Werden zu viele Elektroautos in einer Straße parallel geladen, kann das
zur Überlastung des Stromnetzes führen. Eine am Institut für Elektrische
Energietechnik der TH Köln entwickelte Technologie für Wallboxen kann den
Zustand des Stromnetzes selbstständig analysieren und Ladezeiten mit
umliegenden Boxen koordinieren. Das von der TH Köln in den USA patentierte
und in der EU zum Patent angemeldete Verfahren könnte auch für andere
Abnehmer wie Wärmepumpen eingesetzt werden.

Wenn Privathaushalte künftig verstärkt auf elektrische Lösungen für
Mobilität und Heizung setzen, könnten gleichzeitige Ladevorgänge ein
Problem für das Stromnetz darstellen – gerade wenn durch bessere Technik
die Ladeleistung der einzelnen Geräte steigt. Um das Netz leistungsfähiger
zu machen, wären kostspielige und zeitaufwändige Investitionen der
Betreiber notwendig. Im schlimmsten Fall könnten keine weiteren Wallboxen
oder Wärmepumpen mehr angeschlossen werden.

Ladestationen agieren im Schwarm

„Wir haben eine dezentrale Lösung erfunden, um den jetzt anstehenden Schub
der Elektrifizierung zu bewältigen: Intelligente Ladestationen, die den
Zustand des Stromnetzes in ihrer Umgebung messen, mit anderen Boxen
kommunizieren und die Ladevorgänge koordinieren. So entsteht ein ‚Schwarm
Netz‘“, erklärt Prof. Dr. Eberhard Waffenschmidt, der die Technik zusammen
mit Prof. Dr. Ingo Stadler und wissenschaftliche Mitarbeitern am Institut
für Elektrische Energietechnik der TH Köln entwickelt hat.

Dafür möchten sie eine handelsübliche Ladebox um zwei Komponenten
ergänzen: Ein Messgerät, das den Zustand und die aktuelle Belastung des
Stromnetzes in der Umgebung ermittelt, und ein Kommunikationsmodul, das
über die Stromleitung Informationen an angrenzende Ladeboxen versendet.
„Wenn in Zukunft in einer Nachbarschaft mehrere solcher Boxen verbaut
sind, bilden diese einen Verbund, der den Zustand des Netzes bis zur
nächsten Trafostation ‚kennt‘. Besteht Ladebedarf, wird dieser mittels
unseres Algorithmus zwischen den Boxen abgestimmt. Denn für die meisten
Nutzer*innen ist es unerheblich, ob etwa das Elektroauto um 20 Uhr oder
nachts um 3 Uhr geladen wird. Für das Netz bedeutet ein verteiltes Laden
aber eine geringere Belastung“, so Waffenschmidt.

Praxistest geplant

Bislang wurde die Funktionsweise des Systems auf einem Versuchsstand in
den Laboren der TH Köln entworfen und erprobt. In einem Folgeprojekt
sollen in Kooperation mit einem Netzbetreiber ein Realtest durchgeführt
und für die Wallbox seriennahe Funktionsmuster entwickelt werden. Darüber
hinaus ist ein Modul angedacht, das an bestehende Ladestationen
angeschlossen werden kann und diesen dann als Add-on die neuen Funktionen
ermöglicht. „Wichtig ist uns, dass wir allen Nutzer*innen einen
niedrigschwelligen Einstieg ermöglichen. Ob neue Ladebox oder Add-on – die
Nutzung einer intelligenten Netzsteuerung soll ohne aufwändige
Installation möglich sein“, sagt Waffenschmidt.

Das Forschungsvorhaben wurde über drei Jahre im Rahmen des internationalen
Projekts Progressus durchgeführt, an dem europaweit über 20 Partner*innen
aus Wissenschaft und Wirtschaft beteiligt sind. Progressus möchte einen
Beitrag dazu liefern, das Energienetz vom reinen Verteilnetz zum
intelligenten Stromnetz, dem sogenannten „SmartGrid“, umzubauen. Gefördert
wurde das Projekt von der Europäischen Kommisssion über das Programm
Electronic Components and Systems for European Leadership.

