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Abgeschlossene Forschungsprojekte

Potentialbewertung emissionsfreier Transportmittel im Raum Stuttgart (ÖPNV2)

Potentialbewertung emissionsfreier Transportmittel im Raum Stuttgart (ÖPNV2)

In den Städten entstehen durch das wachsende Verkehrsaufkommen immer mehr Einschränkungen (Stau, fehlende Parkflächen, Lärm, Schadstoffemissionen etc.). Um die Anzahl der Pkw in urbanen Räumen zu reduzieren, müssen alternative Verkehrsmittel angeboten werden. Vor allem Verkehrsmittel des Umweltverbundes (nichtmotorisierte Verkehrsmittel, öffentliche Verkehrsmittel, Carsharing, Mitfahrzentralen) sind zu fördern. Dabei könnte bei den öffentlichen Verkehrsmitteln der Schadstoffausstoß pro Personenkilometer noch weiter verringert werden, würden diese statt mit Diesel, mit erneuerbaren Energien angetrieben. 

Die Studie untersuchte aus diesem Grund die Produktion von Wasserstoff aus erneuerbaren Energiequellen, dessen Abgabe an einer Tankstelle sowie die Weiterverwendung in Verkehrsmitteln des öffentlichen Personennahverkehrs (ÖPNV). Im Anschluss daran wurde mittels einer Potentialanalyse ermittelt, inwiefern sich die Ergebnisse übertragen lassen.

Hier können Sie sich den offiziellen Abschlussbericht herunterladen:

Abschlussbericht

 

 In der Studie wurden folgende Punkte aufgearbeitet:

Regulative Rahmenbedingungen

Da die Zukunftsperspektiven der Antriebskonzepte wesentlich von den regulativen Vorgaben beeinflusst werden, wurden die Rahmenbedingungen herausgearbeitet. Dazu zählen unter anderem die Renewable Energy Directive, das Erneuerbaren-Energien-Gesetz, die Alternative Fuels Infrastructure Directive sowie die Clean Vehicles Directive.

Wasserstoffinfrastrukturen und Mobilitätsanwendungen

Für den Standort Waiblingen ist die Errichtung einer Power-to-X-Anlage (PtX-Anlage) geplant. Ziel der Studie war es hierbei, die potentiellen Betreiber der H2-Anlagen und Mobilitätsanwendungen zu informieren.

Emissionsfreie Busse und deren Einsatzpotentiale

Für einen emissionsfreien Betrieb kommen sowohl batterieelektrische als auch wasserstoffelektrische Busse in Frage. Für batterieelektrische Busse wird zwischen drei verschiedenen Ladetechnologien unterschieden: Übernachtladung, Gelegenheitsladung und Batteriewechsel. Bei Brennstoffzellenbussen kommen sowohl brennstoffzellendominante Antriebe wie auch Range-Extender-Systeme zum Einsatz. Diese sind Dieselbussen in Bezug auf Infrastruktur und Betriebsverhalten am ähnlichsten.

Bei der Wahl einer Antriebstechnologie für eine Buslinie ist auf verschiedene Indikatoren zu achten, da die Technologien unterschiedliche Bedarfe und Eigenschaften aufweisen.

Fallstudien und -beispiele

In der Studie werden drei Fallbeispiele betrachtet, zwei Buslinien sowie eine Zuglinie, die mögliche Abnehmer für den Wasserstoff darstellen können.

Potentiale für weitere Wasserstoffproduktionsanlagen und Elektrobusse

Zunächst erfolgte eine Identifizierung des Potentials für die H2-Produktion nutzbarer erneuerbarer Energien. Dann wurden regulative Anforderungen insbesondere der Clean Vehicles Directive in Beziehung zum aktuellen Busbestand gesetzt. Diese legten einen dringenden Handlungsbedarf nahe. Angesichts der Notwendigkeit fallspezifischer Analysen werden die Schwierigkeiten einer Übertragung lokaler Ergebnisse auf Landkreis und Region thematisiert. Schließlich wurden in einfachen, auf Annahmen basierenden Szenarien zukünftig steigende Bedarfe an Wasserstoff und Elektrolyseuren im Rems-Murr-Kreis und der Region abgeleitet.

Analyse eines zukunftsweisenden Zuglinienkonzeptes im Rems-Murr-Kreis

Analyse eines zukunftsweisenden Zuglinienkonzeptes im Rems-Murr-Kreis

Im Projekt Wieslauftalbahn wird die Eignung einer eingleisigen Bahnstrecke zwischen Schorndorf und Rudersberg für emissionsfreie ÖV-Konzepte geprüft. Dabei werden batterieelektrische und wasserstoffelektrische Züge untersucht, da die Strecke nicht für einen durchgehenden Betrieb mit Oberleitung geeignet ist.

Ziel des Projekts ist es eine emissionsfreie Lösung für die Strecke der Wieslauftalbahn zu finden und Grundsteine für diese zu legen, da die Verbindung zwischen Schorndorf und Rudersberg-Oberndorf derzeit von alten Dieselzügen befahren wird.

