Klimaneutral mobil im 21. Jahrhundert: science brunch - Klima- und ...
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sciencebrunch in Kooperation mit: Klimaneutral mobil im 21. Jahrhundert: Multimodalität, neue Fahrzeugkonzepte und mehr März 2012
Inhalt E LOG BioFleet – Logistikflottenanwendung mit Range Extender unter Nutzung von Biomethan 4 EVARE – Electric Vehicle and Range Extender 6 CULT – Cars’ Ultra Light Technologies 8 EcoTram – Energieoptimierung der thermischen Fahrzeugsysteme bei Schienenfahrzeugen 10 BioH2-4Refineries – Erzeugung von Wasserstoff für Raffinerien über Biomassevergasung! 12 Bio LNG, Antrieb für schwere Pisten – Präpariergeräte 14 NEULIBE – Neuartige Lithium Ionen Batterien 16 Batteriesystem 08 - LIBS-Lithium Ionen Batteriesystem-Entwicklung 08 18 Eco Drive for Hybrid Electric Vehicles (EHEV) 20 Verkehrsauskunft Österreich 22 autoBAHN – autonom fahrende EisenBAHN auf bestehenden Regionalbahnstrecken 24 eMORAIL „Integrated eMobility Service for Public Transport“ 26 emporA + emporA 2: E-Mobile Power Austria 28 E-Mobilität – die Förderprogramme des Klima- und Energiefonds 30 2 Klimaneutral mobil im 21. Jahrhundert
Vorwort Die Formen und Konzepte für nachhaltige Mobilität werden heiß diskutiert. Sich alleine auf technologische Lösungen zu beschränken, greift zu kurz. Nachhaltigkeit ist nur durch parallele Entwicklung und Anwendung neuer Technologien und durch Verhaltensänderung erreichbar. Der Klima- und Energiefonds fördert mit seinen dass die Verwendung von Wasserstoff aus Biomas- Programmen, durchgeführt in Kooperation mit dem severgasung in Raffinerien den ökologischen Fußab- Bundesministerium für Verkehr, Innovation und druck von Dieselkraftstoffen reduzieren kann. Dass Technologie (bmvit), die Entwicklung von Innovationen auch Pistenraupen mit alternativen Kraftstoffen für klimaneutrale Mobilität im 21. Jahrhundert. Im betrieben werden können, zeigt BioLNG. Strom für vorliegenden Nachschlagewerk erfahren Sie mehr mobile Anwendungen liefert ein neuartiges Lithium- über verschiedene technische Lösungen: effiziente Ionen-Batteriesystem entwickelt im Projekt Antriebstechnologien und Leichtbau, neue Fahrzeug- NEULIBE. Im Projekt EHEV werden die Grundregeln konzepte, Elektromobilität und multimodale Mobili- für ökologische Fahrweise mit Hybridantrieben durch tätskonzepte. Simulation und Messung erarbeitet und bei den Grazer Verkehrsbetrieben im Echtbetrieb getestet. Effiziente, alternative und elektrische Fahrzeugan- triebe werden ab Seite vier beleuchtet. Für den Lesen Sie ab Seite 22, wie das smarte und multi- Flurförderzeugbereich, dem weltgrößten Markt für modale Verkehrssystem der Zukunft aussieht. Mit Elektroantriebe, wird im Projekt E LOG BioFleet der Verkehrsauskunft Österreich entsteht erstmals ein innovativer Einsatz von wasserstoffbetriebenen eine österreichweite intermodale Verkehrsauskunft. Brennstoffzelle als Range Extender entwickelt. Ziel von autoBAHN ist ein ca. 10-Minuten-Takt auf Das EVARE Demonstrator Fahrzeug stellt ein ganz- Regionalbahnen unter wirtschaftlichen Rahmenbe- heitliches Fahrzeugkonzept für batteriebetriebene dingungen. Eine autonom fahrende Demonstrati- Elektrofahrzeuge, PlugIn Hybride und Hybride vor. onsanlage fährt bereits in Vorchdorf und Gmunden. CULT (Cars´ Ultralight Technologies) hat sich zum Innovative E-Mobilitätsgeschäftsmodelle für mehr Ziel gesetzt, ein Konzept für ein A-Segmentfahrzeug öffentlichen Verkehr werden in eMORAIL entwickelt. mit halbierter CO2 Emission zu erarbeiten, unter der Ergebnis von emporA wird ein Gesamtsystem für Voraussetzung, dass das beschriebene Fahrzeug Elektromobilität – vom Fahrzeug über Ladeinfra- leistbar, baubar und verkaufbar sein muss. Auf Linie struktur und Stromerzeugung bis zu Geschäftsmodell 62 der Wiener Linien fährt die energieoptimierte und Informationssystem – sein. ECOTRAM täglich im Praxistest. Eine aufschlussreiche Lektüre Erfahren Sie mehr über Kraftstoffe der Zukunft ab wünschen Ihnen Seite 12. In BioH2-4Refineries wird nachgewiesen, Theresia Vogel Ingmar Höbarth Geschäftsführerin, Klima- und Energiefonds Geschäftsführer, Klima- und Energiefonds Klimaneutral mobil im 21. Jahrhundert 3
E LOG BioFleet - Logistikflottenanwendung mit Range Extender unter Nutzung von Biomethan Projektnummer: 825854 Kontakt Fakten Koordinator Linde Fördertechnik GmbH Manfred Klell Organisator Partner OMV Refining & Marketing GmbH, Fronius International GmbH, klell@hycenta.at HyCentA Research GmbH, DB Schenker, JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH Dauer 1. 6. 2010 – 31. 5. 2013 Budget in Euro 3.840.851,– Ausschreibung Technologische Leuchttürme der Elektromobilität, 1. Ausschreibung „Im weltgrößten Markt für Elektroantriebe, dem Flurförderzeugbereich, soll durch den innovativen Einsatz einer wasserstoffbetriebenen Brennstoffzelle als Range Extender ein Technologiesprung zur Verbesserung von Betriebsverhalten, KundInnennutzen und Umweltverträglichkeit der Fahrzeuge dargestellt werden.“ Markus Weinberger, Projektleiter Ausgangssituation der Bremsenergie garantiert höchste Wirkungsgrade. Im Flurförderzeugbereich verursachen rein batterie- Die Fahrzeuge werden sicherheitstechnisch und elektrische Fahrzeuge eine Minderung der Produk- gewerberechtlich für den Einsatz bei einem Industrie- tivität vor allem im Mehrschichtbetrieb. Ausschlag- kunden abgenommen (Technologie- und Komponen- gebend dafür sind die geringen Reichweiten der tenentwicklung). Fahrzeuge sowie die langen Standzeiten während der Ladevorgänge. Bei den Ladevorgängen kommt es zur In der zweiten Projektphase (F&E Implementierungs- Entwicklung und Freisetzung gesundheitsschädlicher phase) wird eine Flotte von 12 Flurförderfahrzeugen Dämpfe. Auch tritt eine Leistungsminderung bei aufgebaut und im industriellen Umfeld von KundInnen sinkendem Ladezustand der Batterie auf. eingesetzt (Demonstrationsteil). Parallel zum Aufbau der Fahrzeuge wird eine dezentrale Infrastruktur- Ziele und Methodik lösung entwickelt, in der Biomethan zu Wasserstoff Die Entwicklung und Integration von Brennstoffzellen reformiert wird. Der Wasserstoff wird bei den mit Wasserstoffspeicher als Range Extender stellt KundInnen auf 350 bar komprimiert und erstmals in einen innovativen Lösungsansatz für diese Problema- Österreich im Inneren einer Halle in die Drucktanks tik und einen Technologiesprung zur Verbesserung der Fahrzeuge getankt. Der Einsatz von BioMethan elektrischer Flurförderfahrzeuge dar. Zur dezentra- sichert die Umweltverträglichkeit, die Reformierung len Versorgung mit Wasserstoff aus BioMethan wird erlaubt höchste Wirkungsgrade und durch die Hallen- ein Reformer aufgebaut. Erstmalig in Österreich wird betankung werden die Vorteile in Betriebsverhalten die Möglichkeit der Indoors-Betankung mit Wasser- und KundInnennutzen umgesetzt. stoff geschaffen. In beiden Phasen erfolgt die Realisierung der ge- In der ersten Projektphase (F&E Start- und Pilot- samten Wertschöpfungskette von der Entwicklung phase) werden für zwei Prototypenfahrzeuge neuar- und Produktion von Komponenten des Antriebs mit tige Power-Packages mit Brennstoffzellen als Range Brennstoffzelle, Gasspeichersystems für Druckwas- Extender, Wasserstoffdruckspeicher, Lithium-Ionen- serstoff und Gasleitungssystem über die Komponen- Akkumulatoren und eine Regelelektronik entwickelt ten der Infrastruktur bis zu Wartung und Service in und gebaut. Ein Vollhybridkonzept mit Rekuperation Österreich. 4 Klimaneutral mobil im 21. Jahrhundert
