Forschung am INEM

Durch ein immer größeres Streben nach einer nachhaltigen Zukunft erleben klimafreundliche Mobilitätskonzepte und nachhaltige Energiesysteme eine steigende Popularität. Dieser daraus folgende Wandel bringt viele Herausforderungen mit sich. Jenen Herausforderungen stellt sich das  Institut für nachhaltige Energietechnik und Mobilität der Hochschule Esslingen mit seinen Forschungsaktivitäten. Es betreibt Grundlagenforschung und bearbeitet reale Problemstellungen auf dem Gebiet der nachhaltigen Mobilitäts- und Energiesysteme.

Aktuelle Forschungsprojekte des INEM

EnStadt-EsWest

Klimaneutrales Stadtquartier Neue Weststadt

Auf dem Gelände der Neuen Weststadt in Esslingen soll ein urbanes Vorzeigequartier mit über 600 Wohnungen, Büro- und Gewerbeflächen sowie einem Neubau der Hochschule Esslingen entstehen. Für die innovative Umsetzung des energetischen Quartierskonzepts hat das Projekt „Klimaneutrales Stadtquartier Neue Weststadt Esslingen“ nun die Förderzusage des Bundes erhalten.

In der Neuen Weststadt soll der Einsatz und die Möglichkeiten von P2G (Power to Gas) im urbanen Umfeld getestet werden. Dabei wird überschüssiger Strom aus überregionalen Wind- und Solaranlagen in Wasserstoff umgewandelt und gespeichert. Bei Strombedarf kann der CO2-neutrale Wasserstoff zurück ins Netz mittels einer Brennstoffzelle „verstromt“ werden.

Weitere Infos zum Projekt finden Sie unter www.lokwest.de.

InnoTherMS

Innovative Predictive High Efficient Thermal Management System

Ziel dieses Projekts ist die Konzeption, Entwicklung und Validierung eines innovativen prädiktiven Thermomanagementsystems, mit dem Energiepotenziale genutzt und die Reichweite elektrischer Transport- und Lieferfahrzeuge erhöht werden.

Ansatzpunkte des Projekts sind dabei:

  • Vermeidung von auftretenden Verlusten während des Bremsvorgangs (Ziel: 100% Bremsenergierückgewinnung)
  • Abwärme intelligent nutzen und verteilen
  • Bereitstellung einer optimalen thermischen Umgebung für maximale Komponenteneffizienz
  • Bedarfsgerechte und prädiktive Regelung der Energie- und Wärmeströme von Fahrzeugantrieb und Innenraum

Darüber hinaus soll eine modulare Architektur des Thermomanagementsystems, bestehend aus mehreren dezentralen Energiespeichersystemen, untersucht werden.

Emissionsfreier ÖPNV2

Eine wissenschaftliche Konzeptentwicklung für den Aufbau eines regionalen, emissionsfreien Buslini­ennetzes im urbanen Raum

Aufgrund des wachsenden Verkehrsaufkommens sind gerade urbane Räume dazu aufgefordert, neben dem Ausbau der Straßen eine CO2-neutrale sowie flächendeckende Infrastruktur für den öffentlichen Personennahverkehr auszubauen. Dabei soll für einen attraktiven ÖPNV der Einsatz von Bussen mit Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien in einem nahe an Stuttgart gelegenen Mobilitätsareal erforscht werden. In enger Zusammenarbeit soll für ein regionales Busunternehmen sowie für die Stadtwerke ein Konzept für den Ausbau von zunächst einer Buslinie in eine angrenzende Stadt erarbeitet und analysiert werden. Anhand der ermittelten Ergebnisse sollen die Vorteile einer Busflotte im Vergleich zu einer motorisierten Flotte als Handlungsempfehlung für den Ausbau weiterer Buslinien des Unternehmens dienen.

SaMoHubs

Satellite-Mobility-Hubs Hochschule Esslingen

Schwerpunkt der Projektidee SaMoHubs-HE ist, ein Konzept zur Schaffung von sogenannten Satellite-Mobility-Hubs an den drei Hochschul-Standorten ES-Stadtmitte, ES-Flandernstraße (bzw. ES-Weststadt) und Göppingen zu erstellen. Damit kann eine Reduzierung beziehungsweise eine verbesserte Auslastung des motorisierten Individualverkehrs sowie die Verlagerung von Mobilität auf öffentliche Verkehrsmittel beziehungsweise weitere Mobilitätsangebote, wie Car- & Bike-Sharing, ermöglicht werden. Das sind primär:

  • die Schaffung von Verkehrsinfrastrukturen, wie Park- und Ladeinfrastruktur, die bedarfsgerecht ausgelegt und flexibel aus- bzw. umgebaut werden können.
  • die Entwicklung einer Mobilitätsmanagement-Plattform, die alle Mobilitäts- und Infrastrukturangebote bündelt, visualisiert und Nutzern einen direkten Zugang ermöglicht.

Boost-Inverter-Antriebe mit 48V

Prüfstand für 48V-Hybridantriebe

Für Untersuchungen an 48V-Antriebssystemen in hybridisierten Kraftfahrzeugen wird ein Prüfstand aufgebaut. Der Belastungsantrieb in der Leistungsklasse 30kW ist hinsichtlich des Drehmoment- und Drehzahlniveaus auf getriebeintegrierte Hybridantriebe ausgelegt (300Nm / 8000U/min). Die Arbeiten umfassen den mechanischen Aufbau, den Aufbau des Belastungsantriebs, die mechanische Adaption des Prüflings, die Implementierung einer Prüfstandsteuerung und den Aufbau einer 48V-Spannungsversorgungsanlage.

DeMoBat

Industrielle Demontage von Batteriemodulen und E-Motoren zur Sicherung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe für die E-Mobilität

HV-Traktionsbatterien sind im Falle einer Kundenbeanstandung, eines Unfalldefekts oder auch eines klassischen EoL gemäß Kreislaufwirtschaftsgesetz bzw. Batterieverordnung auf deren Sekundärnutzung bzw. Wiederverwertung hin zu prüfen. Im vorgestellten Projekt solle eine verfahrenstechnisch nachhaltige Wiederaufbereitung auf Rohstoffebene mit Schwerpunkt der Gewinnung von NMC-Recyclaten erforscht werden. Die Methodik setzt sich aus den Prozess- bzw. Arbeitsschritten der Charakterisierung, der automatisierten Zerlegung, des stofflichen Recyclings sowie der Materialbefundung zusammen. Anwendung ist die Methodik auf Li-Ion-Batteriezellen vom Typ NMC. Die Schritte einer Charakterisierung, Zerlegung und eines Recyclings sollen ökonomisch sinnvoll, sowie ökologisch nachhaltig gestaltet werden.

HY-LIX-B

Erprobung eines Brennstoffzellen-LKW als Ausgangspunkt für die Innovationsdiffusion einer skalierbaren Wasserstoffverwendung in Baden-Württemberg

Um technisch-organisatorisches und Transformationswissen im Kontext von Energiewende und der Weiterentwicklung der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie zu erarbeiten, plant das Projektkonsortium den Aufbau und Probebetrieb eines mit Brennstoffzelle betriebenen LKW zur Belieferung, Zustellung und Entsorgung von Waren. Im Rahmen des Reallabors Hy-Lix-B wird dafür der Protoyp eines vollelektrischen LKW mit 26t Gesamtgewicht mit Brennstoffzellenantrieb aufgebaut und dessen Skalierbarkeit geprüft. Übergeordnetes Ziel ist daher die Befähigung des 26t-LKW mit Brennstoffzellen-Antrieb und die Generierung von Hinweisen bezüglich der Praxistauglichkeit, Wirtschaftlichkeit und gesellschaftlicher Akzeptanz durch Erprobung, Messungen, Stakeholder-Gesprächen und Befragungen.

