Auto/Motor

Das hybridelektrische Fliegen effizienter, sicherer und damit kommerziell
nutzbar machen: So lautet das Ziel des Forschungsverbunds EnaBle, der vom
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie mit insgesamt 8 Millionen
Euro gefördert wird. Dabei geht es um die Weiterentwicklung und
Optimierung eines hochinnovativen Hybridantriebssystems für den
Flugverkehr, das Brennstoffzellen und Batteriesysteme vereint. Herzstück
ist ein elektrisches 250 kW Antriebsstrangmodul, bei dem Druckluft-
gespeiste Brennstoffzellen zum Einsatz kommen. Beteiligt an dem Projekt,
das von Diehl Aerospace geführt wird, ist auch die Universität Ulm.

Der Luftverkehr muss in Zukunft sauberer werden und leiser. Um das zu
erreichen, braucht es hochinnovative Lösungen für umweltfreundliche
Flugantriebe. Besonders vielversprechend sind hier Hybridsysteme, die
Brennstoffzellen und Batterien vereinen. Sie erreichen nicht nur deutlich
höhere Reichweiten als reine E-Flieger, sondern bieten auch das
technologische Potential für ein Upscaling hin zu größeren
Leistungsklassen. Um den Weg bis zur industriellen Herstellung und
gewerblichen Verwertung dieser anspruchsvollen Technologie zu
beschleunigen, fördert das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
(BMWi) den Forschungsverbund EnaBle mit 8 Millionen Euro. Beteiligt an dem
Konsortium sind die Firmen Diehl Aerospace und MTU Aero Engines, zwei
führende Industrieunternehmen aus dem Luftfahrtbereich, sowie das Deutsche
Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), die DLR-Ausgründung H2Fly und die
Universität Ulm.
„Wir arbeiten gemeinsam an der Entwicklung eines hybridelektrischen
Antriebs bestehend aus Brennstoffzelle, Batterie, Leistungselektronik und
Power Management System. Das konkrete Ziel, das wir dabei erreichen
wollen, ist die zeitnahe industrielle Umsetzung für leichte Motorflugzeuge
mit bis zu 19 Sitzen“, erklärt Ronny A. Knepple. Der Ingenieur
verantwortet den Bereich Energiesysteme bei der Diehl Aerospace. Das
Unternehmen, das den Forschungsverbund EnaBle koordiniert, ist
Technologieführer für Avionik-Systeme und Spezialist für Cockpit-
Ausrüstungen.

Wie funktionieren solche Hybridsysteme eigentlich? „Die Brennstoffzelle
produziert Strom aus Wasserstoff und stellt damit die energetische
Grundlage des Propellerantriebes sicher. Lithium-Ionen-Batterien liefern
während des Starts oder Steigfluges zusätzliche Leistung, die benötigt
wird, um die Reiseflughöhe zu erreichen“, sagt Dr. Caroline Willich,
Wissenschaftlerin vom Institut für Energiewandlung und -speicherung der
Universität Ulm. Die Ingenieurin leitet gemeinsam mit ihrer
Institutskollegin Dr. Christiane Bauer die Ulmer Teilprojekte. An der Uni
Ulm soll unter anderem das Luftversorgungsmodul für die Brennstoffzellen
entwickelt werden. „Die Brennstoffzellen, die hier zum Einsatz kommen,
werden mit Druckluft betrieben. Die Druck-Aufladung macht die
Brennstoffzellen effizienter und ermöglicht höhere Leistungen. Dies ist
besonders in Flugzeugen von großem Interesse, denn diese bewegen sich in
großer Höhe und damit im Unterdruckbereich“, erläutert Willich.