Die TH Köln zählt zu den innovativsten Hochschulen für Angewandte
Wissenschaften. Sie bietet Studierenden sowie Wissenschaftlerinnen und
Wissenschaftlern aus dem In- und Ausland ein inspirierendes Lern-,
Arbeits- und Forschungsumfeld in den Sozial-, Kultur-, Gesellschafts-,
Ingenieur- und Naturwissenschaften. Zurzeit sind rund 25.000 Studierende
in etwa 100 Bachelor- und Masterstudiengängen eingeschrieben. Die TH Köln
gestaltet Soziale Innovation – mit diesem Anspruch begegnen wir den
Herausforderungen der Gesellschaft. Unser interdisziplinäres Denken und
Handeln, unsere regionalen, nationalen und internationalen Aktivitäten
machen uns in vielen Bereichen zur geschätzten Kooperationspartnerin und
Wegbereiterin.

Verkehrsunfälle und deren Folgen gehören zum Alltag am
Universitätsklinikum Regensburg (UKR). Patienten kommen mit teils
schwersten Verletzungen ans UKR. Doch nicht nur an der direkten
Patientenversorgung ist das Klinikum beteiligt, sondern auch in der
Erforschung und Prävention von Unfällen. Dafür wurde bereits 1998 die Audi
Accident Research Unit (AARU) gegründet, eine Kooperation der Klinik und
Poliklinik für Unfallchirurgie des UKR und der AUDI AG. Am 11. Bayerischen
Landestag der Verkehrssicherheit, dem 13. Mai 2023, gibt die AARU  auf dem
Regensburger Neupfarrplatz Einblicke in ihre Arbeit und gibt Tipps zur
Unfallprävention.

Auf dem Weg in die Schule, zum Einkaufen oder in die Arbeit. Ob zu Fuß,
mit dem Fahrrad oder dem Auto. Täglich nehmen wir im Straßenverkehr teil
und sind deshalb zu jederzeit auch einer potentiellen Unfallgefahr
ausgesetzt. Um Schäden am Menschen, so gut es geht, zu minimieren sowie
bei Unfällen auch die Behandlungsmöglichkeiten weiterzuentwickeln,
arbeiten die Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie des
Universitätsklinikums Regensburg und die AUDI AG seit 1998 in der
Verkehrsunfallforschung zusammen. Die Audi Accident Research Unit ist ein
interdisziplinäres Forschungsprojekt mit dem Ziel, die allgemeine
Verkehrssicherheit zu steigern. Dies geschieht in enger Zusammenarbeit mit
der Bayerischen Polizei. Dadurch erhält die AARU Kenntnis von relevanten
Unfällen.

„Trotz steigender Unfallzahlen nimmt erfreulicherweise der Anteil an
getöteten oder schwerverletzten Verkehrsteilnehmern ab, was wir auf die
Weiterentwicklung der Fahrzeugsicherheit zurückführen. Hier konnte die
AARU in den letzten 25 Jahren wertvolle Erkenntnisse beitragen. Sollte es
dennoch zu schweren Verletzungen kommen, helfen Informationen aus der
Unfallforschung, die Entstehung und Biomechanik der Verletzung zu
verstehen, um die Behandlung zu optimieren“, erklärt PD Dr. Daniel Popp,
Oberarzt der Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie sowie medizinischer
Leiter der AARU am UKR. „Ziel ist es, Konsequenzen der medizinischen
Behandlung zu erforschen, wie solche Unfälle und daraus resultierende
Verletzungen vermieden werden können, die für Betroffene zum Teil
langwierige Folgen haben.“

Jedes noch so kleine Detail ist für die Forscher von Nutzen

„Uns interessieren verschiedenste Fragen rund um den Unfall. Wie ist der
Unfall passiert? Welche Einflussfaktoren gab es? Wurde die kritische
Situation erkannt und darauf reagiert? War der Fahrer abgelenkt? Woran
haben sich die Insassen verletzt? Welche Farbe hatte die Bekleidung eines
verunfallten Fußgängers oder Radfahrers?  Welche Fahrbahnverhältnisse
herrschten zum Unfallzeitpunkt? Wie alt ist das Unfallopfer?“, erklärt Dr.
Stefanie Weber, Psychologin in der Klinik und Poliklinik für
Unfallchirurgie des UKR und AARU-Projektleiterin. „Für uns ist jedes noch
so kleine Detail von Bedeutung. Wir wollen Muster erkennen und für die
Zukunft lernen.“ In den vergangenen knapp 25 Jahren haben Mediziner,
Psychologen und Techniker auf diese Art mehr als 1.600 Unfälle analysiert.
Die Erkenntnisse aus den interdisziplinären Untersuchungen fließen dann in
die Entwicklung von passiven und aktiven Fahrzeugsicherheitssystemen sowie
von automatisierten Fahrfunktionen ein. In regelmäßigen Meetings tauschen
sich die Wissenschaftler über aktuelle Fälle und neueste Ergebnisse aus.

