36 Monate Laufzeit: 01.08.2021 – 31.07.2024 Orte: Bad Staffelstein, Bietigheim-Bissingen, München, Wuppertal
Kurzbeschreibung
Der großflächige Einsatz fahrerloser, elektrifizierter Transportsysteme (zum Beispiel E-Busse) wird dazu beitragen, die Verkehrs- und Emissionsbelastung in deutschen Innenstädten nachhaltig zu reduzieren. Um diese E-Fahrzeuge zuverlässig und effizient mit Strom zu versorgen, bedarf es einer entsprechenden autonomen und induktiven Ladeinfrastruktur. Herkömmliche Lösungen sind allerdings noch immer sehr teuer und daher für den praktischen Einsatz ungeeignet. Das Projektvorhaben MILAS entwickelt und erprobt ein marktfähiges induktives Ladesystem für autonome E-Shuttle-Busse, das statische sowie dynamische Ladevorgänge mit einer Ladeleistung von 7 kW ermöglicht. Das in diesem Projekt akquirierte Wissen dient dabei als Grundlage für eine systemische Bewertung und hilft, das Konzept auf weitere Transportsysteme beispielsweise auch für Flughäfen oder Krankenhäuser zu übertragen. Durch die zusätzliche Energieversorgung der E-Shuttle-Busse über eine Photovoltaikanlage und einem damit verbundenen Energiespeicher leistet MILAS zudem einen wichtigen Beitrag für eine autarke und CO2-neutrale Mobilität.
Ausgangslage
Die fortschreitende Elektrifizierung und Automatisierung von Verkehrsmitteln führt auch im ÖPNV zu einem tiefgreifenden Wandel. Eine besondere Herausforderung beim Einsatz autonomer elektrifizierter Shuttle-Busse stellt nach heutigem Stand der Technik noch immer deren unvollständig automatisierter Ladevorgang dar. Konduktive Ladevorgänge führen zu personellem Aufwand und damit zu erhöhten Kosten. Diese entfallen beim induktiven Ladevorgang vollständig, da dieser ohne menschliche Mitarbeit auskommt. Darüber hinaus bieten induktive Ladesysteme bei entsprechender Ausgestaltung der Infrastruktur auch die Möglichkeit, neben statischen Ladevorgängen an einem Depot auch dynamisch während der Fahrt aufzuladen. Trotz ihrer Vorteile sind induktive Ladesysteme hinsichtlich ihres Einsatzes in ÖPNV-Flotten nur unzureichend erforscht. Durch die technische Erprobung und die systemische wie auch wirtschaftliche Bewertung induktiver Ladesysteme zum vollständig autonomen Betrieb von E-Shuttle-Bussen trägt MILAS maßgeblich zur Transformation der Mobilität im öffentlichen Raum bei. Dadurch profitiert auch der Technologiestandort Deutschland mit Blick auf eine Vorreiterrolle im Bereich der Elektromobilität.
Projektidee
Induktive Ladesysteme bestehen aus stationären GA- und mobilseitigen, d.h. am E-Fahrzeug befindlichen, VA-Komponenten. Eine magnetische Kopplung beider Teilsysteme erfolgt bei bisherigen Systemen durch Weichferrite. Bei MILAS wird ein neuartiges GA-Modul entwickelt, das auf der Materialverwendung von magnetisierbarem Beton basiert. Der große Vorteil: Durch magnetisierbaren Beton lässt sich nicht nur die kostenintensive Applikation der Weichferrite ersetzen – sein effizienter Einsatz ermöglicht auch eine modulare Bauweise der GA-Module, durch welche sich das stationäre Modell leicht in eine dynamische Ladestrecke umwandeln lässt. Auf diese Weise entwickelt und erprobt MILAS eine optimierte und günstigere Produktion von induktiven Ladesystemen, bei dem die autonomen Shuttle-Busse statisch wie auch dynamisch mit einer Ladeleistung von 7 kW induktiv geladen werden können. Die tatsächliche Ladeleistung wird durch eine Photovoltaik-Anlage anhand unterschiedlicher Parameter wie der Wetterprognose, dem Lade- und Alterungszustand der Batterie oder der aktuell verfügbaren Energie bestimmt und über ein intelligentes Energiemanagementsystem gesteuert.
Ziele
Im Zuge eines zweistufigen Feldtests soll ein praxistaugliches Geschäftsmodell zum wirtschaftlichen Betrieb einer solchen Ladeinfrastruktur für E-Shuttles abgeleitet werden. Hierbei werden vor allem folgende Teilziele verfolgt:
Praxisanwendungen
In einer ersten Testphase des Projekts wird eine Prototypenanlage auf dem Betriebshof der Fa. Valeo entwickelt und erprobt. Dabei werden auch unterschiedliche Positionierungen der induktiven Lademodule entlang der Teststrecke im Flottenbetrieb ausgetestet. Die zweite Phase etabliert und erprobt den praktischen Einsatz der induktiven Ladeinfrastruktur auf einer öffentlichen Teststrecke in Bad Staffelstein durch den Einsatz mehrerer autonomer E-Shuttles. Zielkriterien hierfür sind das reibungslose stationäre und dynamische Laden entlang der Strecke unter Einhaltung gesetzlicher Grenzwerte, ein hoher Wirkungsgrad und die Wirtschaftlichkeit des Betriebs.
Highlights