Ergebnisse, Erkenntnisse und Projekt- Drei Gründe für das Projekt fortschritt • Betriebsverhalten, KundInnennutzen und Erstmals in Österreich werden Elektrofahrzeuge mit Umweltverträglichkeit von Elektrofahrzeugen Brennstoffzellen Range Extender und eigener Versor- werden durch eine Wasserstoff-Brennstoffzelle gung mit Wasserstoff aus BioMethan aufgebaut und als Range Extender deutlich verbessert. industriell eingesetzt. Neben technischen, ökono- • Eine dezentrale Infrastrukturlösung für die mischen und ökologischen Gesichtspunkten werden Versorgung mit Wasserstoff durch Reformierung auch Fragen der Sicherheit und der gewerblichen von BioMethan für Indoor-Betankung wird entwi- Zulassung der Anlagen abgedeckt. Von besonderem ckelt und zertifiziert. Interesse in diesem Zusammenhang ist die in Öster- • Durch seine Übertragbarkeit auf allgemeine reich erstmals angestrebte Umsetzung einer Hallen- automotive Transportsysteme übt das Leucht- betankung. turmprojekt klimarelevante Modellwirkung auf die Elektromobilität insgesamt aus. Das Projekt erlaubt den Ausbau der österreichischen Technologieführerschaft im Bereich Range Extender für Logistikanwendungen. Durch seine Übertragbar- keit und Erweiterbarkeit auf allgemeine automotive Transportsysteme übt das Leuchtturmprojekt eine klimarelevante Modellwirkung auf die Elektromobili- tät insgesamt aus. Das Power-Package mit Brennstoffzelle, Wasser- stoffdruckspeicher, Lithium-Ionen-Akkumulatoren und Regelelektronik ist fertig entwickelt und ge- baut, die Zertifizierung ist eingeleitet. Der Einbau in die Flurförderfahrzeuge und deren Zertifizierung sollen im laufenden Jahr abgeschlossen sein. Die Infrastrukturlösung ist entwickelt und geplant, ihr Zusammenbau beauftragt. Auch deren Zertifizierung inklusive der Hallenbetankung sind im laufenden Jahr geplant. Klimaneutral mobil im 21. Jahrhundert 5
EVARE – Electric Vehicle and Range Extender Projektnummer: 823484 Kontakt Fakten Koordinator AVL List GmbH Frank Beste Senior Programm Manager Partner MIBA Sinter Austria GmbH, FRONIUS International GmbH, für Elektromobilität TU Wien, FH Kapfenberg, Montanuniversität Leoben, frank.beste@avl.com Johannes Keppler Universität Linz, Kompetenzzentrum Das Virtuelle Fahrzeug Forschungs-GmbH Website www.avl.com Dauer 1. 4. 2009 – 30. 9. 2011 Budget in Euro 10.867.341,– Ausschreibung Neue Energien 2020, 2. Ausschreibung „Das Beste aus zwei Welten – das batterieelektrische Fahrzeug mit Reichweiten- verlängerer (Range Extender) ermöglicht individuelle städtische Mobilität ohne Emissionen und Reichweitenangst, die auch bezahlbar ist.“ Frank Beste, Programm Manager Lokal emissionsfrei unterwegs Das EVARE Projekt Vielleicht wird es nicht so schnell gehen, wie viele Ein ganzheitliches Fahrzeugkonzept wurde mit dem erwarten, aber die Elektrifizierung des PKW-Antriebs EVARE Demonstrator Fahrzeug, ein batterieelektri- wird kontinuierlich und unaufhaltsam zunehmen. sches Fahrzeug für Mega-Cities mit Range Extender Auf dem Weg dorthin werden in den nächsten 10 bis erreicht. EVARE Entwicklungsziel ist damit, die 20 Jahren Verbrennungs- und Elektromotor in Form Elektromobilität mit lokaler Emissionsfreiheit bei von unterschiedlichen Hybridvarianten kombiniert maximalem KundInnennutzen in bezahlbaren ganz- und intelligent zusammenspielen. Die Elektrifizie- heitlichen Fahrzeugkonzepten zu vereinen. rung schließt damit nicht nur reine Elektrofahrzeuge sondern auch Elektrofahrzeuge mit Range Extender, Das batterieelektrische Energiespeichersystem ist PlugIn Hybride und auch Hybride ein. Reine batterie- für die von KundInnen erwartete reale Fahrzeug- elektrische Fahrzeuge haben einen sehr einfachen Mindestreichweite von 100 – 150 km extrem teuer, Aufbau und erlauben neben der lokalen Emissions- schwer und in einem kompakten Stadtfahrzeug kaum freiheit weitere völlig neue Potentiale für die Fahr- entsprechend der Crashanforderungen zu integrie- zeugentwicklung, eine Herausforderung wird uns ren. Die Europäische Fahrzeugnutzungsstatistik zeigt aber noch für längere Zeit begleiten: Das Thema der aber auch, dass mehr als 80 % aller Stadtfahrzeuge Batterie bezüglich Kosten, Gewicht, Bauraum und weniger als 50 km pro Tag zurücklegen. Der EVARE Sicherheit als Schlüssel zum Erfolg der Elektromobi- Ansatz ist daher, das aufwendige elektrische Energie- lität. AVL konzentriert sich einerseits auf die Optimie- speichersystem auf den tatsächlichen täglichen Fahr- rung der Batterie an sich und andererseits auf eine bedarf zu optimieren. Der Range Extender wird als Reduktion der Anforderungen an den Stromspeicher zusätzliches System eingesetzt, um die für ein Fahr- durch ein ganzheitliches Fahrzeugkonzept. Dieses zeug mindestens abzudeckende Gesamtreichweite berücksichtigt neben der optimalen Kombination von von 250 km zu ermöglichen. Der Range Extender E-Antrieb, Verbrennungsmotor, Getriebe und intelli- ist eine durch einen Verbrennungsmotor getriebene genter Systemregelung auch die Interaktion mit der Generatoreinheit, die als „chemisch-elektrischer“ Fahrerin, dem Fahrer und die geodätische Fahrzeug- Energiewandler den deutlichen Energiedichtevorteil position. moderner Kraftstoffe gegenüber Batteriesystemen 6 Klimaneutral mobil im 21. Jahrhundert
