Auto/Motor

Der Traum von mehr Ruhe für Mensch und Natur im Umfeld von Autobahnen
könnte zukünftig dank einer gemeinsamen Entwicklung aus dem Fraunhofer-
Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF und der
ASFINAG, der Autobahnen- und Schnellstraßen-Finanzierungs-
Aktiengesellschaft in Österreich, Realität werden. Die Fraunhofer-Forscher
haben einen Lärmschutz-Prototypen entwickelt, der zukünftig mehr Effizienz
beim Schutz vor Schallwellen bietet. Durch eine mit vibroakustischen
Metamaterialien (VAMM) ausgestattete Glas-Lärmschutzwand konnte im Labor
eine Übertragungsreduktion von bis zu 20 Dezibel (dB) im Vergleich zu
einer konventionell absorbierenden Lärmschutzwand erzielt werden.

2020 hatte die ASFINAG in Zusammenarbeit mit der IÖB (Innovationsfördernde
Öffentliche Beschaffung) die Challenge »Autobahnen und Schnellstraßen:
Lärmlast durch Technologie reduzieren« ausgerufen. Das Konzept des
Darmstädter Forschungsinstituts, Lärmschutzwände mit VAMM leiser zu
gestalten, hat sich dabei unter vielen Einreichungen in der Jurywertung
durchgesetzt.

Die Fraunhofer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler beschäftigten sich
bereits in verschiedenen Forschungsprojekten mit VAMM, beispielsweise in
der Luft- und Raumfahrt, dem Automobilbau oder dem Maschinenbau und
betrachten dabei unterschiedliche Konzepte von lokalen Resonatoren. Ihre
Expertise und Kompetenz reicht von der numerischen Auslegung der
Materialen über die Konzeptentwicklung bis zur späteren Realisierung als
Prototyp. Sie erarbeiten großserientechnisch herstellbare VAMM und
schließen damit die Lücke zwischen Forschung und Anwendung.

Meilenstein für Lärmschutz-Technologie

2021 beauftragte die ASFINAG das Fraunhofer LBF mit der Entwicklung des
Laborprototypens zur Überprüfung des theoretischen Ansatzes für die
Wirkung schwingungsmindernder Materialien in Lärmschutzwänden. Die
Ergebnisse sind vielversprechend: Durch die mit VAMM ausgestattete Glas-
Lärmschutzwand konnte im Labor eine Übertragungsreduktion von bis zu 20
Dezibel (dB) im Vergleich zu einer konventionell absorbierenden
Lärmschutzwand erzielt werden. Zum Vergleich: eine Reduktion des
Schalldruckpegels um sechs dB bedeutet bereits eine Halbierung der
wahrgenommenen Lautstärke. »Wir sehen in VAMM ein großes Potenzial in der
effektiven Reduktion von Vibrationen und Lärm bei gleichzeitig geringerem
Ressourceneinsatz«, so Projektleiter Sebastien Rieß aus dem Fraunhofer
LBF.

Die Forschungsergebnisse zu vibroakustischen Metamaterialien können in der
praktischen Anwendung an der Autobahn einen Meilenstein bei der
Weiterentwicklung von Lärmschutz-Technologie bedeuten. VAMM ermöglichen
es, das Schwingungsverhalten von Strukturen zu beeinflussen. »Vereinfacht
gesagt wird eintreffender Luftschall in Körperschall gewandelt. Dieser
wird durch die Schallschutzwand nicht weiter- oder abgeleitet, sondern
absorbiert«, erläutert Peter Rath, Experte für Video- und Akustikdetektion
in der ASFINAG Maut Service GmbH.

Gefördert von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft soll
Mitte 2022 die Ausschreibung zu einer Innovationspartnerschaft für VAMM
erfolgen – mit dem Ziel, den Laborprototypen auf die Autobahnen und
Schnellstraßen zu bringen.

