Beiträge der Forschungsförderung zur Effizienzsteigerung in der Fahrzeugtechnik

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1 Beiträge der Forschungsförderung zur Effizienzsteigerung in der Fahrzeugtechnik Automotive-Innovationsforum 2016 Projektträger TÜV Rheinland TÜV Rheinland Consulting GmbH, Forschungsmanagement

2 Agenda TÜV Rheinland Consulting GmbH - Forschungsmanagement BMWI-Fachprogramm Neue Fahrzeug- und Systemtechnologien Beitrag der Forschungsförderung zur Effizienzsteigerung anhand ausgewählter Projektbeispiele Innovative Fahrzeuge Automatisiertes Fahren 4 Zielkonflikte und zukünftige Forschungsfelder 2

3 TÜV Rheinland Consulting GmbH Forschungsmanagement. Unser Profil Die TRC unterstützt und berät öffentliche Stellen bei der Umsetzung ihrer politischen Aufgaben im Umfeld von Forschung und Innovation. seit 1973 Projektbegleiter für verschiedene Bundesministerien seit 1993 Projektträger für verschiedene Bundesministerien 2014 Beleihung im Rahmen der Projektträgerschaft Mobilität und Verkehrstechnologien Interdisziplinäres Team: - Ingenieure (Maschinenbau, Elektrotechnik, Informationstechnik, Umwelttechnik, Verkehrswesen, Bauwesen) - Geografen, Stadt- und Raumplaner - Betriebs- und Volkswirte - Verwaltungswirte und -kaufleute - Wirtschaftsjuristen 3

4 Die Verkehrsforschungsprogramme der Bundesregierung MOBILITÄT Eckwerte einer zukunftsorientierten Mobilitätsforschungspolitik Mobilität und Verkehr Nachhaltigkeit, Sicherheit und Wettbewerbsfähigkeit durch intelligenten Verkehr Mobilität und Verkehrstechnologie Das 3. Verkehrsforschungsprogramm der Bundesregierung Seit 2015 Neue Fahrzeug- und Systemtechnologien BMWi-Fachprogramm TÜV Rheinland als Projektträger für BMBF und BMWi sowie BMVI 4

5 BMWi-Fachprogramm Neue Fahrzeug- und Systemtechnologien. Neue Fahrzeug- und Systemtechnologien Neue Fahrzeug- und Systemtechnologien schneller sicherer effizienter emissionsärmer komfortabler Automatisiertes Fahren Innovative Fahrzeuge Ressourcenschonender Querschnittsthemen Fokus: Fahrzeugtechnologische und anwendungsnahe Forschungsmaßnahmen mit starkem industriepolitischem Bezug 5

6 BMWi-Fachprogramm Neue Fahrzeug- und Systemtechnologien. Eckdaten und Besonderheiten Laufzeit der AGVO-Freistellung: 06/ /2018 Finanzausstattung: ca. 50 Mio. Euro pro Jahr Stichtage für Skizzeneinreichungen: jeweils zum 30. September und 31. März Förderschwerpunkte 2016: - Hoch- und vollautomatisiertes Fahren für anspruchsvolle Fahrsituationen - Leichtbaukonzepte für Straßen- und Schienenfahrzeuge Besonderer Fokus: Förderung von Kleinen und Mittleren Unternehmen (KMU) Verbundvorhaben mit Beteiligung von mehreren Unternehmen und Forschung 6

7 Aktuelle Förderaktivitäten im Bereich Automatisiertes Fahren. 4 Leuchtturm-Verbundprojekte Automatisch fahrerlos fahrendes Absicherungsfahrzeug für Arbeitsstellen auf Autobahnen Kooperatives, hochautomatisiertes Fahren Projekt zur Etablierung von generell akzeptierten Gütekriterien, Werkzeugen und Methoden sowie Szenarien und Situationen zur Freigabe hochautomatisierter Fahrfunktionen Intelligente Manöver Automatisierung kooperative Gefahrenvermeidung in Echtzeit 7

8 Aktuelle Förderaktivitäten im Bereich Automatisiertes Fahren. Förderbekanntmachung Hoch- und vollautomatisiertes Fahren für anspruchsvolle Fahrsituationen Entwicklung integrierter Anwendungen für hoch- und vollautomatisiertes Fahren von Pkw und Lkw, die über den derzeitigen Stand des assistierten Fahrens hinausgehen Beispielhafter Funktionsnachweis in einer realen, automatisierten Fahrsituation 5 FuE-Projekte aus den Themenschwerpunkten: Sensoren und Aktoren für hoch- und vollautomatisiertes Fahren, Datenverarbeitung und hochgenaue Lokalisierung, Fahrerverhalten und Vernetzung Geplante Gesamtkosten: Geplantes Fördervolumen: ca. 55 Mio. Mio. Euro ca. 21 Mio. Mio. Euro 8