nutzt, um eine attraktive Fahrzeugreichweite bei Drei Gründe für das Projekt geringen Energiespeicherkosten, Batteriegewicht • Range Extender ermöglichen lokal emissions- und Bauvolumen darzustellen. Der EVARE Range freies Fahren bei attraktiver Fahrzeuggesamt- Extender zeichnet sich durch kompakteste Integration reichweite. eines Verbrennungsmotors mit einem optimierten • Bestechende akustische Eigenschaften bei Generator-Starter-System, der Leistungselektronik extrem kompakter Integration von Range Ex- und Steuerung und der akustischen Kapselung aus. tender Modul und Batterie für attraktive Fahr- Der Rotations-Kolbenmotor erlaubt aufgrund seiner zeugkonzepte. zentralen Wellenlage und des vollständigen Massen- • Hohes Leistungs-/Gewichtsverhältnis bei ausgleichs höchste Leistungsdichten bei geringster geringem Verbrauch und deutlich reduzierten akustischer Anregung. Alternative Konzepte sind mit Produktkosten. Hubkolbenmotor konzipiert und konzentrieren sich auf die Übernahme existierender Produktionseinrich- tungen. Das System wird vollautomatisch aktiviert, sobald ein vordefinierter Ladezustand der Batterie im batterie- elektrischen Betrieb unterschritten bzw. ein Be- triebsmodus für maximale Fahrzeugreichweite vor- gewählt wird und versorgt den Fahrantrieb bzw. die Batterie mit elektrischer Energie, um das Erreichen des Fahrzieles sicherzustellen. Gegenwärtig wird das modulare AVL Range Extender System im Flottenbe- trieb erprobt. AVL ist das weltweit größte private Unternehmen für die Entwicklung, Simulation und Prüftechnik von Antriebssystemen (Hybrid, Verbrennungsmotoren, Getriebe, Elektromotoren, Batterien und Software) für PKW, LKW und Großmotoren. Klimaneutral mobil im 21. Jahrhundert 7
CULT – Cars’ Ultra Light Technologies Projektnummer: 829994 Kontakt Fakten Koordinator MAGNA STEYR Fahrzeugtechnik AG & Co KG Wolfgang Fritz Projektleiter Partner TU Wien, FACC AG Polymer Competence Center Leoben wolfgang.fritz@magnasteyr.com GmbH, Österreichisches Gießerei-Institut, MUL - Institut für Verarbeitung von Verbundwerkstoffen, 4a Technologies Website www.magnasteyr.com Dauer 8. 9. 2010 – 7. 9. 2013 Budget in Euro 13.718.168,– Ausschreibung Neue Energien 2020, 4. Ausschreibung „Die Reduktion der weltweiten CO2-Emissionen ist eine Hauptaufgabe unserer Zeit. Zur Erreichung des G7- Klimaziels, muss auch der Straßenverkehr einen Beitrag leisten. Dies erfordert die Entwicklung neuer Konzepte und Technologien. Wer solche Lösungen findet, der wird auch in Zukunft erfolgreich sein.“ Wolfgang Fritz, Projektleiter Rahmenbedingungen/KundenInnen- anforderungen Die dazu erforderlichen Technologien, insbesondere Aus der Erfordernis, die globale Klimaerwärmung der Einsatz und die Verbindungstechnologie unter- einzudämmen, entsteht die dringende Notwendigkeit, schiedlicher Materialien sowie das erforderliche die weltweiten CO2-Emissionen zu reduzieren. Daher Know-how in der Auslegung und Simulation neuer haben die Regierungen der G8-Staaten die Vereinba- Werkstoffe (z. B. faserverstärkte Kunststoffe) sollen rung getroffen, die CO2-Emissionen so zu reduzieren, im Rahmen des CULT-Projekts entwickelt werden. dass die globale Erwärmung auf max. 2 °C einge- Zur Lösung dieser anspruchsvollen Aufgabe wurde dämmt wird. ein firmenübergreifendes Konsortium mit den indus- triellen Partnern Magna Steyr, FACC und 4a Manuf- Da der Straßenverkehr einen signifikanten Beitrag acturing sowie den wissenschaftlichen Partnern zu den CO2-Emissionen liefert, wurden in der Folge Montanuniversität Leoben, PCCL, ÖGI und TU Wien in den einzelnen Ländern und Regionen Grenzwerte gebildet. für Flottenemissionen und teils empfindliche Strafen bei Überschreitung formuliert. Parallel dazu führt ein Im Kern wurden die Stellhebel Leichtbau, Wirkungs- wachsendes Umweltbewusstsein der EndkundInnen gradverbesserung, Aerodynamik, Rollwiderstand und in Verbindung mit dem Trend zur „Verstädterung“ zu Antrieb zur CO2-Reduktion identifiziert. Alle Stell- einer weiteren Erhöhung des Drucks auf die Fahr- hebel werden im CULT Projekt mit adäquaten zeugherstellerInnen und deren ZulieferInnen, neue Arbeitspaketen bearbeitet. Im Folgenden soll das Konzepte und Technologien zur Emissionsreduktion Thema Leichtbau fokussiert werden, da die Errei- zu finden. chung des Gewichtsziels für die Realisierung der an- deren Potenziale Voraussetzung ist. Um das Gewicht des Fahrzeugs deutlich zu reduzieren (Ziel ist eine Konzepte/Technik Gewichtsreduktion um 300 kg), muss, wenn das Fahr- Das Projekt ´CULT´ (Cars Ultralight Technologies) zeug leistbar bleiben soll, ein ganzheitlicher Ansatz hat sich zum Ziel gesetzt, ein Konzept für ein A-Seg- gewählt werden. mentfahrzeug mit halbierter CO2 Emission (49g CO2 pro km statt 100g CO2 pro km) zu erarbeiten, unter Dieser beruht auf den drei Säulen „Funktionsintegra- der Voraussetzung, dass das beschriebene Fahrzeug tion“, „Materialsubstitution“ und „Downsizing/Sekun- leistbar, baubar und verkaufbar sein muss. däreffektnutzung“. Bei der Funktionsintegration geht 8 Klimaneutral mobil im 21. Jahrhundert
es darum, Bauteilen mit mehreren Funktionen zu Ergebnis/Zusammenfassung versehen, um schließlich Bauteile entfallen zu lassen. Es zeigt sich, dass mit dem beschriebenen ganz- Ein Beispiel dafür ist der Entfall von Innenverklei- heitlichen Ansatz ein Fahrzeugkonzept darstellbar dungen bei entsprechender Gestaltung (Aufbringung ist, dass deutliche Gewichtsreduktion (-300 kg) bei von Kaschierung) des Rohbaus. moderater Kostensteigerung ermöglicht. Der Kern wird durch den Rohbau in Multi-Materialbauweise Im Block „Materialsubstitution“ werden gezielt gebildet. Diese Gewichtsreduktion ermöglicht die Leichtbaumaterialien (Kohlenstofffaser, Magnesium Umsetzung weiterer Maßnahmen insbesondere auf etc.) eingesetzt. Im Block „Downsizing/Sekundär- der Antriebsseite, so dass insgesamt eine Halbierung effektnutzung“ geht es darum, dass das Fahrzeug, der CO2-Emission erreicht wird. wenn es wesentlich leichter ist, mit kleineren, leich- teren (und in der Regel auch preiswerteren) Kompo- Magna Steyr ist mit seiner Kenntnis in der Erstellung nenten bei gleicher Funktionserfüllung auskommt. von Fahrzeugkonzepten, in der flexiblen Fertigung von So können z. B. die Bremsen für ein derart leichtes Fahrzeugen und der erforderlichen Leichtbaumodule Fahrzeug bei gleichem Bremsweg deutlich kleiner (Rohbau in Multi- Materialbauweise, CNG-Tanksy- dimensioniert werden. stem, Leichtbautür) ein guter Partner für die OEMs Die Kostenminderung durch „Funktionsintegration“ auf ihrem Weg zur CO2-Reduktion. und „Downsizing/Sekundäreffektnutzung“ führt zu einer teilweisen Kompensation der Mehrkosten durch die „Materialsubstitution“. Drei gute Gründe für das Projekt • CO2-Reduktion ist gesellschaftlicher Megatrend Diese Arbeiten zur Gewichtsreduktion führen in der und erfordert neue Lösungen und Technologien. Folge zu entsprechenden Leichtbaumodulen (Compo- • Hochkomplexe Probleme erfordern die Bildung site CNG- Behälter; Leichtbausitz; Leichtbautür etc.) von branchen- und firmenübergreifenden Teams deren Wichtigstes erwartungsgemäß die Leichtbau- mit enger Vernetzungen zur Forschungsland- karosserie ist. Hier wurde ein Multimaterialansatz schaft. gewählt. Im vorliegenden Ansatz werden AL- Pro- • Der eingeschlagene Weg einer ganzheitlichen file mit AL-Gussknoten, einer Stirnwand aus dem Betrachtung des Gesamtfahrzeugs zeigt, dass Sandwich-Material „CIMERA“, einem Faserverbund eine CO2-Halbierung mit einem leistbaren Fahr- Unterboden und „Organoblech“ kombiniert. zeug möglich erscheint. Die neuen Technologien, Fertigungsverfahren und Methoden können in Der Schwerpunkt der Arbeiten liegt dabei im Finden andere Fahrzeugklassen übertragen werden. geeigneter Verbindungsmethoden und in der Ermitt- lung der Materialdaten für diese zum Teil neuen Ma- terialien mit dem Ziel, diese hinsichtlich ihres Verhal- tens im Gesamtfahrzeug berechnen und beurteilen zu können. Klimaneutral mobil im 21. Jahrhundert 9
