Auto/Motor

nternationale Studie des Fraunhofer IAO untersucht Wahrnehmung von
Nachhaltigkeit im Fahrzeuginnenraum

Wer die kommenden Konsumentengenerationen für sich gewinnen will, muss
auch den Fahrzeuginnenraum im Sinne einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft
denken. Das Fraunhofer IAO hat im Rahmen des Projekts »futureFlexPro« eine
internationale Studie mit einem design-orientierten Ansatz durchgeführt,
um zielgruppenspezifischen Materialempfindungen zu untersuchen und
Handlungsempfehlungen abzuleiten.

Aspekte wie die Lebensdauer und Recyclingfähigkeit von Produkten gewinnen
im Zuge der steigenden gesellschaftliche Relevanz von Nachhaltigkeit an
Bedeutung und werden sich langfristig in deren Nachfrage widerspiegeln.
Diesem Wandel muss sich auch die Fahrzeugindustrie stellen und den
gesamten Entwicklungsprozess in Bezug auf Nachhaltigkeit über alternative
Antriebssysteme und Karosserie hinaus weiterentwickeln. Das betrifft neben
technologischen Systemen auch die Materialien und Ausstattungskomponenten
im Innenraum eines Fahrzeugs. Hierzu zählen Aspekte wie beispielsweise der
Einsatz qualitativ hochwertiger Materialien, langlebige und demontierbare
Konstruktionen und die Wiederaufbereitung und Wiederverwendung von
Fahrzeugkomponenten. Der Einsatz von austauschbaren, recyclingfähigen
Elementen im Innenraum und Materialien aus nachwachsenden oder recycelten
Rohstoffen, die der Wertschöpfungskette wieder zugefügt werden können,
leistet nicht nur einen Beitrag für den Ressourcen- und Klimaschutz,
sondern erfüllt die Bedürfnisse der zukünftigen Zielgruppen der
Automobilindustrie. Um herauszufinden, wie verschiedene Materialien
tatsächlich auf Personen wirken bzw. wirken sollen und was mit
Nachhaltigkeit im Fahrzeuginnenraum konkret verbunden wird, hat das
Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO im Rahmen
des Projekts »futureFlexPro« eine internationale Untersuchung
durchgeführt. »Material matters. Internationale Studie zur Wahrnehmung von
Nachhaltigkeit und Materialanforderungen im Fahrzeuginnenraum« liefert
wichtige Ansatzpunkte für die Automobilindustrie, um auf aktuelle Trends
und gesellschaftliche Entwicklungen im Bereich der Nachhaltigkeit zu
reagieren und bedürfnisorientierte Designs zu entwickeln.



Verständnis von Luxus wandelt sich hin zu mehr Nachhaltigkeitsaspekten
Die Onlinebefragung wurde im Sommer 2021 mit jeweils über 1500
Teilnehmenden in den drei relevanten Automobilmärkten China, Deutschland
sowie den Vereinigten Staaten Amerikas durchgeführt. Parallel zur Online-
Befragung hat das Forschungsteam zielgruppenspezifische Designkonzepte
entwickelt, die im September auf einer Materialwand auf der IAA Mobility
2021 in München ausgestellt und validiert wurden. Darauf zu sehen waren
Material- und Farbkonzepte mit nachhaltigen und hochwertigen Materialien,
die sich auf drei unterschiedliche Generationen beziehen.

Zwar werden Nachhaltigkeit und Luxus in der Bevölkerung oft als Gegensätze
wahrgenommen, doch die Befragungsergebnisse zeigen, dass deren Bedeutung
stark vom Alter abhängt und sich das Verständnis für Luxus langsam
wandelt. So scheinen die jüngeren Generationen (Y-Z) die Attribute
»nachhaltig« und »fair« stärker mit Luxus zu verbinden als die älteren.
Wer die kommenden Konsumgenerationen für sich gewinnen will, muss demnach
auch den Fahrzeuginnenraum im Sinne einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft
denken. Insgesamt werden die Materialgruppen Holz und Leder von den
Befragten als am hochwertigsten wahrgenommen, während in Deutschland Holz
stärker als hochwertig wahrgenommen wird, steht Leder in den USA an erster
Stelle. »Im Automotive-Bereich kennt man bisher eher sehr gleichbleibende
Oberflächen. Aber das braucht es künftig nicht mehr, da das
Nachhaltigkeitsbewusstsein der Menschen wächst, und sie dieses auch mit
einer entsprechenden Farb- und Materialgestaltung in ihren Fahrzeugen
zeigen wollen«, so Karin Bobka, Design- und Mobilitätsforscherin am
Fraunhofer IAO.

