Projekte "Klima, Energie und Mobilität"

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung der digitalen Lösung für einen Carport mit PV-Modul bedecktem Dach auf Parkplatzflächen. Das Energiemanagementsystem soll vor allem auf Parkplätzen mit längerer Standzeit (z.B.: Betriebsparkplätze) eine netzdienliche Fahrweise ermöglichen und dabei die Prognosedaten der solaren Strahlung einbeziehen.

Projektleitung/Project Manager | Prof. Dr.-Ing. U. Herrmann, [email protected] mit/with Dipl.-Ing. C. Teixeira Boura, [email protected]; C. Schwager M.Sc., [email protected]

Mitarbeitende/Staff | Dr. Hemalatha Annepu M.Eng., Maria Hahn M.Sc., Peer Samuel M.Sc., Dipl.-Ing. Mani Yousefpour Lazardjani

In Zusammenarbeit mit/In collaboration with | Solar Institut Jülich

Förderlinie/Funding line | Zuwendungen des Landes Nordrhein-Westfalen unter Einsatz von Mitteln aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) 2014-2020 „Investitionen in Wachstum und Beschäftigung“

Heute werden E-Mobile über Ladestationen oder Steckdosen mit dem Stromnetz verbunden und mit der vollen Ladekapazität des Anschlusses aufgeladen, bis das Batteriemanagementsystem des Fahrzeugs, abhängig vom Ladezustand der Batterie, die Ladeleistung reduziert. Eine Optimierung der Beladung unter Berücksichtigung der Zeit, die das Fahrzeug voraussichtlich am Abstellort verbleibt, sowie auch der unterschiedlichen Nutzeranforderung, findet nicht statt. In einem Energiesystem mit überwiegendem Anteil an E-Mobilen z.B. 40 Mio. Pkw in Deutschland wird es aufgrund der nötigen zusätzlichen Netz- und Ladeleistung und aufgrund der schwankenden, dargebotsabhängigen elektrischen Leistung aus erneuerbaren Energien technisch kaum möglich und volkswirtschaftlich nicht sinnvoll sein, diese „klassische Ladestrategie“ beizubehalten. Um die erneuerbaren Energien bestmöglich zu nutzen, Ausfallarbeit zu reduzieren und die Kosten für den Ausbau der Stromnetzinfrastruktur zu begrenzen, ist zukünftig eine Flexibilisierung des bestehenden Stromsystems durch stärkere Flexibilisierung der Nachfrage und/oder Speichertechnologien unabdingbar. Die E-Mobilität bietet dabei beides, sowohl die Möglichkeit der Flexibilisierung der Nachfrage nach elektrischer Energie und Leistung, als auch zusätzliche Stromspeicherkapazität. Im Projekt wird ein Modell erprobt, bei dem öffentliche Ladesäulen als Teil der Netzinfrastruktur errichtet werden und bei dem sich der Betrieb der Ladesäulen alleinig durch Netzentgelte refinanziert. Die im Projekt entwickelten „Smarten Ladesäulen“ reizen durch einen Energieanbieterwettbewerb, also eine freie Lieferantenwahl, niedrigere Preise an und fördern ein flexibles Nutzerverhalten, indem die Kunden bei jedem Ladevorgang ihre Bedürfnisse über eine Web-Applikation angeben können. Aus diesen Bedürfnissen und der daraus resultierenden Flexibilität in der Beladung erstellen die Lieferanten für den expliziten Ladevorgang Angebote, die in das intelligente Lademanagement einfließen. In mehreren Demonstratoren werden die Ladesäulen mit dem entwickelten „Ökosystem“ aus Ladesäulennavigation, Optimierungsbackend und modernen Front-End-Lösungen zur Kundenkommunikation entwickelt und durch die Verbundpartner getestet.

Projekthomepage: https://www.m2c-lab.fh-aachen.de/smarte-ladesaule/index.php 

Projektleitung/Project Manager | Prof. Dr.-Ing. T. Ritz, [email protected]

Mitarbeitende/Staff | Till Franzke M.Eng., Philipp Tambornino B.Sc., David Erberich B.Sc.

