Lösungen für den Transportsektor gegen Luftverschmutzung und Co.

24.07.2018
Von: Prof. Dr. Frank Herrmann

OTH Regensburg und VDI Regensburg führten am 18. Juni 2018 einen Themenabend über Luftverschmutzung und Klimawandel durch. Etwa 150 technisch Interessierte aus der Region Regensburg fanden sich dazu im Hörsaal "Josef Stanglmeier" der OTH Regensburg ein.

Bei der Podiumsdiskussion auf dem Votragsabend rund um das Thema „Elektromobilität - DER Lösungsansatz im Transportsektor gegen Luftverschmutzung und Klimawandel?“ an der OTH Regensburg.

Bei der Podiumsdiskussion auf dem Votragsabend rund um das Thema „Elektromobilität - DER Lösungsansatz im Transportsektor gegen Luftverschmutzung und Klimawandel?“ an der OTH Regensburg: (von links) Prof. Anton Haumer, Friedrich Graf, Director Advanced Development Engineering, Powertrain Technology & Innovation bei der Continental Automotive GmbH, und Karl Holmeier, Mitglied des deutschen Bundestags. Am Rednerpult: Prof. Dr. Frank Herrmann.

Prof. Dr. Frank Herrmann von der OTH Regensburg bei seinem Eingangsvortrag zur Eröffnung.

Prof. Dr. Frank Herrmann von der OTH Regensburg bei seinem Eingangsvortrag zur Eröffnung.

Mit dieser Abbildung skizzierte Prof. Dr. Frank Herrmann einige der zentralen Herausforderungen des Verkehrs.

Mit dieser Abbildung skizzierte Prof. Dr. Frank Herrmann einige der zentralen Herausforderungen des Verkehrs.

Friedrich Graf, Director Advanced Development Engineering, Powertrain Technology & Innovation bei der Continental Automotive GmbH, referierte über Elektromobilität.

Friedrich Graf, Director Advanced Development Engineering, Powertrain Technology & Innovation bei der Continental Automotive GmbH, referierte über Elektromobilität.

Prof. Anton Haumer bei seinem Vortrag.

Prof. Anton Haumer von der OTH Regensburg bei seinem Vortrag.

Über die Sicht des deutschen Bundestags zur Elektromobilität sprach Karl Holmeier, Mitglied des deutschen Bundestags (MdB).

Über die Sicht des deutschen Bundestags zur Elektromobilität sprach Karl Holmeier, Mitglied des deutschen Bundestags (MdB). Fotos: Dipl.-Ing. Ekkehard Schreiber, VDI Regensburg

Trotz starker Konkurrenz durch die Fußballweltmeisterschaft und das sommerliche Wetter waren an die 150 technisch Interessierte an die Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg (OTH Regensburg) zum Themenabend „Elektromobilität – DER Lösungsansatz im Transportsektor gegen Luftverschmutzung und Klimawandel?“ gekommen, den die OTH Regensburg und der "Verein Deutscher Ingenieure" (VDI) Regensburg am 18. Juli 2018 durchführten.

Eröffnungsvortrag von Prof. Dr. Herrmann

Einführend betonte Prof. Dr. Frank Herrmann von der OTH Regensburg in seinem Vortrag, dass die Elektromobilität ein wichtiges Thema für jeden sei. Egal, ob aus beruflicher Sicht, wie es für die vielen anwesenden Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter von Continental der Fall sein dürfte, oder aus privater Sicht. Schließlich legen immer mehr Menschen Wert darauf, sich umweltgerecht zu verhalten.

Nachdem Prof. Dr. Herrmann kurz auf einige Aspekte der Elektromobilität eingegangen war, die interessierte Bürgerinnen und Bürger aus seriösen Zeitungen erfahren könnten, betonte er den informativen Wert dieses Themenabends, denn die wissenschaftliche Fundiertheit der Aussagen etwa in einer Zeitung wie dem „Handelsblatt“ könne immer nur begrenzt sein. Seine eigenen Ausführungen – so Prof. Dr. Herrmann – seien lediglich als Schlaglichter auf relevante Sachverhalte zu verstehen.