KI-LAN

KI-basiertes netzdienliches Lademanagement beim Parken unter verschiedenen Nutzungsszenarien

Ziel des Projektes ist es, die Optimierung der Dimensionierung des Netzverknüpfungspunktes, des intelligenten Betriebs von (modularen) Ladepunkten in Parksituationen mit hohen Anzahlen an Ladepunkten bei lokalem wie auch remote-Lastmanagement zu erforschen. Dabei werden drei Nutzungsszenarien untersucht: Laden beim Arbeitgeber, beim Einkaufszentrum bzw. Arbeitsgeber sowie im ländlichen Raum mit Einsatz modularer Speicher. Der Forschungsansatz der HE zielt auf die Erarbeitung von Methoden des Last- und Lademanagements auf Basis von (Regel-)Methoden unter Einbeziehung von Zustandserfassung und Klassifizierungsalgorithmen der künstlichen Intelligenz (KI), die zu einer Reduktion von entstehenden Lastspitzen sowie Minimierung der Investitionen für zukünftige Ladekonzepte führen sollen.

Wieslauftalbahn

Konzeptstudie emissionsfreier ÖV-Lösung für die Zuglinie Schorndorf-Rudersberg

Untersuchung emissionsfreier ÖV-Konzepte im RMK mit besonderem Schwerpunkt auf Errichtung eines wasserstoffbasierten oder batterieelektrischen Zuglinienbetriebes der Wieslauftalbahn. Schwerpunkte der Studie umfassen:

a) Marktsondierung geeigneter Konzepte & zugehöriger Randbedingungen
b) Auslegung und Kalkulation des Vorhabens (incl. Wirtschaftlichkeitsrechnung)
c) Erarbeitung von Beschlussvorlagen in Zusammenarbeit mit den Partnern sowie den Kommunen und zuständigen Ämtern

LK-ES2

Landkreis Esslingen - Emissionsfreie Straßenmeisterei

Kommunen und Straßenmeistereien, sowie kommunale Bau- und Betriebshöfe, sehen sich heute mit neuen Herausforderungen konfrontiert: Es gilt, klimapolitische Zielsetzungen umzusetzen und anspruchsvollen regulativen Anforderungen zu entsprechen. Vor diesem Hintergrund wird vorgeschlagen, in dem hier skizzierten dreistufigen Forschungsprojekt ein brennstoffzellenbetriebenes Straßenbetriebsdienstfahrzeug zu konzipieren, aufzubauen und zu erproben. Überdies sollen Verwertungsperspektiven und Infrastrukturerfordernisse untersucht werden. Die Brennstoffzellentechnologie ist für diese Anwendung als Null-Emissionstechnologie besonders geeignet, da sie die für den Räumbetrieb erforderliche hohe Leistung, betriebliche Flexibilität und Winterfestigkeit gewährleisten kann.

RAFT

Reallabor für Automatisiertes Fahren am Technologie- und Zukunftspark Hess in Waiblingen

Das Gesamtziel des Projektes Technologie- und Zukunftspark Hess in Waiblingen ist die Errichtung einer Innovationsplattform in Form eines Reallabors, wo die Entwicklung und Erforschung von autonomen, emissionsfrei angetriebenen Transportfahrzeugen und deren Einbindung in den Betriebsablauf des öffentlichen Personennahverkehrs unter Berücksichtigung besonderer Personengruppen erfolgt. Ein Einsatz von autonomen Fahrzeugen ist in der bestehenden Infrastruktur und unter Berücksichtigung des bisherigen Stands der Technik ein noch hohes Risiko für alle Verkehrsteilnehmer und Passagiere. Aus diesem Grund gilt es im Rahmen dieses Projektes das autonome Fahrsystem zu analysieren sowie stufenweise zu verbessern und den Aufbau mitzuentwickeln. Das Reallabor soll 2021 in Betrieb genommen sein.

