Auto/Motor

Europäische Kommission und das Schweizer Staatssekretariat für Bildung,
Forschung und Innovation vergeben Fördermittel an Innovationsprojekt
AeroSolfd. Das von MANN+HUMMEL geleitete AeroSolfd-Konsortium hat es sich
zum Ziel gesetzt, kostengünstige, skalierbare und umweltfreundliche
Nachrüstungslösungen zur Verringerung der Abgas- und Bremsenemissionen
sowie der Umweltverschmutzung in (halb-) geschlossenen Umgebungen zu
entwickeln.

Im Mai 2022 fand in Ludwigsburg, Deutschland, die Auftaktveranstaltung des
Innovationsprojekts AeroSolfd statt. Das von MANN+HUMMEL geleitete
AeroSolfd-Konsortium hat es sich zum Ziel gesetzt, kostengünstige,
skalierbare und umweltfreundliche Nachrüstungslösungen zur Verringerung
der Abgas- und Bremsenemissionen sowie der Umweltverschmutzung in (halb-)
geschlossenen Umgebungen zu entwickeln. So soll ein schnellerer Übergang
hin zu einer saubereren Mobilität und einer gesünderen Umgebungsluft
ermöglicht werden.

Dringender Handlungsbedarf zur Reduzierung von Abgasemissionen und
Bremsabrieb
Basierend auf den jüngsten epidemiologischen Forschungsdaten der
Universität Harvard (2021) sterben weltweit jährlich 10,2 Millionen
Menschen vorzeitig infolge von verkehrsbedingten Emissionen (1) . Bis der
vollständige Übergang zu emissionsfreien Fahrzeugen realisiert ist, wird
die gegenwärtige Fahrzeugflotte im kommenden Jahrzehnt weiterhin Feinstaub
und ultrafeine Partikel sowie gasförmige toxische Verbindungen wie
Stickoxide (NOx) ausstoßen.

Während Nachrüstfilter für Dieselpartikelemissionen bereits innerhalb der
letzten 20 Jahre zum Einsatz gekommen sind, fährt die weltweit vor 2018
produzierte Benzinflotte derzeit ohne jegliche Filtertechnologie (Euro 6c
und früher) – ungeachtet der sehr hohen Toxizität von Benzinpartikeln.
Zudem werden Abgasfilter in der EU erst ab 2018 für Motoren mit
Direkteinspritzung eingebaut. Im Gegensatz zu Abgasemissionen unterliegen
toxische Partikeln aus Bremsen, Reifen und dem Rad-Schiene-Kontakt bisher
keiner Beschränkung durch den Gesetzgeber. Diese Partikeln tragen -
insbesondere in halboffenen und geschlossenen Umgebungen wie
Bushaltestellen, Tunneln, Bahnhöfen und U-Bahnstationen - zu einer
schlechten lokalen Luft-, Boden- und Wasserqualität bei, was die
menschliche Gesundheit gefährdet. Um diese schädlichen Auswirkungen zu
verringern, bedarf es der kurzfristigen Entwicklung von
Nachrüstungslösungen zur Reduzierung von Abgas- und Bremsabriebemissionen,
sowie einer Markteinführung dieser Lösungen bis zum Jahr 2025.

Nahtloser Übergang zu einer umweltfreundlicheren Mobilität durch die
schnelle Einführung kostengünstiger Nachrüstungslösungen

AeroSolfd ist eine konzertierte Innovationsmaßnahme, mit der diese
Herausforderungen angegangen werden. Ein Konsortium - bestehend aus großen
Industrieunternehmen, renommierten wissenschaftlichen Instituten und
wegweisenden Demonstrationsprojekten aus acht europäischen Ländern - hat
sich zusammengeschlossen, um die rasche Einführung von drei
kostengünstigen Nachrüstungslösungen zu ermöglichen, damit die Menschen in
Europa und darüber hinaus bereits 2025 von einer saubereren Mobilität und
einer gesünderen Umwelt profitieren können.

