Auto/Motor

Gemeinsam mit neun Partnern entwickelt die Hochschule Landshut ein
datenbasiertes Konzept, um die Ladeinfrastruktur für Elektromobilität
auszubauen und die europäischen Verkehrs- und Stromnetze zu entlasten. Das
Bundesministerium für Digitales und Verkehr fördert das Vorhaben mit
insgesamt knapp 4,2 Millionen Euro.

Der Ausbau der Elektromobilität und der dafür notwendigen
Ladeinfrastruktur ist eines der Kernziele der Europäischen Union.
Schnelles Laden und Netzstabilität sind dabei die Hauptthemen. Die
Konzepte hierfür benötigen umfassende Daten, auf deren Grundlage sich die
Auswirkungen auf die Netzstabilität, die Nachhaltigkeit sowie das
Optimierungspotential beurteilen lassen. Da bisher allerdings kaum
Untersuchungen dazu durchgeführt wurden, ist die Datenlage sehr gering.
Hier setzt das neue Forschungsprojekt Open Mobility Electric
Infrastructure (OMEI) unter Leitung der Hochschule Landshut an. Das
Projektteam aus insgesamt zehn Institutionen und Unternehmen will eine
frei verfügbare Datengrundlage schaffen, um eine nachhaltige, regionale
Ladeinfrastruktur zu planen und Konzepte für eine intelligente Nutzung der
E-Fahrzeuge zu bewerten. Darauf aufbauend entwickelt das Konsortium zudem
optimale ökologische, ökonomische und technische Lösungen für
Ladeinfrastrukturen im europäischen Verkehrsnetz, die regionale
erneuerbare Energien mit nachhaltiger Energiespeicherung kombinieren. Das
Konsortium will damit ein datenbasiertes Konzept übertragbar auf Europa
schaffen, wie Elektromobilität nachhaltig und wirtschaftlich ausgebaut
werden kann. Das Bundesministerium für Digitales und Verkehr fördert das
Vorhaben mit insgesamt knapp 4,2 Millionen Euro.

Belastung der europäischen Verkehrsnetze

„Der notwendige Ausbau der Elektro-Ladeinfrastruktur belastet die
europäischen Verkehrs- und Stromnetze enorm“, erläutert Projektleiter
Prof. Dr. Karl-Heinz Pettinger, Wissenschaftlicher Leiter am
Technologiezentrum Energie (TZE) der Hochschule Landshut, „um den
Leistungsbedarf zu decken, brauchen wir Schnellladesysteme an den
Hauptverkehrswegen in ganz Europa.“ Ein solcher Netzausbau sei allerdings
sehr ressourcenintensiv. Daher ist es wichtig, nachhaltige und
netzschonende Ladeinfrastrukturen zu schaffen und mehr regionale
erneuerbare Energien hierfür zu nutzen.

Intelligente Ladeinfrastruktur mithilfe von KI

Die Forschenden wollen deshalb im ersten Schritt Lade-, Anwender-,
Energie-, und Verkehrsdaten sammeln, um die Effekte einer intelligenten
Ladeinfrastruktur auf die Energiewende zu berechnen. Dazu errichtet das
Team an einer europäischen Hauptverkehrsader (z.B. entlang der Autobahn
A3) in zwei Modellregionen Demonstrationsanlagen, die eine
Schnellladesäule mit einem hybriden Energiespeicher kombinieren. Damit
könnten mehr regionale Energien für die Ladung von E-Autos genutzt werden,
wobei die Energiespeicher als Leistungspuffer dienen. Dies würde das
europäische Versorgungsnetz weniger belasten und Kosten beim Ausbau
überregionaler Ladeinfrastruktur einsparen. Zudem plant das Team eine
dritte Anlage für Endverbraucher, die bidirektional funktioniert, d.h. bei
der E-Autos sowohl geladen als auch entladen werden können. „Bei dieser
Vehicle-to-Home-Variante wollen wir das Potential der verfügbaren
Speicherkapazitäten der stehenden Fahrzeuge nutzen und somit netzbasierte
Lade- bzw. Entladeszenarien mithilfe von künstlicher Intelligenz
entwickeln“, so Prof. Pettinger. Ziel des Teams ist es, mithilfe dieser
beiden Ansätze am Ende ein gesamtheitliches Konzept für eine nachhaltige
Ladeinfrastruktur vorzulegen.