Förderlinie/Funding line | Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE), Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen

Durch das ERA-NET Plus-Projekt COSTART e-bus soll die Integration von Elektrofahrzeugen in lokale ÖV-Flotten vorangetrieben werden. Letztlich werden die Ergebnisse des EU-Forschungsprojektes die weitverbreiteten Bedenken bezüglich Machbarkeit, technischer Zuverlässigkeit sowie hoher Kosten von Elektromobilität (hier: E-Busse im ÖPNV) reduzieren. Diese Bedenken stellen zurzeit ein deutliches Hemmnis für den Markthochlauf der Elektromobilität im ÖPNV dar.

In diesem Kontext steht das Aachener Bus-Unternehmen ASEAG vor der Aufgabe, in den nächsten Jahren batterieelektrische Busse in ihren Fuhrpark zu integrieren. Dabei strebt die ASEAG einen Fahrbetrieb mit zwei Bustypen (Gelenk-, und Doppelgelenkbus) mit Übernacht-Ladekonzept und Diesel-Zusatzheizer sowie Wärmepumpensystem an. Für die Bewertung des Markthochlaufes dieser elektrifizierten Busflotte wird die FH Aachen die Erhebung einer breiten Datenbasis sowie deren Analyse durchführen. Diese Datenbasis wird durch die messtechnische Untersuchung aller e-busse auf unterschiedlichen Linienprofilen bereitgestellt, um daraus ein Simulationsmodell zu entwickeln. Auf Basis dieses Simulationsmodells auf Flotten-Ebene wird ein Entscheidungswerkzeug entwickelt, dass neben den Betriebsparametern des Fahrzeugs die betriebswirtschaftlichen sowie die volkswirtschaftlichen Kosten mit einbezieht. Dies ermöglicht es dem Anwender, primär ÖPVN-Betriebe, unterschiedliche e-bus Konfigurationen (inkl. Ladekonzept, HVAC-System, Bustyp) für spezifische Einsatzmuster zu untersuchen.

Projektleitung/Project Manager | Prof. Dr.-Ing. C. Hebel, [email protected] mit/with Prof. Dr.-Ing. G. Feyerl, [email protected], Prof. Dipl.-Ing. H. Kemper, [email protected]

Mitarbeitende/Staff | Dipl.-Ing. Daniel Busse, Torsten Merkens M.Eng., Sven Schulze M.Sc., Ziyi Wu M.Sc.

Förderlinie/Funding line | Energie- und Klimafonds des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (ERA-NET Cofund "Electric Mobility Europe") 

Während der Klimawandel bereits in zahlreichen Studiengängen und Weiterbildungsangeboten thematisiert wird und Bildungs‐ und Kommunikationsmaterialien zum Thema Klimawandel vielfältig und umfassend vorhanden sind, wird das Thema „Anpassung an den Klima-wandel“ insbesondere in technischen Studiengängen bisher nur am Rande betrachtet. In erster Linie konzentrieren sich bestehende Angebote und Materialien auf die Vermittlung naturwissenschaftlicher Zusammenhänge der Klimaproblematik sowie auf die gesellschaftlichen Konsequenzen. Die mit der Anpassung an den Klimawandel und seinen Folgen einhergehenden Aspekte und Herausforderungen wurden insbesondere für den Bereich der Mobilität bislang nur ansatzweise in der Lehre aufgegriffen. Ziel des Projektes ist daher die Entwicklung eines Lehrmoduls auf Masterniveau.

Projektleitung/Project Manager | Prof. Dr.-Ing. T. Esch, [email protected]

Mitarbeitende/Staff | Oliver Schopen M.Sc.