Eines dieser Schlaglichter auf relevante Sachverhalte sei, dass der Verkehr Energiefresser und Treibhausproduzent zugleich sei. Zentrale Herausforderungen sind in der Abbildung dargestellt: Die Preise seien zu hoch, die Wagen zu schwer, die Batterien seien sehr teuer und sicherten nur eine zu geringe Reichweite. Die Batterieproduktion könnte zu Engpässen bei seltenen Erden führen und die Ladeinfrastruktur sei massiv auszubauen. Gerade in Automobilzeitschriften würden die mit einem Auto verbundenen Emotionen thematisiert. Stellvertretend seien die Motorengeräusche genannt. Alles zusammen führe zu abwartenden Kundinnen und Kunden. 

Effizienz, Reichweite und Kosten der Elektromobilität

Friedrich Graf, Director Advanced Development Engineering, Powertrain Technology & Innovation bei der Continental Automotive GmbH, referierte über die Elektromobilität im Allgemeinen und bei Continental im Besonderen. Dabei vertiefte er die bereits angesprochenen Aspekte zur Effizienz der Elektromobilität, zur Reichweite und zu den Kosten. Gerade für Unternehmen sei die sogenannte „Weel-to-Wheel“-Bilanz sehr wichtig und begründe auch interessante Kooperationen entlang der Lieferkette. Im Umfeld „Energie“ behandelte Friedrich Graf die zentralen Themen Energieerzeugung, -speicherung und Distribution sowie Infrastruktur.

Im zweiten Teil seines Vortrags gab Friedrich Graf Einblick in die Geheimnisse der Arbeiten bei Continental, die mit der Lösung der aufgeworfenen Fragen befasst waren. So entwickele Continental Lösungen für Antriebe, Energiemanagement, Ladetechnik, Thermomanagement und die Brennstoffzelle. Bei den Antrieben werden neben den traditionellen Antrieben wie Diesel auch elektrische sowie ein Antriebsmix aus allen behandelt. 

Weitere Lösungen ergeben sich durch die Betrachtung folgender Einflussfaktoren für die Umweltbelastung:

  • Fahrstil und Beschaffenheit der Fahrstrecke wie Berge oder schwierige Kurven
  • Außentemperatur vom Fahrzeug
  • Zusammensetzung des Kraftstoffs
  • Konstruktion des Motors und seine Steuerung

So sind beispielsweise bei dem „super clean electrified Diesel“ Reduktionen der NOx-Emissionen um 37 Prozent bei gleichzeitigem Anstieg der CO2-Emissionen um vier Prozent möglich. Ein weiterer Ansatz basiert auf der folgenden einfachen Annahme: „Am meisten spart ein Verbrenner (Motor), wenn er gar nicht läuft." Über „Connected Energy Management“ wird vorausschauendes Fahren realisiert, mit dem eine Reduktion der CO2-Emissionen um neun Prozent erreicht wird. 

Beitrag über die Simulation eines kompletten E-Fahrzeugs

Forschungsprojekte zu diesem Thema gibt es auch an der OTH Regensburg. Gerade im Hinblick auf die Analyse der genannten Maßnahmen ist eine Simulation eines kompletten E-Fahrzeugs wirkungsvoll. Diese realisierte Prof. Anton Haumer mit seinem Team an der OTH Regensburg. Dazugehörende Publikationen wurden von der Wissenschaftsgemeinschaft zur Elektromobilität angenommen. 

Prof. Haumer fasst seinen Vortrag, wie folgt, zusammen:

  • Die Fakultät Elektro- und Informationstechnik der OTH Regensburg hat schon frühzeitig Themen im Bereich Elektromobilität mit Projekten aufgegriffen:
  • Der Masterstudiengang „Elektromobilität und Energienetze“ geht nicht nur auf Spezifika von Elektrofahrzeugen ein, sondern auch auf die Auswirkungen auf die elektrische Energieverteilung.
  • Studierende der OTH Regensburg bauen selbstverantwortlich und selbst organisiert für den Formula Student-Wettbewerb sowohl ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor als auch eines mit elektrischen Antrieben.
  • Seit mehreren Jahren betreut Jürgen Bachl von der Fakultät Elektro- und Informationstechnik den E-Smart: Ein Smart wurde in studentischen Projekten auf Elektroantrieb umgerüstet und wird laufend verbessert.
  • Im Labor Elektrische Antriebe der Fakultät Elektro- und Informationstechnik wird von Studierenden ein Kart mit Einzelradantrieben an den Hinterrädern aufgebaut.