Thema in die Gesellschaft tragen

So erstellen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler anhand der
gesammelten Daten Simulationsmodelle, um standortunabhängige und
wirtschaftliche Betriebsstrategien zu entwickeln und zu optimieren. Die
generierten Daten werden schließlich über offene Datenportale zugänglich
gemacht. Zudem will das Konsortium durch eine aktive Bürgerbeteiligung das
Thema in die Gesellschaft tragen, um eine Akzeptanz für nötige
Veränderungen zu erzeugen. Die Ergebnisse werden daher in einer Anwender-
App transparent veröffentlicht.

Enge Zusammenarbeit des Konsortiums unter Leitung des TZE

Um das Projekt wie geplant umsetzen zu können, arbeiten die Projektpartner
in engem Austausch zusammen: Während die Batteriehersteller JB, FENECON
sowie der Ladesäulenbetreiber MER für die Errichtung und den Betrieb der
Energiespeicher bzw. Schnellladesäulen zuständig sind, erarbeitet das TZE
gemeinsam mit HEITEC den Systemaufbau sowie die Betriebsstrategien der
Ladeinfrastruktur und der Energiespeicher. Darüber hinaus ist das TZE
gemeinsam mit der Universität Passau für die Simulationsmodelle
verantwortlich und testet die Vehicle-to-Home-Anwendungen. Dr. Gerl, der
wissenschaftliche Projektkoordinator für den Lehrstuhl für verteilte
Informationssysteme betont, dass „nur durch eine umfangreiche und
nachhaltig verfügbare Datenbasis es gelingen kann, KI-basierte
Systemsimulationen und Optimierungen für Elektroladeinfrastrukturen in
Europa zu entwickeln. Dies ist der Fokus unserer Teilprojekts“.

Das Unternehmen Technagon entwickelt mit Abstimmung der technischen
Anforderungen eine bidirektionale Wallbox für Vehicle to Home Anwendungen.
TZE, IL und Technagon validieren und testen diese Anwendung an den
jeweiligen Standorten und Testfahrzeugen. Auf Basis von Stromnetz- und
Smart Meter-Daten, gestellt durch EVG Perlesreut eG, werden diese
Betriebsstrategien auf V2G Anwendungen validiert und optimiert. Im
Konsortium wird abschließend ein Betriebskonzept für Fahrzeugspeicher
(V2G/V2H) erarbeitet.

Nachhaltige Energieversorgung für E-Mobilität

Am Ende soll das Projekt dazu beitragen, die Elektromobilität auszubauen,
Netzüberlastungen zu vermeiden und den Bürgern und Bürgerinnen die
nachhaltige Nutzung der elektrischen Antriebe zu ermöglichen. Prof. Kosch
und Prof. Sauer betonen zusammen die technologische Innovationskraft des
Projekts. „Die daten-basierte Optimierung der Elektroladeinfrastruktur
sowie die Realisierung von Vehicle-to-Home- und Vehicle-to-Grid- Konzepten
in Bayern ist ein wichtiger Meilenstein für das zukunftsfähige nachhaltige
Mobilitätssystem in Deutschland“, führt Prof. Kosch aus. Prof. Sauer
ergänzt, dass „der Einsatz von Methoden der KI zur Steigerung der
Energieeffizienz in der Vehicle-to-Home- Vernetzung ein sehr hohes
Potential besitzt, und die Projektergebnisse für das regionale Energie-
Ökosystem sehr relevant sein werden.“ „Uns ist wichtig, eine nachhaltige
Energieversorgung für die Elektromobilität sicherzustellen“, so Prof.
Pettinger, „damit senken wir die CO2-Bilanz jedes E-Fahrzeugs.“

Über das Projekt OMEI

Das Projekt Open Mobility Elektro-Infrastruktur (OMEI) läuft noch bis Ende
2024 und wird von der Hochschule Landshut in Kooperation mit neun Partnern
durchgeführt. Die Projektleitung liegt bei Prof. Dr. Karl-Heinz Pettinger,
dem wissenschaftlichen Leiter des Technologiezentrums Energie der
Hochschule Landshut. Das Bundesministerium für Digitales und Verkehr
fördert das Vorhaben mit fast 4,8 Millionen Euro.