Design von optimierten DC/DC-Wandler

Design eines EMV-optimierten HV/LV DC-DC-Wandlers für elektrifizierte Fahrzeuge

Beim Entwurf von DC/DC-Wandlern stehen üblicherweise die Leistungsübertragung, die Thermik, die Regelung und die Sensorik im Vordergrund. Um die EMV-Grenzwerte einzuhalten, werden EMV-Filter „dazu“ geschaltet. Dies führt in der Regel dazu, dass die Grundstörpegel als gegeben hingenommen werden, die dann mit großen und teuren Filtermaßnahmen bedämpft werden. Mit fortschreitender Miniaturisierung der Leistungsstufe werden die Filtermaßnahmen im Verhältnis dazu immer größer und teurer.

mi48eta

Im Rahmen des Projekts soll ein integriertes 48V-Antriebsmodul (>50kW) aus elektrischer Maschine und Leistungselektronik entwickelt werden, welches sich durch einen neuartigen Statoraufbau auszeichnet: Der Stator der Maschine ist in Einzelzahnmodule zerlegt, denen jeweils direkt das leistungselektronische Stellglied mechanisch und elektrisch zugeordnet wird. Im Ergebnis soll neben einem ersten Funktionsmuster ein Demonstrator eines solchen Antriebsmoduls entstehen, welches bestehenden Lösungen hinsichtlich der Gesamtleistung, der Leistungsdichte und insbesondere des EMV-Verhaltens und der Betriebseigenschaften überlegen ist. Durch die vorgegebene Zielleistung soll dieser Antrieb als Traktionsantrieb für kleinere PKW im Sinne der Ausschreibung geeignet sein.

Multiphase

Als Fahrantriebe bei Hybrid- und Elektrofahrzeugen kommen derzeit überwiegend dreiphasige Drehstrommaschinen (Synchron- oder Asynchronmaschinen) zum Einsatz. Aus verschiedenen Gründen kann es jedoch sinnvoll sein, diese Antriebsmaschinen mit einer noch höheren Phasenzahl auszuführen (z.B. fünf- oder sechsphasig). In einigen Anwendungen sind derartige Maschinen heute bereits zu finden. Im Rahmen dieses Projekts sollen solche "Multiphasen-Antriebe" speziell für die Anwendung in der Elektromobilität auf ihre Eignung hin untersucht, ausgewählt und ertüchtigt werden, da bei elektrischen Fahrzeugantrieben einige Anforderungen berücksichtigt werden müssen, die bislang in der Literatur nicht ausreichend beschrieben sind.

SENS-ES

Im Vorhaben wird ein Sensormodul für den Serieneinsatz im Automobilbereich entwickelt, welches erstmalig die Sensorwerte eines elektrischen Antriebssystems zusammenfasst und dabei auch heute typischerweise noch nicht erfasste Parameter ermittelt. Dieses intelligente Sensormodul wird insbesondere durch die Verknüpfung verschiedener Messfunktionen klar über die Funktionalität derzeit verfügbarer Sensoren hinausgehen. Durch das Sensormodul wird eine Optimierung der Leistungselektronik hinsichtlich Wirkungsgrad der elektrischen Maschine, Lärm-, Schwingungs- und Komfortverbesserungen, Möglichkeiten für die Betriebs- und Funktionale Sicherheit oder auch innovative geometrische Gestaltungsmaßnahmen für Konstruktion, Montage und Wartung erfolgen können.

Degradation von Brennstoffzellen-Komponenten und Batteriekathoden

Untersuchung der Degradation von Brennstoffzellen-Komponenten und Batteriekathoden mit dem Rasterkraftmikroskop

Materialsensitive und Leitfähigkeitsanalyse von nanoskaligen Materialien, insbesondere Polymer-Elektrolyt-Membranen, Gasdiffusionselektroden und Elektroden bzw. Batteriekathoden zur Aufklärung der Degradationsmechanismen in Brennstoffzellen und Batterien.

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Der Bewerbungsstart für die Bachelor-Studiengänge wurde vom zentralen Bewerbungsportal "Hochschulstart" verschoben. Die Bewerbungsphase für das Sommersemester 2021 beginnt am 1. Dezember 2020 und läuft bis zum 15. Januar 2021 .
Für die Master-Studiengänge läuft die Bewerbungsphase regulär vom 15. Oktober 2020 bis 15. Januar 2021. (Bitte beachten Sie abweichende Bewerbungsfristen!)

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