Im Fokus: eine Modellbibliothek für Elektrofahrzeuge

Alexander Grimm beschäftigt sich in seinem Masterstudium mit einer objektorientierten hierarchischen Modellbibliothek für Elektrofahrzeuge, basierend auf der Modellierungssprache Modelica. In der Projektarbeit des ersten Semesters hat er das Modell eines Elektrofahrzeugs mit generischen Komponenten implementiert. Die Schnittstellen zwischen den Komponenten setzen auf einer standardisierten Bibliothek auf. Diese Arbeit wurde als Beitrag zur "12. Internationalen Modelica"-Konferenz 2017 in Prag eingereicht und konnte mit einer weiteren Arbeit den zweiten Platz bei der Preisverleihung der "Modelica Association" belegen.

Die modellierten Komponenten umfassen alle Bereiche des Fahrzeugs: vom Energiespeicher über den Antriebsstrang bis zu einem Modell des Fahrenden. Damit sei es möglich, bereits in einer frühen Entwurfsphase wesentliche Aussagen über Fahrleistungen und Energieverbrauch zu treffen und alternative Lösungen zu vergleichen. In der Projektarbeit des zweiten Semesters beschrieb Alexander Grimm eine wesentliche Komponente mit tiefergehenden Details: die Batterie als Energiespeicher. Schließlich vergleicht er in seiner Masterarbeit Simulationsergebnisse seines Modells mit realen Messwerten, die bei Fahrten des Regensburger Elektro-Busses „EMIL“ mit Unterstützung von AVL und der Regensburger Verkehrsbetriebe gewonnen wurden.

Alles in allem bereitet die OTH Regensburg ihre Studierenden auf diese Weise auf neue berufliche Herausforderungen im Bereich der Elektromobilität praxisnahe vor.

Zwei VDI-Preise für ausgezeichnete Abschlussarbeiten

2018 lobte der VDI-Bezirksverein Bayern Nordost zwei VDI-Preise für ausgezeichnete Abschlussarbeiten im technischen Bereich aus, die jeweils mit 500 EUR dotiert sind. Zudem bekamen die Preistragenden einen Kristallstiftehalter mit den Daten ihrer Prämierung. Von vielen eingereichten Abschlussarbeiten gab es zwei mit einem klaren Bezug zur Elektromobilität, die ebenso gut wie die besten von allen eingereichten Arbeiten sind. Die jeweiligen Absolventinnen beziehungsweise Absolventen stellten in einem etwa zehnminütigen Vortrag ihre Kernergebnisse vor.

Im Einzelnen handelte es sich um:

  • Steigerung des Systemwirkungsgrades von Brennstoffzellensystemen durch Optimierungsalgorithmen von Fatlind Ahmeti M.Sc.. Dabei handelt es sich um eine gemeinsame Masterarbeit an der OTH Regensburg, betreut von Prof. Dr.-Ing. Bernhard Hopfensperger, und bei Continental, betreut durch den Doktoranden Florian Uhrig (M.Eng.).
  • Umsetzung der feldorientierten Regelung für Drehstrom-Maschinen auf einem Laborprüfstand mit einem FPGA-basiertem Rapid-Prototyping-System für Anwendungen in der Elektromobilität von Kilian Rehorik (M.Sc.). Es handelt sich um eine an der OTH Regensburg durchgeführte Masterarbeit, die von Prof. Haumer betreut wurde.

Entscheidender Einflussfaktor: die Politik

Entscheidenden Einfluss hat und nimmt die Politik. Die Sicht des deutschen Bundestags zur Elektromobiltät trug Karl Holmeier, Mitglied des deutschen Bundestags (MdB), in seiner Rede mit dem Titel „Sind alternative Kraftstoffe besser als Elektromobilität?“ vor. Im Mittelpunkt stellte er die politischen Entwicklungen bezüglich der Dekabonisierung des Verkehrssektors. Karl Holmeier analysierte dazu die Ziele aus dem Pariser Klimaschutzabkommen und dem „Klimaschutzplan 2050“ der Bundesregierung. Anforderungen an die deutsche Automobilindustrie wurden klar benannt. Dessen ungeachtet wurde festgehalten, dass Diesel und Benzin noch einige Jahre ein wichtiger, ja der wichtigste Treibstoff seien.

Die einzelnen Ansätze wurden in einer Podiumsdiskussion vertieft. Obwohl länger als vorgesehen diskutiert wurde, blieben noch viele Fragen unbeantwortet. Diese und generell das Gesagte waren der Ausgangspunkt für eine intensive Diskussion in kleineren Gruppen. Insgesamt kann festgehalten werden, dass man noch eine geraume Zeit nicht wird verzichten können auf den Verbrennungsmotor im Allgemeinen und den Dieselmotor im Speziellen.

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