Wie kann nachhaltige Mobilität im eigenen Wohnviertel
attraktiver werden? Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) hat zu dieser
Frage eine Akzeptanzstudie der Ruhr-Universität Bochum mit rund 96.000
Euro gefördert und veranstaltet zum Thema am Mittwoch, 23. Februar, von 14
bis 17 Uhr das DBU-Online-Forum „Nachhaltige Mobilität im Quartier“. Wer
will, kann live dabei sein: www.dbu.de/@OnlineForumMobilitätQuartier.

„Der Verkehrssektor bleibt bislang eine Baustelle, um die Klimaziele von
Paris zu erreichen“, sagt DBU-Generalsekretär Alexander Bonde. „Wir
brauchen nicht nur eine konsequente Verkehrswende mit technischen
Innovationen und Antriebstechnologien auf Basis erneuerbarer Energien,
sondern zugleich auch eine Mobilitätswende, die zu einem veränderten
Verhalten mit umweltfreundlichen, sozial-gerechten und wirtschaftlich
tragbaren Alternativen inspiriert.“ Mögliche Ideen erläutert beim DBU-
Online-Forum Prof. Dr. Andreas Knie vom Wissenschaftszentrum Berlin für
Sozialforschung in einem Impulsvortrag.

Drei Quartiere der Stadt Bochum wurden untersucht

Bochum gehört zu den Städten in Deutschland, die bereits auf dem Weg zu
einem nachhaltigen Mobilitätswandel sind. So sollen bis 2030 insgesamt 15
Prozent der bisher mit dem Auto gefahrenen Wege per Bus, Bahn, Fahrrad
oder zu Fuß zurückgelegt werden. Die Forschenden des Zentrums für
interdisziplinäre Regionalforschung ZEFIR an der Ruhr-Universität Bochum
(RUB) haben in den drei Stadtteilen Hamme, Gerthe und Wiemelhausen
zunächst untersucht, welches Verkehrsangebot vorhanden ist. Daran schloss
sich eine Mobilitäts-Umfrage mit 2.179 Menschen an. Außerdem wurden
Anwohnerinnen und Anwohner mit Blick auf die Mobilität nach ihren
Einstellungen und Gewohnheiten befragt und danach, was aus ihrer Sicht für
einen erfolgreichen Wandel vor Ort notwendig wäre. Im Online-Forum am
Mittwoch werden die Studienergebnisse vorgestellt.

Andere Verkehrsmittel als Alternativen wahrnehmen

Wichtig ist nach den Worten von Prof. Dr. Sören Petermann, Studienleiter
und RUB-Lehrstuhlinhaber für Stadt- und Regionalsoziologie, diejenigen,
die vorzugsweise mit dem Auto fahren, dahingehend zu motivieren, andere
Verkehrsmittel überhaupt als Alternativen wahrzunehmen. Studien-Mitautorin
Anne Graf vom ZEFIR ergänzt: „Die Gründe für Verhaltensänderungen waren
bei den Gewohnheits-Autofahrern besonders interessant.“ Die Befragten
gaben zum Beispiel an, dass „allein eine höhere Taktung von öffentlichen
Verkehrsmitteln kein Anreiz für den Autoverzicht wäre“. Vielmehr müssten
Angebote „mit ähnlichen Vorzügen“ geschaffen werden. Graf: „Als Vorteile
des Autofahrens geben Befragte unter anderem Flexibilität,
Sicherheitsgefühl und Ungestörtsein an.“ Ein Argument dabei laut Graf: im
Auto könnten mögliche Ansteckungen mit Krankheitserregern vermieden werden
– während der Corona-Pandemie ein Grund, um von Bus und Bahn auf das Auto
umzusteigen. Ähnliche Anreize zur Abkehr vom Auto könnten Graf zufolge
Angebote wie Car- und Bike-Sharing, autonom fahrende Minibusse oder
Seilbahnkabinen ermöglichen.