EcoTram – Energieoptimierung der thermischen Fahrzeugsysteme bei Schienenfahrzeugen Projektnummern: 825443, 829788 Kontakt Fakten Koordinator Siemens AG Österreich Walter Struckl Projektleiter Partner RTA - Rail Tec Arsenal Fahrzeugversuchsanlage GmbH, Schienen- walter.struckl@siemens.com infrastruktur-Dienstleistungsgesellschaft m.b.H., Technische Universität Wien, Inst. für Mechanik und Mechatronik, Vossloh Kiepe Ges.m.b.H., Wiener Linien GmbH & Co KG Website www.siemens.com Dauer 1. 10. 2009 – 30. 9. 2013 Budget in Euro 2.134.096,- Ausschreibung Neue Energien 2020, 3. und 4. Ausschreibung „Nachhaltiges Energiesparen funktioniert nur, wenn die effiziente Technik, die detaillierten Anforderungen der NutzerInnen und die realistischen Umgebungs- bedingungen verstanden und bereits in der Entwicklungsphase des Produkts vorausschauend berücksichtigt werden.“ Walter Struckl, Projektleiter Projektaufbau und Ziele maßgeblichen Fahrzeug- und Betriebsparameter. Bei Schienenfahrzeugen im Nahverkehrseinsatz Im praktischen Teil (EcoTram II) werden die im theo- kommt dem Energieverbrauch der Heizungs- und retischen Teil ausgewählten Maßnahmen am Prototyp Klimageräte besondere Bedeutung zu. Bei besonders evaluiert. Speziell sind dies die nach einer ersten kalter oder heißer Witterung kann der Energiever- Vorauswahl identifizierten Maßnahmen Fahrzeugmo- brauch dieser Komponenten sogar größer sein als der difikationen, innovatives HKL-Gerät mit Wärmepumpe Aufwand für Fahrzeugantrieb und andere Nebenag- und die modellprädiktive Regelung. Weitere Ziele sind gregate zusammen. Während bei der Antriebstechnik die messtechnische Validierung der damit erreichten die Energierückgewinnung schon lange technischer Einsparungen im Klima-Wind-Kanal und im Betrieb Stand ist, gibt es bei der Optimierung des Energie- in Wien, die Darstellung der erreichten Einsparungen verbrauchs der Fahrzeugklimatisierung noch großes am konkreten Beispiel ULF sowie die Bewertung aller Potenzial. untersuchten Maßnahmen in Bezug auf Neukonstruk- tionen bzw. die Umrüstung anderer Fahrzeuge bzw. Projektziel war daher die gesamtheitliche Energieo- Fahrzeugflotten. ptimierung der thermischen Fahrzeugkomponenten von Schienenfahrzeugen für eine verbesserte Energieeffizienz bei gleichzeitiger Erhaltung der Ergebnisse thermischen Behaglichkeit. Das Gesamtprojekt wur- In der theoretischen Projektphase wurden anhand de dabei in zwei zeitlich gereihte Projektabschnitte von Klima-Wind-Kanal- und Betriebsmessungen die bzw. -teile (EcoTram und EcoTram II) gegliedert, den entsprechenden Daten am Schienenfahrzeug theoretischen und praktischen Teil. Im theoretischen gesammelt. Zugleich wurde ein umfangreiches Teil (EcoTram) waren die Hauptziele klare technische Simulationsmodell für das thermische Verhalten des Vorgaben für Umbaumaßnahmen zur Effizienzstei- Fahrzeugs unter Betriebsbedingungen erstellt, mit gerung an bestehenden Fahrzeugen, Methoden und dem Fallstudien zur Auswirkung der unterschied- Software-Tools für die energieeffiziente Neuplanung lichen Optimierungsmaßnahmen möglich werden. von Fahrzeugen und Komponenten, sowie ein ver- Mit diesen Verbesserungsmaßnahmen wurden die bessertes Verständnis für die Zusammenhänge der Zusammenhänge zwischen Umgebungsbedingungen, 10 Klimaneutral mobil im 21. Jahrhundert
Betriebsparametern, Fahrzeugaufbau und Klima- und nahmen identifiziert werden: Heizungsgeräten dargestellt und quantitativ im Rah- (1) Modifikationen am Fahrzeug, wobei vor allem men einer Wirtschaftlichkeitsanalyse bewertet. kosteneffiziente, aber innovative Maßnahmen Basierend auf diesen Erkenntnissen wurden Um- geplant sind. baumaßnahmen sowie optimierte Betriebsstrategien (2) Die Klima- und Heizungsgeräte werden komplett entwickelt, welche deutliche Energieeinsparungen neu konzipiert, wobei Wärmepumpe, frequenz- ohne Behaglichkeitsverlust bringen. Im praktischen variable Ansteuerung und neue Steuergeräte zum Teil werden die Umbaumaßnahmen am Fahrzeug und Einsatz kommen. Klima- und Heizungsgeräten in die Realität umgesetzt (3) Als Regelalgorithmus wird ein modellprädiktiver und das Energiesparpotenzial mittels neuerlichen Regler entwickelt. Klimawindkanal- und Betriebsmessungen quanti- tativ belegt. Parallel dazu ergeben die gemessenen Betriebsdaten in Kombination mit den Steuerungs- Drei Gründe für das Projekt parametern des Fahrzeuges und der Klima- und Bis 2025 werden voraussichtlich 56,6 % der Weltbe- Heizungsgeräte eine Simulationssoftware zur ge- völkerung und 69 % bis 2050 in Städten leben. So wird nauen Berechnung des Energiebedarfs. 2/3 der weltweiten Energie und bis zu 70 % der THG- Emissionen in Städten verbraucht bzw. verursacht. • EcoTram dient der Entwicklung eines energie- Erkenntnisse und ressourceneffizienten Verkehrsmittels für Primär konnten durch den erfolgreichen Abschluss eine nachhaltige Stadtentwicklung. des theoretischen Anteils des EcoTram-Projektes • Kooperation österr. Unternehmen zur Stärkung wichtige Erkenntnisse für das Verständnis der Ener- der Wettbewerbsfähigkeit giebilanz eines Straßenbahnfahrzeuges gesammelt • Der Fahrgast kann sich persönlich vom energie- werden. Es konnten einige Situationen identifiziert effizienten Betrieb und hohen Komfort überzeu- werden, in denen es zu einem Energieverbrauch gen kommt, ohne dass dadurch der thermische Komfort im Fahrzeuginneren verbessert wird. Die aufgetre- tenen Ereignisse konnten den beiden Kategorien Heizung-, Lüftungs- und „Betrieb des Fahrzeugs“ zugeordnet werden. Folgend konnte durch einfache Eingriffe in die Regelung der Klima- und Heizungs- gerätesteuerung bereits verbessert werden. Durch die energetische und wirtschaftliche Bewertung der Verbesserungsmaßnahmen konnten folgende Maß- Klimaneutral mobil im 21. Jahrhundert 11
