LifeCycling Rekonfigurierbare Designkonzepte und Services für die ressourceneffiziente (Weiter-)Nutzung von E-Cargobikes ...
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LifeCycling²
Rekonfigurierbare Designkonzepte und Services
für die ressourceneffiziente (Weiter-)Nutzung von E-Cargobikes
M. Sc. Anja Cudok, Prof. Dr.-Ing. Thomas Vietor
Projektziel
Gestaltung des
Produkt-Service Systems
E-Cargobike
Gesamtsystem Komponente Material
Produkt
Maßnahmen zur Kreislaufführung
nachhaltigen Nutzung
des E-Cargobikes Akzeptanz [in Anlehnung an: Ricoh]
Nutzung
Evaluation der
Maßnahmen
Ableitung
produktunspezifischer
Maßnahmen
27. Mai 2021 | Anja Cudok | LifeCycling² | ReziProK-Statuskonferenz Mai 2021 | Seite 2
Subsysteme
Das Produkt-Service System E-Cargobike
grundlegendes, modulares
Produkt
Grundlage:
Akzeptanz & Verhalten
Leasing, Miete, Sharing als als besonders
Grundlage für ressourcenintensive
Komponente
Kreislaufführung:
Ausführung des
Sammlung,
Geschäftsmodells &
Refurbishing &
Unterstützung einer grünen
Recycling
Nutzung
von Komponenten und dem Gesamtsystem
Dienste
zur Übertragung von Informationen
27. Mai 2021 | Anja Cudok | LifeCycling² | ReziProK-Statuskonferenz Mai 2021 | Seite 3
Vorgehen | Design Thinking
Übergeordneter Design Thinking Prozess
[nach: Hasso-Plattner-Institut]
27. Mai 2021 | Anja Cudok | LifeCycling² | ReziProK-Statuskonferenz Mai 2021 | Seite 4
Bisherige Arbeiten | Design Thinking
Persona-Entwicklung
User Story
Steckbrief (Jutta Rother)
Mood Board
27. Mai 2021 | Anja Cudok | LifeCycling² | ReziProK-Statuskonferenz Mai 2021 | Seite 5
Bisherige Arbeiten | Sprint
Design Sprint für Subsysteme & Schnittstellen
▪ sehr konzentriert
▪ große Fortschritte in kurzer Zeit
Nachhaltige Nutzung
▪ konkrete Sprint-Fragen
Zustandsbewertung
27. Mai 2021 | Anja Cudok | LifeCycling² | ReziProK-Statuskonferenz Mai 2021 | Seite 6
Bisherige Arbeiten | Sprint
Ideensammlung
Galerie Zustandsbewertung Galerie Nachhaltige Nutzung
27. Mai 2021 | Anja Cudok | LifeCycling² | ReziProK-Statuskonferenz Mai 2021 | Seite 7
Bisherige Arbeiten | Sprint
Prototypen & Tests
Nachhaltige Nutzung
Zustandsbewertung
27. Mai 2021 | Anja Cudok | LifeCycling² | ReziProK-Statuskonferenz Mai 2021 | Seite 8
Bisherige Arbeiten | Batteriesystem
Analyse Ableitung Systembeschreibung Lösung
• Benchmark aktueller Anforderungen • Zellen • Bauweisen
Modelle • Analyse • Batteriemanagementsystem • Modularisierung
• Zerlegung Altsysteme • Kunde • Temperatursensor • Produktvarianten
• Ermittlung Zustand & • gesetzliche Vorgaben • Gehäuse
Kennwerte
27. Mai 2021 | Anja Cudok | LifeCycling² | ReziProK-Statuskonferenz Mai 2021 | Seite 9
Bisherige Arbeiten | Batteriesystem
Zerlegung entsorgter Batteriesysteme
▪ Sammlung entsorgter Fahrradbatterien durch Partner Electrocycling
▪ Auswahl unterschiedlicher Modelle für Analyse
▪ Zerlegung und Fotodokumentation
▪ Zustandsbeschreibung und Kenndatenerfassung
Ergebnisse
▪ Systeme schwer zu zerlegen (nicht zerstörungsfrei)
▪ überwiegend zylindrische Zellen (Typ 18650), selten auch Pouch- & prismatische Zellen
▪ kaum produkt- bzw. herstellerübergreifende Standards erkennbar
▪ sowohl funktionstüchtige als auch defekte Batterien vorgefunden (Spannungsmessung)
Erkenntnisse
▪ Zellaustausch scheint konstruktionsseitig nicht vorgesehen
▪ Großes Potential
▪ Standardisierung
▪ Nutzung „gebrauchter“ Zellen
▪ Konstruktion für Weiter-/Wiederverwendung
27. Mai 2021 | Anja Cudok | LifeCycling² | ReziProK-Statuskonferenz Mai 2021 | Seite 10Nächste Schritte
Fortsetzung Konzeption der Subsysteme
▪ Informationen Nachhaltigkeit im Alltag als Hintergrund für ▪ Fokus Batterie
nachhaltige Nutzung ▪ Abschätzung Entwicklungstrends
▪ Konzept Secondlife aus Automobilsektor überprüfen
▪ Ausarbeitung Prototypen ▪ Recherche & Entwicklung Batterieaufbau bzgl.
▪ Geschäftsmodell Wiederverwendbarkeit
▪ Formen, Zahlen/Daten/Fakten ▪ Aufbau Teststand für gebrauchte Zellen
▪ Website mit Background / Community
▪ Konzept Ecopoints ▪ LCA in Projekt integrieren
▪ Serviceportfolio ▪ Untersuchungsrahmen festlegen
▪ notwendig, realisierbar, Schnittstellen, Einbindung ▪ Analyse durchführen
▪ Fahrrad ▪ Entscheidung Secondlife-Optionen für Batterie
▪ Modularität
▪ Schnittstellen wie z.B. Sensorik
▪ App rund um das Produkt-Service System
▪ Schnittstellen
▪ Kreislaufführungsoptionen
▪ Sammlung, Refurbishing, Recycling
27. Mai 2021 | Anja Cudok | LifeCycling² | ReziProK-Statuskonferenz Mai 2021 | Seite 11Weiteres
Einsatz LCA im Projekt Verzug durch Maßnahmen
Vergleich Szenarien für insbesondere
Batterie-Secondlife Design Thinking Workshops
Ausstieg Partner BREDEX Einstieg Partner Sense4Future
zu 12/2020 zu 04/2021
27. Mai 2021 | Anja Cudok | LifeCycling² | ReziProK-Statuskonferenz Mai 2021 | Seite 12Platzhalter für eigenes Bild:
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
Anja CudokPlatzhalter für eigenes Bild:
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Backupbackup folie (n) batteriesystem-analyse
27. Mai 2021 | Anja Cudok | LifeCycling² | ReziProK-Statuskonferenz Mai 2021 | Seite 15Bisherige Arbeiten | Systementwicklung
Übergeordneter Design Thinking Prozess
27. Mai 2021 | Anja Cudok | LifeCycling² | ReziProK-Statuskonferenz Mai 2021 | Seite 16Anforderungen
Persona Fahren Aufnahme Antrieb Komfort Ergonomie Sicherheit …
Last/Personen
Felix
Deuter
Jutta
Rother
Kerstin Freundlich
Siegfried
Berger
Dirk
Albrecht
Adam
Jurecki
Matteo
Grifo
Frank
Krause
27. Mai 2021 | Anja Cudok | LifeCycling² | ReziProK-Statuskonferenz Mai 2021 | Seite 17Vision | Ressourceneffizientes, rekonfigurierbares E-Cargobike
LifeCycling² | Projektvorstellung | Anja Cudok | Seite 18Vision | Ressourceneffizientes, rekonfigurierbares E-Cargobike
LifeCycling² | Projektvorstellung | Anja Cudok | Seite 19Vision | Ressourceneffizientes, rekonfigurierbares E-Cargobike
LifeCycling² | Projektvorstellung | Anja Cudok | Seite 20Vorgehen im Projekt
Szenariendefinition Konzeption & Entwicklung des Realisierung von Prototypen Pilotprojekte
▪ Erstnutzung Produkt-Service Systems
▪ Zweitnutzung „Rekonfiguierbares E-Cargobike“
AP 1 AP 2,3 AP 4 AP 5
Arbeitsprogramm
Erstnutzung
aufgeteilt in Rekonfiguration
Arbeitspakete Zweitnutzung
Anforderungen
Secondlife
LifeCycling² | Projektvorstellung | Anja Cudok | Seite 21sierter Balkenplan LifeCycling² Stand:
Aktualisierter 27.06.2019
Balkenplan LifeCycling² Stand: 27.06.2019
in PM
in PM
in PM
in PM
Projektmonat Projektmonat
in h
BREDEX in h
in h
in h
in h
BREDEX in h
in h
in h
ycling² LifeCycling²
figurierbare Designkonzepte und Services Rekonfigurierbare Designkonzepte und Services
Stöbich
Stöbich
ressourceneffiziente (Weiter-)Nutzung von für die ressourceneffiziente (Weiter-)Nutzung von
cycling
cycling
electro
electro
TU BS
TU BS
baron
baron
Lead
Lead
