Ziel des Projekts ist die Entwicklung und Anwendung eines Model-Based Systems Engineering (MBSE)-Systemmodells zum Zweck der Neu- oder Umrüstungsentwicklung von wirtschaftlich konkurrenzfähigen Wasserstoff-Brennstoffzellenantrieben (H2-BZ-Antrieb) für mobile Arbeitsmaschinen. Hybride H2-BZAntriebe für mobile Arbeitsmaschinen stoßen in der im Projekt angestrebten technischen Umsetzung im Betrieb lokal keine Luftschadstoffe und Treibhausgase aus und ermöglichen bei der Verwendung von grünem Wasserstoff Emissionsfreiheit. Die unmittelbare Verringerung von Luftschadstoff- und Treibhausgasemissionen gegenüber Dieselmotorantrieben adressiert die Klimaschutzziele der Bundesregierung, die im Klimaschutzplan festgelegt wurden. Mit Hilfe des MBSE werden die technische (Robustheit, Dynamik, Sicherheit, Betriebsführung) und technoökonomische (Lebenszykluskosten, Umfelddynamik) Sichtweise auf hybride H2-BZ-Antriebe in einem Systemmodell verknüpft. So werden technische Anforderungen erfüllt und die Systemkomplexität handhabbar. Die Sichtweisen werden durch geeignete domänenübergreifende Teilmodelle repräsentiert. Das MBSE schafft eine einheitliche Datengrundlage (single source of truth), formale Modellspezifikationen (Modellontologien) und Modellierungssprache (SysML). Die Komplexität wird handhabbar, die Modelldokumentation systematisch und transparent, was den Wissensaustausch begünstigt. Im Projekt wird dieser systemanalytische Ansatz angewendet und für FuE von H2-BZ-Antrieben weiterentwickelt. Damit trägt das Projekt weiterhin zum Ziel der Entwicklung systemanalytischer Werkzeuge mit fachdisziplinübergreifender Beteiligung im 7. EfP bei. Die methodische Entwicklung wird im Projekt dazu verwendet, einen hybriden H2-BZ-Antrieb für eine Materialumschlagmaschine zu entwickeln und zu integrieren. Mit der Erprobung im realen Einsatz soll eine TRL-Erhöhung von 6 auf 7 erfolgen.
Der Forschungsbericht untersucht die ökologische und ökonomische Sinnhaftigkeit des Austauschs von Kühl- und Gefriergeräten, Geschirrspülern, Wäschetrocknern und Staubsaugern gegen besonders effiziente Neugeräte. Ziel ist es, Empfehlungen für Verbraucher*innen zu entwickeln, ob sie ihre bestehenden Geräte weiter nutzen oder durch neue, besonders effiziente Modelle ersetzen sollten. Methodisch basiert die Studie auf einer vereinfachten Ökobilanz und einer Lebenszykluskostenrechnung. Insgesamt zeigt die Studie, dass die Entscheidung für oder gegen einen Geräteaustausch von vielen Faktoren abhängt, darunter der spezifische Energieverbrauch der Geräte, die Nutzungsintensität und die Entwicklung der erneuerbaren Energien. Veröffentlicht in Texte | 46/2025.
Der weltweit steigende Bedarf an grünen Zuglösungen für nicht-elektrifizierte Bahnstrecken wird zu einer zunehmenden Nachfrage nach Fahrzeugen mit Traktionsbatterien anstelle von Dieselmotoren führen. Bislang sind batterieelektrische Züge vor allem mit Lithiumionen-Zellen mittlerer Energiedichte ausgestattet, die sehr leistungsfähig, aber auch teuer verglichen mit Zellen aus dem Automobilbereich sind. Das Ziel von HyFlexBahn liegt darin, die Nutzung von günstigen Zellen mit hoher Energiedichte in Kombination mit den Hochleistungszellen zu ermöglichen. Hierdurch sind hohe Energiedichten bei gleichzeitig geringeren Lebenszykluskosten möglich. Im Projekt werden die Simulationstools für hybride Batteriespeichersysteme mit Zellen unterschiedlicher Chemie geschaffen und parametriert, Systemdesigns für verschiedene Betriebsprofile simuliert und die Wirtschaftlichkeit bewertet werden. Die durch Hybridisierung erreichte Flexibilität trägt dazu bei, Batteriezüge wettbewerbsfähiger zu machen und die darin verwendeten Batterien effizient und möglichst lange zu nutzen, sowohl in der ersten Nutzung als auch einem eventuellen Second Life.