BioH2-4Refineries – Erzeugung von Wasserstoff für Raffinerien über Biomassevergasung Projektnummer: 829907 Kontakt Fakten Koordinator OMV Refining & Marketing GmbH Josef Lichtscheidl Projektleiter Partner Bioenergy 2020+ GmbH, REPOTEC GmbH, Josef.Lichtscheidl@omv.com TU Wien Dauer 1. 10. 2010 – 30. 9. 2011 Budget in Euro 634.745,– Ausschreibung Neue Energien 2020, 4. Ausschreibung „Die Reduktion der durch den Verkehr verursachten CO2-Emissionen ist eine der größten Herausforderungen der Klimapolitik. Durch die Verwendung von Wasserstoff aus Biomassevergasung in Raffinerien können die von Dieselkraft- stoffen verursachten CO2-Emissionen mit vernünftigem Aufwand verringert werden.“ Christian Aichernig, REPOTEC GmbH Biomassevergasung als Ausgangspunkt der erneuerbare Energien im fossilen Energiesystem Mit der Errichtung der Biomasse – Vergasungs – KWK nutzbar macht und so die CO2-Emissionen der Raffi- Anlage Güssing (A) im Jahr 2001 gelang ein Durch- nerien verringern kann. bruch bei der Vergasungstechnologie. Seit damals versorgt die Anlage die Stadt zuverlässig mit Strom Projektziele und Wärme. Das Ziel der Durchführbarkeitsstudie war es, alle Grundlagen für eine Demonstrationsanlage zu erar- Der Vergasungsprozess selbst basiert auf der Was- beiten. Daher beinhaltet das Projekt folgende Ar- serdampf-Vergasung von Biomasse in der intern beitsschritte: zirkulierenden Wirbelschicht. Die günstigen Eigen- • Evaluierung der Verfügbarkeit und Kosten von schaften des Produktgases, wie der Heizwert von ca. verschiedenen Biomassesortimenten für einen 12 MJ/Nm3, der hohe Wasserstoffanteil von ca. 40 % Raffineriestandort und das Fehlen von Stickstoff machen Synthesegas- • Grundlagen für ein Basic-Engineering der Anwendungen besonders interessant. Gesamtanlage inkl. Einbindung in die Raffinerie • Ausarbeitung von Optionen zur Nutzung von Mit der Fischer-Tropsch Synthese können so CO2 neu- Nebenprodukten trale Treibstoffe hergestellt werden, doch eine wirt- • Ermittlung der Projektkosten und Wirtschaftlich- schaftliche Umsetzung scheint im Moment schwierig. keitsbetrachtung Wasserstoff im Raffinerieprozess Ergebnisse Zur Konversion schwerer Rohölkomponenten und zur Als Ergebnis der Durchführbarkeitsstudie erscheint Entschwefelung der Produkte benötigen die Raffine- die Umsetzung einer Demonstrationsanlage am rien Wasserstoff, der derzeit zumindest teilweise aus Standort Lobau machbar. Die Versorgung mit Bio- Erdgas gewonnen werden muss, wodurch zusätz- masse ist sichergestellt. liche CO2-Emissionen entstehen. Die Herstellung von Wasserstoff aus dem Synthesegas der Biomasse- Verschiedene Verfahrensvarianten wurden erarbei- vergasung ist ein vergleichsweise einfacher Prozess tet und miteinander verglichen. Es zeigte sich, dass 12 Klimaneutral mobil im 21. Jahrhundert
die Variante mit der höchsten Wasserstoffausbeute Drei Gründe für das Projekt auch die wirtschaftlichste ist. Der Wirkungsgrad von • Durch Wasserstoff aus Biomassevergasung der Biomasse zu Wasserstoff liegt bei 60 %, wobei können die von Dieselkraftstoffen verursachten zusätzlich 18 % Prozesswärme erzeugt werden. CO2-Emissionen verringert werden. Zusätzlich fallen 5.932 Nm3/h reines CO2 an, die zum • Auch in zahlreichen weiteren Prozessen der Beispiel in Glashäusern genutzt werden können. chemischen Industrie, die Wasserstoff einsetzen, Bei Realisierung der Anlage könnten die CO2-Emissi- kann diese Reduktion erzielt werden. onen der Raffinerie um ca. 65.000 t/a gesenkt wer- • Gleichzeitig wird Infrastruktur zur Erzeugung den, bei vollständiger Nutzung des anfallenden CO2 von Bio-Wasserstoff geschaffen, die für zukünf- sogar um 140.000 t/a. tige Wasserstoff-Energiekonzepte zur Verfügung steht. Realisierung der Demonstrationsanlage Die Grundlagen für ein Basic Engineering der De- monstrationsanlage wurden soweit geschaffen, dass die Anlagenkosten für eine Einreichung zur Förde- rung durch das EU-Programm NER 300 ermittelt werden konnten. Unter der Bedingung einer Förder- zusage erscheint die Umsetzung einer ersten De- monstrationsanlage im Raum Wien wirtschaftlich. Eine Reihe von Firmen aus der Technischen Gase - Industrie und aus der Holz verarbeitenden Industrie zeigt Interesse, sich am geplanten Demonstrations- projekt zu beteiligen. Danksagung Dieses Projekt wird aus Mitteln des Klima- und Energiefonds gefördert und im Rahmen des Programms „NEUE ENERGIEN 2020“ durchgeführt. Der Autor bedankt sich bei den Projektpartnern OMV Refining & Marketing Gmbh, Bioenergy 2020+ GmbH und TU Wien, Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und technische Biowissenschaften sowie bei Herrn Kurt Pollak für die gute Zusammenarbeit. Klimaneutral mobil im 21. Jahrhundert 13
Bio LNG, Antrieb für schwere Pisten – Präpariergeräte Projektnummer: 825435 Kontakt Fakten Koordinator Salzburg AG Johann Schmidhuber Projektleiter Partner TU Wien, Schwingenschlögel, Infinite, Kässbohrer johann.schmidhuber@salzburg-ag.at Geländefahrzeuge Website www.erdgasdrive.at Dauer 1. 10. 2010 – 31. 12. 2013 Budget in Euro 534.259,– Ausschreibung Neue Energien 2020, 3. Ausschreibung „Biogas - der regionale und umweltfreundliche Kraftstoff für den alpinen Bereich!“ Johann Schmidhuber, Projektleiter Biogas – die saubere Alternative Projektumfang Bio-LNG Einen der wichtigsten österreichischen Wirtschafts- Im Rahmen des Projektes soll eine nachhaltige Um- zweige stellen der Wintertourismus und die alpinen rüstmethode für dieselbetriebene Pistenraupen hin Sportarten dar. Um den KonsumentInnen optimale zum Mischbetrieb Diesel/Methan entwickelt werden. Pistenbedingungen bieten zu können, werden unter Hierzu wird ein Beimengungsverfahren untersucht, anderen schwere Pistengeräte benötigt. Ein einziges bei dem durch elektronische Steuerung Methan in die dieser Fahrzeuge verbraucht jedoch pro Jahr gleich den Dieselmotor einbracht wird. viel Kraftstoff wie etwa 10 Pkw mit einer jährlichen Fahrleistung von jeweils 15.000 km oder 10 bis 15 Weiters wurde begonnen eine mechatronische Lö- Haushalte an Heizenergie. Das Gerät emittiert da- sung des LNG Systems, unter Einsatz eines elektro- rüber hinaus über 500 kg NOx, das entspricht dem nischen LNG Managements, zu entwickeln. Schadstoffausstoß von mehreren hundert Euro 4 Pkw sowie enorme Russpartikelmengen. In diesem Be- Unter Berücksichtigung der extremen Einsatzbedin- reich könnte somit durch den Einsatz innovativer An- gungen wurden erste Rückschlüsse auf die Abstim- triebe und sauberer Energieträger eine starke Reduk- mung und Entwicklung des BioLNG Antriebs für tion der Emissionen mit vergleichsweise niedrigem Pistenraupen erarbeitet. Mitteleinsatz erreicht werden. Da es für diese Off- road Maschinen keine derart strengen Abgasgrenz- Zudem wird bereits ein Energieversorgungscontai- werte wie für Straßenfahrzeuge gibt und teilweise ner konzeptioniert, um BioLNG Off-Road Maschinen ältere Technologie eingesetzt wird, liegen deren auch in nicht an das Gasnetz angeschlossene Gebiete individuelle Emissionen auf sehr hohem Niveau. Ein betreiben zu können. durchschnittliches österreichisches Pistenfahrzeug verbraucht pro Jahr 13.000 l Dieselkraftstoff. Der An einem Testfahrzeug werden im Gelände On-board Reduktionsbedarf der hohen Schadstoffemissionen Emissionsmessungen durchgeführt und die Messer- von Pistengeräten ist daher die Hauptmotivation des gebnisse validiert werden. Hieraus sollen Erkennt- gegenständlichen Projektes. nisse hinsichtlich Leistungsvermögen, realen Schad- stoffausstoß, FahrerInnenakzeptanz als Basis für den 14 Klimaneutral mobil im 21. Jahrhundert
