterieelektrischen Lkw zulassen. Alleinstellungsmerkmal von EN-WIN ist vor allem die zu erwartende hohe Datenqualität, die lange Testphase sowie das breite Spektrum der eingesetzten e-Nfz mit zulässigen Gesamtgewichten von 3,5t, 7,5t, 18t und 26t. Der Einsatz von Fahrzeugen mit einem zulässigen Gesamtgewicht von 12t wird simuliert.

Innerhalb des Forschungsvorhabens wird prototypisch ein Prognosemodell speziell für Touren von e-Nfz entwickelt und in die Touren- und Dispositionsplanung der beteiligten drei Logistikunternehmen integriert und in der Praxis angewendet. Des Weiteren entwickeln die Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft ein e-Nfz mit 26t zulässigem Gesamtgewicht im Rahmen des Projekts neu und setzen es in der Testphase unter Realbedingungen ein.

Abschlussbericht verfügbar unter: https://doi.org/10.2314/KXP:1837171858

Im Gemeinschaftsprojekt AMPERE der Adam Opel AG, der Vattenfall Europe Innovation GmbH und der Technischen Universität Berlin werden 300 Elektrofahrzeuge mit verlängerter Reichweite im Alltagsbetrieb untersucht. Der eingesetzte Opel Ampera hat eine elektrische Reichweite von 40-80 km und kann für längere Fahrstrecken den an Bord befindlichen Verbrennungsmotor als Generator einsetzen. Damit liefert dieser große europäische Flottenversuch mit Elektrofahrzeugen wertvolle Informationen zum Einsatz elektrifizierter Fahrzeuge und zur Nutzung der Versorgungsinfrastruktur unter realen Bedingungen.

In einem ersten Schritt werden die privaten Probanden erfasst und klassifiziert. Anschließend findet eine umfangreiche Befragung in Kombination mit einer Datenaufzeichnung zur Analyse des realen Nutzungsverhaltens statt. Auf Basis dessen erfolgt die Ableitung von Empfehlungen zur Optimierung der Spezifikation sowohl für zukünftige Elektrofahrzeuge als auch für die Integration mit der Energiewirtschaft. Das Projekt analysiert das Nutzerverhalten unter Berücksichtigung ökonomischer und ökologischer Randbedingungen.

Das Projekt soll folgende Fragen beantworten:

• Was kann man aus dem Alltagsgebrauch über den sinnvollen Einsatz von Elektrofahrzeugen lernen?
• Welcher Motivationsrahmen für den Erwerb von Elektrofahrzeugen lässt sich aus der Nutzung eines E-REV ableiten?
• Wie wirken sich unterschiedliche Betriebs-Modi des Elektrofahrzeugs auf die Energieeinsparung gegenüber einem vergleichbaren, konventionell betriebenen Fahrzeug aus?
• Entspricht die Auslegung der elektrischen Reichweite des Opel Ampera den realen Anforderungen des Nutzers?
• Wie hoch wäre das Energieeinsparpotenzial bei auf die individuellen Bedürfnisse abgestimmter Batteriegröße? Wie würde sich die Total Cost of Ownership (TCO) ändern?
• Welche Rückschlüsse auf Anforderungen an die Ladeinfrastruktur lassen sich aus dem Ladeverhalten realer Nutzer ableiten?
• Welche Bedeutung hat Grünstrom für die Nutzer, sowohl für die Fahrleistung als auch für die Grünstellung des Haushalts/Betriebes?
• Wie groß ist das Absorptionspotenzial für (überschüssigen) Strom aus erneuerbaren Energien? Wie lässt es sich mit zusätzlichen Maßnahmen (z.B. Tarifierung) beeinflussen?
• Welche Bedeutung hat das Angebot von (fehlenden) Ladestationen im öffentlichen und halb-öffentlichen Raum?
• Welcher Bedarf zum Lastmanagement ergibt sich infolge der Ladevorgänge?

Das Gesamtziel des Fördervorhabens StreetProbe ist die Bereitstellung eines kostengünstigen und effizienten Systems zur Erfassung und Erkennung von Straßenschäden und deren zeitlicher Entwicklung. Dadurch sollen die Erhaltungskosten und zukünftige Investitionsaufwände für das Straßennetz gesenkt, die Leistungsfähigkeit und die Sicherheit von Straßen verbessert sowie der Komfort und die Zufriedenheit der Verkehrsteilnehmer erhöht werden.

Die Straßenzustandserfassung bietet ein ideales Forschungsfeld, um die Möglichkeiten und Grenzen der fahrzeuggestützten Mess- und Analyseverfahren an einem Praxisbeispiel zu testen: Üblicherweise werden in regelmäßigen Abständen Messfahrten und Begehungen durchgeführt, um Straßenschäden zu erkennen, zu begutachten und eine Handlungsempfehlung für eine etwaige Sanierung zu geben. Dieses Verfahren ist aufwändig oder ungenau. Gleichzeitig steigen die Reparatur-/Erhaltungskosten exponentiell mit dem Schadensgrad an.

Diese Herausforderung motiviert die Technische Universität Berlin, die bereits im Fahrzeug integrierte (oder in naher Zukunft vorhandene) Sensorik für die Erfassung des Straßenzustandes zu nutzen. Zentrales Ziel ist, unter Einbindung einer größeren Zahl an Fahrzeugen eine flächendeckende und zeitnahe Zustandsbewertung der Fahrbahn inklusive deren zeitlicher Entwicklung zu ermöglichen.