Vibroakustische Metamaterialien für spezifisches Produktdesign

Mit Metamaterialien wird ein in der Natur nicht vorkommendes Verhalten
erzeugt. Neben optischen und elektromagnetischen Metamaterialien werden
spezielle Formen von Metamaterialien auch zur Lärm- und
Schwingungsminderung eingesetzt. Vibroakustische Metamaterialien werden
aus mehreren periodisch angeordneten Einheitszellen gebildet - dem
kleinsten identischen Teil der Grundstruktur, auf dem ein Resonator
(Feder-Masse System) sitzt. Die lokalen Resonatoren sind gezielt auf der
Subwellenlängenskala der einfallenden Welle platziert. Sie sind auf eine
Resonanzfrequenz abgestimmt, bei der eine Schwingungsreduktion
erforderlich ist. Die Wechselwirkung zwischen den lokalen Resonatoren und
der einfallenden Welle führt zu einem Stoppband - einem Frequenzbereich
mit hoher Schwingungsreduktion.

»Am Fraunhofer LBF entwickeln unsere Fachteams effiziente numerische
Routinen zur Beschreibung des dynamischen Verhaltens von vibroakustischen
Metamaterialien. Diese Routinen werden für das Design von
branchenspezifischen Produkten eingesetzt« erläutert Heiko Atzrodt,
verantwortlich für die Abteilung Strukturdynamik und Schwingungstechnik im
Fraunhofer LBF.

Forschungsprojekt „Pull & Push – Gut & Böse“ will der auf der Stelle
tretenden deutschen Verkehrspolitik Strategien aufzeigen, die zu einer
Verkehrswende führen – und weg von einer Subventionspolitik für das Auto

Die Verkehrswende kommt in Deutschland nicht voran. Innerhalb von 30
Jahren, zwischen 1990 und 2020, wurden laut Bundesumweltamt, im
Verkehrssektor nur zehn Prozent an CO2-Emissionen eingespart. Lag der
Treibhausgas-Ausstoß 1990 bei 164 Millionen Tonnen CO2, waren es 2020
immer noch 146 Millionen Tonnen CO2. Vergangene Woche lehnte der
Klimaexpertenrat den Klima-Notfallplan des Verkehrsministers als
unzureichend ab. „Und dass die Bundesregierung ihr Ziel erreicht, die
Emissionen des Verkehrssektor bis 2030 auf höchstens 85 Millionen Tonnen
CO2 zu reduzieren, ist fraglich“, sagt Prof. Dr. Oliver Schwedes, Leiter
des Fachgebietes Integrierte Verkehrsplanung.

Angesichts dieser Bilanz hat der Verkehrswissenschaftler das neue von der
Deutschen Forschungsgesellschaft geförderte Projekt „Pull & Push – Gut und
Böse“ initiiert. „Es adressiert einen der schwerwiegendsten Fehler
deutscher Verkehrspolitik, die Parallelfinanzierung von ÖPNV und privatem
Autoverkehr, die eine Verkehrswende verhindert. Die zeitgleiche Einführung
des 9-Euro-Tickets und des Tankrabattes war ein Klassiker falscher
deutscher Verkehrspolitik. Aus welchem Grund sollte ein Autofahrer auf den
ÖPNV umsteigen, wenn ihm gleichzeitig der Sprit subventioniert wird. Es
gibt keinen“, so Schwedes. Mit der Parallelfinanzierung trete deutsche
Verkehrspolitik seit Jahren auf der Stelle. Dahinter verberge sich
fehlender Mut der Politik, die attraktiven Angeboten (Pull-Maßnahmen), die
den Autofahrer zu Bahn und ÖPNV ziehen sollen, konsequent mit Verordnungen
zu kombinieren, die ihm das Autofahren verleiden (Push-Maßnahmen) oder
anders ausgedrückt, die das Autofahren finanziell unattraktiv machen. „Die
Zeiten, in denen das Auto den Vorrang vor allen anderen Verkehrsmitteln
hat, sind vorbei“, so der TU-Wissenschaftler. Bislang scheue sich die
Politik, die Autofahrer*innen mit dieser Wahrheit zu konfrontieren.