Ziel des Projekts ist die Minimierung der Lebenszykluskosten von batterieelektrischen Zügen, um den kostenoptimierten Ersatz von Diesel-angetriebenen Zügen zu ermöglichen. Dies soll durch die Verbesserung der eingesetzten Batteriesysteme, insbesondere durch die Pareto-Optimierung im Spannungsfeld von Verlängerung der Lebensdauer, Reduktion der Stückkosten und Verbesserung der Zuverlässigkeit der Systeme erreicht werden. Grundlegende Idee der hierfür betrachteten Hybridspeicher ist es, mehrere Zelltypen mit unterschiedlicher Zellchemie und dadurch unterschiedlichen Eigenschaftsprofilen so zu kombinieren, dass alle Kriterien der Anwendung erfüllt werden (z.B. Nutzungs- und Fahrprofile) aber nicht mehr alle Anforderungen durch eine einzelne Zelle bedient werden müssen. Siemens Mobility macht Vorgaben zu Rahmenbedingungen aus der Bahntechnik (z.B. Lastprofile, Sicherheitsanforderungen, mögliche Verschaltungstopologien, …) und versucht einen Ausblick auf zukünftige Änderungen der vorher genannten Punkte zu geben. Die simulierten Hybridsysteme und Betriebsstrategien werden analysiert und bewertet. Hierzu wird Mobility die Faktoren für die sinnvolle, wirtschaftliche Betrachtung beitragen. Die erarbeiten Hybridsystemvarianten und -vorschläge werden schließlich auf Anwendbarkeit und Wirtschaftlichkeit geprüft.
Der weltweit steigende Bedarf an grünen Zuglösungen für nicht-elektrifizierte Bahnstrecken wird zu einer zunehmenden Nachfrage nach Fahrzeugen mit Traktionsbatterien anstelle von Dieselmotoren führen. Bislang sind batterieelektrische Züge vor allem mit Lithiumionen-Zellen mittlerer Energiedichte ausgestattet, die sehr leistungsfähig, aber auch teuer verglichen mit Zellen aus dem Automobilbereich sind. Das Ziel von HyFlexBahn liegt darin, die Nutzung von günstigen Zellen mit hoher Energiedichte in Kombination mit den Hochleistungszellen zu ermöglichen. Hierdurch sind hohe Energiedichten bei gleichzeitig geringeren Lebenszykluskosten möglich. Im Projekt werden die Simulationstools für hybride Batteriespeichersysteme mit Zellen unterschiedlicher Chemie geschaffen und parametriert, Systemdesigns für verschiedene Betriebsprofile simuliert und die Wirtschaftlichkeit bewertet werden. Die durch Hybridisierung erreichte Flexibilität trägt dazu bei, Batteriezüge wettbewerbsfähiger zu machen und die darin verwendeten Batterien effizient und möglichst lange zu nutzen, sowohl in der ersten Nutzung als auch einem eventuellen Second Life.