In über 50 Prozent der Unfälle ist Unachtsamkeit des Fahrers der Auslöser

So sind über 50 Prozent der von der AARU analysierten Unfälle darauf
zurückzuführen, dass die Fahrerenden das Gefahrenmoment nicht bzw. nicht
rechtzeitig realisiert haben. Sind Fahrzeuge jedoch mit Sensoren wie etwa
Spurhalte- und Notbremsassistenten ausgestattet, greifen diese dem Fahrer
im Notfall unter die Arme und lassen kritische Momente erst gar nicht
entstehen. Neben den technischen Aspekten werden auch die psychischen und
physischen Belastungssymptome von Unfallopfern untersucht, um auch die
Therapien an veränderte Unfallgeschehen anzupassen und weiterzuentwickeln.
So entstand im vergangenen Jahr erstmals ein 3D-Druck einer Wirbelsäule
eines Unfallbeteiligten zur besseren Veranschaulichung der Verletzung.

„Mit unserer Forschungsarbeit wollen wir einen Beitrag leisten,
Unfallentstehung, Unfallverlauf und Unfallfolgen in ihrem Zusammenwirken
noch besser zu verstehen und somit bestenfalls Unfälle ganz zu vermeiden
oder zumindest die Folgen für die Betroffenen zu verringern“, fasst
Professor Dr. Dr. Volker Alt, Direktor der Klinik und Poliklinik für
Unfallchirurgie des UKR, die Arbeit der AARU zusammen. Dabei ist das AARU-
Team immer auf die Mithilfe von Unfallbeteiligten und Werkstätten
angewiesen, um die benötigten Daten zu erheben.

Tag der Verkehrssicherheit am 13. Mai in Regensburg

Weil auch der direkte Kontakt mit den Verkehrsteilnehmern wichtig ist,
engagiert sich das Team der AARU am 11. Bayerischen Landestag der
Verkehrssicherheit auf dem Regensburger Neupfarrplatz. Am 13. Mai 2023 von
10:00 bis 17:00 Uhr können Interessierte am Stand der AARU mit den beiden
ins Gespräch kommen und sich über mögliche Gefahren durch Ablenkung im
Straßenverkehr informieren. Mit im Gepäck haben sie dann auch ein
gecrashtes E-Fahrzeug, an dem der moderne Stand der Fahrzeugsicherheit
veranschaulicht wird. „Wir wollen die Menschen dafür sensibilisieren, sich
mit offenen Augen und voller Konzentration durch den Straßenverkehr zu
bewegen. Prävention ist wichtig, denn der beste Unfall ist der, der gar
nicht erst passiert“, ziehen die beiden Wissenschaftler ein Fazit.

Die Ausschreibung der Karl-Vossloh-Grants 2023 startet: Ab sofort nimmt
die Karl-Vossloh-Stiftung Bewerbungen für auf bis zu drei Jahre befristete
projektbezogene Forschungsbeihilfen in Höhe von insgesamt bis zu 306.000
Euro entgegen. Interessenten können ihren Antrag bis zum 25. Juni 2023
stellen.

Mobilität ist ein Megatrend: In all seinen technologischen, ökonomischen,
ökologischen und sozialen Ausprägungen sind intelligente Konzepte für den
Verkehr der Zukunft gesucht – individuell oder öffentlich, innerstädtisch
oder auf dem Land, regional oder Kontinente überschreitend. „Rollende
Lager auf den Autobahnen“, „Elektromobilität“ oder „Urbanisierung und
Pendlerströme“ sind nur drei Schlagworte für anstehende Verkehrsprobleme,
die dringend anzugehen sind. Die Karl-Vossloh-Stiftung möchte hierbei auf
breiter und interdisziplinärer Basis unterstützen.