Einsatz des Energieträgers BioLNG in Pistengeräten gewonnen werden und eine Studie zum Emissionsver- haltens erstellt werden. Mittels der neuentwickelten BioLNG Technologie sollen weitere derartige Off-Road Geräte umgerüstet werden. Drei Gründe für das Projekt • Biogas ist ein regional verfügbarer und umwelt- freundlicher Kraftstoff für den alpinen Bereich. • Im geforderten Leistungsbereich gibt es derzeit keine alternativen Antriebssysteme. • Mit BIO LNG können auch entlegene Gebiete mit einem alternativen Kraftstoff versorgt werden. Klimaneutral mobil im 21. Jahrhundert 15
NEULIBE - Neuartige Lithium Ionen Batterien Projektnummer: 821964 Kontakt Fakten Koordinator VARTA Micro Innovation GmbH Stefan Koller Projektleiter Partner Platingtech Beschichtung GmbH s.koller@vartamicroinnovation.com Website www.vartamicroinnovation.com Dauer 1. 10. 2009 – 30. 9. 2012 Budget in Euro 660.384,– Ausschreibung Neue Energien 2020, 2. Ausschreibung „Die Steigerung der Energieeffizienz in Unternehmen hat in erster Linie die Reduktion des Primärenergieeinsatzes bzw. die Energierückführung in den Prozess zum Ziel. Prozesse sind oft bereits soweit optimiert, dass es notwendig wird, innovative Lösungen zur Nutzung von nicht mehr nutzbarer Abwärme zu finden.“ Stefan Koller, Projektleiter Ausgangssituation/Motivation des Projektes chermaterialien können Lithiumspeicherlegierungen Die Lithium Ionen Batterie (LIB) hat sich aufgrund bis zu 10 mal mehr Lithium bezogen auf ihr Gewicht ihrer hohen Energiedichte auf dem 3-C Markt (camera, speichern. Dabei weißt Silizium mit einer Kapazität cell phone, computer) als kommerziell gängigstes von bis zu 4200 mAh∙g-1 (Graphit 372 mAh∙g-1). Der sekundäres Speichersystem etabliert und hat andere Einsatz dieses Materials scheitert jedoch an der Batteriesysteme in diesem Markt nahezu verdrängt. unzureichenden elektronischen Leitfähigkeit und den starken Volumenänderungen von bis zu 400 % wäh- Durch den weltweit steigenden Energiebedarf und rend der Lithium Insertion. der damit verbundenen Klimaproblematik, spielt die Entwicklung neuer Technologien zur effizienten und Dem vorliegenden Projekt liegt der Anspruch zu nachhaltigen Energienutzung eine zunehmend wich- Grunde, durch den Einsatz eines neuartigen Strom- tige Rolle. Dadurch haben sich auch für Lithium Ionen sammlers den Einsatz von Silizium zu ermöglichen Batterien neue Anwendungsbereiche aufgetan. Sie und auf diesem Wege eine fortschrittliche elektro- zählt zu den vielversprechendsten Speichertechnolo- chemische Speichertechnologie zu entwickeln gien in der Elektromobilität und ist die Pufferbatterie für stationäre Applikationen auf dem Sektor erneuer- barer Energieträger (Solar- und Windkraft). Zielsetzungen des Projektes Bisher kamen in herkömmlichen LIB´s hauptsächlich Diese neuen Anwendungsbereiche stellen jedoch Stromsammler in Form von Folien oder Streckme- höhere Anforderungen an das System, besonders tallen zum Einsatz. Ein neuartiger Stromsammler, bezüglich der Energie- und Leistungsdichte. In den ein umhüllend metallisiertes Kunststoffvlies, soll die letzten Jahren konnte die Energiedichte von Lithium Anwendung hochenergetischer Speicherlegierungen Ionen Batterien bereits stark erhöht werden. Dafür als Aktivmaterial gezielt verbessern. sind hauptsächlich die Gewichtsreduktionen passiver Batteriebestandteile und die Verbesserung beste- Die verwobene Struktur des Vlieses führt zu einer hender Materialien verantwortlich. Um jedoch den verbesserten mechanischen Stabilität der Elektrode steigenden Anforderungen gerecht werden zu können und soll so den Volumenänderungen des Materials ist der Einsatz neuer Aktivmaterialien mit höherer während der Lade- und Entladezyklen entgegenwir- Speicherkapazität notwendig. Im Gegensatz zu den ken. heute gebräuchlichen auf Graphit basierenden Spei- 16 Klimaneutral mobil im 21. Jahrhundert
Des Weiteren bietet das Stromsammlervlies eine ca. Auf Seiten der positiven Elektrode konnte die galva- dreimal so große Kontaktfläche zum Aktivmaterial nische Abscheidung von Aluminium auf dem Vlies als die herkömmlich verwendeten Folien. Dadurch gezeigt werden. Des weiteren wurde die Möglichkeit wird die Elektronentransferreaktion an der Grenz- der Oberflächenstrukturierung durch verschiedene fläche beschleunigt und somit die Elektrodenkinetik Abscheideverfahren und -bedingungen gezeigt, wel- verbessert. che im weiteren Projektverlauf für das Design einer definierten Oberfläche notwendig sind. Ein weiterer Vorteil dieses Stromsammlers liegt im reduzierten Einsatz von Metall, was sich ressourcen- schonend auf den Zellaufbau auswirkt und zu einer Drei Gründe für das Projekt Gewichtsreduktion des Stromsammlers bzw. einer • Zur Umsetzung der energiepolitischen Ziele ist Erhöhung der gravimetrischen Energiedichte führt. ein Ausbau der Elektromobilität unerlässlich, deren Erfolg auf der Weiterentwicklung elektro- chem. Speichersysteme begründet ist. Ergebnisse und Schlussfolgerungen der • Die Partizipation an durch die Elektromobilität bisherigen Projektlaufzeit generierten Marktchancen ist für österreichische Die im Projekt angewandten elektrochemischen Unternehmen, und damit für die österreichische Untersuchungsmethoden (Zyklovoltammetrie und Wirtschaft von entscheidender Bedeutung. Konstantstromzyklisierung) zeigen, dass die An- • Als wissenschaftliches Leuchtturmprojekt trägt wendung des entwickelten und verwendeten Vlieses das Projekt zum internationalen Renommee der als Stromsammler für die negative und die positive österreichischen Forschungslandschaft bei. Elektrode möglich ist. Auf Seiten der negativen Elektroden konnte eine homogene Oberflächenvergrößerung des Vlieses mit- tels des gewählten Verfahrens der Pulsabscheidung erzielt werden. Diese Oberflächenvergrößerung ge- währleistet in weiterer Folge einen besseren Kontakt zwischen Aktivmaterial und Stromsammler, wodurch eine verbesserte Kinetik der Elektrodenreaktionen beobachtet werden kann. Des Weiteren zeigen die Ergebnisse eindeutig, dass durch die Dreidimensi- onalität des Stromsammlers und der daraus resul- tierenden Einbettung des Aktivmaterials in diesen, eine Reduktion des Verlustes an Aktivmaterial bei Verwendung von Intermetallischen Verbindungen als Aktivmaterial gegeben ist. Klimaneutral mobil im 21. Jahrhundert 17
