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Bestimmung von Expositionen gegenüber elektromagnetischen Feldern der Elektromobilität

Bestimmung von Expositionen gegenüber elektromagnetischen Feldern der Elektromobilität Projektleitung: Dr.-Ing. Gernot Schmid, Seibersdorf Labor GmbH Beginn: 18.03.2021 Ende: 11.11.2025 Finanzierung: 449.025 Euro Hintergrund Elektromobilität gilt als Schlüssel für eine klimafreundliche Mobilität. Elektroantriebe arbeiten weitgehend schadstoffemissionsfrei. Betriebsbedingt entstehen allerdings Magnetfelder, die von dem elektrifizierten Antriebsstrang eines Elektrofahrzeugs ausgehen und auf Fahrer*in und Passagier*innen einwirken. Expositionen ( d.h. Situationen, in denen Personen solchen Feldern ausgesetzt sind) in relevanten Größenordnungen können dabei nicht von Vornherein ausgeschlossen werden. Gründe sind der geringe Abstand der Sitze zu den Komponenten, die Magnetfelder erzeugen, und die hohen Stromstärken in leistungsstarken Fahrzeugen. Darüber hinaus können bei rein batterieelektrischen Fahrzeugen (BEV) und bei Plug-In-Hybriden (PHEV) Expositionen bei Fahrzeugstillstand während des Ladevorgangs auftreten. Magnetfeldquellen sind dann zum Beispiel die Ladeeinrichtung selbst, das Ladekabel im Fall konduktiven Ladens, als Gleichrichter arbeitende Leistungselektronik sowie die Leitungen im Fahrzeug und die Fahrzeugbatterie. Magnetfeldquellen nur in Elektroautos und Hybriden Zielsetzung In dem Vorhaben wurde die Exposition von Personen gegenüber elektromagnetischen Feldern der Elektromobilität bestimmt. Einbezogen wurden Expositionsbeiträge durch den Fahrzeugfahrbetrieb und durch Batterieladevorgänge bei Fahrzeugstillstand. Die Studie ist aussagekräftig für Elektroautos und Elektro-Zweiräder ( d.h. ein- und zweispurige Personenkraftfahrzeuge). Als Fahrräder eingestufte Elektrofahrzeuge ( sog. E-Bikes) waren ausgenommen. Die Ergebnisse können mit Werten einer im Jahr 2009 abgeschlossenen Studie des BfS und mit in der Literatur veröffentlichten Werten verglichen werden. Zudem geben die Ergebnisse Hinweise für die Standardisierung. Durchführung Untersucht wurden gemessen an den Zulassungszahlen besonders beliebte E-Auto-Modelle und zusätzlich auch leistungsstarke E-Auto-Modelle von verschiedenen Herstellern. Dazu wurden Magnetfeldmessungen an mehreren Stellen im Fahrgastraum der Elektroautos und an den Sitzpositionen der Elektro-Zweiräder ( d.h. Elektroroller bzw. -motorräder) durchgeführt, während sich die Fahrzeuge auf einem Rollenprüfstand und in vorab festgelegten Betriebszuständen befanden. Die Betriebszustände umfassten das Beschleunigen, das Bremsen sowie das Fahren mit konstanten Geschwindigkeiten gegen verschiedene Lastmomente, um Luftwiderstände, Streckensteigungen und -gefälle zu simulieren. Anschließend wurden Magnetfeldmessdaten während eines Worldwide Harmonized Light Vehicle Test Cycle (WLTC) aufgezeichnet. Dabei handelt es sich um einen ca. 30-minütigen genormten Fahrzyklus, der ursprünglich für vergleichbare Abgas- und Verbrauchsmessungen festgelegt wurde. Daten für Zweiräder wurden während eines World Motorcycle Test Cycle (WMTC) aufgezeichnet. Die auf dem Prüfstand ermittelten Daten wurden mit Messungen bei Fahrten auf einer abgesperrten, ebenen Teststrecke und bei einer etwa 90-minütigen Fahrt im öffentlichen Straßenverkehr validiert. Anschließend wurden die im Zeitbereich aufgezeichneten Messdaten entsprechend der spektralen Zusammensetzung analysiert und bewertet. Situationen, die basierend auf den Messungen die höchsten Expositionen erwarten ließen, wurden zusätzlich dosimetrisch analysiert. Die betreffenden Expositionssituationen wurden dazu in einer Simulationssoftware nachgebildet. Ziel war die rechentechnische