Daher schreibt die Stiftung zur Durchführung thematisch und zeitlich
begrenzter Vorhaben in den Forschungsgebieten

»       Mobilität – öffentlicher und individueller Personen- und
Güterverkehr
»       Fahrzeugtechnik – Konstruktions-, Antriebs- und Speichertechnik
»       Verkehrswege – Wegeplanung, Fahrbahnbau und -konstruktion

projektbezogene Forschungsbeihilfen in Höhe von bis zu 306.000 Euro
(102.000 Euro p.a.) für eine Dauer von maximal drei Jahren aus.

Die Gelder sollen dazu dienen, neue wissenschaftliche Erkenntnisse für
eine nachhaltige Verkehrs- und Mobilitätsplanung der nächsten Jahre zu
generieren. Dabei handelt es sich bewusst um einen breit ausgelegten
Ideenwettbewerb, in dem sich individuelle, gesellschaftliche und
technologische Themen spiegeln können.

Zwingende Voraussetzung für die Bewilligung eines Karl-Vossloh-Grants ist,
dass (mindestens) ein/e Nachwuchswissenschaftler/in innerhalb des
beantragten Projekts Gelegenheit zur Promotion erhält.

Die Ausschreibung sowie weitere Informationen finden Interessenten auf der
Webseite der Stiftung: http://www.vossloh-stiftung.de

Die Karl-Vossloh-Stiftung ist eine von rund 670 Stiftungen, welche das
Deutsche Stiftungszentrum im Stifterverband betreut. Die Stiftung hat die
Mobilitätsforschung auf ihre Agenda gesetzt und möchte hierbei auf breiter
(und interdisziplinärer) Basis unterstützen – es sind nicht nur reine
"Eisenbahnbauer" angesprochen.

Die zukünftigen hochautomatisierten und vernetzten Fahrzeuge benötigen
leistungsstarke Computersysteme, die anspruchsvolle Berechnungen ausführen
und riesige Datenmengen verarbeiten. Dafür entwickeln 30 Partner aus
Industrie und Forschung im Projekt CeCaS geeignete Prozessoren,
Schnittstellen und Systemarchitekturen. Das Karlsruher Institut für
Technologie (KIT) ist mit zwei Instituten an dem von Infineon
koordinierten Projekt beteiligt. Das Bundesforschungsministerium fördert
CeCaS innerhalb der Initiative MANNHEIM.

Die nächsten Generationen von Fahrzeugen werden zunehmend automatisiert
und vernetzt sein, um sich immer autonomer im Straßenverkehr zu bewegen
und Fahrende schrittweise zu entlasten. Dies erfordert eine enorme
Rechenleistung, die nur die jeweils leistungsstärksten Computersysteme
erbringen können – ob in den Fahrzeugen selbst, entlang der Straßen oder
in den übergeordneten Rechenzentren. So benötigen die Fahrzeuge neben
internen und mit der Außenwelt verbundenen Kommunikationssystemen einen
Zentralrechner. Dieser wiederum besteht aus Teilkomponenten, die
anspruchsvolle Berechnungen ausführen, riesige Datenmengen verarbeiten und
dabei höchste Zuverlässigkeit erreichen müssen.

KIT und TUM haben wissenschaftliche Koordination übernommen

Im Forschungsprojekt CeCaS (steht für: CentralCarServer) arbeiten 30
Partner aus Industrie und Forschung an den Architekturen, den Software-
Engineering-Prinzipien und den Realisierungsformen für zukünftige
Hochleistungsrechner im Auto. Die Koordination des Gesamtvorhabens liegt
bei der Infineon Technologies AG. Die wissenschaftliche Koordination haben
das KIT mit Professor Jürgen Becker, Leiter des Instituts für Technik der
Informationsverarbeitung (ITIV), und Professor Jörg Henkel, Leiter des
Forschungsbereichs Eingebettete elektronische Systeme am Institut für
Technische Informatik (ITEC-CES), sowie die Technische Universität München
(TUM) mit Professor Alois Knoll, Leiter des Lehrstuhls für Robotik,
Künstliche Intelligenz und Echtzeitsysteme (AIR) übernommen.