Umweltfreundliche Produkte führen nur dann zu einer realen Umweltentlastung, wenn sich diese auf dem Massenmarkt auch tatsächlich etablieren können. Mit der Lebenszykluskostenrechnung (englisch: ‚Life Cycle Costing’, LCC) können alle relevanten Kosten ermittelt werden, die ein Produkt entlang seines gesamten Produktlebenszyklus verursacht. Zusätzlich können über einen CO 2 -Preis Umweltkosten berücksichtigt werden, wodurch bei einem Variantenvergleich verstärkt auf umweltfreundliche Produkte Rücksicht genommen werden kann. Als Arbeitshilfe dafür dient das UBA LCC-CO 2 -Tool, dessen Anwendung hier ausführlich vorgestellt wird. Veröffentlicht in Broschüren.
Erzeugungs- und Lastspitzen von erneuerbaren Energiequellen sind eine Herausforderung für die Energienetze. Eine Lösung können flexible Speichersysteme bieten, die sich auf vielfältige Anwendungen leicht anpassen lassen. Das Vorhaben dient der Entwicklung eines elektrochemischen Hybridspeichersystems, bestehend aus einer Hochkapazität-Natrium-Schwefel-Batterie (NaS) und einer 2nd Life Lithium-Ionen Batterie (LiB). Der entwickelte Hybridspeicher wird an einer von EnBW geplanten PV-Freiflächenanlage von ca. 60 MWp in der Nähe von Gundelsheim, Baden-Württemberg, implementiert. Die Leistung und die Lebensdauer des Speichers werden durch eine modellbasierte Lebensdauerprognose von 2nd-life-LiB und NaS optimiert. Daneben wird die ökologische und ökonomische Performance des Hybridsystems untersucht (LCA). Darüber hinaus wird untersucht, wie das Zusammenspiel von zwei Batterietechnologien die Lebensdauer, Alterung und Degradation der Komponenten und damit die Lebenszykluskosten beeinflusst.
Erzeugungs- und Lastspitzen von erneuerbaren Energiequellen sind eine Herausforderung für die Energienetze. Eine Lösung können flexible Speichersysteme bieten, die sich auf vielfältige Anwendungen leicht anpassen lassen. Das Vorhaben dient der Entwicklung eines elektrochemischen Hybridspeichersystems, bestehend aus einer Hochkapazität-Natrium-Schwefel-Batterie (NaS) und einer 2nd Life Lithium-Ionen Batterie (LiB). Der entwickelte Hybridspeicher wird an einer von EnBW geplanten PV-Freiflächenanlage von ca. 60 MWp in der Nähe von Gundelsheim, Baden-Württemberg, implementiert. Die Leistung und die Lebensdauer des Speichers werden durch eine modellbasierte Lebensdauerprognose von 2nd-life-LiB und NaS optimiert. Daneben wird die ökologische und ökonomische Performance des Hybridsystems untersucht (LCA). Darüber hinaus wird untersucht, wie das Zusammenspiel von zwei Batterietechnologien die Lebensdauer, Alterung und Degradation der Komponenten und damit die Lebenszykluskosten beeinflusst.
Ziel des Projekts ist die Entwicklung und Anwendung eines Model-Based Systems Engineering (MBSE)-Systemmodells zum Zweck der Neu- oder Umrüstungsentwicklung von wirtschaftlich konkurrenzfähigen Wasserstoff-Brennstoffzellenantrieben (H2-BZ-Antrieb) für mobile Arbeitsmaschinen. Hybride H2-BZ Antriebe für mobile Arbeitsmaschinen stoßen in der im Projekt angestrebten technischen Umsetzung im Betrieb lokal keine Luftschadstoffe und Treibhausgase aus und ermöglichen bei der Verwendung von grünem Wasserstoff Emissionsfreiheit. Die unmittelbare Verringerung von Luftschadstoff- und Treibhausgasemissionen gegenüber Dieselmotorantrieben adressiert die Klimaschutzziele der Bundesregierung, die im Klimaschutzplan festgelegt wurden. Mit Hilfe des MBSE werden die technische (Robustheit, Dynamik, Sicherheit, Betriebsführung) und technoökonomische (Lebenszykluskosten, Umfelddynamik) Sichtweise auf hybride H2-BZ-Antriebe in einem Systemmodell verknüpft. So werden technische Anforderungen erfüllt und die Systemkomplexität handhabbar. Die Sichtweisen werden durch geeignete domänenübergreifende Teilmodelle repräsentiert. Das MBSE schafft eine einheitliche Datengrundlage (single source of truth), formale Modellspezifikationen (Modellontologien) und Modellierungssprache (SysML). Die Komplexität wird handhabbar, die Modelldokumentation systematisch und transparent, was den Wissensaustausch begünstigt. Im Projekt wird dieser systemanalytische Ansatz angewendet und für FuE von H2-BZ-Antrieben weiterentwickelt. Damit trägt das Projekt weiterhin zum Ziel der Entwicklung systemanalytischer Werkzeuge mit fachdisziplinübergreifender Beteiligung im 7. EfP bei. Die methodische Entwicklung wird im Projekt dazu verwendet, einen hybriden H2-BZ-Antrieb für eine Materialumschlagmaschine zu entwickeln und zu integrieren. Mit der Erprobung im realen Einsatz soll eine TRL-Erhöhung von 6 auf 7 erfolgen.
