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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

Forschungsprogramm Experimenteller Wohnungs- und Städtebau (ExWoSt), Neue Mobilitätsformen, Mobilitätsstationen und Stadtgestalt

Veränderungen des individuellen Mobilitätsverhaltens haben Einfluss auf neue Mobilitätsformen wie z.B. Carsharing, öffentliche Fahrradverleihsysteme und Fernbusse. Mobilitätsstationen können eine örtliche Verknüpfung für die verschiedenen Verkehrsmittel bieten. Dabei stellt sich die Frage, welche Auswirkungen auf die Stadtgestalt und das Stadtbild durch neue Mobilitätsformen entstehen. In der Studie werden Praxisbeispiele analysiert und evaluiert, um Handlungsempfehlungen für beteiligte Akteure zu formulieren. Ziele: Die Klimaschutz- und Energieeinsparziele der Bundesregierung sind nur zu erreichen, wenn in allen relevanten Handlungsfeldern die Möglichkeiten zur Kohlendioxid-Einsparung genutzt werden. Jeder - zeitweilige oder dauerhafte - Verzicht auf die Nutzung eines eigenen PKW liefert einen Beitrag zum Klimaschutz. Neue Mobilitätsformen stellen einen wichtigen Beitrag zur Substitution privater PKW dar. Sie können aber nur dann ihre Wirksamkeit entfalten, wenn sie niedrige Zugangsbarrieren und eine hohe Akzeptanz in der Nutzung aufweisen. In der Studie sollen die bislang weitgehend getrennt voneinander diskutierten Themen 'Neue Mobilitätsformen', 'Mobilitätsstationen' und 'Einfluss neuer Verkehrsinfrastruktur auf die Stadtgestaltung' im Zusammenhang betrachtet und die wechselseitigen Abhängigkeiten untersucht werden. Im Ergebnis sollen Handlungsempfehlungen für künftige Anforderungen an Verkehrsinfrastrukturen sowie potenzielle Kooperationsformen und -möglichkeiten verschiedener Akteure abgeleitet werden, die sich an Kommunen und andere Partner neuer Mobilitätsformen richten. Durch das Aufzeigen guter Beispiele sollen u. a. Ressentiments abgebaut und die Akzeptanz, insbesondere in stadtgestalterischer Hinsicht, erhöht werden.

Positivnetz Lang-LKW Hamburg

Der Datensatz beinhaltet den Teil des Hamburger Straßennetzes, der für die Befahrung mit Lang-Lkw freigegeben ist (Positivnetz). In Hamburg beschränkt sich dieses Straßennetz auf die Bundesautobahnen für den Transit zwischen den Bundesländern, auf einige Strecken im Hafenbereich sowie auf ausgewählten Stadtstraßen zu Gewerbe- und Industriegebieten. Das Befahren außerhalb der angegebenen Stadtstraßen ist nicht gestattet. Zusätzliche Informationen zu dem dazugehörigen Feldversuch des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) sowie zu der zugrundeliegenden Verordnung und Ausnahmen für spezielle Lang-Lkw-Typen können unter folgendem Link eingesehen werden: http://www.hamburg.de/lang-lkw/

Messungen in der Außenluft (Staub, Gas)

Diskontinuierliche Messungen von gas- und staubförmigen Bestandteilen in der Außenluft. Depositionsmessungen, Untersuchung von Hausstaubproben, jährlich wechselnde Messprogramme in unterschiedlichen Gebieten von Hamburg.