TU C
TU C
gobikes E-Cargobikes
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 117 218 319 420 521 622 723 824 92510
2611
2712
2813
2914
3015
3116
3217
3318
3419
3520
3621 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
nhalte des AP AP Inhalte des AP
Projektmanagement TU BS
0 Projektmanagement TU BS AP 0 AP 0
4,7 210 156 1,5 165 190 4,7 210 156 1,5 165 190
Szenarien für die ressourceneffiziente Szenarien für die ressourceneffiziente
diverse
1 diverse AP 1 AP 1
(Weiter-) Nutzung von E-Cargobikes (Weiter-)8,5
Nutzung
770von E-Cargobikes
417 5,0 330 506 8,5 770 417 5,0 330 506
Teillösungen und Services für die resseff Teillösungen und Services für die resseff
diverse
2 diverse AP 2 AP 2
Nutzung von E-Cargobikes Nutzung von E-Cargobikes
18,4 630 625 10,0 550 506 18,4 630 625 10,0 550 506
Kreislaufführung und Weiternutzung von Kreislaufführung und Weiternutzung von
Stöbich
3 Stöbich AP 3 AP 3
Akkumulatoren Akkumulatoren
6,0 210 208 3,0 1100 1011 6,0 210 208 3,0 1100 1011
Realisierung von Demonstratoren diverse
4 Realisierung von Demonstratoren diverse AP 4 AP 4
8,5 770 833 6,0 330 506 8,5 770 833 6,0 330 506
Pilotprojekte für die ressourceneffiziente Pilotprojekte für die ressourceneffiziente
diverse
5 diverse AP 5 AP 5
Nutzung von E-Cargobikes Nutzung von E-Cargobikes
11,0 1190 938 6,0 880 1264 11,0 1190 938 6,0 880 1264
Verallgemeinerung und Übertragbarkeit TU BS
6 Verallgemeinerung und Übertragbarkeit TU BS AP 6 AP 6
6,4 560 365 2,5 385 316 6,4 560 365 2,5 385 316
Öffentlichkeitsarbeit und Verbreitung TU BS
7 Öffentlichkeitsarbeit und Verbreitung TU BS AP 7 AP 7
4,5 280 208 2,0 220 254 4,5 280 208 2,0 220 254
Meilensteine MS1 Meilensteine MS 2 MS1 MS3 MS4 MS 2 MS3
Gesamtaufwand je Partner [PM] 68
Gesamtaufwand je Partner [PM]36 68 36
Gesamtaufwand je Partner [h] 4620
Gesamtaufwand 3750 [h]
je Partner 3960 4551 4620 3750 3960 4551
LifeCycling² | Projektvorstellung | Anja Cudok | Seite 22Platzhalter für eigenes Bild:
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LifeCycling² | ab hier: weitere Hintergrundinfos
Rekonfigurierbare Designkonzepte und Services
für die ressourceneffiziente (Weiter-)Nutzung von E-Cargobikes
Anja CudokMotivation | Relevanz und Ressourceneffizienz von Pedelecs
Situation
Life Cycle Assessment | E-Cargobike
▪ Geringe Umweltwirkung von Pedelecs und
E-Cargobikes verglichen mit anderen Fahrzeugen
▪ Bis zu 23% des geschäftlichen
Verkehrsaufkommens kann bis 2030 durch
Pedelecs und E-Cargobikes geleistet werden
(DLR)
▪ Neue Leasing- und Sharing-Konzepte
vereinfachen den Zugriff auf elektrisch unterstützte
Ressourcen Produktion Emissionen
Lastenräder
Metalle, CO2,
→ Pedelecs und E-Cargobikes sind ein essentieller Kunststoffe, Nutzung NOx,
Teil der zukünftigen (innerstädtischen) Mobilität elektr. Energie, SO2,
… End of Life …
→ Vgl. E-Cargo vs. Cargo:
ressourcenintensive
Antriebskomponenten
Umweltwirkung pro Fahrkilometer
(Globale Erwärmung, Ressourcennutzung, etc.)