"Nachrüstungen sind Schlüsseltechnologien während des Übergangs zu
abgasfreien elektrifizierten Fahrzeugen und bis zur Umsetzung von
Maßnahmen zur Verringerung der Feinstaubemissionen. Auch darüber hinaus
werden Nachrüstungslösungen für Bremsen und für geschlossene Bereiche
weiterhin eine wesentliche Rolle für die elektrifizierten Straßen- und
Schienenflotten spielen. Mit unseren drei Nachrüstungen für Auspuff,
Bremse und (halb-) geschlossene Räume lassen sich schnelle Erfolge bei der
Verringerung der Gesundheits- und Umweltbelastung durch die bestehenden
Fahrzeugflotten erzielen", so Dr. Martin Lehmann, Principal Expert
Research Network and Public Funding bei MANN+HUMMEL und Koordinator des
Projekts AeroSolfd.

Bei Benzinverbrennungsmotoren sollen Feinstaub und toxische
Sekundäremissionen durch einen innovativen Partikelfilter reduziert und
NOx-Abgasemissionen durch den Austausch des Drei-Wege-Katalysators durch
ein neues System minimiert werden. Darüber hinaus werden bei
Straßenfahrzeugen mit langer Nutzungsdauer die Bremsstaubpartikeln durch
einen weiterentwickelten Bremsstaubpartikelfilter reduziert und in
geschlossenen Umgebungen (Bushaltestellen, Tunnels, U-Bahnstationen)
Feinstaubpartikeln durch eigens hierfür konstruierte und optimierte
stationäre Luftfilter reduziert.

Ein weiterer Schwerpunkt von AeroSolfd wird die Sensibilisierung der
Öffentlichkeit und der Politik für die schädlichen Auswirkungen von Abgas-
und Bremsenemissionen auf die Umwelt und die Gesundheit der Menschen sein.
"AeroSolfd wird für die politischen Entscheidungsträger Empfehlungen für
die Entwicklung von Anreizsystemen für eine rasche Markteinführung dieser
Nachrüsttechnologien bis zum Jahr 2025 erarbeiten", erläuterte Lars
Larsen, Präsident des VERT Vereins.

Während des dreijährigen Innovationsprojekts wird die Wirksamkeit der
Lösungen von AeroSolfd in der Praxis und unter realen Fahrbedingungen an
ausgewählten Demonstrationsstandorten in ganz Europa aufgezeigt:
Valladolid (Spanien), Sofia (Bulgarien), Ancona und Fermo (Italien),
Lissabon (Portugal), Rovaniemi (Finnland), Haifa (Israel), und Biel
(Schweiz). „Das ermöglicht uns diese Technologien bis 2025 auf den Markt
zu bringen und wird den Weg zu einer saubereren und gesünderen Umwelt in
Europa ebnen", ergänzte Thomas Wolf, Innovationsmanager des ZF-Konzerns.

Das Projekt wird finanziert von der Europäischen Union. unter Grant
Agreement No 101056661.

Projektpartner:

1.      MANN+HUMMEL GmbH, Deutschland
2.      Steinbeis Europa Zentrum / Steinbeis Innovation gGmbH, Deutschland
3.      Institut für Energie und Umwelttechnik e.V. – IUTA, Deutschland
4.      Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas,
Spanien
5.      LINK Europe GmbH, Deutschland
6.      Det Nationale Forskningscenter Forarbejdsmiljo, Dänemark
7.      Stichting Cenex Nederland, Niederlande
8.      ZF Group (WABCO Radbremsen GmbH), Deutschland
9.      Assotsiatsia Za Razvitie na Sofia, Bulgarien
10.     Fundacion CARTIF, Spanien
11.     Instituto de Tecnologia Comportamental Associacao para o
Desenvolvimento Economico e Social, Portugal
12.     Ayuntamiento de Valladolid, Spanien
13.     S.T.E.A.T. (Societa' Trasporti Ete-Asotenna) Pubblici Trasporti
Spa, Italien
14.     Conerobus SpA Societa' Per La Mobilita' Intercomunale, Italien
15.     Autobuses Urbanos de Valladolid SA, Spanien
16.     Metropolitano de Lisboa EPE, Portugal
17.     VERT-Verein, Schweiz

Der Solar Decathlon in Wuppertal hat gezeigt, wie Städte nachhaltig,
kreislaufgerecht und sozial verträglich weitergebaut werden können. Über
115.000 Besucher*innen haben ihn vor Ort miterlebt. Die Veranstalter*innen
von der Bergischen Universität Wuppertal ziehen eine positive Bilanz.