Das Fahrrad als „Hoffnungsträger für eine nachhaltige Mobilitätswende“

Als „Hoffnungsträger für eine nachhaltige Mobilitätswende“ bezeichnet
Petermann das Fahrrad. So nannten die Befragten Pedelecs, also mit
Elektromotor unterstützte Räder, als sogenannte Gamechanger, besonders bei
der Nutzung auf anspruchsvollen Strecken oder beim Transport. Gamechanger
können Menschen, Firmen, Produkte oder Technologien sein, die bisherige
Regeln oder Mechanismen außer Kraft setzen und etwa Branchen oder Märkte
von Grund auf verändern. Petermann: „Wer ein Pedelec besitzt, sattelt
leichter aufs Rad um und legt auch mehr Kilometer auf diese Weise zurück.“
Viele Städte seien bereits auf dem Weg, die Radinfrastruktur auszubauen.
„Der Blick in die Niederlande und nach Dänemark zeigt, dass sich damit ein
Großteil der städtischen Mobilität insgesamt gestalten lässt“, so
Petermann. Studien-Mitautorin Graf: „Förderlich für den Fahrradverkehr
sind etwa eigene Fahrradspuren oder -wege und eigene Überführungen –
bestenfalls beleuchtet und überdacht für das Sicherheitsempfinden und als
Schutz gegen Niederschläge.“

Positive Einstellung zu nachhaltigen Verkehrsmitteln förderlich

Die Studienergebnisse zeigen, dass „bei der Wahl von nachhaltigen
Mobilitätsangeboten zwei Faktoren entscheidend sind“, sagt Petermann.
„Erstens: Welche Verkehrsmittel stehen mir zur Verfügung? Und zweitens:
Habe ich eine grundsätzlich positive Einstellung beispielsweise zum
Fahrrad?“ Der emotionale Bezug zum Verkehrsmittel hänge von persönlich
erlebten Vorteilen ab: „Gründe fürs Radfahren sind Sportbegeisterung oder
Umweltbewusstsein; dagegen wird das Autofahren durch kostenlose
Parkplätze, fließenden Verkehr auf gut ausgebauten Straßen und Dienstwagen
gefördert.“ Nach der Präsentation der Studienergebnisse folgt beim DBU-
Online-Forum eine Gesprächsrunde mit Anne Klein-Hitpaß vom Deutschen
Institut für Urbanistik difu in Berlin, Mobilitätsmanagerin Mechtild
Stiewe der Stadt Bochum, Doris Bäumer vom Zukunftsnetz Mobilität NRW und
Verkehrsverbund Rhein Ruhr in Gelsenkirchen sowie mit Tobias Terpoorten,
Anwohner im Untersuchungsgebiet Bochum-Gerthe.

Eine neue Untersuchung des Fraunhofer ISI widmet sich der Frage, wie stark
Ökostrom-Verträge unter Nutzer:innen von Elektrofahrzeugen in Deutschland
verbreitet sind. Dabei wurde sowohl der Anteil an Ökostromverträgen für
das Laden Zuhause, auf der Arbeit und an öffentlichen Ladestationen sowie
der ökologische Anspruch der Verträge näher beleuchtet. Darüber hinaus
wurden die Werte für Deutschland in Bezug zum EU-Durchschnitt gesetzt.

Elektrofahrzeuge spielen für die Erreichung der deutschen Klimaziele eine
entscheidende Rolle – ihre Klimabilanz hängt aber wesentlich vom
verwendeten Ladestrom ab. Legt man die CO2-Emissionen des deutschen
Stromnetzes für Berechnungen zugrunde, zeigen verschiedene Studien schon
eine hohe Einsparung an Treibhausgasemissionen. Besteht der beim
Ladevorgang verwendete Strom hingegen komplett aus erneuerbaren Quellen,
reduziert sich der CO2-Fußabdruck auf bis zu 75% gegenüber konventionellen
Fahrzeugen – und die tatsächliche Umweltbilanz von Elektrofahrzeugen
verbessert sich nochmals deutlich.

Vor diesem Hintergrund befragte ein Autorenteam des Fraunhofer ISI und der
ESA² GmbH insgesamt 867 Nutzer:innen von Elektrofahrzeugen in Deutschland
zu deren bevorzugten Ladeorten sowie ob sie beim Laden auf Ökostrom
zurückgreifen.