Bestimmung, der im Körper einer exponierten Person hervorgerufenen elektrischen Feldstärken. Hierfür musste vorab die lokale Verteilung der Magnetfeldstärken in der Fahrgastzelle bzw. im Bereich der Sitze der Elektro-Zweiräder bekannt sein. Stellvertretend für die exponierten Personen wurden hochaufgelöste, digitale Menschmodelle eingesetzt, die anatomisch möglichst korrekt waren und Gewebetypen mit verschiedenen elektrischen Eigenschaften unterschieden. Die Untersuchungen zum Aufladen bei Fahrzeugstillstand berücksichtigten Positionen in und außerhalb der Fahrzeuge. Ebenso wurden die Untersuchungen an Normal- und Schnellladepunkten durchgeführt. Hartschaum-Dummy mit zehn Messsonden im Fond eines Elektroautos Ergebnisse Die Studie stellt nach Kenntnis des BfS die bislang detaillierteste Untersuchung zu Magnetfeldexpositionen in Elektrofahrzeugen dar. Die Messungen wurden in aktuellen, für den deutschen Straßenverkehr zugelassenen Fahrzeugen unter realen Bedingungen im öffentlichen Straßenverkehr sowie auf Teststrecken und Prüfständen durchgeführt. Erstmals wurden auch Zweiräder einbezogen. Die Fahrzeughersteller waren nicht an den Untersuchungen beteiligt. Die Magnetfeldexposition innerhalb der Fahrzeuge war räumlich sehr ungleichmäßig. Hohe Werte traten im Fahrberieb vorrangig im Bereich der Beine auf, während der Oberkörper und der Kopf deutlich weniger exponiert waren. Die Exposition variierte je nach Fahrmanöver: Beim Beschleunigen und Bremsen waren die Werte höher als bei konstantem Fahren. Die maximale Motorleistung der Fahrzeuge hing nicht systematisch mit der Magnetfeldexposition zusammen. Langzeit-Effektivwerte aus Messungen während Fahrten im realen Straßenverkehr zeigten höhere Werte als die Daten, die während genormter Fahrzyklen auf einem Fahrzeugprüfstand ermittelt wurden. Alle Magnetfeldexpositionen wurde mit den Referenzwerten der EU -Ratsempfehlung und den ICNIRP -2010-Leitlinien verglichen. Bei sanfter Fahrweise lagen die Ausschöpfungen der EU -Referenzwerte meist im niedrigen zweistelligen Prozentbereich. Eine sportliche Fahrweise führte in mehreren Elektrofahrzeugen sowie in einem zu Vergleichszwecken untersuchten Fahrzeug mit Verbrennungsmotor zu Überschreitungen der EU -Referenzwerte. Bei Anwendung der moderneren ICNIRP -2010-Leitlinien ergab sich nur in einem Fall eine Überschreitung. Trotz der kurzfristigen Überschreitungen der Referenzwerte wurden keine Überschreitungen der empfohlenen Höchstwerte für im Körper induzierte elektrische Felder festgestellt. Die während des Ladens innerhalb der Fahrzeuge gemessenen magnetischen Flussdichten waren überwiegend niedriger als die während des Fahrens gemessenen Werte. Gleichstrom-Laden ( DC -Laden) führte, trotz höherer Ladeleistungen, zu geringeren Expositionen als Wechselstrom-Laden ( AC -Laden). Magnetische Flussdichten oberhalb der ICNIRP -Referenzwerte traten nur in unmittelbarer Nähe des Ladekabelsteckers bzw. der Fahrzeugbuchse ( bzw. beim induktiven Laden nahe dem Straßenniveau) unmittelbar neben dem Fahrzeug auf. Neben dem Antriebssystem erzeugen weitere Fahrzeugkomponenten Magnetfelder, z.B. die Sitzheizungen, Fensterheber oder Fahrzeugeinschaltung. In einigen Fällen waren diese Expositionen höher als die durch das Antriebssystem verursachten Felder. In vielen Fahrzeugen traten die höchsten Werte beim Einschalten oder Starten auf. Die mittleren Langzeitwerte in Elektroautos (0,5 bis 2,5 Mikrotesla/ µT ) entsprachen weitgehend denen in etablierten elektrisch angetriebenen Verkehrsmitteln wie Straßenbahnen oder U-Bahnen (2 bis 3 µT ). In doppelstöckigen Zügen wurden auf der oberen Fahrgastebene Werte bis zu 13 µT gemessen, also potenziell höhere Expositionen als in Elektroautos. Stand: 24.11.2025