16 Hochschulteams aus zehn Ländern haben beim Solar Decathlon in Wuppertal
vom 10. bis zum 26. Juni 2022 gezeigt, wie man klimafreundlich und
kostengünstig Baulücken schließt, Gebäude aufstockt oder in die Jahre
gekommene Gebäude saniert. Das von der Bergischen Universität Wuppertal
als Ausrichterin entwickelte Wettbewerbsprofil für das Weiterbauen im
Bestand war ein großer Erfolg.

Über 115.000 internationale Besucher*innen haben an zwölf
Veranstaltungstagen den Solar Campus in Wuppertal besucht. „Die jungen
Studierenden mit ihrer positiven Ausstrahlung waren phantastisch.
Wuppertal und unsere Universität als Gastgeberin konnten sich von ihrer
besten Seite zeigen. Und auch die Sonne hat uns geschienen. Wir sind sehr
stolz, mit dem Solar Decathlon konkrete Maßnahmen zur Klimarettung
erlebbar gemacht zu haben“, sagt Prof. Dr. Lambert T. Koch, Rektor der
Bergischen Universität Wuppertal. Auch die Vertreter*innen vom
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) als Fördergeber
zeigten sich begeistert.

Die Integration der Solaranlagen in die Gebäudetechnik und die Architektur
zeigte sich auf einem besonders hohen Niveau. Viele Teams setzten auf
Anlagen, die solare Wärme- und Stromerzeugung in einem Bauteil verbinden
(PVT), oder zeigten innovative Anlagen in Varianten von Technologie,
Abmessungen, Formen und Farben. Dabei geht es im Geschosswohnungsbau auch
um Systeme an Fassaden, da die Fläche auf dem Dach vielfach nicht reicht.

In der massiven Energieeinsparung und der Solarenergienutzung am Gebäude
liegen die Schlüssel zum Verzicht auf Gas und Öl. Nahezu alle Gebäude
erreichten in der Wettbewerbszeit eine positive Energiebilanz, erzeugten
also meist deutlich mehr Strom als sie benötigten. „In Verbindung mit
Batteriespeichern und Automationstechnik nutzten die Teams im Schnitt die
Hälfte des erzeugten Solarstroms im Haus selbst. Das ist deutlich mehr als
heute üblich“, erklärt der fachliche Leiter des Wettbewerbs, Prof.
Dr.-Ing. Karsten Voss, von der Bergischen Universität Wuppertal.

Im Wettbewerb wurde erstmalig auch geprüft, wie flexibel die Gebäude in
Verbrauch und Einspeisung auf die Anforderungen des Stromnetzes reagieren.
Mit speziellen Testverfahren mussten die Teams trotz sommerlicher
Temperaturen vor Ort unter Beweis stellen, dass ihre Gebäude im Winter mit
wenig Wärme beheizt werden können.

Ein weiteres wichtiges Thema beim Solar Decathlon war eine
Baukonstruktion, die recyclinggerechtes Bauen fördert und damit die
Kreislaufwirtschaft im Bauwesen verbessert. Die Wiederverwendung von
Materialien oder ganzen Bauteilen und der Einsatz von Recyclingmaterialien
waren mit einer eigenen Ästhetik ablesbar. Und: Mit kompakten Grundrissen
zeigten die Häuser auf, wie das Wohnen auf weniger privater Fläche
attraktiv sein kann und Gemeinschaftsflächen das Raumprogramm ergänzen.

Für alle Gebäude stehen die Wettbewerbsergebnisse, umfangreiche
Fachinformationen und ein interaktiver 3D-Rundgang auf der
Veranstaltungswebseite zur Verfügung. Ab Herbst 2022 können zudem acht
Häuser als Teil des Nachfolgeprojekts Living Lab NRW in Wuppertal
besichtigt werden.

Fraunhofer FOKUS hat im Projekt Shuttles&Co eine Smartphone-App
entwickelt, mit der nebenbei und ohne Spezialsensoren die Straßensituation
erfasst werden kann. Die Daten ermöglichen eine unabhängige digitale
Straßenkarte für die Stadtverwaltung, die z. B. Entwicklerteams als Basis
für Mobilitätsdienste dienen kann. Die App wurde in Kooperation mit der BT
Berlin Transport GmbH in den letzten 12 Monaten während regulärer ÖPNV-
Busfahrten an verschiedenen Orten in Berlin erprobt.