LifeCycling² | Projektvorstellung | Anja Cudok | Seite 24Motivation | Ressourceneffizienz von Pedelecs
Produktbezogene Annahmen Vergleich der Umweltwirkung versch. Fahrzeuge
für die LCA* (Eco-Indicator 99)
Fahrrad
Eigenschaft (konventionell) Pedelec
Gewicht 17 kg 23 kg
Lebensdauer 15.000 km 15.000 km
50 % Kunststoff- 50 % Kunststoff-
Anteil Anteil
5 % Stahl-Anteil 5 % Stahl-Anteil
Maintenance/
Service Reifen Reifen
alle 4.000 km alle 4.000 km
2,75 Li-Ion
Batterien
Controller 0 kg 0,4 kg
Transportsystem 0 kg 0,5 kg
E-Motor (0,25 kW) 0 kg 2,7 kg
Li-Ion Batterie 0 kg 2,6 kg
* basierend auf der ecoinvent-Datenbasis Daten und Abb. basierend auf Del Duce et al. 2011
LifeCycling² | Projektvorstellung | Anja Cudok | Seite 25Motivation | Ressourceneffizienz von Pedelecs
Heterogene Lebenszyklen einzelner Komponenten
Physische Lebensdauer (Physical Life Time)
▪ Lebensdauer einer Komponente oder eines Systems bis
zum physikalischen Ausfall
▪ auf Basis physikalischer Randbedingungen und empirischer
Erkenntnisse ab geschätzt
▪ direkt durch die Dimensionierung des Systems beeinflusst
Nutzungsdauer (Value Life Time)
▪ Dauer der Nutzung des Produktes bis zur
Außerbetriebnahme aufgrund geringer Attraktivität
▪ beeinflusst durch Trends und technologischen Fortschritt
Auswahl von Life Cycle Options für Komponenten
zur Verbesserung der Ressourceneffizienz durch „Life
time efficiency“
Definitionen und Life Cycle Option Chart basieren auf Umeda et al. 2007
LifeCycling² | Projektvorstellung | Anja Cudok | Seite 26Das Produkt-Service System
Rekonfigurierbares, ressourceneffizientes E-Cargobike
Informationsdienste für den Kunden Informationsdienste für Betreiber & Hersteller
▪ Zustandsüberwachung ▪ Zustandsüberwachung
Sensorik zur Zustandsermittlung
▪ Nutzungsempfehlung ▪ Feedback der Kunden
▪ Eco-Performance ▪ Ableitung von Anforderungen
▪ Infos aus der Community (Sharing) ▪ …
▪ Verfügbarkeit (Sharing)
▪ Schließsystem (Sharing)
Rücknahme nach Erstnutzung
▪ …
Überführung in Zweitnutzung
Leasing-Verträge
Restwertbestimmung
Sharing-Angebot
▪ Gesamtsystem
▪ Komponenten
E-Cargobike
Individualisierung Kreislaufführung des Akkus
▪ Restwertbestimmung
Wartung & Reparatur ▪ Aufbereitung
Updates & Upgrades
▪ Überführung in Weiternutzung
LifeCycling² | Projektvorstellung | Anja Cudok | Seite 27Ziel des Gesamtvorhabens
Übergeordnetes Projektziel
Steigerung der lebenszyklusbezogenen Ressourceneffizienz für E-Cargobikes!
Teilziele im Verbundvorhaben
▪ Entwicklung von Lösungen für die ressourceneffiziente Rekonfiguration (hard- und softwarebasiert) und das
Refurbushing beim Übergang von der Erst- in eine Weiternutzung
▪ Entwicklung technischer Maßnahmen für die Nutzungsoptimierung & Restwertbeurteilung von E-Cargobikes
▪ Realisierung eines E-Cargobike für ausgewählte Nutzungsszenarien und einer Informationsplattform für die
ressourceneffiziente Nutzung und das intelligente Sharing
▪ Entwicklung begleitender Services für die Steigerung der Nutzungsintensität und das Sharing von E-Cargobikes
bspw. im gewerblichen Flottenbetrieb
▪ Anwendung und Evaluation der Lösungen in Pilotprojekten für die private Erstnutzung, das gewerbliche Sharing, die
Rekonfiguration und das Refurbishing von E-Cargobikes
LifeCycling² | Projektvorstellung | Anja Cudok | Seite 28Sie können auch lesen