Hinsichtlich der Preisbereitschaft für die Personalisierung spezifischer
Komponenten würde das meiste Geld für die Integration smarter Flächen
ausgegeben werden. Die chinesischen Teilnehmenden würde hierbei einen
deutlich höheren Preis bezahlen. Die deutschen Probandinnen und Probanden
würden hingegen signifikant mehr Geld für die Integration nachhaltiger
Materialien ausgeben. Die Option, spezifische Komponenten im
Fahrzeuginnenraum nach einer gewissen Zeit auszutauschen oder
nachzurüsten, wird als am interessantesten bewertet. Insgesamt wird
deutlich: Jede Generation nimmt die Materialien anders wahr – und stellt
damit besondere Anforderungen an die Design- und Entwicklerteams der
Fahrzeugkabinen der Zukunft. Es gilt also, nachhaltige Materialien mit
einem zielgruppenspezifischen und hochwertigen Design zu kombinieren.

Anwendungsbeispiele für die Automobilindustrie
Neben dem Fraunhofer IAO sind auch die vier Mitglieder des Fraunhofer-
Projektzentrums Wolfsburg am Forschungsprojekt »futureFlexPro« beteiligt –
die Institute Fraunhofer IWU, IST, IFAM und WKI. Ziel des Projekts ist die
Erarbeitung modularisierbarer Lösungen für nachhaltige,
funktionsintegrierte Komponenten zukünftiger Fahrzeuggenerationen unter
Berücksichtigung einer ganzheitlichen Kreislaufwirtschaft sowie einer
durchgängigen ökonomischen, ökologischen und technologischen Bewertung im
Kontext von Markt- und Absatzszenarien.

Dazu werden im Projekt nachhaltige, modular einsetzbare Komponenten für
zukünftige Fahrzeuggenerationen als Anwendungsbeispiele für die
Automobilindustrie konzipiert und umgesetzt, die den sich verändernden
Nutzungsverhalten und -bedürfnissen gerecht werden. Dabei sind unter
anderem bereits Demonstratoren aus Flachsfaserverbund-Material entstanden,
die eine smarte Touchfläche durch leitfähige Garne integriert haben. Damit
liefert die Forschungsarbeit wichtige Ansatzpunkte für die
Automobilindustrie, um auf aktuelle Trends und gesellschaftliche
Entwicklungen im Bereich der Nachhaltigkeit zu reagieren und
bedürfnisorientierte Designs zu entwickeln.

Der Schienenverkehr in Deutschland könnte mit Hilfe von grünem Wasserstoff
einen weiteren Schritt in Richtung Klimaneutralität machen. VDI und VDE
zeigen in einem gemeinsamen Impulspapier, wie vor allem mit
Wasserstoffzügen auf den Einsatz von fossilen Energieträgern im
Bahnverkehr verzichtet werden könnte. Ergänzend empfiehlt sich, Züge mit
batteriebasierten Antriebssystemen einzusetzen, wie die Experten von VDI
und VDE heute in einer virtuellen Pressekonferenz erläuterten.

Im Kampf gegen den Klimawandel will die Politik den Schienenverkehr in
Deutschland weiter ausbauen. Die Züge sollen möglichst mit grünem Strom
fahren und bis 2030 will die Regierung 75 Prozent des Schienennetzes
elektrifizieren. Nach den Zahlen der Allianz pro Schiene für das Jahr 2021
werden bereits 90 Prozent der Verkehrsleistung im Schienenverkehr
elektrisch erbracht, der Anteil des Dieselbetriebs liegt bei zehn Prozent.
Den Bahnverkehr auf einem vollständig elektrifizierten Netz zu betreiben
wäre nur mit hohem Aufwand und Kosten möglich und würde bei den aktuellen
Planungs- und Ausbaukapazitäten zu lange dauern. Die Kosten für die
Errichtung der Oberleitungsanlagen sowie notwendige Begleitmaßnahmen
liegen laut DB Netz durchschnittlich bei mehr als 1,5 Millionen Euro pro
Kilometer. Batteriefahrzeuge bei Elektrifizierungslücken Rüdiger Wendt,
Mitglied im VDI-Fachbeirat Bahntechnik: „Antriebe mit Oberleitung sind im
Bahnverkehr das Mittel der Wahl, weil sie am effizientesten sind. Doch
überall da, wo es Lücken bei der Elektrifizierung gibt, bietet sich der
Einsatz von Wasserstoffzügen und Batteriefahrzeugen an.“

Bei Batteriefahrzeugen wird der Fahrdraht direkt für die Versorgung des
Antriebs verwendet. Gleichzeitig wird die Batterie während der Fahrt und
im Stillstand darüber geladen. Falls keine Oberleitung verfügbar ist
können auch Ladestationen verwendet werden. Die aktuellen Modelle haben
eine Reichweite von bis zu 120 Kilometern, je nachdem wie die
topologischen und betrieblichen Randbedingungen sind. Wendt ergänzt:
„Batteriefahrzeuge haben den Nachteil, dass ihre Reichweite begrenzt ist
und die erforderliche Ladezeit betrieblich sinnvoll und zuverlässig
realisiert werden muss. Bestenfalls erfolgt die Ladung in Fahrt. Bei
längeren fahrleitungsfreien Abschnitten sind daher Wasserstoff-
Brennstoffzellenfahrzeuge vorteilhafter.