Daraus ergeben sich für die Technische Universität Berlin folgende Forschungsfragen:

• Mit welchem/n Verfahren ist eine flächendeckende, zeitnahe Fahrbahnzustandsbetrachtung möglich?
• Auf welche minimale Sensorik und Flottengröße muss zurückgegriffen werden, um das zentrale Ziel zu erreichen?
• Wie müssen die Sensorsignale mittels digitaler Signalverarbeitung und anschließender Klassifikation im Fahrzeug aufbereitet werden, damit eine Übertragung der Daten aus vielen Fahrzeugen einer Flotte möglich ist?
• Lassen sich aus dem applizierten Verfahren Optionen für die Erhöhung des Fahrkomforts oder der Verkehrssicherheit für Fahrer und Insassen ableiten und welche (zusätzlichen) Voraussetzungen müssen dafür erfüllt werden?

Beim städtischen Wirtschaftsverkehr wird von einer deutlichen Steigerung der Verkehrsleistung in den nächsten Dekaden ausgegangen. Heutzutage werden fast ausschließlich Dieselfahrzeuge eingesetzt. Aus fahrzeugtechnischer Sicht sind elektrifizierte Antriebe, besonders im Schwerlastverkehr aber auch im städtischen Wirtschaftsverkehr, unrentabel. Deshalb werden hier bislang weniger Alternativen diskutiert als beim Personenverkehr, obwohl Flottenbetreiber im Gegensatz zu privaten Nutzern viele Anforderungen idealer xEV-Erstnutzer erfüllen. Durch die Fokussierung auf den Personenverkehr wird die Chance vertan, durch die Elektrifizierung des städtischen Wirtschaftsverkehrs einen Teilbeitrag zum emissionsarmen Güterverkehrskonzept der Zukunft zu leisten.

Der steigende Anteil dezentraler Stromerzeugung geht mit deutlich erhöhten Anforderungen im Verteilnetz einher. Einspeisespitzen aus erneuerbaren Energien können zu Verletzungen des Spannungsbandes und zu einer Überschreitung der verfügbaren Leitungskapazitäten führen. Daher bedarf es Maßnahmen des steuerbaren Verbrauchs und der Speicherung. Die Energiespeicherung ist jedoch problematisch, da es entweder an geeigneten geologischen Formationen fehlt (z.B. Pump- und Druckluftspeicherkraftwerke), nur kurzzeitige Speicherung möglich ist (z.B. Schwungräder) oder große Kosten entstehen (z.B. stationäre Batteriespeicher).

Im Rahmen von komDRIVE kann diesen beiden Herausforderungen,

• der fortlaufenden Dominanz von CO₂-intensiven Dieselantrieben im Güterverkehr in Kombination mit einer erwarteten Zunahme der Verkehrsleistung und
• die Problematik der Energiespeicherung bei Zunahme des Anteils dezentral erzeugter Energie

mit einer ganzheitlichen Lösungsstrategie entgegengewirkt werden.

Das Projekt DRIVESS ist ein europäisches Forschungsprojekt zur Fahreignung älterer FahrzeuglenkerInnen und wird in Zusammenarbeit mit der schweizerischen Arbeitsgruppe für Unfallmechanik (AGU), der eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich und dem Swedish National Road and Transport Research Institute (VTI) geplant und durchgeführt. In der Schweiz sowie einigen anderen Ländern müssen Senioren regelmäßig ihre Fahrtauglichkeit überprüfen lassen. Zurzeit wird dazu in der Schweiz, in der Regel von einem praktizierenden Arzt, eine nicht standardisierte Untersuchung auf Grundlage von mehr oder weniger subjektiven Kriterien durchgeführt.

Das Ziel des DRIVESS Projekts ist es, ein objektives Verfahren zu entwickeln, mit dem die Fähigkeit ein Auto zu führen, bewertet werden kann. Hierzu wird der Zusammenhang zwischen verschiedenen neuro-psychologischen und medizinischen Testverfahren und der Fahrkompetenz untersucht. Zur Entwicklung eines geeigneten Prüfungsverfahrens werden Ergebnisse aus Fahrerbeobachtungsstudien (Naturalistic Driving Observations sowie Fahrsimulatoruntersuchungen) mit Ergebnissen aus Sakkaden-Messungen und Aufmerksamkeitstest verglichen. Dazu werden Fahrproben mit einer festgelegten Route im normalen Straßenverkehr durchgeführt, die Aufschluss über erforderlichen spezifischen Fähigkeiten der Fahrzeugführer und dazugehörige Überprüfungsmöglichkeiten geben soll. In den Fahrsimulatoruntersuchungen können kritische Fahrsituationen simuliert werden, ohne dass dabei Personen gefährdet werden.

Im Projekt Ecargo untersucht die Volkswagen AG die Möglichkeit der Integration alternativer Antriebe in gewerblich genutzte Fahrzeugflotten. Neben den Umweltauswirkungen und den Optimierungspotenzialen, werden auch die Nutzeranforderungen und – akzeptanz untersucht. Daraus werden zukünftige Marktperspektiven abgeleitet.

Die TU Berlin ist im Projekt Ecargo als Unterauftragnehmer beteiligt.