Auf den Straßen einer Großstadt ist immer viel los: Es entstehen temporäre
Pop-up-Radwege, Baustellen verändern die Spurführung, sicherheitsrelevante
Verkehrsschilder sind durch Aufkleber nicht mehr lesbar, Busspuren sind
blockiert, Wurzeln beschädigen den Radweg. Für Bürgerinnen und Bürger, die
Stadtverwaltung, Verkehrsunternehmen wie die BVG und
Mobilitätsdienstleister wären diese Informationen sehr hilfreich. So
können z. B. Personen auf dem Rad rechtzeitig vor Hindernissen gewarnt
werden, und die Stadt kann Schäden an der Straßeninfrastruktur beheben.
Dabei stellt es seine große Herausforderung dar, wie diese Daten
kontinuierlich erfasst werden können, um eine stets aktuelle digitale
Straßenkarte zu gewährleisten.

Fraunhofer FOKUS hat dafür im Projekt Shuttles&Co eine App entwickelt. Sie
läuft auf herkömmlichen Smartphones, die an die Windschutzscheibe von
Fahrzeugen befestigt werden, die sowieso regelmäßig durch die Stadt
fahren, wie ÖPNV-Busse oder die Müllabfuhr. Der Screen ist dabei
deaktiviert, um den Fahrer oder die Fahrerin nicht abzulenken. Genutzt
werden die Video- und GPS-Daten, die mit dem Smartphone generiert und
direkt im mobilen Gerät verarbeitet werden. Dafür laufen in der App
vortrainierte neuronale Netze, die Objekte erkennen. Um Datenschutz und
einen schnellen Transfer ins Backend bei Fraunhofer FOKUS zu
gewährleisten, werden nur Objektinformationen wie Straßenschilder, Ampeln,
Richtungspfeile, Bordsteine oder Spurmarkierungen weitergeleitet, die für
die Detektion von Änderungen notwendig sind.

Crowdsourcing statt Spezialmessung

Die Daten aus der App sind zwar ungenauer als die Daten, die mit
Messfahrzeugen mit Laserscannern generiert werden. Dafür kann der gleiche
Ort mehrfach am Tag abgefahren werden, wodurch sich ebenfalls ein genaues
Bild ergibt. Die Änderungsdetektion erfolgt dann automatisch durch einen
Vergleich der neuen Daten mit der digitalen Karte im Backend. Die
Änderungen werden dann an die Stadtverwaltung weitergeleitet, wo sie in
die digitale Karte überführt werden.

In Kooperation mit der BT Berlin Transport GmbH wurde die App bereits in
verschiedenen Linienbussen erprobt. Im letzten Jahr erhob sie pro Monat
durchschnittlich 350 Stunden auf ca. 10.500 km Daten und erkannte dabei
rund 7,8 Mio. Objekte. Von Interesse für optimale Verkehrsbedingungen war
für die BT beispielsweise auch die Erkennung, Erfassung und Analyse der
Busspuren.

»Wir sind sehr froh, dass die Fahrerinnen und Fahrer der BT durch ihren
Einsatz bei Projekten wie Shuttles&Co ihren Beitrag zum Gelingen einer
nachhaltigen Mobilitätswende leisten können und den ÖPNV in Berlin
zukunftsweisend mitgestalten«, sagt Christian Glienke, Projektleiter bei
der BT Berlin Transport GmbH.

Dr. Ilja Radusch, Leiter des Geschäftsbereichs Smart Mobility am
Fraunhofer FOKUS, resümiert: »Mit unserer App generieren wir Daten für
Dienste, die die Sicherheit und den Komfort auf der Straße erhöhen und
damit hoffentlich auch Lust machen, statt dem Auto häufiger das Rad zu
nutzen. Die Stadtverwaltung bekommt mit unserer App eine agile und
datensparsame Alternative zu den aufwändigen Stadtkartierungen mit
speziellen Messfahrzeugen, die üblicherweise nur alle paar Jahre
durchgeführt werden und bei denen dann viele Terabyte an Daten aufwendig
und langwierig aufbereitet werden müssen.«

Das Projekt Shuttles&Co endet nach zweieinhalbjähriger Laufzeit Ende Juni.
Es wurde von der Senatsverwaltung für Umwelt, Mobilität, Verbraucher- und
Klimaschutz geleitet und vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr
mit insgesamt 9,8 Millionen Euro gefördert. Fraunhofer FOKUS wird die App
im Nachfolgeprojekt KIS’M weiter entwickeln. Beispielsweise soll die KI so
trainiert werden, dass sie noch weitere Objekte wie Schlaglöcher erkennt.
Es ist geplant, die Kooperation mit der BT Berlin Transport GmbH in KIS’M
fortzuführen.

