Montag, Juli 15, 2024
Wissenschaft und Forschung: Energiespeicher und Mobilität

Die Interaktion des Menschen mit selbstfahrenden Autos, Wärmeeffizienz im Elektromobil und die Entwicklungen neuer Materialien für leistungsfähige Superkondensatoren – Neues aus Österreich und Europa, von Fachhochschulen, Unternehmen und Universitäten.

Autonom von Linz nach Wien

Die JKU Linz forscht in Kooperation mit der FH Technikum Wien an Auswirkungen autonomer Fahrzeugtechnologien.

Autonomes Fahren schreitet voran, aber offene Fragen gibt es nicht nur bei der technischen Implementierung, sondern auch beim Zusammenwirken von Mensch und Maschine. Dazu wird am Lehrstuhl für Nachhaltige Transportlogistik 4.0 der Johannes-Kepler-Universität Linz geforscht. Die FH Technikum Wien ist Kooperationspartner. Zuletzt machte Lehrstuhlinhaberin Cristina Olaverri-Monreal mit einem autonomen Fahrzeug Halt am Hauptstandort der FHTW (Bild oben). Geforscht wird nämlich nicht nur am Fahrsimulator, sondern auch in der realen Umgebung eines Toyota-Pkws mit erweiterter Autonomie. »Die Ausstattung macht die Kontrolle des Fahrers über das Fahrzeug in vielen Szenarien überflüssig, obwohl eine Fahrerübernahme möglich und manchmal erforderlich ist. Wir ermitteln die Auswirkungen eines solchen Systems auf den Fahrer und dessen Fahrleistung«, erklärt Olaverri-Monreal. »Zu diesem Zweck wird das Verhalten der Verkehrsteilnehmer aus Fahrdaten analysiert.« Die verwendete Technologie besteht aus verschiedenen Sensoren, unter anderem Kameras und einem Augenerfassungssystem von Viewpointsystem. Das Fahrzeug ist mit einem LIDAR (»Light Detection and Ranging«) ausgestattet.


Energieeffizienz für Elektrofahrzeuge
Mit einem innovativen Wärmemanagementsystem will das deutsch-französische Forschungsprojekt InnoTherMS den Energieverbrauch von Elektrofahrzeugen auf das Nötigste reduzieren. Im Rahmen des Projekts wurde nun ein virtuelles, zentralisiertes, intelligentes und vorausschauendes Wärmemanagement-Tool entwickelt. Es basiert auf einer Simulations- und Modellierungssoftware für den Kühlkreislauf und berücksichtigt das thermische Speichersystem.

Die Lösung ermöglicht die Vorhersage und Steuerung der Heizung oder Kühlung eines Elektrofahrzeugs bei möglichst geringem Energieverbrauch, maximaler Autonomie und Gewährleistung des thermischen Komforts der Fahrgäste. Das soll die Reichweiten von Elektroautos um mindestens 10 % verbessern. Projektpartner sind Fraunhofer, Hochschule Esslingen und weitere Firmen und Forschungseinrichtungen.


Superkondensatoren statt Batterien

Die Technische Universität München forscht erfolgreich an leistungsfähigen Graphen-Verbindungen für Superkondensatoren.

Superkondensatoren können zwar schnell be- und entladen werden, ein Problem ist aber ihre geringe Energiedichte. Während Lithiumionen-Akkumulatoren eine Energiedichte von bis zu 265 Wattstunden pro Kilogramm (Wh/kg) erreichen, liefern bisherige »Supercaps« lediglich ein Zehntel davon. Nun hat ein Team um Roland Fischer, Professor für Anorganische und Metallorganische Chemie der Technischen Universität München, ein neuartiges, leistungsfähiges Graphen-Hybridmaterial für Superkondensatoren entwickelt. Der neue Energiespeicher erzielt nicht nur eine Energiedichte von bis zu 73 Wh/kg, was in etwa der Energiedichte eines Nickel-Metallhydrid Akkus entspricht, sondern leistet mit seiner Leistungsdichte von ­16 kW/kg auch deutlich mehr als die meisten anderen Superkondensatoren. Die Forscher setzen dabei auf sogenannte Hybridmaterialien. Die hohe Leistungsfähigkeit des Materials basiert auf der Kombination eines mikroporösen »metal organic framework (MOF)« mit der leitfähigen Graphen-Säure. Die entstehenden Hybrid-MOFs haben innere Oberflächen von bis zu 900 m² pro Gramm und sind als positive Elektrode extrem leistungsfähig.



Bild: Graphen-Hybride aus metallorganischen Netzwerken und Graphensäure ergeben eine hervorragende positive Elektrode für Superkondensatoren. Die schwarze Farbe zeigt eine hohe Elektronenmobilität an.

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