In der Ulmer Verantwortung liegt auch die Entwicklung und Optimierung des
Leistungsmanagementsystems. Dieses muss präzise, schnell und ausfallsicher
dafür sorgen, dass die Batterie bei hohem Leistungsbedarf zusätzliche
Energie für den Antrieb zur Verfügung stellt und während des Fluges wieder
geladen werden kann. Das Leistungsmanagementsystem soll dabei in der Lage
sein, auf die Anforderungen unterschiedlicher Flugprofile präzise und
anwendungsnah zu reagieren. Ein ganz besonderes Alleinstellungsmerkmal am
Brennstoffzellen-Forschungsstandort Ulm ist ein Teststand, der in eine
klimatisierte Unterdruckkammer integriert ist. So können ganze
Antriebsstrangsysteme unter realistischen, flugrelevanten Bedingungen
charakterisiert und getestet werden.

Modularisierung erhöht Skalierbarkeit und erleichtert Wartung und
Reparatur

Ein ganz zentraler Aspekt bei der Entwicklung des Antriebsstrangs ist die
Modularisierung. Die Verbundpartner wollen damit einerseits die
Skalierbarkeit des Systems erhöhen, die letztendlich entscheidend dafür
ist, dass ein Prototyp industriell in Serie gehen kann. Andererseits
begünstigt ein modulares Entwicklungskonzept auch die Fehlererkennung und
-behebung und sorgt so für Erleichterungen bei der Wartung und Reparatur,
was wiederum mehr Sicherheit bringt. Hard- und Software müssen dafür
optimal aufeinander abgestimmt sein.

Entscheidend für den Projekterfolg ist nicht zuletzt die generische
Rechnerplattform, die im Rahmen von EnaBle entwickelt und eingesetzt
werden soll, samt umfassender Steuerungs- und Regelungsalgorithmen, die
für einen effizienten und reibungslosen Betrieb des Antriebsstrangs sorgen
sollen. Diehl Aerospace stellt dafür eine sogenannte Integrierte Modulare
Avionik (IMA) zur Verfügung. Die Abkürzung bezeichnet eine modulare
rechnergestützte Elektronikeinheit aus standardisierten Komponenten und
Schnittstellen, die im Flugzeug dafür sorgt, dass die verschiedenen
Systeme miteinander kommunizieren können.

Das Institut für Technische Thermodynamik am DLR kümmert sich speziell um
die Entwicklung des Brennstoffzellen- und Batteriesystems. An der
Universität Ulm – wie bereits beschrieben – konzentriert man sich
insbesondere auf das Luftversorgungsmodul für die Druckluft-
Brennstoffzelle, das ausfallsichere Leistungsmanagement sowie die Prüfung
des neuen hybriden Gesamtantriebsstranges in der Uni-eigenen Testanlage
mit klimatisierter Unterdruckkammer. MTU Aero Engines, führender deutscher
Triebwerkhersteller, arbeitet an der Gesamtintegration des
Entwicklungskonzepts für Flugzeuge aus der Klasse der 19 bis 80 Sitzer.
Die DLR-Ausgründung H2Fly widmet sich im Rahmen von EnaBle insbesondere
der Klärung sicherheitstechnischer Anforderungen und Fragen der Zulassung.

„Industrieunternehmen, Forschungseinrichtungen und Ausgründungen arbeiten
bei EnaBle Hand in Hand. Letztendlich geht es um den Aufbau einer
Gesamtsystemkompetenz für Brennstoffzellen-Batterie-Hybride, die dazu
beitragen wird, den Technologiestandort Deutschland zu stärken und neue
Arbeitsplätze zu schaffen“, sind die Projektpartner überzeugt. Aber auch
die Universität Ulm und ihre Studierenden profitieren von diesem
industrienahen Verbundprojekt: „EnaBle gibt unseren
Nachwuchswissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern die Chance,
anwendungsnahe Forschung in einem hochinnovativen Umfeld zu betreiben.
Unsere Ingenieure und Ingenieurinnen lernen dabei, nach Normen und
Qualitätsrichtlinien zu arbeiten, die Industrialisierung von Produkten
vorzubereiten und gleichzeitig Zukunftstechnologien weiterzutreiben“,
betont Dr. Christiane Bauer.