In der Wissenschaft besteht Konsens darüber, dass die attraktiven Angebote
wie Umweltkarten und Taktverdichtungen von unattraktiven Maßnahmen wie
City-Maut, Parkraumbewirtschaftung oder Bepreisung von Firmenparkplätzen
flankiert werden müssen, damit Autofahrer*innen das Auto stehen lassen und
eine Verkehrswende möglich wird. „Leider ist diese Erkenntnis in der
Politik noch nicht hinreichend angekommen und vielleicht muss sich die
Wissenschaft auch selbst an die Nase fassen, es nicht überzeugend
kommuniziert zu haben“, gibt sich Schwedes selbstkritisch.

Ziel des Forschungsprojektes ist es deshalb, wissenschaftlich fundiert für
die Politik zu untersuchen, welche Pull- und Push-Maßnahmen in Kombination
den besten Effekt erzielen, aber auch diejenigen, die sich gegenseitig
blockieren. „All das wollen wir zu Handlungsstrategien für die Politik
zusammentragen als Grundlage für die Gestaltung einer nachhaltigen
Verkehrspolitik, die sich am Klimawandel orientiert und nicht mehr am Wohl
des Autofahrers.“ Das bedeutet für die Politik, so Schwedes, sich von der
Subventionspolitik für das Auto zu verabschieden, also von der
Pendlerpauschale, der Dieselsubventionierung und dem Dienstwagenprivileg.

Zum Forschungsprojekt „Pull & Push – Gut und Böse“:
<https://www.ivp.tu-
berlin.de/menue/forschung/aktuelle_forschungsprojekte/pull_push/>

 Schwerpunktthema: Autonome Shuttles im jährlich stattfindenden
Heilbronn-Barometer

·       Repräsentative Studie zeigt: Akzeptanz für autonome Shuttles nimmt
zu

Heilbronn, August 2022. Autonomes Fahren und Mobilität der Zukunft
gewinnen immer mehr an Relevanz in der Gesellschaft. An der Hochschule
Heilbronn (HHN) betreibt das Heilbronner Institut für angewandte
Marktforschung (H-InfaM) Markt-, Meinungs- und Sozialforschung. Etabliert
hat sich das jährlich stattfindende Heilbronn-Barometer, das aktuell rund
830 Bürger*innen aus Heilbronn und Umgebung zum autonomen Fahren mit
Kleinbussen auf der Teststrecke in Heilbronn befragt hat.

53% der Befragten bewerten dabei selbst fahrende und sich selbst steuernde
Busse mit Elektroantrieb für den Personentransport als (eher) positiv.
2021 waren dies allein 43%. Autonome Shuttles in Heilbronn werden
insbesondere als innovativ (81% Zustimmung) und interessant (71%)
bewertet. Im Vergleich: 2021 waren dies 78% bzw. 66%.

34% halten die autonomen Elektrobusse für vertrauenswürdig (2021: 24%) und
39% für sicher (2021: 26%). Allerdings sind 27% (2021: 38%) der
Auffassung, dass diese Shuttles gefährlich sind. Und 28% der Befragten
halten diese Fahrzeuge für unheimlich (2021: 34%).

„Insgesamt hat sich die Akzeptanz autonom fahrender Shuttles innerhalb
eines Jahres merklich erhöht. Ein Drittel der Bürger*innen in der Region
Heilbronn haben Vorbehalte hinsichtlich der Sicherheit dieser Fahrzeuge.
Dies hat sich gegenüber dem Vorjahr etwas abgeschwächt“, sagt Professorin
Franziska Drescher, Direktorin des H-InfaM.