Tobias Bregulla, Mitglied im VDE/VDI-Fachausschuss Wasserstoff und
Brennstoffzellen: „Bei dieser Technologie wird Wasserstoff mit
Luftsauerstoff in elektrische Energie umgewandelt und diese dann für den
Antrieb genutzt. Neben Wasser entsteht als Nebenprodukt Wärme, die
energiesparend sogar zum Heizen des Fahrgastraums bei kühlen Temperaturen
genutzt werden kann. Derzeit setzen die am Markt verfügbaren
Fahrzeugmodelle auf komprimierten gasförmigen Wasserstoff und erzielen
Reichweiten von bis zu 1.000 Kilometern.“

Wasserstoff als begehrter Energieträger

Allerdings gibt Bregulla zu bedenken, dass sogenannter grüner Wasserstoff
wegen des
wachsenden Interesses auch anderer Sektoren ein sehr begehrter
Energieträger ist. Dies
spräche dafür, dass der Schienenverkehr langfristig seinen Bedarf auch mit
eigenen
Erzeugungseinheiten decken sollte. Der Einsatz eigener Elektrolyseure
könnte hierfür die Basis bieten. Hierdurch würde sich die
Wettbewerbsfähigkeit von grünem Wasserstoff im
Schienenverkehr deutlich verbessern. Insgesamt sehen VDI und VDE
angesichts der politischen Zielvorgaben große Potenziale für die
innovativen Antriebstechnologien auf nicht- oder teilelektrifizierten
Strecken. Wenn bei einer Erweiterung des Streckennetzes im Regionalverkehr
durch Neubau oder Reaktivierung wirtschaftliche oder technische Gründe
gegen den Bau einer Oberleitung sprechen, können die neuen Technologien
mit Blick auf den Lebenszyklus ein

Die Autos für den Stadtverkehr müssen sollten kleiner und leichter werden,
sagt Professor Dirk Reith. Der Wissenschaftler von der Hochschule Bonn-
Rhein-Sieg (H-BRS) beschäftigt sich mit Energieeffizienz und
Ressourcenschonung und trägt den Nachhaltigkeitsgedanken in die
ingenieurwissenschaftlichen Studiengänge hinein. Er sagt auch: Künstliche
Intelligenz wird uns bei der Mobilitätswende helfen.

Herr Professor Reith, wenn ich mich im Umfeld der Hochschule umschaue,
sehe ich: E-Auto-Ladestation, Carsharing-Stellplätze, Leihfahrräder,
Elektro-Roller. Haben wir alles beisammen für die Verkehrswende?

Dirk Reith: Nicht jeder hat unterschiedliche Mobilitätsangebote vor der
Haustür, die dem individuellen Bedarf gerecht werden und außerdem
nachhaltig sind. Wir brauchen sicherlich noch mehr und andere technische
Lösungen für den Individualverkehr, die in einem umfassenden Sinn
zukunftsträchtig sind. Das heißt, wir brauchen Lösungen für den
Stadtverkehr und die Langstrecke. Aus technischer Sicht sind die
Anforderungen jeweils andere, sodass die Produkte unterschiedlich
beschaffen sein müssen – jedenfalls dann, wenn man den Gedanken der
Nachhaltigkeit ernst nimmt. Die Fahrzeuge für den Nahbereich etwa werden
kleiner und leichter werden  sein müssen.

Was spricht denn gegen ein großes, komfortables Auto, solange es
Elektroantrieb hat?

Reith: Ein Auto mit Elektroantrieb ist nicht per se umweltfreundlich. Es
kommt sehr darauf an, was für Komponenten verbaut sind, welche Materialien
verwendet wurden – und was es wiegt. Ökobilanz ist hier das Stichwort. Und
es kommt darauf an, wie es eingesetzt wird. Wirklich ressourcenschonend
werden wir nur unterwegs sein, wenn das Auto für den Stadtverkehr von
Grund auf dafür konzipiert wurde. Das bedeutet zum Beispiel, dass die
Batterien und das Auto insgesamt nur so groß sind wie unbedingt
erforderlich. Und, ja: Wenn wir uns effizient individuell mit einem Auto
fortbewegen wollen, dann werden wir Komforteinbußen hinnehmen müssen. Das
dicke bullige und schwere SUV jedenfalls, auch mit Elektroantrieb, werden
wir uns als Gesellschaft auf Dauer nicht leisten können.