Professur BWL – Betriebliche Umweltökonomie und Nachhaltigkeit der TU
Chemnitz gibt Empfehlungen für die Gestaltung von Unterrichtseinheiten
rund um das Fahrrad – Lehr- und Lernmaterialien können angefordert werden

Im Projekt „RADerFAHREN“, das an der Professur BWL – Betriebliche
Umweltökonomie und Nachhaltigkeit (Leitung: Prof. Dr. Marlen Gabriele
Arnold) der Technischen Universität Chemnitz durchgeführt wird, liegt ein
Schwerpunkt auf der Wissensvermittlung und Bewusstseinsbildung bezüglich
Fahrradmobilität sowie Umwelt-, Gesundheits- und Verkehrserziehung bei
Schülerinnen und Schülern an Chemnitzer Grund- und weiterführenden
Schulen. Ende Juni wurden deshalb Unterrichtseinheiten am Chemnitzer
Schulmodell mit zwei vierten Klassen durchgeführt. „In Ergänzung zu der
bereits bestehenden schulischen Radfahrausbildung mit den
Themenschwerpunkten ‚Fahrradteile‘, ‚Schilderkunde‘ und ‚Links abbiegen“
stand die ganzheitliche, fächerübergreifende und spielerische Einordnung
des Fahrrads als nachhaltige und umweltfreundliche Verkehrsmittelwahl im
Fokus“, so Projektmitarbeiterin Dr. Katja Beyer. Hierzu wurden im Vorfeld
sechs Themenbereiche identifiziert sowie altersgerechte Aufgaben und
Spiele mit unterschiedlichen Schwierigkeitsgraden und Umfängen entwickelt,
welche die Bedeutung des Fahrrads und Radfahrens im Kontext der
verschiedenen Dimensionen von Nachhaltigkeit, Mobilitätsbildung und
Verkehrserziehung unterstreichen. Aus den Erfahrungen in der Umsetzung
dieser Unterrichtseinheiten geben die Forschenden folgende Empfehlungen
und Anregungen zur Ergänzung und Erweiterung der schulischen
Radverkehrsausbildung im Hinblick auf eine noch stärkere Einbindung des
Fahrrads als nachhaltiges Fortbewegungsmittel:

1.      Fahrrad als nachhaltiges Verkehrsmittel für den Schul- und
Freizeitweg

•       Ziele des Themenbereichs: Förderung eines bewusste(re)n
Wahrnehmens des Fahrrads als umweltfreundliches Verkehrsmittel und als
Ersatz des „Eltern- oder Enkel-Taxis“ für Alltagswege

•       Beispielhafte Aufgabeninhalte: Überlegen von Vorteilen des
Fahrradfahrens zur Schule; Geführter „Hörspaziergang“; Reflektieren von
Gründen und Argumenten, die eine Nutzung des Fahrrads im Alltag erschweren

2.      Fahrrad als technisches Objekt

•       Ziele des Themenbereichs: Verfestigung von Wissen zu Fahrradteilen
und zur Sicherstellung der Verkehrstauglichkeit des Fahrrads auf dem
(Schul-)Weg

•       Beispielhafte Aufgabeninhalte: Zuordnung von technischen
Komponenten des Fahrrads zu möglichen Schäden; Kennenlernen von
verschiedenen Fahrradtypen und ihren Einsatzmöglichkeiten; Kennenlernen
von verschiedenen Materialien und Werkstoffen eines Fahrrads; Kennenlernen
von Fahrradzubehör; Lückentext zum nachhaltigen Umgang mit Fahrrädern

3.      Fahrrad als Gestaltungsobjekt und Fahrradkunst

•       Ziele des Themenbereichs: Nutzung des Fahrrads und Fahrradzubehörs
als Anregung für kreatives individuelles Gestalten und das Umsetzen
künstlerisch-ästhetischer Ideen