Ziel des Projekts ist die Entwicklung und Anwendung eines Model-Based Systems Engineering (MBSE)-Systemmodells zum Zweck der Neu- oder Umrüstungsentwicklung von wirtschaftlich konkurrenzfähigen Wasserstoff-Brennstoffzellenantrieben (H2-BZ-Antrieb) für mobile Arbeitsmaschinen. Hybride H2-BZ-Antriebe für mobile Arbeitsmaschinen stoßen in der im Projekt angestrebten technischen Umsetzung im Betrieb lokal keine Luftschadstoffe und Treibhausgase aus und ermöglichen bei der Verwendung von grünem Wasserstoff Emissionsfreiheit. Die unmittelbare Verringerung von Luftschadstoff- und Treibhausgasemissionen gegenüber Dieselmotorantrieben adressiert die Klimaschutzziele der Bundesregierung, die im Klimaschutzplan festgelegt wurden. Mit Hilfe des MBSE werden die technische (Robustheit, Dynamik, Sicherheit, Betriebsführung) und technoökonomische (Lebenszykluskosten, Umfelddynamik) Sichtweise auf hybride H2-BZ-Antriebe in einem Systemmodell verknüpft. So werden technische Anforderungen erfüllt und die Systemkomplexität handhabbar. Die Sichtweisen werden durch geeignete domänenübergreifende Teilmodelle repräsentiert. Das MBSE schafft eine einheitliche Datengrundlage (single source of truth), formale Modellspezifikationen (Modellontologien) und Modellierungssprache (SysML). Die Komplexität wird handhabbar, die Modelldokumentation systematisch und transparent, was den Wissensaustausch begünstigt. Im Projekt wird dieser systemanalytische Ansatz angewendet und für FuE von H2-BZ-Antrieben weiterentwickelt. Damit trägt das Projekt weiterhin zum Ziel der Entwicklung systemanalytischer Werkzeuge mit fachdisziplinübergreifender Beteiligung im 7. EfP bei. Die methodische Entwicklung wird im Projekt dazu verwendet, einen hybriden H2-BZ-Antrieb für eine Materialumschlagmaschine zu entwickeln und zu integrieren. Mit der Erprobung im realen Einsatz soll eine TRL-Erhöhung von 6 auf 7 erfolgen.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 192 |
| Land | 7 |
| Type | Count |
|---|---|
| Ereignis | 1 |
| Förderprogramm | 160 |
| Text | 27 |
| unbekannt | 11 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 38 |
| offen | 161 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 183 |
| Englisch | 50 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Datei | 3 |
| Dokument | 11 |
| Keine | 103 |
| Webseite | 89 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 127 |
| Lebewesen & Lebensräume | 119 |
| Luft | 110 |
| Mensch & Umwelt | 199 |
| Wasser | 78 |
| Weitere | 194 |