In Zusammenarbeit mit/In collaboration with | Institut NOWUM-Energy

Förderlinie/Funding line | Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit, Berlin; Förderprogramm "Anpassung an den Klimawandel

Mit dem Spider Robot wird eine Kletterroboteranlage für den Transport erforderlicher Geräte und Personen zur Instandhaltung von Türmen von Windenergieanlagen (WEA) entwickelt. Instandhaltungswerkzeuge, wie z.B. Laseranlagen für die Reparatur von Roststellen oder Ultraschall für die Diagnose von Schweißnähten, können damit wetterunabhängig an beliebigen Stellen der Turmoberfläche eingesetzt werden. Schäden, wie z.B. Rost auf Schweißnähten und Beschichtungsfehler, können so repariert werden. Der Spider Robot wird als Plattform für Instandhaltungswerkzeuge eingesetzt, die zur Inspektion, Überwachung und Wartung von Türmen bereits existieren. Mit geringem Adaptionsaufwand können diese an den WEA bemannt, sowie unbemannt mit höchster Bearbeitungspräzision eingesetzt werden. Der Spider Robot benutzt die äußere Oberfläche des Turms als Fahrbahn für seine Bewegung entlang der Turmachse. Diese Aufwärtsbewegung wird durch Fahrantriebe realisiert, welche um den ganzen Turmumfang herum verteilt sind und durch Aktuatoren an die Turmoberfläche gedrückt werden. Im Rahmen dieses Antrags wird ein Spider Robot-Demonstrator in kleinerem Maßstab für unbemannten Betrieb entwickelt und am Teststand der FH Aachen getestet. Gleichzeitig wird die Skalierbarkeit des Demonstrators auf größere Maßstäbe untersucht. Die Steuerung, Kinematik, Strukturbelastung, Stabilität der Anlage, sowie das dynamische Verhalten bei verschiedenen Belastungsfällen werden anhand des Demonstrators getestet. Außerdem einige Werkzeugzellen integriert, worin verschiedene Werkzeuge wie Laser oder Ultraschall getestet werden können.

Projektleitung/Project Manager | Prof. Dr.-Ing. P. Dahmann, [email protected]

Mitarbeitende/Staff | Dipl.-Ing. Mohsen Bagheri, Steffen Scholtes B.Eng.

Förderlinie/Funding line | EFRE.NRW - Europäischen Fonds für regionale Entwicklung

Die Elektrifizierung von Systemen und die Integration von elektrischen Komponenten nimmt eine immer dominantere Stellung in der Automobiltechnik ein. Parallel spielt die Aufladung im Zusammenhang mit der Nutzung von Kraftstoffeinsparpotentialen (Downsizing) und der Verbesserung des Emissionsverhaltens für alle Arten von Verbrennungsmotoren eine unverzichtbare Rolle. Das Projekt E-Boost setzt sich daher zum Ziel, das Betriebsverhalten eines elektrisch angetriebenen Verdichters (E-Booster) in einer Prüfumgebung versuchstechnisch und simulativ zu bewerten und Impulse für die zukünftige Nutzung dieses Systems zu geben.

Der inhaltliche Schwerpunkt des Forschungsprojektes liegt auf dem Layout und auf dem Aufbau eines Aggregate-Prüfstandes für elektrische Aufladesysteme, wie sie im automobilen Bereich zum Einsatz kommen. Ziel ist es, stationäre und transiente Vermessungen unter verschiedensten Randbedingungen durchführen zu können. Zur Nachbildung realer Betriebsparameter des elektrischen Verdichters kommen eine Konditioniereinheit für Kühlwasser und ein Aufladeaggregat zum Einsatz, welches definierte Werte für Luftdruck und –temperatur vor dem Verdichtereintritt präzise einregelt.

Projektleitung/Project Leader | Prof. Dipl.-Ing. H. Kemper, [email protected] mit/with Prof. Dr.-Ing. T. Esch, [email protected]

Mitarbeitende/Staff | Dipl.-Ing. Daniel Busse, Dipl.-Ing. Jörg Kreyer M.Sc.

Auftraggeber/Client | University Research Program - Test stand to access electrically driven supercharger

Im Rahmen des Projektes wird ein Prüfgerät beschafft, das ein Batteriesystem charakteristisch laden und entladen kann. Hiermit werden Prüfungen und Einsatztests von Batteriesystemen im Hinblick auf deren Serieneinsatz durchgeführt.

Das Gerät dient i.B. zur Prüfung von Systemen mit einem Spannungsniveau von 48V - der zukünftigen Bordnetzspannung in Kraftfahrzeugen.