•       Beispielhafte Aufgabeninhalte: Kennenlernen bzw. Umsetzen
verschiedener Recycling- und Upcycling-Ideen zu alten bzw. gebrauchten
Fahrrädern sowie einzelnen Fahrradteilen unter Verwendung nachhaltiger
Materialien; Reflektieren von Ideen zur Umsetzung von Fahrradkunst und
deren Beiträge zur Förderung von Nachhaltigkeit

4.      Fahrradfahren fördert gemeinsame Erlebnisse und das Erleben von
Gemeinschaft und Zusammenhalt

•       Ziele des Themenbereichs: Anregungen für Kinder, um gemeinsame
Fahrradtouren mit Freunden, Klassenkameradinnen und Klassenkameraden oder
Eltern zu planen und zu unternehmen; Förderung sozialer und
verkehrsgerechter Verhaltens- und Kommunikationsweisen

•       Beispielhafte Aufgabeninhalte: Erkennen von Begriffen, die auf
soziales Verkehrsverhalten schließen; Anfertigung einer Liste zur
Tourenplanung; Textverständnis zu Schulradweg und Fahrradkultur in anderen
Ländern

5.      Fahrradfahren unterstützt Bewegung und sportliche Betätigung

•       Ziele des Themenbereichs: Fahrradfahren als sportlicher Ausgleich
zum Lernen in der Schule; bewusste(re)s Wahrnehmen des Fahrrads und
Radfahrens für Bewegung an der frischen Luft und Aufenthalte im Freien;
positive Effekte des Radfahrens auf körperliches, geistiges und seelisches
Wohlbefinden (z. B. Ausgeglichenheit; Förderung des Orientierungssinns)

•       Beispielhafte Aufgabeninhalte: Fahrradweg-Labyrinth zum
Kennenlernen verschiedener gesundheitsbezogener Vorteile und physisch-
motorischer Kompetenzen des Radfahrens; Überlegen und Durchführen von
Fahrradspielen

6.      Fahrradfahren fördert aktiv den Schutz natürlicher
Lebensgrundlagen und des Klimas

•       Ziele des Themenbereichs: bewusste(re)s Entdecken und Erleben der
Natur und Artenvielfalt; Umwelt und Klima schützen mit dem Fahrrad und
während des Fahrradfahrens

•       Beispielhafte Aufgabeninhalte: Erkennen saisonaler, heimischer
Pflanzen auf Fahrradtouren; Identifizieren von Umweltproblemen, die mit
dem (urbanen) Autoverkehr verbunden sind; Konsequenzen des Fahrradfahrens
zu verschiedenen Jahreszeiten und Wetterlagen; Reflektieren von
ökologischen Vorteilen des Fahrradfahrens im Alltag

Lehr- und Lernmaterialien werden zur Verfügung gestellt

Am Projekt bzw. an den entwickelten Materialien interessierte Lehrkräfte,
Studierende der TU Chemnitz im Studiengang Lehramt an Grundschulen,
Erzieherinnen und Erzieher, Eltern oder Akteurinnen und Akteure mit
beispielsweise Bezügen zur Umwelt- und Mobilitätsbildung sind eingeladen,
sich bei Rückfragen an die Mitarbeiterin des Projektes „RADerFAHREN“, Dr.
Katja Beyer, E-Mail Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein..de, zu wenden. Ein
ausführlicher Bericht zu den Unterrichtseinheiten wird demnächst auch auf
der Projektwebseite von „RADerFAHREN“ (https://www.tu-
chemnitz.de/wirtschaft/bwl8/raderfahren.php) veröffentlicht.