Windenergieanlagen (Landkreis Göttingen)

Windenergieanlagen werden als sichere und umweltfreundliche Energieversorgung angesehen. Sie sollen die Versorgung mit erneuerbaren Energien unterstützen und dazu beitragen, die CO2-Emissionen zu senken. Damit soll ein Beitrag geleistet werden, um eine Erderwärmung um mehr als zwei Grad gegenüber der Vorindustrialisierung Mitte des 18. Jahrhunderts noch zu verhindern. Der Datensatz beinhaltet die Standorte der vorhandenen Windenergieanlagen (WEA) im Landkreis Göttingen.

Flächennutzungsplan Gemeinde Gleichen (Landkreis Göttingen)

Flächennutzungsplan der Gemeinde Gleichen. Die Daten dienen ausschließlich der Information und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit oder Aktualität. Hoheitlich zuständig ist die Gemeinde Gleichen. Als vorbereitender Bauleitplan besitzt der Flächennutzungsplan einer Gemeinde Übersichtscharakter. Er stellt die beabsichtigten städtebaulichen Entwicklungen der Gemeinde dar, indem er die Art der Bodennutzung in ihren Grundzügen für das gesamte Gemeindegebiet aufzeigt. Die besondere Bedeutung des Flächennutzungsplans im Rahmen der Stadtentwicklung liegt in der grundsätzlichen Entscheidung einer Gemeinde darüber, in welcher Weise und für welchen Nutzungszweck (Bebauung zum Beispiel für Wohnen oder Gewerbe, Verkehr, Land- oder Forstwirtschaft, Erholung, Naturschutz und so weiter) die im Gemeindegebiet vorhandenen Flächen sinnvoll und sachgerecht genutzt werden können und sollen. Der Flächennutzungsplan entwickelt - mit Ausnahme der Darstellung von Windenergieanlagen - keine direkte Rechtwirkung gegenüber den Bürgern. Jedoch sind die konkreten, rechtsverbindlichen Bebauungspläne einer Gemeinde aus dem Flächennutzungsplan zu entwickeln. Nur bei der Zulassung von Windenergieanlagen kann der Flächennutzungsplan unmittelbar gelten.

