Symposium „Urbane Mobilität der Zukunft“ Forscher präsentieren innovatives Elektrofahrzeug-Konzept

Auf dem Symposium „Urbane Mobilität der Zukunft“ haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Innovationsclusters „Regional Eco Mobility 2030 (REM 2030)“ neue Ergebnisse zur Frage, wie die urbane Mobilität von morgen aussehen könnte, präsentiert. Ein Highlight des Projekts REM 2030 ist die Entwicklung eines innovativen Elektrofahrzeug-Konzepts, das auf dem Karlsruher Symposium vorgestellt wurde.

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Im Demonstratorfahrzeug sind alle entwickelten Technologien verbaut. Wo und wie konnten die Teilnehmer des Symposiums „Urbane Mobilität der Zukunft“ live vor Ort erkunden. Einige Komponenten befinden sich derzeit noch im Prüfstand, so dass hier nur Modelle zu sehen waren.
Im Demonstratorfahrzeug sind alle entwickelten Technologien verbaut. Wo und wie konnten die Teilnehmer des Symposiums „Urbane Mobilität der Zukunft“ live vor Ort erkunden. Einige Komponenten befinden sich derzeit noch im Prüfstand, so dass hier nur Modelle zu sehen waren.
(Bild: S. Häuslein/konstruktionspraxis)

Die urbane Mobilität von morgen steht vor vielen Herausforderungen: Dazu zählen ein zunehmendes Verkehrsaufkommen und dadurch bedingte Staus, Belastungen für Umwelt und Gesundheit, stetige Urbanisierung und der demographische Wandel. In diesem Kontext untersuchte das Innovationscluster „Regional Eco Mobility 2030 (REM 2030)“, zu dem sich das Fraunhofer ISI, ICT, IOSB und IWM sowie drei Institute des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) zusammengeschlossen haben, wie die Mobilität in Zukunft zugleich effektiver und nachhaltiger sein kann. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler stützen sich auf einen systemischen Ansatz: Neben Hard- und Software werden auch Orgware-Lösungen wie neue Mobilitätskonzepte oder die Nutzerakzeptanz als integraler Bestandteil für eine effiziente Individualmobilität angesehen. Auf dem Symposium „Urbane Mobilität der Zukunft“ wurden nun alle Ergebnisse zu den drei Mobilitätsbereichen Hard-, Soft- und Orgware vorgestellt.

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Herzstück ist der Antriebsstrang

Wie Lars Fredrik Berg, Projektleiter in der Fraunhofer-Projektgruppe „Neue Antriebssysteme NAS“ am Fraunhofer ICT erklärte, zielt die im Rahmen von REM 2030 entwickelte Hardware in erster Linie auf die Reduzierung lokaler Emissionsbelastungen ab: „Ein Schwerpunkt des Forschungsprojekts liegt in der Entwicklung eines alternativen und emissionsfreien Fahrzeugkonzepts, das speziell für die Nutzung in urbanen Räumen konzipiert ist. Das Herzstück ist der Antriebsstrang bestehend aus Elektromotor und Getriebe. Beim Motor handelt es sich um eine permanenterregte Synchronmaschine mit Einzelzahnwicklung, die auf hohe Leistungsdichte und Effizienz optimiert wurde. Das maximale Drehmoment von 90 Nm des Elektromotors mit einer Dauerleistung von 70 kW wird über ein ebenfalls im Projekt entwickeltes, schaltbares Getriebe mit zwei Gängen und ein offenes Differenzial auf die Vorderräder des Fahrzeuges übertragen.“ Laut Berg verzichtet das Motorkonzept bewusst auf aufwendige Bauteile und spart dadurch Materialkosten ein.

Methanol-Brennstoffzelle erhöht Reichweite

Um die rein elektrische Reichweite von 80 Kilometer auf über 200 auszuweiten, kommt eine Methanol-Brennstoffzelle als Reichweitenverlängerer zum Einsatz. Bei einer längeren Strecke kann der sogenannte Range Extender zugeschaltet werden. Dieser kann die Batterie mit zusätzlich 5 kW Leistung speisen. Durch die Nutzung von Strom aus erneuerbaren Energien und Methanol aus Biomasse fallen die Emissionen insgesamt sehr gering aus. Ein Vorteil der Brennstoffzelle auf Methanolbasis ist, dass sich der Ausbau der Infrastruktur leichter darstellt im Vergleich zur Wasserstoff-Technologie. Lagerungs- und Transportmöglichkeiten sind ähnlich wie bei Benzin/Diesel. So kann die vorhandene Infrastruktur durch eine geringfügige Anpassung verwendet werden. Allerdings ist Methanol momentan noch nicht im Großmaßstab verfügbar. Durch hohe Investitionen ist das Konzept im Jahr 2015 noch nicht konkurrenzfähig, was sich bis 2030 aber ändern könnte.

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Neben dem Elektromotor wurden für das REM 2030-Fahrzeugkonzept auch andere Bauteile wie etwa eine Hochleistungs-Lithium-Ionen-Batterie mit einer Nettokapazität von 11,8 kWh, eine Leistungselektronik-Einheit mit zugehöriger Peripherie um eine DC/DC-Wandlung, ein Thermomodul zur Deckung des Heiz- und Kühlbedarfs der Batterie und des Fahrzeuginnenraums und ein Tank für das Methanol-Wassergemisch entwickelt.