Ausblick: Studierende gestalten Nachhaltigkeits-Fahrradtour –
Veranstaltungen im August und September

Im weiteren Projektverlauf sind nun zunächst Aktionen mit Studierenden an
der Fakultät für Wirtschaftswissenschaften der TU Chemnitz geplant, die im
Rahmen eines Anwendungsprojektes eine Nachhaltigkeits-Fahrradtour in
Chemnitz organisieren und damit einen wesentlichen Beitrag zur Förderung
einer nachhaltigen Mobilitätskultur in der Stadt leisten können. Ferner
wird derzeit zusammen mit der Kommunikations- und Visualisierungsagentur
SKETCHWORKS eine Mini-Comic-Serie gestaltet, die sich an Kinder und deren
Eltern richtet. Darüber hinaus werden beispielsweise die Vorbereitungen
für eine aktive Beteiligung des Projektes „RADerFAHREN“ im Rahmen des
Nachhaltigkeitsfestivals im Alternativen Jugendzentrum in Chemnitz am 14.
August 2021 sowie der Europäischen Mobilitätswoche (16. bis 22. September
2021) und des Mobilitätstages am 22. September 2021 auf dem Chemnitzer
Sonnenberg weitergeführt. In diesem Zusammenhang werden gemeinsam mit dem
EU-Projekt INTERLACE und der Verkehrswacht Chemnitz e.V. Ideen und
Maßnahmen ausgearbeitet, die eine noch aktivere Beteiligung von
Bürgerinnen und Bürgern sowie anderen Stakeholdern im Projekt ermöglichen
sollen.

Das Projekt „RADerFAHREN“ wird vom Bundesministerium für Verkehr und
digitale Infrastruktur (BMVI) aus Mitteln zur Umsetzung des Nationalen
Radverkehrsplans 2020 gefördert.

Wie können wir Mobilität in Zukunft nachhaltiger und gerechter gestalten?
Mit dieser Frage startet eine neue Gesprächsreihe des Futuriums. Gemeinsam
mit seinen Gästen geht das Moderationsduo Canzler & Kalmbach in der
Youtube-Serie auf die Suche nach der Mobilität von morgen. Die erste Folge
erscheint am 28. Juli 2021 um 17:30 Uhr.

„Mobilität ist ein fester Bestandteil unseres Alltags. Viele Aktivitäten
und Lebensentwürfe sind ohne Mobilität nur schwer vorstellbar“, erklärt
Karena Kalmbach, Leiterin der Stabsstelle Strategie und Inhalte im
Futurium. Die Expertin für Umwelt- und Technikgeschichte übernimmt –
gemeinsam mit dem Mobilitätsforscher Weert Canzler – die Moderation der
neuen Youtube-Serie „Alles bewegt!“ „Aber Mobilität ist nichts
Universelles: nicht jede*r ist gleich mobil. Und ebenso wie sich Mobilität
in der Vergangenheit immer wieder verändert hat, wird sie sich in der
Zukunft immer wieder verändern“, erläutert Kalmbach weiter. „Wir
diskutieren in dieser Gesprächsreihe, wie wir diese Veränderungen aktiv
mitgestalten können. Denn gerade weil Mobilität in unserem Alltag so
wichtig ist, müssen wir uns fragen, was unsere Mobilität in Zukunft
eigentlich ausmachen soll.“

In der Youtube-Serie „Alles bewegt!“ sammelt das Moderationsduo Canzler &
Kalmbach mit verschiedenen Expert*innen Gedanken, Szenarien und
Perspektiven zur Mobilität der Zukunft. Gemeinsam wollen sie Antworten
finden: Welche Formen von Mobilität, welche gesellschaftlichen
Veränderungen und technischen Innovationen wollen wir? Wie und wofür
wollen wir sie einsetzen? Mobilitätsvielfalt und Mobilitätsgerechtigkeit:
Ist es das, was wir brauchen?

Moderator*innen der digitalen Veranstaltungsreihe sind Dr. habil. Weert
Canzler, Mobilitätsforscher am Wissenschaftszentrum Berlin für
Sozialforschung, und Dr. Karena Kalmbach, Leiterin der Stabsstelle
Strategie und Inhalte im Futurium und Expertin für Umwelt- und
Technikgeschichte.