Vergleich zyto- und gentoxischer Wirkungen des Abgaspartikulats von verschiedenen Dieselfahrzeugen bei Betrieb mit fossilem Brennstoff und Rapsoelmethylester (Biodiesel)

Dieselmotoremissionen (DME) haben sich bei Verbrennung fossiler Kraftstoffe als mutagen erwiesen. Die Karzinogenitaet wurde von der IARC im Tierversuch als gesichert (sufficient evidence) und fuer den Menschen als wahrscheinlich (limited evidence) eingestuft. In unseren Studien werden die DME beim Betrieb von PKW und Traktoren mit Rapsoelmethylester (RME) und herkoemmlichem Dieselkraftstoff (DK) untersucht. Das filtergesammelte Abgaspartikulat wird schonend extrahiert, mit HPLC auf PAH analysiert und im direkten Vergleich zwischen RME und DK im AMES-Test auf seine mutagenen Eigenschaften und im Neutralrot-Test auf Zytotoxizitaet untersucht. In den bisher durchgefuehrten Versuchen waren die Filterextrakte bei RME-Betrieb trotz hoeherer absoluter Masse in fast allen Laststufen und Fahrzyklen deutlich weniger mutagen als die DK-Extrakte. Dies ist wahrscheinlich auf die niedrigere PAH-Konzentration im Abgas bei RME-Betrieb zurueckzufuehren. Sollte sich bestaetigen, dass RME-Abgase eine niedrigere mutagene Potenz aufweisen als DK-Abgase, so muss ein Ersatz von DK durch RME beim Betrieb von Dieselfahrzeugen an besonders kritischen Arbeitsplaetzen (in Hallen, unter Tage) und anderen Stellen (z.B. Taxis und Busse in Innenstaedten) diskutiert werden.

Strahlungsmessungen in atomaren Anlagen

Es sollen Methoden zur Analyse von Strahlungsmessungen von atomaren Anlagen entwickelt werden. Fuer das Problem der Praezisionsbestimmung zweier unterschiedlicher Messverfahren, welche jeweils dasselbe Produkt eines Loses aus variierenden Produkten genau einmal beurteilen, wird ein gezieltes Schaetzkonzept vorgestellt. Dieses Problem der gepaarten Messungen ist von herausragender Bedeutung, weil sich hinter der Formulierung 'zweier Messverfahren' Kontrollsituationen verbergen.

System Mammut - Transport- und Baufahrzeuge für die umweltschonende Errichtung von Bauwerken in der Natur im 90-Tonnen-Bereich

Ziel des Vorhabens ist die Umsetzung eines modularen Transportsystems - System Mammut. Kern des Systems Mammut sind ferngesteuerte, selbstfahrende Kettenfahrzeuge mit austauschbaren Aufbauten, wie verschiedene Schwerlastkrane. Vorteile des Systems sind eine gute Geländegängigkeit und ein raumsparender Schwenkbereich in Kurven. Dadurch können schwere Eingriffe in die Landschaft, vor allem durch Wegebau, vermieden werden. Außerdem verdichten Kettenfahrzeuge durch ihre breite Auflagefläche und größere Verteilung des Gewichts die Böden wesentlich geringer als radbasierte Transportmittel. Mit dem Vorhaben wird ein innovatives Konzept für den Transport von massiven Bauteilen auf unwegsamem Gelände umgesetzt. Durch den Einsatz von Kettenfahrzeugen in diesem Bereich ergibt sich eine erhebliche Umweltentlastung gegenüber den konventionellen Transporten.

Die Isotopenverteilung in Schlaemmen eines Vorfluters im Einzugsgebiet eines Reaktors

Ermittlung der Verteilung von Radioisotopen im Vorfluter. Umgebungsueberwachung anhand von Schlaemmen.

Degradations-optimierter Betrieb von Multi-Brennstoffzellensystemen im Schwerlastverkehr, Teilvorhaben: Brennstoffzellen Modellentwicklung

Muttermilch-Untersuchungsprogramm des Landes Niedersachsen

Die Untersuchungen geben Informationen über die allgemeine Belastung mit Schadstoffen, insbesondere mit Organochlorverbindungen. Sie können z. B. regionale Unterschiede (Stadt-Land) im Gehalt an Fremdstoffen aufzeigen. Die Messungen geben an, ob sich Fremdstoffe in ihrer Konzentration geändert haben oder ob sogar neue Fremdstoffe nachweisbar sind. Die Ergebnisse der Fremdstoffmessungen könnten zu Änderungen der Stillempfehlungen führen.

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