9 Aktuelle Förderaktivitäten im Bereich Innovative Fahrzeuge. Förderbekanntmachung Effizienzsteigerung Fahrzeugantriebe Entwicklung innovativer Ansätze für hocheffiziente und gleichzeitig umweltverträglichere konventionelle Antriebe Lösungsansätze für Antriebsstränge und Teilsysteme für Fahrzeuge des Personen- und Güterverkehrs auf der Straße als auch auf der Schiene 16 FuE-Projekte aus den Themenschwerpunkten: Thermoelektrischer Generator, Leistungselektronik Bahn, Range Extender, Turbolader, ORC, Mehrkraftlokomotive Gesamtkosten: Fördervolumen: ca. 70 Mio. Euro ca. 35 Mio. Euro 9

10 Aktuelle Förderaktivitäten im Bereich Innovative Fahrzeuge. Förderbekanntmachung Leichtbaukonzepte für Straßen- und Schienenfahrzeuge Entwicklung von masseoptimierten Komponenten, Baugruppen und Strukturen für Fahrzeuge des Personen- und Güterverkehrs auf Straße und Schiene Gegenstand der Forschungsprojekte: Leichtbaustrategien (Fertigungsleichtbau, Bedingungsleichtbau, Stoffleichtbau, Formleichtbau und Konzeptleichtbau) und Leichtbauweisen (Hybridbauweisen, Multi-Material-Bauweisen) 19 Projekte für eine Förderung vorgesehen Start erster Projekte im Oktober 2016 Geplante Gesamtkosten: Geplantes Fördervolumen: ca. 53 Mio. Euro ca. 25 Mio. Euro 10

11 Effizienz-Dimensionen in der Fahrzeugtechnik. Kraftstoffverbrauch / Energieeffizienz / CO 2 -Reduzierung Stauvermeidung / Reisezeitoptimierung Thomas Kohler, CC BY 2.0 Rabe Ralf, CC BY 2.0 Optimierung Transportorganisation Erhöhung der Verkehrssicherheit MBWA PR, CC BY 2.0 Feuerwehr Brandoberndorf, CC BY

12 Effizienzpotentiale in der Fahrzeugtechnik. Fahrzeugantrieb Leichtbau Aerodynamik Rollwiderstand Fahrerassistenz / automatisiertes Fahren Arbeits- und Brennverfahren Kraftstoffe Einspritz- und Auflade- Auflade-technologien Abgasnachbehandlung Abwärmenutzung Elektrifizierung Energie- /Thermo-manage management ment 12

13 Effizienzpotentiale Fahrzeugantrieb. Beispiel 1: Arbeits- und Brennverfahren Beispielhafte Ziele für Effizienzpotenziale aus Projektansätzen der Förderbekanntmachung Effizienzsteigerung Fahrzeugantriebe Über die Projektansätze im Schwerpunkt Arbeits- und Brennverfahren werden die Senkung des Kraftstoffverbrauchs und damit der CO2- Emissionen um bis zu 15% bei konventionellen Motoren zur Einhaltung von zukünftigen CO2-Vorgaben und Emissionsgrenzwerten die Entwicklung von neuen Brennverfahren (kontinuierlich) mit einer Anhebung des effektiven Wirkungsgrades auf über 60% angestrebt. Aufladung Zündung/ Einspritzung AGR Ladungswechsel modellbasierte Vebrennungsregelung Quelle: FEV GmbH Kraftstoff Emissionen 13

14 Effizienzpotentiale Fahrzeugantrieb. Beispiel 2: Abwärmenutzung Beispielhafte Ziele für Effizienzpotenziale aus Projektansätzen der Förderbekanntmachung Effizienzsteigerung Fahrzeugantriebe Wärmequelle Über die Projektansätze im Schwerpunkt Abwärmenutzung werden durch nachgeschaltete p n Kreisprozesse (z.b. ORC) bzw. Wärmesenke Nutzung der Thermoelektrik Reduktionspotenziale von bis zu 5% hinsichtlich des spezifischen Verbrauchs und damit CO2 im Bereich der NFZ und Schienenfahrzeuge angestrebt. R L U S I 14

15 Effizienzpotentiale in der Fahrzeugtechnik. Fahrzeugantrieb Leichtbau Aerodynamik Rollwiderstand Fahrerassistenz / automatisiertes Fahren Informierende Systeme Assistierende Systeme Teilautomatisierte Systeme Hochautomatisierte Systeme Vollautomatisierte Systeme Fahrerlose Systeme Notfallsysteme Kooperative Systeme 15

16 Effizienzpotentiale Fahrassistenzsysteme. Beispiel 1: Ampelphasenassistent im Projekt UR:BAN VV Funktion: Konkret: Information herannahender Fahrzeuge über Schaltzeitpunkte der LSA Verzögerungsassistent Grünphase kann nicht mehr erreicht werden, Energierekuperation Heransegeln an die rote LSA Grüne-Welle-Assistent Grünphase kann erreicht werden Geschwindigkeitsreduktion, Hindurchsegeln durch LSA Ziel: Optimierung des Fahrverhaltens bei Annäherung an einen signalisierten Knotenpunkt Quelle: Projektkonsortium UR:BAN 16