Windkraftanlagen Landkreis Lüneburg

Genehmigte Windkraftanlagen gemäß Bundes-Immissionsschutzgesetz (Gesetz zum Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen durch Luftverunreinigungen, Geräusche, Erschütterungen und ähnliche Vorgänge; kurz: BImSchG) und geplante Windkraftanlagen im Landkreis Lüneburg

Weiterentwicklung des BirdRecorders mit neuester Sensortechnologie und Erweiterung für nachtaktive Vögel und Fledermäuse zur Minderung von Kollisionen von Vögeln und Fledermäusen an Windenergieanlagen, Teilvorhaben: Multifunktionaler Laserentfernungsmesser

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Erprobung eines neuartigen, modularen Bird- und BatRecorders (BBR 2.0) als Antikollisionssystem für den vogel- und fledermausfreundlichen Betrieb von Windkraftanlagen, anpassbar auf beliebige Windparklayouts für Offenland- und Waldstandorte. Basis der Entwicklung des BBR 2.0 Systems ist die Prototypentwicklung des kamerabasierten BirdRecorder-Systems, das im Rahmen eines vom Bundesamt für Naturschutz geförderten Vorhabens entwickelt wurde. Mit einer neuartigen Kombination von scannenden Lidarsensoren und Laserentfernungsmesstechnik mit fest installierten und nachgeführten Kameras im sichtbaren und nahen Infrarot Spektralbereich ist die Detektion und Verfolgung der Flugbahn von tag- und nachtaktiven Vögeln und Fledermäusen im Umkreis von Windenergieanlagen möglich. Mit Methoden der künstlichen Intelligenz erfolgt die Arterkennung von Vögeln und Fledermäusen, um Kollisionen mit Windenergieanlagen weitgehend vermeiden zu können. Mittels Modularisierung des BBR 2.0 Systems wird ein Systembaukasten von Sensoren, Komponenten und Modulen entwickelt, der je nach geforderter Beobachtungssituation am Standort, für den vogel- und fledermausfreundlichen Betrieb von einzelnen WEAs bis zu großen Windparks zusammengestellt, konfiguriert und kontinuierlich betrieben werden kann. Damit können die bisherigen, meist pauschalen Abschaltzeiten von WEAs bedarfsgerecht minimiert werden, um den Ertrag von bestehenden und neuen Windparks zu steigern. Das entwickelte BBR 2.0 wird zusammen mit Partnern in mehreren Windparks in unterschiedlichen Naturräumen erprobt. Das Vorhaben wird von einer projektbegleitenden Arbeitsgruppe begleitet und beraten, in der Vertreter:innen aller relevanten Stakeholder aus dem Bereich Windenergie, Naturschutz und Branchenverbände vertreten sein werden.

Anwendungsorientierte Sensordatenfusion für die In-Situ Rotorblatt-Strukturüberwachung, Teilvorhaben: Entwicklung der Radarsensorik

Mit dem 2019 ins Leben gerufenen europäischen Green Deal und den damit verbundenen nationalen Programmen wurde ein Maßnahmenpaket beschlossen, welches einen Transformationsprozess der europäischen Wirtschaft mit dem Ziel eines nachhaltigen und integrativen Wachstums vorsieht. In diesem Zusammenhang kommt der Energiegewinnung aus Windkraft eine herausragende Bedeutung zu. In Deutschland schlägt sich dies im Koalitionsvertrag der Bundesregierung nieder, in dem ambitionierte Ziele für den Ausbau der Windenergie sowohl onshore als auch offshore verfolgt werden. Um dem hohen Kostendruck in der elektrischen Energieerzeugung zu begegnen, wurden in der Windenergie in den letzten Jahren bereits große Erfolge erzielt und die Energieentstehungskosten konnten signifikant gesenkt werden. Bei Fortschreiten dieses Wegs kommt den Rotorblättern eine Schlüsselrolle zu, da sie die Windenergie in mechanisch nutzbare Energie überführen, mit rund 20% direkt zu den Anlagenkosten beitragen und die mechanischen Anlagenlasten signifikant beeinflussen. Für die optimierte Betriebsführung der Windenergieanlagen (WEA) sind jedoch neuartige Ansätze des 'Structural Health Monitorings (SHM)' erforderlich. Insbesondere bei der anwendungsorientierten Entwicklung solcher Systeme gibt es hohen Entwicklungsbedarf! IMST beteiligt sich am Verbundprojekt mit seinem Know-how im Bereich der Radarelektronik. Gemeinsam mit dem Partner TUHH wird ein bestehender Sensorknoten mit 60 GHz Radartechnik erweitert. Dazu gab es bereits Voruntersuchungen der Partner TUHH und GUF auf deren Basis der Radarsensor entwickelt wird. Die neue Antenne soll einen breiteren Beam ermöglichen, um mehr Fläche des Rotorblatts abzudecken. Ziel ist es, mit 4 Sensorknoten ein Rotorblatt zu erfassen. IMST entwickelt neben der Radarelektronik eine passende Antenne und ein Gehäuse, in dem alle elektrischen Komponenten des Sensorknotens eingebaut werden. Für einen Feldversuch in 3 WEAs wird IMST 44 Sensorknoten mit Radar aufbauen.