Pressestimmen Auswahl:

Juli 2000: Rems-Murr-Kreis: Nationaler Wasserstoffbeauftragter zu Besuch im Kreis

Juli 2000: Stuttgarter Zeitung: Wasserstoff für Wiesel im Visier

Februar 2000: Finanznachrichten: Wieslauftalbahn zur Umrüstung auf Wasserstoffbetrieb geeignet

 

Während des Projektes gilt es eine große Anzahl unterschiedlicher Frage- und Problemstellungen zu klären:

Marktsondierung

Zunächst müssen geeignete batterieelektrische sowie wasserstoffelektrische Fahrzeuge identifiziert werden. Dabei ist es notwendig auf die Gegebenheiten vor Ort einzugehen, wie die Länge der Bahnsteige, die Streckenklasse, die Möglichkeiten der Infrastrukturerrichtung etc.

Infrastruktur

Darüber hinaus muss sich mit der Fragestellung der Infrastruktur für eine Elektrifizierung bzw. für eine Wasserstoffelektrifizierung beschäftigt werden. Dies beinhaltet für batterieelektrische Fahrzeuge die Wahl der verschiedenen Lademöglichkeiten (Inselnetzanlage, Zugvorheizanlage, Elektranten) und für wasserstoffelektrische Fahrzeuge die Betrachtung der benötigten Wasserstoffinfrastruktur. Ebenfalls gilt es die Eignung der denkmalgeschützten Remsbrücke, sowie den Neubau der Werkstadthalle in Rudersberg zu klären. Dieser wird durch die neuen Züge notwendig, da diese länger sind als die Bestandsfahrzeuge. 

Wirtschaftlichkeit

Durch eine Auslegung und Kalkulation des Vorhabens erfolgt abschließend eine Wirtschaftlichkeitsrechnung um die Kosten zu identifizieren, welche auf den Zweckverband Verkehrsverband Wieslauftalbahn durch die neuen Konzepte zukommen.

Kommunikation nach Außen

In Zusammenarbeit mit den Partnern sowie den Kommunen und zuständigen Ämtern werden Kurzpräsentationen, welche die Ergebnisse zusammengefasst darstellen sowie Beschlussvorlagen für die Zweckverbandssitzungen erarbeitet.

Algorithmen & Performancebewertung zur Objekterkennung im Verkehrsraum

Algorithmen & Performancebewertung zur Objekterkennung im Verkehrsraum

Das IAM konzentriert sich auf High-Level Informationen (z.B. Objektdaten von LiDAR Sensoren), die eine Rohdateninterpretation voraussetzt. Hier wird zum einen die State-of-the-Art Performanz bewertet und zum anderen werden neue Anforderungen hinsichtlich Präzision und Umfang durch neue Algorithmen und Strategien gestellt. Die Verifikation wird dabei simulativ durch Tools wie LGSVL, Carla oder Nvidia Drive untersucht und mithilfe von AD-Stacks wie Apollo oder Autoware abgebildet. Im Sinne eines Rapid-Prototyping werden so Ideen geboren, die folglich im realen Betrieb unter sicheren Bedingungen im öffentlichen Raum validiert werden können. Die Leistungen umfassen hierbei unter anderem:

  • Perzeptionsverlässlichkeit (Genauigkeit, Vollständigkeit, Anfälligkeit)

  • Datengenerierung (LiDAR, Radar,  Stereo-, Kamera, Ultraschall, IMU)

  • Mapping-Präzision (Darstellung von statischen Umgebungsdaten)

  • Lokalisierungsgenauigkeit (Graph-SLAM, Vision-SLAM)

  • Trajektorientests zur Edge-Case Generierung (Zufallssituationsgenerator)

C2X-Kommunikationskonzepte zur Verkehrsraumsteuerung & -überwachung

C2X-Kommunikationskonzepte zur Verkehrsraumsteuerung & -überwachung

Zur Integration der Infrastruktur als Ergänzung des AD-Stacks in seiner Wahrnehmung und Entscheidungsfindung, wird ein Transportweg benötigt. Die derzeitigen Projekte des Instituts kommt hierzu der Aufforderung nach, technologieoffen zu sein und forscht sowohl in Richtung der 5G Mobilfunk- als auch der Automotive Wifi (IEEE 802.11p) Technologie.

Durch Einbindung der Infrastruktur kann möglicherweise automatisiertes Fahren alltagstauglich gemacht werden und Geschwindigkeiten jenseits der 30 km/ h erreicht werden. Im Sinne einer iterativen Einführung von infrastruktureller Unterstützung, präferiert das IAM derzeit eine Empfehlungsstrategie.

Im ersten Schritt sollen auf Basis von digitalen Empfehlungen und prädizierten Ereignissen, Verhaltensänderungen von Fahrern erwirkt werden. Beispielsweise durch die Übermittlung von Grün-/ Rotphasen-Zeiten, einer geschwindigkeitsbasierten Kollisionsvermeidung bzw. Gefährdungsentkräftung oder einer optionalen Routenneuberechnung durch ein aktuelles Verkehrsaufkommen.

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Die Bewerbungsphase für das Sommersemester 2023 beginnt für die Master-Studiengänge am 15. Oktober 2022 und für die Bachelor-Studiengänge am 24. Oktober 2022. Direkt einschreiben in unsere zulassungsfreien Studienangebote ab dem 15. Oktober 2022.

Bitte beachten Sie abweichende Bewerbungszeiten für einige Master-Studiengänge.

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Ralf Wörner
Prof. Dr. Ralf Wörner