Die Bedenken, mit der kleinen Batterie nicht weit genug zu kommen, lassen
mich als Autokäufer aber vielleicht doch zu dem großen Modell greifen?

Reith: Hier bietet die datengetriebene Mobilität einen sehr interessanten
Ansatz. Künstliche Intelligenz kann uns bei der Optimierung der
Streckenplanung sehr helfen. Wenn der Computer den Anfangs- und den
Endpunkt des Weges und das Fahrzeugmodell mit seinen Eigenschaften kennt,
kann er mich optimal zu meinem Ziel führen. Er kann sogar den Ladezustand
meiner Batterie berücksichtigen und mich guten Gewissens mit 50 Prozent
Kapazität losschicken. Die Technik gibt es, sie ist marktreif. Auch hier
gilt jedoch: eEtwas mehr Planung ist nötig, und damit verliert man eben
etwas Freiheit.

Die Ladedauer sehen manche ohnehin als Problem, schließlich dauert das
Auftanken deutlich länger als bei Diesel oder Benzin.

Reith: Das Batteriemanagement ist ein großes Thema, zunehmend auch bei uns
in der Forschung an der Hochschule. Sehr spannend ist die Kopplung der
Batterien der von Elektroautos mit den Speichernder Stromversorgung der
Häuser und damit mit dem Stromnetz. Wenn etwa der Speicher des Hauses voll
ist, kann der Strom in den Fahrzeugen quasi zwischengelagert werden. Für
die Haustechnik hätte das den Vorteil, dass in Zukunft die
Hausspeichermengen passgenau flexibilisiert werden können. Zudem nutzt man
stets die neueste Batterietechnologie der Fahrzeuge, was aus
Effizienzgründen auch genutzt werden könnte. Und volkswirtschaftlich wäre
es auch von Nutzen wäre.

Inwiefern kann die H-BRS mit ihren Forschungen dazu beitragen, die
Verkehrswende im Sinn der Nachhaltigkeit voranzubringen?

Reith: Wir probieren vieles aus, um Mobilitätsprodukte nachhaltiger zu
machen, um Gewicht zu sparen und naturnähere Materialien zu verwenden. In
Projekten der Formula Student arbeiten wir zum Beispiel ganz konkret
daran, zum Beispiel KunsthHarze durch gleichwertige pflanzenbasierte
Produkte zu ersetzen, recyceltes Aluminium einzubauen oder
lösungsmittelfreie Reinigerden Materialeinsatz computergestützt zu
minimieren zu verwenden. Auch der 3D-Druck, der das Fräsen ersetzt, gehört
fallweise dazu. In Sachen Ökobilanzierung sind übernehmen wir als
Hochschule für Angewandte Wissenschaften in Forschung und Lehre eine
Vorreiterrolle ganz weit vorne. Und vor allem schicken wir Absolventinnen
und Absolventen auf den Arbeitsmarkt, die im Hinblick auf Nachhaltigkeit
bestens ausgebildet sind, weil unsere natur – wie
ingenieurwissenschaftlichen Studiengänge schon seit mehr als zehn 10
Jahren darauf ausgerichtet sind. Sie Unsere Alumni werden sicher die
Autos, Züge, Fahrräder und Roller mitentwickeln, mit durch die denen wir
morgen hoffentlich alle mobil sein werden.

Zur Person:

Dirk Reith ist seit dem 1. September 2012 Professor am Fachbereich
Elektrotechnik, Maschinenbau und Technikjournalismus der Hochschule Bonn-
Rhein-Sieg und leitet dort als Ko-Direktor das Institut für Technik,
Ressourcenschonung und Energieeffizienz (TREE). Er arbeitet vor allem mit
computergestützten, mathematisch-physikalischen Methoden daran,
Anwendungsgebiete in den Ingenieurwissenschaften optimieren. Hierzu zählen
nachhaltige Materialien ebenso wie Prozesse in der Automobilbranche. Er
betreut zudem „BRS Motorsport“, eine studentische Initiative, die seit
mehr als 10knapp 15 Jahren mit einem an der Hochschule entwickelten und
unter Nachhaltigkeitsgesichtspunkten gebauten Elektro-Rennwagen an
internationalen Rennen teilnimmt und dabei zur Weltspitze gehört.

Anmerkung für die Redaktionen: An der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg (H-BRS)
forschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zu gesellschaftlich
relevanten Themen und Fragestellungen. Unter dem Titel „H-BRS aktuell“
lassen wir in unregelmäßigen Abständen Expertinnen und Experten zu
aktuellen Themen zu Wort kommen. Die Beiträge stellen wir zur
Veröffentlichung bereit (bitte gegebenenfalls nur komplette Frage-Antwort-
Komplexe kürzen).