Ökostromverträge unter Nutzer:innen von E-Fahrzeugen weit verbreitet

Die Ergebnisse zeigen, dass 59% der Befragten in Deutschland ihre
Elektrofahrzeuge bevorzugt Zuhause laden (EU-Durschnitt: 64%). Von den
Elektrofahrzeug-Nutzer:innen besitzen 84% einen Ökostromvertrag (EU: 63%),
was deutlich über dem Durschnitt der deutschen Haushalte liegt, von denen
2020 nur 30% einen solchen Vertrag besaßen. Gründe für den hohen Anteil
sind ein geäußertes hohes Umweltbewusstsein sowie die staatliche Förderung
von Wallboxen, die 2021 an den Abschluss eines Ökostromvertrags geknüpft
war.

Aber auch das Laden am Arbeitsplatz, das auf 14% (EU: 18%) der
Ladevorgänge zutrifft, ist der Befragung von Flottenmanager:innen zufolge
ähnlich häufig an Ökostromverträge (D: 81%; EU: 60%) geknüpft. Dies gilt
ebenfalls für öffentliche Ladepunkte, wie die Auswertung diverser
Datenquellen zeigt: So liegt der vertraglich vereinbarte Ökostromanteil an
öffentlichen Normalladestationen in Deutschland bei mindestens 85% (EU:
62%) und bei öffentlichen Schnellladestationen bei mindestens 75% (EU:
57%). Der Anteil von Ökostromverträgen fällt damit an allen drei Ladeorten
in Deutschland sehr hoch aus.

Unterschiedlich anspruchsvolle Ökostromverträge

Große Unterschiede zeigten sich allerdings bei den ökologischen Ansprüchen
der Ökostromverträge: Angebote können etwa ausschließlich auf
Herkunftsnachweisen beruhen, wobei in der Regel Altanlagen zur Produktion
erneuerbaren Stroms ohne räumlichen oder zeitlichen Bezug zur Stromabnahme
dem Ökostromvertrag zugeordnet werden. Dem stehen ambitionierte
Ökostromverträge mit hohen ökologischen Ansprüchen gegenüber, die sich
über extern zertifizierte Ökostromlabels nachweisen lassen. Viele der
Befragten machten keine Angaben zu den Labels oder wussten schlicht nichts
darüber. Dies könnte an den variierenden Anforderungen und der Vielzahl
unterschiedlicher Labels liegen. Staatliche Vorgaben könnten hier für mehr
Transparenz und eine größere Akzeptanz von anspruchsvollen
Ökostromverträgen sorgen.

Prof. Dr. Martin Wietschel, der am Fraunhofer ISI das Competence Center
Energietechnologien und Energiesysteme leitet, weist darauf hin, dass die
Nutzer:innen von Elektrofahrzeugen „zusätzlich zu Ökostromverträgen häufig
eine eigene Photovoltaikanlage mit eigenem Stromspeicher beim Ladevorgang
nutzen. Unter den Befragten gab mit 48% fast die Hälfte an, auch eine PV-
Anlage zu besitzen“. 71% der Befragten haben Wietschel zufolge auch einen
konventionellen Pkw mit Verbrennungsmotor durch ein Elektrofahrzeug
ersetzt, was ihr hohes Umweltbewusstsein nochmals unterstreicht.

Entwicklung des Anteils an Ökostromverträgen ist offen

Laut Dr. Sabine Preuß, die am Fraunhofer ISI die Umfrage koordinierte,
bleibt allerdings für die Zukunft offen, wie sich der Anteil an
Ökostromverträgen, PV-Anlagen und Batteriespeichern angesichts steigender
Zulassungszahlen von Elektrofahrzeugen entwickeln wird: „Es ist sowohl
denkbar, dass der Anteil von Ökostrom beim Laden weiter zunimmt, weil er
zu einer sozialen Norm wird und das Umweltbewusstsein entscheidend prägt.
Da aber gleichzeitig auch der Anteil der Menschen steigt, die weniger
Möglichkeiten haben, beim Laden von Elektrofahrzeugen auf selbst
generierte erneuerbare Stromquellen zurückzugreifen – etwa weil sie in
Mietwohnungen wohnen und keine PV-Anlagen installieren können – ist ebenso
ein sinkender Anteil von Ökostromverträgen vorstellbar.“ In diesem Fall
könnte das Laden am Arbeitsplatz und an öffentlichen Schnell- und
Normalladestationen zunehmen und die dortigen Ökostromtarife an Relevanz
für den ökologischen Fußabdruck von Elektrofahrzeugen gewinnen. Auch hier
könnten weitere staatliche Vorgaben zu einem höheren Anteil von Ökostrom
führen.

Zukünftige Untersuchungen sollten berücksichtigen, dass aktuell verstärkt
Stromtarife auf den Markt kommen, die ausschließlich für das Laden von
Elektrofahrzeugen konzipiert sind. Für eine positive Treibhausgasbilanz
von Elektrofahrzeugen sollten sie auf Ökostrom beruhen, der hohen
ökologischen Anforderungen genügt.

SciMo – Elektrische Hochleistungsantriebe GmbH aus Karlsruhe hat
erfolgreich 1,94 Mio. EUR EU-Fördergelder im Programm EIC Accelerator für
ihr Projekt „eMONIC - The Next Generation of Automotive Electric Motor“
erhalten.

SciMo – Elektrische Hochleistungsantriebe GmbH aus Karlsruhe hat
erfolgreich 1,94 Mio. EUR EU-Fördergelder im Programm EIC Accelerator für
ihr Projekt „eMONIC - The Next Generation of Automotive Electric Motor“
erhalten. Das Start-up hat eine neue Motor-Wickeltechnologie entwickelt,
die es ermöglicht, die Leistungsdichte von elektrischen Traktionsmotoren
auf bis zu 10 kW/kg zu erhöhen und so bis zu 75 % Motorgewicht und damit
auch 75 % der Ressourcen wie Kupfer, Stahl und seltene Erden einzusparen.
Im Projekt eMONIC soll die notwendige Automatisierung der Produktion
dieser Wicklung für eine Serienfertigung entwickelt werden.

Dadurch wird es möglich, SciMo-Motoren, die aktuell nur als Prototypen
oder in Kleinserienfertigung erhältlich sind, deutlich günstiger und in
größeren Stückzahlen herzustellen, um auch im E-Mobilitätssektor Fuß zu
fassen. Durch die bis zu 75 % höhere Material-Effizienz und den daraus
resultierenden leichteren und kleineren Motoren, wird SciMo auch einen
wichtigen Beitrag zu einigen Hauptzielen des europäischen Green Deal der
EU-Kommission leisten, so zum Beispiel zum Übergang zu Nachhaltigkeit und
intelligenter Mobilität und zur Umstellung der Industrie auf eine
Kreislaufwirtschaft sowie den Klimaschutzzielen.

SciMo erhielt als erstes Unternehmen aus Baden-Württemberg den Zuschlag im
Rahmen des EIC Accelerator Förderprogramms, bei dem sich in dieser
Förderrunde 1.109 Unternehmen mit ihren innovativen Projekten beworben
haben. SciMo ist eines von 99 Unternehmen, die Fördermittel zur
Unterstützung bei der Markteinführung ihrer vielversprechenden
Technologien erhalten werden. Gefördert durch das Ministerium für
Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg konnte das Steinbeis
Europa Zentrum SciMo bei der Antragstellung im Förderprogramm EIC
Accelerator unterstützen.
Das Steinbeis Europa Zentrum hat SciMo bei den einzelnen Stufen im
Antragsverfahren unterstützt, angefangen vom Video-Pitch und einer
Projektskizze über den schriftlichen Antrag bis hin zum Interview mit
wertvollen Tipps und Expertisen.

Beratung gesucht:

Unternehmen, die an einer individuellen Beratung zu Fördermöglichkeiten
für ihr Unternehmen im Programm Horizont Europa interessiert sind, können
das Portal innocheck -bw nutzen. Durch die Kooperation mit dem Ministerium
für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg erhalten
Unternehmen aus Baden-Württemberg eine kostenfreie Beratung zu EU-
Fördermitteln durch Fachberater des Steinbeis Europa Zentrums.

Füllen Sie den innocheck-Fragebogen aus oder kontaktieren Sie uns unter
innocheck-bw@steinbeis-europa.de!