„Die Entwicklung energie- und kosteneffizienter Hochleistungsrechner mit
vollständiger Automotive-Qualifizierung, die den enormen Anforderungen an
Rechenleistung und Komplexität skalierbar gerecht werden, trägt
entscheidend zur Zukunftsfähigkeit und technologischen Souveränität der
deutschen Automobilindustrie bei“, sagt Becker. In CeCaS entstehe
Automotive-Supercomputing, das höchste Standards der Sicherheit und
Zuverlässigkeit erfülle. Das Projektkonsortium entwirft dazu Prozessoren,
Schnittstellen und Systemarchitekturen. Eine flexible Softwareumgebung
wird auf die Anforderungen neuester Algorithmen im Automobil zugeschnitten
– speziell, aber nicht nur, für den Einsatz Künstlicher Intelligenz (KI).

Hardwarebeschleuniger ermöglichen hocheffektive Bildverarbeitung

Das KIT hat in CeCaS den Entwurf von neuartigen Mehrzweck-
Hardwarebeschleunigern zur hocheffektiven Bildverarbeitung samt
Integration von zuverlässiger KI im Automobil übernommen. Die neuartigen
Beschleuniger werden über Hochgeschwindigkeits-Schnittstellen angebunden
und in die Hochleistungsprozessoren integriert. Dabei fokussieren die
Forschenden besonders die KI-Komponenten zwischen den Sensorknoten und dem
Zentralrechner. Zudem arbeitet das KIT innerhalb von CeCaS an neuen
Entwicklungswerkzeugen zur Analyse und Einhaltung von Echtzeitkriterien
sowie an umfassender Benchmarking-Software zur Evaluation der
Hardwarebeschleuniger.

„Der Fortschritt in der Automobiltechnik hängt direkt vom Fortschritt in
der Rechentechnik und Informatik ab – vor allem aber von der Fähigkeit der
Automobilindustrie, moderne Chiptechnologien für sich zu nutzen“, erklärt
Becker. „CeCaS unterstützt die deutsche Automobilindustrie dabei, auch im
digitalen Zeitalter eine führende Rolle im globalen Wettbewerb zu
spielen.“

Über CeCaS

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert CeCaS in
seiner Initiative MANNHEIM, benannt nach dem Geburtsort des Automobils,
mit rund 46 Millionen Euro. Das Projektvolumen beträgt insgesamt knapp 90
Millionen Euro. CeCaS ist auf drei Jahre angelegt.

Die 30 Kooperationspartner des Projekts MANNHEIM-CeCaS sind: Bosch,
Continental Automotive, ZF Friedrichshafen, Hella, AVL Software &
Functions, Ambrosys, Infineon Technologies AG (Koordination; mit Infineon
Technologies Dresden GmbH & Co. KG und Infineon Technologies Semiconductor
GmbH), Kernkonzept, Berliner Nanotest und Design, Missing Link
Electronics, Inchron, Glück Engineering, STTech, Steinbeis ZFW, Swissbit
Deutschland, Karlsruher Institut für Technologie (KIT) mit den Instituten
ITIV und ITEC-CES, FZI Forschungszentrum Informatik, Technische
Universität München mit den Lehrstühlen AIR, LIS und SEC, Hochschule
München, Universität zu Lübeck, Technische Universität Chemnitz,
Fraunhofer ENAS, IMWS, IPMS und IZM. (or)

Als „Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft“ schafft und
vermittelt das KIT Wissen für Gesellschaft und Umwelt. Ziel ist es, zu den
globalen Herausforderungen maßgebliche Beiträge in den Feldern Energie,
Mobilität und Information zu leisten. Dazu arbeiten rund 9 800
Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf einer breiten disziplinären Basis in
Natur-, Ingenieur-, Wirtschafts- sowie Geistes- und Sozialwissenschaften
zusammen. Seine 22 300 Studierenden bereitet das KIT durch ein
forschungsorientiertes universitäres Studium auf verantwortungsvolle
Aufgaben in Gesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft vor. Die
Innovationstätigkeit am KIT schlägt die Brücke zwischen Erkenntnis und
Anwendung zum gesellschaftlichen Nutzen, wirtschaftlichen Wohlstand und
Erhalt unserer natürlichen Lebensgrundlagen. Das KIT ist eine der
deutschen Exzellenzuniversitäten.

Diese Presseinformation ist im Internet abrufbar unter:
https://www.kit.edu/kit/presseinformationen.php