Batteriesystem 08 - LIBS-Lithium Ionen Batterie- system-Entwicklung 08 Projektnummer: 818939 Kontakt Fakten Koordinator MAGNA E-Car Systems GmbH&Co OG Peter Dämon Project Management R&D Website www.magnaecar.com peter.daemon@magnaecar.com Dauer 1. 5. 2008 – 30. 4. 2009 Budget in Euro 5.603.667,– Ausschreibung Neue Energien 2020, 1. Ausschreibung „Die Entwicklung der Elektromobilität macht eine enge Zusammenarbeit der traditionell getrennten Bereiche Elektrochemie, Maschinenbau, Elektrotechnik, Elektronik und Software notwendig. Somit stellt diese neue Technologie neben den technischen Herausforderungen auch einen sozial-kulturellen Mehrwert dar.“ Peter Dämon, Projektleiter Steigende Emissionen und sinkende Ressourcen bei Die Aufgabenstellung in diesem Projekt war die Neu- den fossilen Energieträgern sind die wesentlichen bzw. Weiterentwicklung von Batteriesystemen bis zur Einflussgrößen der Klimapolitik. Lösungen von Seiten Konzeptreife für die Anwendung in elektrischen PKWs der Automobilindustrie sind hier nur durch völlig bzw. in Hybrid-Nutzfahrzeugen basierend auf dem neue Antriebskonzepte mit elektrischen Batteriesys- Stand der Technik bzw. auf dem Vorgängerprojekt temen darstellbar. Die automotiven Anforderungen „LIBS08“. an solche sind sehr vielschichtig und teilweise auch gegenläufig. Die wesentlichen, von einander nicht Der Fokus im Bereich Nutzfahrzeug war die Steige- unabhängigen Ziele sind: rung der Lebensdauer von derzeit erwarteten 15.000 • die Steigerung der Batterieperformance Betriebsstunden um etwa 30%, welche durch verän- (Leistungs- und Energiedichte) derte Zelleigenschaften und inneren Zell-Aufbau und • die Sicherstellung der erforderlichen Sicherheit neuartigen Betriebs-Algorithmen erreicht werden. • die Steigerung der Lebensdauer Die Sicherheit musste dabei weiterhin gewährleistet • die Senkung der Produktkosten eines Batterie- sein. systems Im Bereich PKW-Elektrofahrzeug wurde erstmals Die Leistungsdichte soll möglichst hoch sein, um mit ein Batteriesystemprototyp auf Basis von Zellen mit einem KFZ-Antrieb vergleichbare Beschleunigungen prismatischer Bauform und neuartiger Zell-Chemie mit dem Elektromotor zu ermöglichen. Die Energie- aufgebaut, der eine höhere Energiedichte aufweist, dichte eines Batteriesystems für Elektrofahrzeuge verglichen mit einem Batteriesystem basierend auf soll hoch sein, um Reichweiten von mehreren hundert zylindrischer Technologie. Die Themen Thermalma- Kilometern zu ermöglichen. Gleichzeitig entsteht nagement, mechanische Festigkeit und elektrische durch das Mitführen von hohen Energiedichten ein Verbindungstechnik erforderten hier neuartige potentielles Sicherheitsrisiko, das gelöst werden Lösungen. Die Sicherheit war zu gewährleisten, die muss. Die Kosten eines Batteriesystems sollen Kosten waren zu minimieren und die Lebensdauer möglichst gering sein und die Lebensdauer soll den war zu maximieren. üblichen automotiven Ansprüchen genügen. 18 Klimaneutral mobil im 21. Jahrhundert
Sowohl die theoretischen Forschungsergebnisse als • Aufbau der erforderlichen Technologie- auch die experimentellen Arbeiten bis hin zum verifi- Kompetenz im Bereich Industrialisierung automo- zierten Funktionsprototypen bilden die Grundlage für tiver Energiespeicher und der damit verbundenen die darauf aufbauende Serienentwicklung und Pro- elektro-chemischen Speichertechnologie welche duktion bei MAGNA E-Car Systems. Ein weltweites ein Schlüsselkriterium in der Realisierung von Kontaktnetzwerk zu renommierten Zellherstellern Elektromobilität darstellt. bildete dabei ein zuverlässiges Rahmensystem zur geeigneten Festlegung der Forschungsschwerpunkte in den Arbeitspaketen. Aus den Ergebnissen wurden außerdem weiterfüh- rende Forschungsprojekte abgeleitet, mit dem Fern- ziel, marktfähige Batteriesysteme für den Massen- markt liefern zu können, so rasch wie möglich näher zu kommen. Der Geschäftsbereich Cells- and Battery Packs in- nerhalb der MAGNA entwickelt seit mehreren Jahren Batteriesysteme für mobile Anwendungen und deckt dabei die gesamte Wertschöpfungskette von der Zell- Entwicklung und -Fertigung bis zur Integration eines Batteriesystem in das Fahrzeug als Beitrag für eine zukünftige Elektromobilität ab. Drei Gründe für das Projekt • Schaffung und nachhaltige Absicherung der Entwicklungs- und Produktionsstandorte sowie von hochwertigen Arbeitsplätzen im Bereich der Elektromobilität durch Anwendung der gewonnen Kenntnisse und Fertigkeiten bei der Entwicklung neuer und verbesserter Produkte. • Beitrag zu den Klimaschutzzielen aufgrund des hohen Potentials an Treibstoffeinsparung von Hybrid- und Elektrofahrzeugen. Klimaneutral mobil im 21. Jahrhundert 19
Eco Drive for Hybrid Electric Vehicles (EHEV) Projektnummer: 829966 Kontakt Fakten Koordinator TU Graz, Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Stefan Hausberger Thermodynamik (IVT) Leitung Fachbereich Emissionen am IVT Partner Holding Graz - Kommunale Dienstleistungen GmbH hausberger@ivt.tugraz.at MAGNA E-Car Systems GmbH & Co OG TU Graz, Institut für Straßen- und Verkehrswesen (ISV) Website www.ivt.tugraz.at Dauer 9. 9. 2010 - 31. 12. 2012 Budget in Euro 548.597,– Ausschreibung Neue Energien 2020, 4. Ausschreibung „Die FahrerInnen haben es mit ihrem Fahrstil in Hand und Fuß viel billiger CO2- Emissionen zu senken, als es die Technik an Motoren und Kfz zu tun vermag. In Zukunft werden wir diese Potenziale noch gezielter nutzen müssen.“ Stefan Hausberger, Leitung Fachbereich Emissionen am IVT Einleitung mit denen das Hybridmodell im Kfz-Simulationstool Die Grundregeln, welche Fahrweise mit einem kon- PHEM des IVT bedatet wird. Mit der Simulation wer- ventionellen Antrieb energieeffizient ist und auch den unterschiedlichste Kombinationen an Verkehrssi- zu niederen Schadstoffemissionen führt, sind als tuationen und FahrerInnenverhalten analysiert. „Eco-Drive“ schon länger bekannt. Inwieweit diese Das erarbeitete optimale Fahrverhalten wird zuerst Grundregeln für Hybridfahrzeuge anwendbar sind in einem weiteren Fahrversuch verifiziert und dann ist allerdings noch unklar. Sowohl die Bremsener- den FahrerInnen der Holding Graz Linien an dem Hy- gierückgewinnung als auch die Anteile elektrischen bridbus geschult. Durch Aufzeichnung der Tank- und Fahrens hängen stark vom Fahrverhalten ab. Durch Fahrdaten soll der Schulungseffekt auch im realen die Energiespeicherung in der Batterie, hat das Fah- Betrieb quantifiziert werden. rerInnenverhalten