Entwickelte Technologien in Demonstratorfahrzeug verbaut

Neben der Konzeption und Herstellung innovativer Einzelkomponenten, die teilweise zusammen mit externen Industriepartnern erfolgte, bestand ein weiteres zentrales Projektvorhaben in deren Integration in eine Kleinfahrzeugplattform. Motor, Getriebe und Leistungselektronik wurden in einem Antriebsrahmen zusammengefasst, so dass die Komponenten in Modulbauweise einfach in vorhandene Karosserien eingebaut werden können. Momentan befinden sich noch einige Komponenten in der Fertigung oder auf dem Prüfstand. Ziel ist es, dass das Fahrzeug Ende 2015 mit allen entwickelten Fahrzeugtechnologien ausgestattet ist, damit diese auch den Praxistest bestehen.

Einen genauen Überblick und weitere Informationen über die Hardware-Komponenten zeigt folgender Übersichtsartikel:

Verkehrsmittel-Mix optimiert Mobilität der Zukunft

Prof. Dr. Martin Wietschel, Leiter des Geschäftsfelds Energiewirtschaft am Fraunhofer ISI, betonte, dass neben den rein technischen Innovationen ebenfalls Soft- und Orgware-Lösungen zur Effektivität der urbanen Mobilität beitragen: „Das Forschungsprojekt REM 2030 verfolgt einen neuen Mobilitätsansatz, der sich aus dem Zusammenspiel dreier Fahrzeugkonzepte ergibt: Dabei kommen elektrische Fahrräder auf kürzeren Strecken, speziell für die Stadt entwickelte Kleinst-Elektrofahrzeuge sowie herkömmliche Autos für weitere Strecken zum Einsatz.“ Damit sich diese unterschiedlichen Fahrzeuge effektiv nutzen lassen, müssen diese laut Wietschel durch Software noch besser untereinander sowie mit den Angeboten des öffentlichen Nahverkehrs verbunden werden. Erst diese intelligente Vernetzung könne dazu führen, dass die Nutzer die verschiedenen Mobilitätssysteme akzeptieren und sie auch kombinieren.

Die Infografik zeigt die Kernthemen des Innovationsclusters REM 2030. Neben der Entwicklung neuer Technologien, haben sich die Forscher auch mit der Orgware beschäftigt. So wurde die urbane Mobilität als Gesamtsystem betrachtet, mögliche Konzepte im ÖPNV und die Individualmobilität von Familien miteinbezogen. Außerdem wurde die Akzeptanz der Elektromobilität ausgewertet und der nötige Infrastrukturausbau untersucht. Eine größere Darstellung befindet sich in der Bildergalerie.
Die Infografik zeigt die Kernthemen des Innovationsclusters REM 2030. Neben der Entwicklung neuer Technologien, haben sich die Forscher auch mit der Orgware beschäftigt. So wurde die urbane Mobilität als Gesamtsystem betrachtet, mögliche Konzepte im ÖPNV und die Individualmobilität von Familien miteinbezogen. Außerdem wurde die Akzeptanz der Elektromobilität ausgewertet und der nötige Infrastrukturausbau untersucht. Eine größere Darstellung befindet sich in der Bildergalerie.
(Bild: REM 2030)

Nutzerakzeptanz von Elektromobilität analysieren

Das Projekt REM 2030 gibt zudem Auskunft darüber, wie es aktuell um die Akzeptanz der Nutzer gegenüber der Elektromobilität sowie um das Mobilitätsverhalten von Bürgerinnen und Bürgern in Baden-Württemberg steht: So zeigen beispielsweise Daten aus einer Interviewstudie mit 22 Familien aus Karlsruhe, Freiburg und Stuttgart, dass diese bereits heute auf unterschiedliche Verkehrsmittel zurückgreifen und im Alltag weitgehend autofrei unterwegs sind. Die Untersuchung führt aber gleichzeitig zur Erkenntnis, dass die Elektromobilität noch mit Akzeptanzproblemen zu kämpfen hat und die befragten Personen nicht per se davon überzeugt waren, dass elektrisch betriebene Fahrzeuge umweltfreundlicher sind als konventionelle. Dabei ist sich Prof. Dr. Martin Doppelbauer, der eine Professur für Hyprid-elektrische Fahrzeuge am KIT inne hat, sicher: „Wer Elektromobilität einmal erfahren hat, wird immer begeistert bleiben.“ Bei einer Podiumsdiskussion über die Mobilität von morgen brachte er zum Ausdruck, dass die Begeisterung der Nutzer einer der wichtigsten Schritte beim Ausbau der E-Mobilität ist.

Mobilität der Zukunft ganzheitlich betrachten

So zeigen auch die Ergebnisse des Forschungsprojekts REM 2030, dass die urbane Individualmobilität der Zukunft zugleich von technischen Innovationen, einer intelligenten Anwendung, Wirtschaftlichkeit und einer stärkeren Berücksichtigung von Nutzerbedürfnissen gekennzeichnet sein sollte. Künftige Mobilitätskonzepte sollten hier ansetzen und die Attraktivität und Effizienz kombinierter Fortbewegungsmöglichkeiten hervorheben. Der Trend, Mobilität als Dienstleistung und abgekoppelt vom Fahrzeugbesitz zu sehen, könnte dabei ein entscheidender Wegbereiter für die Mobilität der Zukunft sein. (sh)

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