Von Juli 2021 bis März 2022 erscheint monatlich eine neue Folge auf dem
Youtube-Kanal des Futuriums. Alle Folgen werden auch mit Untertiteln in
einfacher Sprache verfügbar sein.  https://www.youtube.com/c/Futurium

Informationen zu den ersten Folgen:
#1: Alles bewegt! CO2-frei bis 2045
Unser erstes Thema der YouTube-Serie: CO2-frei bis 2045. Das bedeutet: bis
dahin klimaneutral unterwegs sein. Wie gehen wir also den Änderungsbedarf
bei der Mobilität und die Herausforderung Klimawandel im Jahr 2021 an? Wie
weit sind wir schon, und was sind die großen Handlungsfelder? Dazu
sprechen Canzler & Kalmbach mit Mathis Wackernagel vom Global Footprint
Network. Er gilt als Vordenker im Bereich Nachhaltigkeit und entwickelte
gemeinsam mit William Rees das Konzept des Ökologischen Fußabdrucks.
Gast: Mathias Wackernagel, Global Footprint Network
28.07.2021, 17:30 Uhr Link: https://www.youtube.com/watch?v=GRpZ5uvSFRw

#2: Alles bewegt! Der Weg zum sauberen Verkehr
Heißt klimafreundlich automatisch weniger Mobilität? Eine nachhaltige
Mobilität der Zukunft ist ohne Verkehrs- und Energiewende nicht umsetzbar:
aber, was heißt das konkret? Canzler & Kalmbach haben Christian Hochfeld
zu Gast. Der Direktor des Think Tanks Agora Verkehrswende leitete zuvor
bei der Deutschen Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) das
Programm für Nachhaltigen Verkehr in China. In dem Gespräch mit ihm geht
es um vielversprechende Hebel für den Wandel, um den Trend zum
Elektromotor und um globale Strategien für nachhaltigen Verkehr. Christian
Hochfeld ist der Auffassung, dass wir uns nicht aus der Klimakrise
herausfördern können, sondern einen breiten Politikmix brauchen. Und der
technologische Wandel muss einhergehen mit einem Wandel im
Mobilitätsverständnis, mit weniger privaten Pkw und mehr öffentlichen und
geteilten Verkehrsmitteln.
Gast: Christian Hochfeld, Direktor des Think Tanks Agora Verkehrswende
25.08.2021, 17:30 Uhr

#3: Alles bewegt! Die Stadt und das Land – Beziehungsstatus: War’s das?
Mit Ruhe, Sachlichkeit und positiver Energie gehen Canzler & Kalmbach in
die Diskussion über eine gerechte Verkehrswende. Sie sprechen über
Möglichkeiten für den Alltag von Pendler*innen, über Stadt- und Landflucht
sowie über Platzknappheit in den urbanen Räumen und unerreichbare Regionen
in ländlichen Gebieten. Abgehängt oder privilegiert? Welche Rolle können
Homeoffice und digitale Arbeit für die Verkehrswende spielen? Ist das
autonom fahrende Shuttle die Lösung der ländlichen Verkehrsprobleme?
Canzler & Kalmbach verlassen für einen Moment das Auto-zentrierte Bild der
Gegenwart und haben die Verkehrsgeografin Barbara Lenz eingeladen, um neue
Denkansätze für die Verbindung zwischen urbanen und ländlichen Räumen zu
erkunden.
Gast: Barbara Lenz, Professorin für Verkehrsgeografie an der Berliner
Humboldt-Universität und ehem. Direktorin des DLR-Instituts für
Verkehrsforschung
29.09.2021, 17:30 Uhr

Mehr Informationen unter: https://futurium.de/de/blog/canzler-kalmbach-
reden-ueber-mobilitaet