zudem nicht nur Auswirkung auf den momentanen Energieverbrauch sondern auch auf Die Messdaten am Hybridbus mit den unterschied- den zukünftigen Energiebedarf, was die Analyse des lichen FahrerInnen werden auch verwendet, um FahrerInneneinflusses komplex gestaltet. Die Fahr- den Algorithmus für die Berechnung des Alterungs- dynamik beeinflusst auch die Ladezyklen, und damit zustandes der Batterie zu validieren bzw. zu ver- die Lebensdauer der Batterien. Welche Aktionen in bessern. Mit einer genaueren Erfassung von La- Summe zum Optimum bezüglich Energieverbrauch, dungs- und Alterungszustand kann die in der Batterie Emissionen und Batterielebensdauer führen, ist nicht gespeicherte Energie besser genutzt und die Lebens- trivial zu bestimmen. Diese fehlenden Grundlagen dauer verlängert werden. Die Batterie des Hybrid- sollen in dem Projekt erarbeitet und BusfahrerInnen busses wird von Magna E-Car Systems gestellt. geschult werden. Die Erkenntnisse aus den Fahrversuchen werden parallel auch an einem Hybrid-Pkw getestet. Damit können bei geringem Zusatzaufwand auch Richtlinien Projektinhalte für ein Ecodrive mit Hybrid-Pkw erarbeitet werden. In dem Projekt EHEV werden die Grundregeln für Abschließend werden die gewonnenen Daten genutzt, ökologische Fahrweise mit Hybridantrieben durch um Effekte einer Umrüstung von Fahrzeugflotten auf Simulation und Messung erarbeitet. Dafür wurden Hybridantrieb mit und ohne angepasstem Ecodrive On-Board-Messungen am Hybridbus durchgeführt, Training auf CO2, Verbrauch und Schadstoffemissi- 20 Klimaneutral mobil im 21. Jahrhundert
Aufteilung der Einsparpotenziale 15 % 25 % bei Stadtbussen Intelligente Fahrzeug und Motor Verkehrsflusssteuerung 35 % 25 % Hybridisierung Fahrer onen in Graz zu ermitteln. Dabei werden Szenari- Drei Gründe für das Projekt en erstellt, in denen zuerst die Buslinien mit dem • Grundregeln für ökologisches Fahrverhalten mit höchsten Einsparungspotenzial von Hybridbussen Hybridfahrzeugen sind bisher unbekannt. besetzt werden, bis hin zu einer 100 % Hybridbusva- • Der/die FahrerIn kann durch ökologischen riante. Bei Pkw werden verschiedene Flotten (Taxis, Fahrstil sehr kosteneffizient Verbrauch und Emis- Post etc.) in den Szenarien auf Hybrid umgestellt. sionen senken. Alle Daten zur Fahrleistung und den „Ist-Emissionen“ • Die Batteriealterung ist für die Kosten von stehen dazu schon aus dem Emissionskataster Graz Hybrid- und Elektrofahrzeugen wichtig und muss zur Verfügung. Die Ergebnisse werden in Broschüren daher möglichst gut beherrscht werden. zusammengefasst, die als Unterlagen für zukünftige Ecodrive Schulungen für HybridfahrzeughalterInnen verwendet werden können. Bisherige Ergebnisse Die Messungen und Analysen zeigen bisher für das Fahren mit Hybrid-Kfz: • Sanfte Verzögerungen sind gut für Verbrauch und Batterielebensdauer. • Geringere Fahrdynamik ist vorteilhaft für die Batterielebensdauer. • Aussagen zum optimalen Fahrverhalten beim Beschleunigen und Cruisen sind erst möglich, wenn die Simulation der Hybrid-Betriebsstrate- gien abgeschlossen ist. • Bei Messungen an den Bussen müssen variabel agierende Nebenaggregate entweder deaktiviert oder deren Leistungsaufnahme erfasst werden, da diese den Verbrauch in ähnlichem Umfang beeinflussen wie der Fahrstil. • In den Versuchsfahrten mit PKW zeigten die TestfahrerInnen im Hybrid-PKW immer ein ver- brauchsgünstigeres FahrerInnenverhalten als im konventionellen PKW. Klimaneutral mobil im 21. Jahrhundert 21
Verkehrsauskunft Österreich Projekt Kontakt Fakten Koordinator ASFINAG Martin Müllner Projektleiter Partner Kooperationsgemeinschaft der österreichischen Verkehrs- martin.muellner@asfinag.at verbünde, Bundesländer, ORF Verkehrsredaktion, ÖAMTC, ITS Vienna Region, ITS Austria West, Stadt Graz, BMI, Austro Control, ÖBB Infrastruktur AG, ÖAR Dauer 1. 4. 2011 – 31. 3. 2013 Budget in Euro 4.700.000,– Ausschreibung Schaffung technischer Grundlagen für die weitere Attraktivierung des öffentlichen Verkehrsangebotes, 1. Ausschreibung „Mit der Umsetzung der VAO wird in Österreich erstmals ein intermodaler Aus- kunftsdienst zur Verfügung stehen, der den NutzerInnen die Grundlage bietet, ihr Reiseverhalten dahingehend zu ändern, möglichst rasch, sicher, effizient und umweltschonend ihr Reiseziel zu erreichen.“ Martin Müllner, Projektleiter Die drei Projekte des Klima- und Energiefonds service, ÖAMTC,…). Diese Situation ist unübersicht- Jahresprogramms 2009 lich und erschwert eine flexible, ökologische und Im Zuge des Jahresteilprogramms 2009 des Klima- effiziente Mobilität und unterstützt die Verkehrsteil- und Energiefonds wurden die folgenden Projekte nehmerInnen in Ihrer Reiseplanung nur teilweise. eingereicht, deren Umsetzung durch den Klima- und Zukünftig sollen daher allen VerkehrsteilnehmerIn- Energiefonds gefördert werden. nen Verkehrsinformationen und Routing • GIP.at zur Schaffung eines einheitlichen, • für ganz Österreich multimodalen Verkehrsgraphen für Österreich • für alle Verkehrsarten (Auto, Öffentlicher (Graphenintegrationsplattform GIP) Verkehr, Radfahren, zu Fuß gehen) • GIP.gv.at zur Umsetzung von e-Government • in einheitlich hoher Qualität Anwendungen basierend auf der GIP zur Verfügung stehen. Das Ergebnis ist eine gemein- • Verkehrsauskunft Österreich (VAO) zur Schaf- same „Verkehrsauskunft Österreich“. fung einer „Verkehrsauskunft Österreich“, also einer österreichweit einheitlichen intermodalen Diese Innovation ist ein Meilenstein auf dem Weg zu Verkehrsauskunft einem noch effizienteren, ökologischeren, sichereren und komfortableren Verkehrssystem in Österreich. Ziel des Projekts „Verkehrsauskunft Österreich“ ist Am Ende der Projektlaufzeit steht allen Verkehrs- die Definition und Umsetzung einer österreichweiten teilnehmerInnen ein gemeinsamer intermodaler intermodalen Verkehrsauskunft für den Motorisierten Verkehrsauskunftsdienst aller beteiligten Partner zur Individualverkehr (MIV), den Öffentlichen Verkehr (ÖV) Verfügung. Die Ergebnisse können darüber hinaus sowie Rad- und FußgägerInnenverkehr. auch in den eigenen Auskunftsdiensten der Projekt- partner verwendet sowie dritten Anbietern von End- kundInneninformation angeboten werden. Die Mission VAO Derzeit gibt es in Österreich viele verschiedene Die Herausforderung ist es, alle verfügbaren Ver- Verkehrsauskünfte, die jeweils nur über einen Teilbe- kehrsinformationen der Verkehrsinfrastruktur-, reich des Verkehrsgeschehens informieren (z. B. ÖBB Verkehrsmittel- und Verkehrsredaktionsbetreiber zu Scotty, ASFINAG Roadpilot, AnachB.at, Ö3 Verkehrs- kombinieren und darauf aufbauend ein autorisiertes 22 Klimaneutral mobil im 21. Jahrhundert
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