17 Effizienzpotentiale Fahrassistenzsysteme. Beispiel 1: Ampelphasenassistent im Projekt UR:BAN VV Effizienzpotentiale: Verringerung der Anzahl der Halte am Knotenpunkt, Harmonisierung des Verkehrsflusses Effizienzpotentiale konnten nachgewiesen werden (u.a.in der Mikrosimulation). Beispiele bei 80% Ausstattungsgrad und Tagesnormalverkehr: und Reduzierung der Halte um bis zu 26% Verringerung des Kraftstoffverbrauches um bis 3,4% geringerer Kraftstoffverbrauch, geringere Schadstoffemissionen Reduzierung Emmissionen PM (Staub) Nox (Stickstoffoxide) HC (Kohlenwasserstoff) CO (Kohlenmonoxid) -15,00% -10,00% -5,00% 0,00% 17

18 Effizienzpotentiale Fahrassistenzsysteme. Beispiel 2: Baustellenlotse im Projekt AKTIV-VM Funktion: Konkret: Ziel: Unterstützung von Pkw und Lkw beim sicheren und flüssigen Durchfahren von Baustellen durch fahrzeugseitige Informationsanzeigen wie Verkehrslage, Fahrstreifenverlauf und Beschilderung Baustellenlotse Verkehrsoptimierte, automatische Abstandsregelung (Längsregelung oder Querführung) sowie Fahrempfehlungen übermittelt via Roadside Units Optimierung bzw. Harmonisierung des Fahrverhaltens im Baustellenbereich Quelle: Projektkonsortium AKTIV, Ergebnisbuch ads/broschueren/ergebnis buch_aktiv_gesamt.pdf 18

19 Effizienzpotentiale Fahrassistenzsysteme. Beispiel 2: Baustellenlotse im Projekt AKTIV-VM Effizienzpotentiale: Effizienzpotentiale konnten für die Funktion Baustellenlotse auf Basis einer umfangreichen mikroskopischen Verkehrsfluss-Simulation nachgewiesen werden Steigerung der Streckenkapazität im Baustellenbereich von rund 3% je 10% Ausstattungsgrad Je nach Verkehrslage erhebliche Reduktion oder Vermeidung von Verkehrsstörungen: Stauvermeidung bzw. Verringerung seiner räumlichen und zeitlichen Ausdehnung Makroskopische Betrachtung auf einen Netzausschnitt Autobahn unter Annahme realer Dauerbaustellendaten und einem Ausstattungsgrad von 30% Tägliche Reisezeitreduktionen im Baustellenbereich von rund 8% 19

20 Effizienzpotentiale Fahrassistenzsysteme. Beispiel 3: Funktionen im Projekt simtd Funktion: Konkret: Ziel: Nutzung von Übertragungstechnologien (WLAN und Mobilfunk) zur Information von Fahrzeugen Mehr als 20 Funktionen kooperativ informierender Funktionen aus den Bereichen Verkehrseffizienz, Fahren und Sicherheit sowie ergänzende Dienste sind umgesetzt und erprobt worden. Nachweis der Funktionalität sowie der Wirkung und des Nutzens für den Verkehr Quelle: Projekthomepage simtd; 20

21 Effizienzpotentiale Fahrassistenzsysteme. Quelle: Projekthomepage simtd; Mission/Ziele.html 21

22 Effizienzpotentiale Fahrassistenzsysteme / kooperative Systeme. Beispiel 3: Volkswirtschaftliche Betrachtung im Projekt simtd Effizienzpotentiale: Bei vollständiger Durchdringung mit Car-to-X Funktionen könnten jährlich bis zu 6,5 Mrd. Euro der volkswirtschaftlichen Kosten von Straßenverkehrsunfällen vermieden werden (Ermittelt durch Wirkanalyse) ein volkswirtschaftlicher Nutzen von 4,9 Mrd. Euro erzielt werden, durch die Reduzierung von Staustunden und die Vermeidung von Umweltbelastungen (Ermittlung durch Verkehrssimulation) Quelle: Projektbroschüre simtd; /backup_publications/informationsmaterial/simtd_prsentation_2013_de_web.pdf 22

23 Zielkonflikte und zukünftige Forschungsfelder. Chancen und Forschungsbedarf Zielkonflikt in der Antriebstechnologie: Energieeffizienz vs. Emissionen Zielkonflikt bei Fahrerassistenz und Verkehrsmanagement: Nutzeroptimum vs. Systemoptimum Wirtschaftlichkeit bei der Einführung innovativer Systeme und Technologien: Nutzen vs. Kosten insbesondere in Bezug auf Akzeptanz und Ausrüstungsgrade Förderprogramme des Bundes helfen, Lösungsansätze für diese Zielkonflikte zu entwickeln durch frühzeitiges Aufgreifen risikobehafteter Forschungsthemen und Trends durch Aktivierung der Innovationskraft von Kleinen- und Mittleren Unternehmen durch die vorwettbewerbliche Zusammenarbeit von Unternehmen und Forschungseinrichtungen im Verbund 23

24 Kontakt. Magnus Lamp Leiter Forschungsmanagement Sprechen Sie mit uns. Am Grauen Stein Köln Mobile: Telefon: TÜV Rheinland Consulting Forschungsmanagement