Ebenso kann das Prüfsystem spiegelbildlich auch Leistungselektroniksystemen und elektrischen Antrieben als Batterieersatzsystem (als sog. Batterieemulator) dienen. So können alternative Antriebssysteme stationär untersucht werden, was mit realen Batterien nur eingeschränkt möglich ist.

Projektleitung/Project Manager | Prof. Dipl.-Ing. H. Kemper, [email protected]

Mitarbeitende/Staff | Ziyi Wu M.Sc.

Förderlinie/Funding line | Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung NRW

Die Zielstellung ist die Konzeption und Entwicklung eines automatisierten, bedienerlosen Ladesystems für Elektrofahrzeuge. Durch technische Innovationen und neue, innovative Ansätze soll in diesem Vorhaben ein vollautomatisiertes Ladesystem für Elektrofahrzeuge entwickelt und erprobt werden, welches eine maximale Bedienerfreundlichkeit und die Möglichkeit zur Nachrüstung in heutige Elektrofahrzeuge bietet und sich durch Einfachheit auszeichnet. Hierdurch müssen Nutzer von Elektrofahrzeugen diese nicht mehr per Ladekabel mit dem Stromnetz verbinden, sondern ihr Fahrzeug „nur noch parken“. Die Koppelung des Fahrzeuges mit dem Stromnetz wird dabei über den Unterboden durch eine physische Verbindung mittels induktiv-kontaktbehafteten Steckers realisiert.

Projektleitung/Project Leader | Prof. Dr.-Ing. T. Röth, [email protected]

Mitarbeitende/Staff | Dipl.-Wirt.-Ing. Michael Pielen

Auftraggeber/Client | AiF Projekt GmbH

Die Zukunft des Services von Windenergieanlagen (WEA) sollte mit dem SMART Kletterroboter wesentlich effizienter, wirtschaftlicher, gefahrloser und besser planbar sein. In Phase 1 lag der Fokus darin, das SMART Klettersystem mit den in Frage kommenden Belastungen im Labormaßstab 1:3 (Demonstrator) zu entwickeln, zu testen und die Kletterfähigkeit nachzuweisen.

Die Fortführung des Projekts mit der Entwicklung eines Prototyps konnte im August 2016 (mit Start der Phase 2) beginnen. In Phase 2 wird der 1:3 Demonstrator aus der Phase 1 zum 1:1 Prototypen skaliert und weiterentwickelt. In dieser Phase wird die Arbeitskabine für die Instandhaltung der Rotorblätter und zwei langen Lastauslegern, welche am Klettersystem befestigt werden, entwickelt. Zusätzlich wird der Innenraum der Arbeitskabine für die Arbeiten an den Rotorblättern vorbereitet und Peripheriegeräte, sowie ein Robotik System integriert. Die Installation des SMART erfordert ein multifunktionales Transport- und Montagehilfsmittel. Die optimierte Logistik und eine schnelle, kosteneffiziente Installation des SMART an einer WEA sind wesentliche Anforderungen aus der Industrie.

Es wird vorrangig ein manntragendes Konzept für die SMART Kletterplattform verfolgt. Parallel dazu erfolgt die Entwicklung einer teleoperativen, robotergestützten Erweiterung, die in vielen Anwendungen, wie zum Beispiel bei reinen Prüfaufgaben mit Thermografie- oder Ultraschallmesssystemen ferngesteuert in der Höhe operieren kann. Ursächlich für diese parallele Entwicklung sind die wachsenden Hürden der Sicherheitsvorschriften für bemannte Instandhaltung.

Projektleitung/Project Manager | Prof. Dr.-Ing. P. Dahmann, [email protected]

Mitarbeitende/Staff | Dipl.-Ing. Mohsen Bagheri, Mark Görög B.Eng., Michael Kramer M.Eng.

In Zusammenarbeit mit/In collaboration with | MASKOR Institut für Mobile Autonome Systeme und Kognitive Robotik

Förderlinie/Funding line | Energieforschungsprogramm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie