Die Verbundpartner erarbeiten gemeinsam ein Konzept, um Baumaschinen für den Spezialtiefbau CO2-emissionsfrei betreiben zu können. Hierfür ist die Entwicklung eines Antriebssystems bestehend aus Wasserstoff-Brennstoffzelle, Peripherie-Komponenten ('balance of plant'), elektronischer Steuerung, Pufferbatterie und Tanksystem sowie die Einbindung in das elektronische und mechanische System des Großdrehbohrgeräts geplant. Als Basis dient ein elektro-hydraulisches Spezialtiefbaugerät der BAUER Maschinen GmbH, das aktuell entweder mit Strom aus dem Netz oder aus Akkus gespeist wird. Das Brennstoffzellensystem sowie die zusätzlich notwendigen Komponenten wie H2-Speicher und Kühlungseinheit werden universell einsetzbar als Plug-In-Modul konzipiert. Innerhalb des Projekts werden Betriebsstrategien von Brennstoffzelle und Pufferbatterie im Hinblick auf technische und wirtschaftliche Anforderungen untersucht. Darüber hinaus stehen Simulation und Entwicklung des Kühlkonzepts inklusive der Auswahl passender Komponenten im Fokus. Ein weiterer Arbeitsschwerpunkt ist das gezielte Beeinflussen der Schallemissionen, die beim Betrieb von Baumaschinen eine Belastung für Geräteführer und Umwelt darstellen. Gestützt durch Aeroakustik-Simulationen und davon abgeleiteten schallreduzierenden Maßnahmen ist es das Ziel, die Emissionen im Vergleich zu einem konventionellen, dieselbetriebenen Gerät erheblich zu senken. Ein weiterer Schwerpunkt wird die Wasserstoffbereitstellung und -Speicherung sowohl generell für eine Baustelle als auch konkret auf der Baumaschine sein. Nach dem Aufbau der Gesamt-Steuerung werden die Module zur Validierung des Gesamtkonzepts als Anbau-Aggregat auf einem BAUER Gerät installiert und im Praxiseinsatz erprobt.
Im Rahmen des Forschungsprojekts VARele wird ein virtuelles Energiesystem auf Basis von Virtual Reality (VR) entwickelt, in dem elementare Anlagen und Handlungsabläufe innerhalb des Verteilungsnetzes auf Hoch- und Mittelspannungsebene abgebildet und interaktiv erlebbar gemacht werden. Der Fokus liegt dabei auf einer detaillierten Abbildung von Umspannanlagen, intelligenten Ortsnetzstationen in Smart-Grid-Systemen und Übertragungssystemen, wie z.B. Hochspannungs- und Mittelspannungs-Freileitungs- und Kabelsystemen. Durch einen modularen Aufbau der VR-Szenarien werden Erweiterungen, wie z.B. eine Integration von Power-to-X-Technologien oder dezentralen Erzeugungsanlagen ermöglicht, die in zukünftigen Energiesystemen eine zentrale Rolle spielen werden. Mithilfe des virtuellen Energiesystems sollen relevante kooperative Lernsituationen geschaffen werden, die im Aus- und Weiterbildungsbereich dazu beitragen, Fach- und Führungskräfte der Energiewirtschaft optimal und effizient zu schulen.
<p>Im letzten Jahrhundert hat sich der Energieverbrauch in Deutschland vervielfacht. Auch wenn dieser Trend gebrochen scheint, und Energieeffizienz eine immer größere Rolle spielt, bleiben der Pro-Kopf-Verbrauch und damit die Umwelteinflüsse von Energiegewinnung und -Nutzung hoch.</p><p>In Deutschland hat der Energieverbrauch vor dem wirtschaftlichen Krisenjahr 2009 seinen Höhepunkt erreicht. Der damalige Wert wurde in den Folgejahren nicht mehr erreicht, obwohl sich die Konjunktur wieder erholte. Der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/energie/primaerenergieverbrauch">Primärenergieverbrauch</a> ist seitdem deutlich gesunken, in geringerem Maße auch der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Endenergieverbrauch#alphabar">Endenergieverbrauch</a>. Mit der Nutzung von Energie sind eine Reihe schädlicher Auswirkungen für die Umwelt verbunden. Werden fossile Energieträger gefördert, kommt es häufig zu massiven Eingriffen in Ökosysteme. Doch auch wenn erneuerbare Energien genutzt werden, wird die Umwelt belastet werden. Die Umwandlung von <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=Primrenergie#alphabar">Primärenergie</a> in End- und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/n?tag=Nutzenergie#alphabar">Nutzenergie</a> ist für einen wesentlichen Teil des Treibhauseffektes verantwortlich, beispielsweise durch die Verbrennung von Kohle in Kraftwerken oder die von fossilen Kraftstoffen in Autos.</p><p>Um die negativen Auswirkungen der Energienutzung zu verringern, sind zwei Strategien möglich: Einerseits kann der gesamte Energieverbrauch gesenkt werden, hierfür kommen vor allem Energieeffizienzmaßnahmen oder absolute Verbrauchssenkungen in Frage. Andererseits ist es möglich, das Energiesystem auf alternative Energieformen wie erneuerbare Energien umzustellen.</p><p>In Deutschland und der EU werden beide Strategien verfolgt. Im Energieeffizienzgesetz von 2023 wurde festgelegt, dass der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/energie/energieverbrauch-nach-energietraegern-sektoren">Endenergieverbrauch</a> bis 2030 um 26,5 % unter dem Wert von 2008 liegen soll. Bis 2045 soll er 45 % unter dem 2008er-Wert liegen. Auch der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/umweltindikatoren/indikator-erneuerbare-energien">Anteil Erneuerbarer Energien am Bruttoendenergieverbrauch</a> soll in den kommenden Jahrzehnten deutlich steigen. Bis 2030 soll er laut dem aktuellen „Nationalen Energie- und Klimaplan“ (NECP) bei 41 % liegen (Stand August 2024) und damit den EU-weiten Zielkorridor von 42,5 bis 45,0% untermauern.</p><p>Ausführliche Informationen zur Herkunft und Verwendung konventioneller und erneuerbarer Energieträger finden sich im <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/energie">Daten-Bereich „Energie“</a> sowie auf der Themen-Seite „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/erneuerbare-energien/erneuerbare-energien-in-zahlen">Erneuerbare Energien in Zahlen</a>“.</p>
Im Rahmen dieses Projektes soll ein modulares, autarkes Brennstoffzellensystem entwickelt werden, welches die elektrischen Nebenverbraucher in Elektrobussen mit Energie versorgt. Die benötigte Nebenverbraucherleistung kann bis zu 50% des Gesamtleistungsbedarfs ausmachen. Auf diese Weise kann die Reichweite von Elektrobussen ohne übermäßige Investitionskosten vergrößert und die Nutzungsdauer von Batterien durch eine Verminderung der Ladezyklenanzahl verlängert werden. Das im Rahmen dieses Projekts entwickelte System wird prototypisch in einem elektrifizierten Bus aufgebaut. Gleichzeitig wird die Einzelzulassung angestrebt, um einerseits den Reifegrad der entwickelten Technologie aufzuzeigen, andererseits die Validierung der Simulationsergebnisse durch reale Tests durchführen zu können. Im Rahmen der Erprobungsphase des zu entwickelnden Busses in einer Betriebssituation wird im dritten Jahr ein Praxistest durch die ASEAG durchgeführt. Während des 12-monatigen Betriebs wird der Gelenkbus im Linienverkehr eingesetzt. So kann der zu entwickelnde Bus unter allen Wetterbedingungen getestet und analysiert werden. Die Fahrdaten werden in einer Datenbank gespeichert und zur Analyse ausgewertet. Dazu gehören die Fahrzyklusdaten inklusive der Innen- und Außentemperaturen und deren Einfluss auf den Gesamtenergieverbrauch sowie die Reichweite des Buses. Darüber hinaus wird das Brennstoffzellensystem im dritten Jahr regelmäßig überprüft und die aus den Tests resultierenden Daten für Optimierungsmaßnahmen genutzt. Auf diese Weise kann der Wirkungsgrad des Systems in einer Langzeittestsituation gesteigert und der Bus mit Brennstoffzellensystem zur Energieversorgung der Nebenverbraucher vom Technologie-Reifegrad (TLR) 7 auf TLR8 gesteigert werden. Das aufgebaute Demonstrator Fahrzeug soll am Ende des Projektes nicht zurück in den Betrieb überführt werden, sondern als Technologieträger für die Weiterentwicklung sowie für Lehr- und Forschungszwecke zur Verfügung stehen.