In Deutschland gelten für alles Regeln, Normen und Richtlinien. Heißt es.
Doch Forschende der Fachhochschule Dortmund und ihrer Partner haben den
Verdacht, dass Lücken in den Vorgaben für die Ladungssicherheit bei Lkw
bestehen. Im Projekt „CargoSec“ gehen sie der Sache auf den Grund.

„Wir beobachten in unseren Simulationen Beschleunigungsspitzen, die auf
die Lkw-Aufbauten wirken“, sagt Alexander Lampkowski, wissenschaftlicher
Mitarbeiter am Fachbereich Maschinenbau der FH Dortmund. „Sie treten
insbesondere dann auf, wenn der Reibbeiwert wechselt.“ Vereinfacht gesagt:
Ändert sich die Haftung zwischen Reifen und Fahrbahn – etwa, weil Laub,
Schnee oder Starkregen die Straße rutschiger machen –, führt das beim
Übergang auf die trockene Fahrbahn zu erhöhten Kräften auf die Bordwände
der beladenen Fahrzeuge. Werden dabei Grenzwerte überschritten, kann es zu
schweren Unfällen kommen. „Die geltenden Richtlinien und Normen für
Nutzfahrzeugaufbauten gilt es darum mithilfe modernster Technik zu
aktualisieren“, sagt Alexander Lampkowski.

An der FH Dortmund simulieren die Forschenden derzeit mit
unterschiedlichen Fahrzeugtypen Fahrmanöver, um konkrete Gefährdungen zu
identifizieren. Gemeinsam mit den „CargoSec“-Projektpartnern erfolgen
daraufhin konkrete Tests der Grenzsituationen auf dem Testgelände des
Forschungs- und Technologiezentrums LaSiSe in Selm. Die Tests sind so
angelegt, dass sie auf anderen Teststrecken in Europa wiederholt werden
können.

„Wir wollen den Gütertransport auf der Straße insgesamt sicherer machen
und die geltenden Normen und Richtlinien durch präzise Messtechnik
gegebenenfalls an den aktuellen Stand der Fahrzeugtechnik anpassen“,
betont Ralf Damberg, Geschäftsführer des Projektpartners LOG4-Consult aus
Lünen. Wir relevant dieses Thema für die Branche ist, belegt der Beirat im
„CargoSec“-Projekt. Vertreter der Getränkelogistik, der
Verpackungsindustrie, des Stahlhandel sowie Experten aus der
Versicherungsbranche und dem Arbeitsschutz stehen dem Projekt mit ihren
Expertisen zur Seite.

Erste Fahrversuche belegen, dass Assistenzsysteme in modernen Zugmaschinen
mit Aufliegern dazu beitragen, dass das Ausbrechen von Fahrzeugen und
damit auch Spitzenbelastungen von Bordwänden, durch die Technik selbst
vermieden werden. „Wir simulieren und testen darum mit einer Bandbreite
von Fahrzeugklassen und -modellen“, sagt Ralf Damberg. Welche Fahrmanöver
bei welcher Fahrzeugklasse zu erhöhten Gefährdungen führen, soll mit den
Experten vom DIN und VDI diskutiert und gegebenenfalls in die Vorgaben und
Normen eingebracht werden. Dass bei der FH Dortmund eingesetzte
Simulationsmodell soll zudem mit den Erkenntnissen der Fahrmanöver
optimiert werden, sodass zukünftig Fahrzeug- und Aufbautenhersteller
dieses für ihre Entwicklungen nutzen können. Damit könnten Normen und
Richtlinien bereits in der Entwicklungsphase von neuen Fahrzeugaufbauten
leichter berücksichtigt werden.

Das Forschungsprojekt wird im September 2022 prominent auf der IAA
Transportation in Hannover vorgestellt. Die Internationale Automobil-Messe
für Nutzfahrzeuge findet alle zwei Jahr im Wechsel mit der IAA Mobility
für Pkw statt.

Das Projekt „CargoSec“ wird durch „WIPANO – Wissens- und
Technologietransfer durch Patente und Normen“ gefördert. WIPANO ist eine
Initiative des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz.