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Elektroniksysteme mit besonders niedrigem Energieverbrauch für das Internet der Dinge, Elektroniksysteme mit besonders niedrigem Energieverbrauch für das Internet der Dinge - LoLiPoP IoT

Leicht und flexibel mobil im ländlichen Raum, Teilprojekt 2

Mobile Wasserstoffversorgung der nächsten Generation

Konstruktiv adaptive Mobilität bei Leichtfahrzeugen - Kamaeleon

Emissionsstandards

<p>Luftschadstoff- und Klimagasemissionen werden je nach motorisiertem Verkehrsmittel durch unterschiedliche Institutionen mit verschiedenen räumlichen Anwendungsgebieten sowie durch verschiedene Mechanismen reguliert. Europäische Emissionsstandards für Pkw legen etwa fest, wie viele Luftschadstoffe ein neuer Pkw pro Kilometer ausstoßen darf. Entscheidend ist auch eine realistische Prüfprozedur.</p><p>Straßenverkehr</p><p>Luftschadstoffemissionen von motorisierten Straßenverkehrsfahrzeugen (Pkw, leichte Nutzfahrzeuge, schwere Nutzfahrzeuge, zwei- und dreirädrige sowie leichte vierrädrige Kraftfahrzeuge) werden durch einheitliche EU-Verordnungen reguliert. Die Begrenzung der klimawirksamen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/c?tag=CO2#alphabar">CO2</a>⁠-Emissionen erfolgt derzeit lediglich für Pkw sowie leichte Nutzfahrzeuge. Weiterentwicklungen dieser Vorschriften finden oftmals auch im Rahmen der Wirtschaftskommission für Europa der Vereinten Nationen (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UNECE#alphabar">UNECE</a>⁠) statt.</p><p>Für motorisierte Straßenfahrzeuge mit Otto- und Dieselmotor gelten für die oben genannten Bereiche jeweils Anforderungen zur Begrenzung des Ausstoßes von Luftschadstoffen im Abgas. Diese Anforderungen wurden in der Vergangenheit in regelmäßigen Abständen verschärft. Somit sind diese neuen Emissionsstandards (Euro-Emissionsnormen) für alle neu zugelassenen Straßenfahrzeuge verbindlich.</p><p>Die Festlegung der Emissionsgrenzwerte pro gefahrenem Kilometer bzw. pro geleisteter Arbeit eines jeden Fahrzeugs, aufgeschlüsselt nach der jeweiligen Fahrzeugklasse, ist ein wesentlicher Bestandteil dieser Verordnungen. Darüber hinaus werden dort auch die Prüfprozeduren zur Messung der verschiedenen Luftschadstoffe in der jeweiligen Fahrzeugklasse festgelegt.&nbsp;</p><p>Vorgaben für CO2-Emissionen von Pkw und leichten Nutzfahrzeugen beziehen sich nicht auf ein einzelnes Fahrzeug, sondern auf ein gewichtetes Mittel aller von einem Hersteller in einem Jahr verkauften Neufahrzeuge. Ab dem Jahr 2025 werden auch bei ausgewählten schweren Nutzfahrzeugen Anforderungen zu erfüllen sein.</p><p>Mobile Maschinen und Geräte</p><p>Auch für mobile Maschinen und Geräte werden die Anforderungen an das Emissionsverhalten auf EU-Ebene einheitlich geregelt. Reguliert wird ein weites Feld an Maschinen und Geräten, unter anderem Rasenmäher, Kettensägen, Baumaschinen, Generatoren, Binnenschiffe und Schienenfahrzeuge.&nbsp;</p><p>Die Emissionsgrenzwerte werden pro geleisteter Arbeit für die Motoren der jeweiligen Leistungsklassen und die einzelnen Schadstoffe detailliert festgelegt und in einer festgelegten Prüfprozedur bestimmt. Für modernste Motoren wird zudem eine Kontrolle der Emissionen im Betrieb mit Überwachungsprogrammen für ausgewählte Motorenklassen durchgeführt.&nbsp;</p><p>Seeschiffe</p><p>Die Anforderungen an das Emissionsverhalten des globalen Seeverkehrs werden überwiegend in der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation (International Maritime Organisation (IMO) –&nbsp;Sonderorganisation der Vereinten Nationen) geregelt. Die Emissionsstandards liegen weit hinter den Standards im Landverkehr. Seeschiffe fahren heute beispielsweise überwiegend mit Schweröl, das eine minderwertige Qualität im Vergleich zu Marinedieselöl – und erst recht zum im Straßenverkehr verwendeten Benzin und Diesel – aufweist. Deutliche höhere Luftschadstoffemissionen sind die Folge. Von der IMO sind bislang nur Grenzwerte für Schwefel und Stickstoffoxide festgeschrieben. Es wurden weltweite Standards sowie strengere Grenzwerte für besonders ausgewiesene Emissionskontrollgebieten (ECA) definiert.</p><p>Der internationale Seeverkehr trägt mit rund 2,7 Prozent zu den vom Menschen verursachten Treibhausgasemissionen bei. Die IMO hat weltweit verbindliche Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz neuer Schiffe und zur Begrenzung der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/c?tag=CO2#alphabar">CO2</a>⁠-Emissionen im internationalen Seeverkehr verabschiedet.&nbsp;Sie hat sich zum Ziel gesetzt, die CO2-Emissionen der Flotte bis 2050 um 50 % gegenüber den Jahr 2008 zu reduzieren.</p><p>Flugzeuge</p><p>Die Schadstoffemissionen des Luftverkehrs werden global durch Zulassungsstandards der Internationalen Zivilluftfahrtorganisation (International Civil Aviation Organization (ICAO) –&nbsp;Sonderorganisation der Vereinten Nationen) reguliert. Diese legt Grenzwerte für neu entwickelte Flugzeugtypen fest. Von besonderer Relevanz ist dabei die Begrenzung des Stickoxidausstoßes. Zukünftig wird es aber auch einen Anzahl- und Masse-basierten Grenzwert für nicht-flüchtige Partikel&nbsp;(non-volatile particulate matter / nvPM) geben.</p><p>Der Luftverkehr stellt zudem ein wachsendes Klimaproblem dar. Da der Luftverkehr stark international ausgerichtet ist, unterliegt er kaum der einzelstaatlichen Regulierung oder Besteuerung. Die EU hat den Luftverkehr daher 2012 in ihr Emissionshandelssystem einbezogen&nbsp;und reguliert damit die direkten ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/c?tag=CO2#alphabar">CO2</a>⁠-Emissionen. Mit dem "Carbon Offsetting and Reduction Scheme for International Aviation" (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/c?tag=CORSIA#alphabar">CORSIA</a>⁠) etabliert die ICAO erstmalig ein globales Ssystem zur Begrenzung der CO2-Emissionen des internationalen Luftverkehrs auf dem Niveau von 2020.&nbsp;Außerdem hat die ICAO einen globalen CO2-Zulassungsgrenzwert für Verkehrsflugzeuge beschlossen.&nbsp;Klimaeffekte aufgrund von Nicht-CO2-Effekten werden bisher noch nicht von den Klimaschutzinstrumenten erfasst.</p>

KMU-innovativ: Entwicklung eines ganzheitlichen 48 V Elektronikkonzepts für Elektroleichtfahrzeuge - GENERIC48V, Teilvorhaben: Direktantriebskonzept für Elektroleichtfahrzeuge mit 48V Versorgungsspannung

Entwicklung einer effizienten elektrischen Direktantriebslösung für den Betrieb in 48V Bordnetzen. Verbesserung der Einsatzmöglichkeiten des Antriebsstranges unter schwierigeren Umgebungsbedingungen. Verbesserung des Gesamtwirkungsgrads des Antriebsstranges. Konzept für Einbindung der Direktantriebslösung in die mechanische und elektrische Grundstruktur sowie in die Kommunikationsstruktur der universellen Bodenbaugruppe für Leichtfahrzeuge Optimierung der Auslegung der elektrischen Maschine. Anpassung des mechanischen und elektrischen Aufbaus an die Anforderungen in Elektroleichtfahrzeugen. Weiterentwicklung des Geberprinzips für die härteren Umgebungs-bedingungen im Straßenfahrzeug. Zeitlicher Ablauf s. Anlage Verbesserung der Maschinenausnutzung durch Maßnahmen zur forcierten Kühlung. Verbesserte Ansteuerung des Motors durch Verwendung aktueller antriebsspezifischer Prozessortechnik im Wechselrichter. Untersuchungen zur optimalen Gestaltung des Antriebsstranges.

KMU-innovativ: Entwicklung eines ganzheitlichen 48 V Elektronikkonzepts für Elektroleichtfahrzeuge - GENERIC48V, Teilvorhaben: Entwicklung eines effizienten Elektroantriebs für Leichtkraftfahrzeuge

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer kompakten, leichten und effizienten 2-Gang Getriebe-Antriebseinheit für batterieelektrisch betriebene Kleinstfahrzeuge. Die in der Antriebseinheit direkt integrierten Elektromotoren werden über eine in Bezug auf das Gesamtfahrzeug ganzheitliche 48V-Spannungsebene betrieben. Zur optimalen Antriebsstrangauslegung werden zunächst Fahrzeugdynamiksimulationen für Effizienzbetrachtungen ausgeführt und hierüber die Potentiale von Mehrgang- gegenüber Direktantrieb- bzw. Eingangsystemen in elektromotorischen Antriebssträngen ermittelt. Nach Aufbau eines ersten Funktionsmusters sollen diese Ergebnisse mittels Prüfstandsversuchen validiert werden. Durch die abschließende vergleichende Auswertung von Simulations- und Prüfstandsergebnissen sollen Rückschlüsse auf die Güte und Anwendbarkeit der Simulationsmodelle gezogen werden. Dieser Vergleich wird für die Optimierung der Simulationsmodelle genutzt. Im Rahmen der konstruktiven Umsetzung werden zudem gezielt Leichtbaumethoden für kompakte und leichte elektrische Antriebseinheiten angewendet und teils neu entwickelt und erweitert.

Konstruktiv adaptive Mobilität durch Leichtfahrzeug ohne Grenzen - Kamäleon

Die Elektrifizierung des Straßenverkehrs ist nicht nur an den starken Bestrebungen zur Entwicklung von Elektroautos, sondern auch an den hohen Zuwachsraten bei anderen E-Fahrzeugen, wie Mikromobile, E-Scooter, Elektroroller und insbesondere Pedelecs ersichtlich. Der Antragsteller hat mit dem kickTrike selbst ein spezielles E-Fahrzeug entwickelt, das auf die städtischen Bedürfnisse beim Einkaufen zugeschnitten ist und wie ein Fahrrad mit öffentlichen Verkehrsmitteln transportiert werden kann. Das kickTrike besitzt drei Räder und kippt deshalb im Stand nicht um. Das erlaubt den einfachen Transport verhältnismäßig hoher Lasten und macht den Gebrauch für unsichere Nutzergruppen wie Ältere leichter. Unabhängig davon können aber auch hohe Geschwindigkeiten bis zu 45km/h gefahren werden. Wegen dieser bauartbedingten Voraussetzungen darf das kickTrike bisher nur auf Straßen und nicht auf Bürgersteigen im Mischverkehr mit Fußgängern mit seinem E-Antrieb gefahren werden. Die Nutzungsmöglichkeiten von Fahrzeugen wie das kickTrike entlang einer individuellen Reisekette im urbanen Umfeld würden durch die im Projekt untersuchte Lösung für Verkehrsraumerkennung entscheidend aufgewertet werden, wenn eine Nutzung auch auf Bürgersteigen, auf Plätzen oder in Fußgängerzonen möglich wäre. Damit würde ein völlig neues E-Fahrzeug geschaffen, das sowohl für den Mischverkehr mit Kraftfahrzeugen auf der Straße als auch für den Mischverkehr mit Fußgängern oder Fahrrädern geeignet ist. Es kann damit sowohl für den Einkauf in der Fußgängerzone genutzt werden als auch für den Heimtransport in die Außenbezirke. Solch ein Fahrzeug wäre zudem ideal zur Bewältigung der großen Strecken auf Messen - trotz des zeitweise dichten Fußgängerverkehrs. Auch in Stausituationen könnte man mit solch einem Fahrzeug alternative Routen nehmen, die ansonsten nur Fußgängern oder Fahrradfahrern vorbehalten sind.

Adaptive City Mobility 2, Feldtest eines intelligenten, vernetzten und emissionsfreien e-Mobilitätsgesamtsystems - Teilvorhaben: intelligente Vernetzung

ACM 2 baut auf den Ergebnisse von ACM1 auf. Verantwortlich für ACM1 war die Vispiron Carsync GmbH. Die Ametras rentconcept GmbH wird die Arbeitspakete aus ACM 1 übernehmen und zu einem funktionstüchtigen Gesamtsystem weiterentwickeln. Das Ziel des Teilprojekts 2.3 ist die intelligente Vernetzung auf Grundlage der Funktionalitäten aus dem Projekt ACM, erweitert und angepasst für den Pilotbetrieb, der in ACM2 durchgeführt werden soll. Am Ende soll ein funktionstüchtiges System stehen, das allen Anforderungen des Pilotbetriebs gewachsen ist. Ziel des Teilprojektes ist es ein Einheitliches IKT-System zu schaffen, dass sämtliche Nutzungsbereiche (Ortung, Reservierung, Routenplanung, Abrechnung, etc.) des geplanten elektrischen Leichtfahrzeugs abdeckt. Das System und damit auch die Bedienung soll dabei einheitlich über alle Einsatzbereiche hinweg sein, also vom eTaxi, über die City-Logistik, bis hin zum CarSharing. Solch eine Gesamtlösung existiert bisher nicht und soll im Rahmen dieses Projektes entwickelt werden. Alternativ zur vollständigen Eigenentwicklung wäre es möglich einzelne Komponenten über Drittanbieter einzubinden. Allerdings müsste man damit auch auf die Vorteile eines ganzheitlichen IKT-Systems z.B. in den Bereichen Verwertung und Usability verzichten. Entsprechend wird die Entwicklung eines ganzheitlichen IKT-Systems forciert.

Teilvorhaben: Innovative Rahmen- und Laufradkonzepte mit immanenten Antriebsfunktionen^Schlüsselkomponenten für die Mikroelektromobilität im innerstädtischen Individualverkehr (VeloCitè)^Teilvorhaben: Erforschung eines hochpräzisen Batteriemanagement- sowie Energiemanagementsystems^Teilvorhaben: Energieeffiziente Leistungselektronik für Antriebssysteme bei Elektrofahrrädern, Teilvorhaben: Erforschung integrativer Faserverbund-Strukturen für ein neuartiges Elektro-Leichtrad

Das Ziel des Verbundvorhabens besteht in der Konzeption und Gestaltung eines Elektro-Leichtrads bei dem ein neuartiges Antriebssystem mit einer Leichtbau-Rahmenstruktur in FKV-Bauweise kombiniert wird. Dieses emissionslose Leichtfahrzeug soll bedeutende Impulse für zukünftige, energieeffiziente und ressourcenschonende Mobiltätskonzepte geben. Mit der Erarbeitung einer funktionsintegrativen Rahmenstruktur leistet das ILK einen erheblichen Beitrag zum Gesamtziel des Vorhabens. Die Arbeitsplanung orientiert sich an der bewährten Vorgehensweise zur Lösung technischer Aufgabenstellungen (vgl. VDI-Richtlinie 2221). Nach dem Klären von Funktionen, Lasten und Bauraumbedingungen sowie wirtschaftlichen und fertigungstechnischen Restriktionen werden in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern Konzepte für das System und die Komponenten erarbeitet. Darauf aufbauend werden am ILK Leichtbaustrukturen konstruiert und ausgelegt. Für diese Strukturen erfolgt im Weiteren eine fertigungsgerechte Detailkonstruktion mit Erstellung der Fertigungsunterlagen. Hauptaufgabe am ILK ist dabei die Gestaltung der Rahmenstruktur in Faserverbund-Leichtbauweise. Für das Gesamtsystem sowie für ausgewählte Systemkomponenten werden im Projektverbund Strukturtests definiert, um die Auslegung zu validieren und die Sicherheit des Systems zu gewährleisten. Am ILK erfolgt die Versuchsdurchführung von der Konstruktion der Prüfmittel bis zur Auswertung der Messdaten.

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