52% der Befragten würden gerne autonom fahrende Kleinbusse nutzen (2021:
42%). Dies bedeutet aber auch, dass ca. je ein Viertel der Befragten keine
Nutzung in Betracht zieht (25%) bzw. noch nicht sicher ist (23%). Die
Befragten sehen die Shuttles für verschiedene Zielgruppen ähnlich gut
geeignet: 54% halten autonom fahrende Kleinbusse als geeignet für ältere
Menschen, 56% als geeignet für Jugendliche, 57% für Familien mit Kindern
und 59% für Erwachsene mittleren Alters.

„Die neuesten Ergebnisse des Heilbronn-Barometers zeigen, dass
hinsichtlich autonomer KI-basierter Systeme wie selbstfahrender Fahrzeuge
bei den verschiedenen Zielgruppen durch Dialogs- und Erlebnisangebote
Transparenz geschaffen werden muss. Mit dem Testbetrieb der autonomen
Shuttle-Busse in Heilbronn seit dem 08. August können wir nun untersuchen,
welche Auswirkungen auf die Akzeptanz die konkrete Erfahrung mit der
Künstlichen Intelligenz im Alltag hat“, sagt Professorin Nicola Marsden,
stellvertretende Direktorin des H-InfaM.

Im Rahmen des Heilbronn-Barometers werden seit 2016 einmal jährlich immer
die gleichen Bürger*innen aus Heilbronn und Umgebung zu aktuellen Themen
in einer Online-Umfrage befragt. An der siebten Befragungswelle 2022 haben
829 Befragte aus Heilbronn und Umgebung teilgenommen.

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Hochschule Heilbronn – Kompetenz in Technik, Wirtschaft und Informatik
Mit ca. 8.000 Studierenden ist die Hochschule Heilbronn eine der größten
Hochschulen für Angewandte Wissenschaften in Baden-Württemberg. Ihr
Kompetenz-Schwerpunkt liegt auf den Bereichen Technik, Wirtschaft und
Informatik. An vier Standorten in Heilbronn, Heilbronn-Sontheim, Künzelsau
und Schwäbisch Hall bietet die Hochschule mehr als 50 Bachelor- und
Masterstudiengänge an. Die Hochschule pflegt enge Kooperationen mit
Unternehmen aus der Region und ist dadurch in Lehre, Forschung und Praxis
gut vernetzt.

Von E-Mobilität über Kraftstoffforschung bis zur Verkehrsplanung: An der
Hochschule Coburg organisiert Prof. Dr. Markus Jakob gerade den
diesjährigen Coburger Mobilitätskongress mit spannenden Themen. Er selbst
forscht an der Schnittstelle zwischen Chemie und Maschinenbau an Lösungen,
um Energie zu speichern und zu transportieren.

Allein in der Sahara wirft die Sonne soviel Energie auf den Boden, dass es
leicht ausreichen würde, um den gesamten Primärenergiebedarf der Erde zu
decken. Dafür bräuchte es etwa eine Fläche von der Größe Ägyptens. Es gibt
genug Energie – wenn auch nicht bei uns. „Das ist nichts Neues, wir
importieren ja auch Erdgas aus Russland und Atomstrom aus Frankreich“,
sagt Prof. Dr. Markus Jakob. Erneuerbare Energien müssen dem
Wissenschaftler zufolge nur dort eingesammelt werden, wo sie günstig
verfügbar sind. „Und dann müssen wir die Energie speichern und
transportieren können.“ Markus Jakob hat an der Fakultät Maschinenbau und
Automobiltechnik der Hochschule Coburg eine Forschungsprofessor für
regenerative Kraftstoffe und motorische Verbrennung inne. Als zentrales
Bindeglied der künftigen Energiewirtschaft sieht er die Energiespeicherung
in chemischer Form wie beispielsweise in regenerativ hergestellten
Kraftstoffen. „Wir verstehen sie als chemische Batterien.“

Kongress im Herbst

Jakob organisiert gerade den Coburger Mobilitätskongress, der in diesem
Jahr am Donnerstag, 10. November, und Freitag, 11. November, am Campus
Friedrich Streib der Hochschule Coburg stattfindet. Welche Antriebe,
Techniken und Kraftstoffe bewegen uns? In mehr als zwei Dutzend
Fachvorträgen geht es um Themen aus den Bereichen Elektromobilität,
regenerative Kraftstoffe, Autonome Fahrzeugsysteme, Sensorkonzepte,
Verkehrsplanung und Unfallforschung. Der Kongress richtet sich an Fach-
und Führungskräfte aus Automobil- und Mobilitätsbranche, Stadtplanung,
IT-, Software- und Dienstleistungsunternehmen, Kommunen und Start-ups. „An
alle, die sich mit neuen Geschäftsmodellen, Innovationen im Bereich des
Autonomen Fahrens und alternativer Antriebe beschäftigen und an Menschen,
deren Ziel es ist, Mobilität strategisch und klimaschonend zu managen.“

Mit Wasserstoff und Pflanzenöl

„Wenn man wollte, könnte man zum Beispiel schon in naher Zukunft in
Deutschland Kraftstoffe anbieten, die zu mehr als 50 Prozent regenerativ
hergestellt sind“, sagt Jakob. „Rein rechnerisch hätte man hierzulande mit
60 Millionen Fahrzeugen dann rund 30 Millionen CO2-neutrale Fahrzeuge.“ In
anderen europäischen Ländern werden hoch regenerative Kraftstoffe bereits
heute flächendeckend verkauft. Jakob greift in eine Tasche seines Jacketts
und holt ein Fläschchen von zwei, vielleicht drei Zentimetern Größe
heraus. Die Flüssigkeit darin ist durchsichtig wie Wasser, aber sie bewegt
sich etwas langsamer. Es ist eine Probe HVO: Pflanzenöl, das mit
Wasserstoff veredelt wurde. Dies und Biodiesel machen den Diesel R33
Kraftstoff aus. Dieser wurde an der Hochschule Coburg entwickelt, besteht
zu 33 Prozent aus regenerativen Komponenten, ist bereits seit mehreren
Jahren zugelassen und wird von Shell vertrieben. „Damit funktioniert jeder
moderne Dieselmotor.“ Bei Pflanzenöl gebe es immer wieder Unterschiede in
der Molekülstruktur. Durch die Veredelung mit Wasserstoff seien die
Moleküle im HVO aber wesentlich gleichförmiger und alterungsstabiler. „Man
muss in der Chemie verstehen, in welcher Art die Energie sinnvoll und
stabil gespeichert werden kann. Und bei der Maschine muss man wissen, wie
man sie gut zum Laufen bekommt“, erklärt Jakob die Schnittstelle zwischen
Chemie und Maschinenbau.

Innovationen für den Klimaschutz

Der Professor berichtet von einem Sensor, der erkennt, wie hoch der Bio-
Anteil in einem Kraftstoff ist. Interessant für Autofahrerinnen und
-fahrer, die Wert darauf legen, regenerative Kraftstoffe zu tanken, aber
auch für politische Regelungen, mit denen es beispielsweise möglich wäre,
einen steuerlichen Anreiz zu schaffen, wenn jemand solche Kraftstoffe
tankt. Gemeinsam mit der Elektrotechnik und dem Institut für Sensor- und
Aktortechnik (ISAT) der Hochschule soll der so genannte „Coburg-Sensor“ ab
Herbst 2022 so weiterentwickelt werden, dass 2025 ein Prototyp in
Fahrzeuge oder Zapfsäulen eingebaut werden kann. „Energie wird uns die
nächsten 100 Jahre beschäftigen. Unsere Absolventinnen und Absolventen
können ohne Probleme ein ganzes Berufsleben mit diesem Thema arbeiten.“
Und es ist auch eines der großen Themen, die im Herbst beim
Mobilitätskongress diskutiert werden.

Mehr zum Coburger Mobilitätskongress

Informationen zum Programm, zu Ticktes, aber auch zu Ausstellungsflächen
und Sponsormöglichkeiten finden sich unter www.hs-
coburg.de/mobilitaetskongress