Midspeed-Generator für Windturbinen mit einer Hochtemperatursupraleiter-Wicklung im Rotor, Teilvorhaben: Rotorentwicklung

Ziel des Teilprojekts in Zusammenarbeit mit den Partnern ist Design, Fertigung und Test eines 'HTS retrofit Rotors' für einen mid-speed Generator für die Windkraft. Dabei unterstützt das KIT ITEP in mehreren Arbeitspaketen mit der besonderen Expertise in Hochtemperatursupraleitern (HTS), in Kryotechnologie und im Design von HTS-basierten rotierenden Maschinen.

Windkraft im Vogelsberg und Osthessen

Windschutzstreifen zur Leistungssteigerung von Windenergieanlagen im komplexen Terrain

In dem geplanten Projektvorhaben finden die Untersuchungen im Freifeld an realen Referenz-Windenergieanlagen im komplexen Terrain statt. Dabei kommt eine Kombination aus messtechnischen und numerischen Methoden zum Einsatz. Die benötigte Drohnenmesstechnik, mit der die Strömungsbedingungen vor und nach der Windenergieanlage in der erforderlichen Messgenauigkeit bestimmt werden können, wird im Laufe des Projektes entwickelt und verfeinert. Es werden experimentelle Untersuchungen an der Referenz-WEA sowie an separaten Windschutzstreifen durchgeführt und jeweils, mit Hilfe der messtechnischen Ergebnisse, ein numerisches Modell aufgebaut. Mit der Kopplung der Simulationsmodelle können erstmalig die aero- und strukturmechanischen Auswirkungen der Windschutzstreifen auf die Windenergieanlage analysiert werden. Über Parameterstudien werden botanische, saisonale und anlagenspezifische Effekte untersucht und in eine Ertragsberechnung implementiert. Abschließend wird eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der Großbaumverpflanzung an Bestands- sowie an Neuanlagen durchgeführt.

Linking micro-aggregation to the sequestration of organic pollutants in soils

Physicochemical and steric properties of organic chemicals on the one hand and physicochemical surface properties and structural properties of the sorbent on the other hand determine sorptive interactions at biogeochemical interfaces. In order to gain a mechanistic understanding of these interactions we want to combine macroscopic, micro-calorimetric, and spectroscopic methods. We hypothesise that sorption and distribution of a polar organic chemical at biogeochemical interfaces is either determined by the molecules hydrophobic R-groups (?R-determined?) or its functional groups (?F-determined?). To test our hypothesis we will study sorption of bisphenol A and fenhexamid (R-determined chemicals), and bentazon and naproxen (F-determined chemicals) in pure systems of minerals (kaolinite, illite, gibbsite, and quartz), in model substances for biofilms (polygalacturonic acid and dextran), in combined systems of mineral phases with organic layers, and in topsoils and subsoils. Interpretation and modelling of sorption isotherms and sorption kinetics derived from batch experiments together with results from diffusion experiments with polysugars of variable crosslinking will provide macroscopic insight into sorptive interactions. Information regarding the thermodynamics of sorption will by derived from micro-calorimetry. Spectroscopic (ATR FTIR, NMR) measurements deliver information on molecular interactions and structure.

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