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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

Grundwassermessstelle GW_MST.134417 in Hy Gera 1E/1999 (Sommerbad)

Dieser Datensatz enthält die Messdaten der Messstelle Hy Gera 1E/1999 (Sommerbad) in Thüringen. Horizont: Quartär. Leiter: Quartär. Grundwasserkörper: Zechsteinrand der Saaleplatte-Weisse Elster. Messstellen-Art: Bohrung.

Grundwassermessstelle GW_MST.133169 in Hy Gera (Spielwiese)

Dieser Datensatz enthält die Messdaten der Messstelle Hy Gera (Spielwiese) in Thüringen. Leiter: Pleistozän. Grundwasserkörper: Zechsteinrand der Saaleplatte-Weisse Elster. Messstellen-Art: Bohrung.

Ozon Eggebek 1-Stunden Mittelwert 2025

Um die Gesundheit der Menschen und die Vegetation vor den Einflüssen zu hoher Luftschadstoffbelastungen zu schützen, wird die Luftqualität laufend untersucht und nach gesetzlichen Vorschriften beurteilt. Dafür betreibt das Landesamt für Umwelt (LfU) in Schleswig-Holstein ein Netz aus Messstationen, an denen mit unterschiedlichen Methoden Luftschadstoffe gemessen werden. Die Messdaten aus Schleswig-Holstein und viele zusätzliche Informationen zu den Messungen werden an das Umweltbundesamt weiter geleitet und von dort gemeinsam mit den Daten aller Bundesländer an die Europäische Kommission gemeldet. Alle aktuell veröffentlichten Daten sind als ***vorläufig*** einzustufen, da sie zu Ihrer schnellen Information zunächst automatisch auf Gültigkeit geprüft werden. Vor der abschließenden Bewertung und Beurteilung der Luftqualität findet später eine mehrstufige Prüfung nach gesetzlichen Vorgaben statt. Bei den CSV-Dateien „fehlt“ am Tag der Umstellung von Normalzeit (MEZ) auf Sommerzeit (MESZ) die 3-Uhr-Messung, am Tag der Umstellung von Sommer- auf Normalzeit gibt es hingegen zwei 3-Uhr-Messungen. Die JSON-Dateien sind von dieser Problematik nicht betroffen, hier wird durchgängig Normalzeit verwendet. [Informationen zur Messstation](https://www.schleswig-holstein.de/DE/Fachinhalte/L/luftqualitaet/Messstationen/Eggebek.html)

Ozon Lauenburg, Murjahnstraße 1-Stunden Mittelwert 2025

Um die Gesundheit der Menschen und die Vegetation vor den Einflüssen zu hoher Luftschadstoffbelastungen zu schützen, wird die Luftqualität laufend untersucht und nach gesetzlichen Vorschriften beurteilt. Dafür betreibt das Landesamt für Umwelt (LfU) in Schleswig-Holstein ein Netz aus Messstationen, an denen mit unterschiedlichen Methoden Luftschadstoffe gemessen werden. Die Messdaten aus Schleswig-Holstein und viele zusätzliche Informationen zu den Messungen werden an das Umweltbundesamt weiter geleitet und von dort gemeinsam mit den Daten aller Bundesländer an die Europäische Kommission gemeldet. Alle aktuell veröffentlichten Daten sind als ***vorläufig*** einzustufen, da sie zu Ihrer schnellen Information zunächst automatisch auf Gültigkeit geprüft werden. Vor der abschließenden Bewertung und Beurteilung der Luftqualität findet später eine mehrstufige Prüfung nach gesetzlichen Vorgaben statt. Bei den CSV-Dateien „fehlt“ am Tag der Umstellung von Normalzeit (MEZ) auf Sommerzeit (MESZ) die 3-Uhr-Messung, am Tag der Umstellung von Sommer- auf Normalzeit gibt es hingegen zwei 3-Uhr-Messungen. Die JSON-Dateien sind von dieser Problematik nicht betroffen, hier wird durchgängig Normalzeit verwendet. [Informationen zur Messstation](https://www.schleswig-holstein.de/DE/Fachinhalte/L/luftqualitaet/Messstationen/Lauenburg_Murjahnstr.html)

Grundwassermessstelle GW_MST.130342 in Hy Gera 115/1982 (Meilitz)

Dieser Datensatz enthält die Messdaten der Messstelle Hy Gera 115/1982 (Meilitz) in Thüringen. Horizont: Staßfurt-Formation. Leiter: Pleistozän. Grundwasserkörper: Zechsteinrand der Saaleplatte-Weisse Elster. Messstellen-Art: Bohrung.

Messdaten Gamma-ODL: Station Bruck in der Oberpfalz

Das ODL-Messnetz des BfS überwacht mit rund 1.700 Messsonden rund um die Uhr die Strahlenbelastung durch natürliche Radioaktivität in der Umwelt. Das Messnetz hat eine wichtige Frühwarnfunktion, um erhöhte Strahlung durch radioaktive Stoffe in der Luft in Deutschland schnell zu erkennen. * [Informationen und Karte mit allen Messstationen](https://odlinfo.bfs.de/ODL/DE/themen/wo-stehen-die-sonden/karte/karte_node.html) * [Wichtige Hinweise zu den Daten - PDF](https://odlinfo.bfs.de/SharedDocs/Downloads/ODL/DE/datenbereitstellung.pdf?__blob=publicationFile&v=4)

Sonderforschungsbereich (SFB) 1211: Evolution der Erde und des Lebens unter extremer Trockenheit, Teilprojekt D05: OSL-Datierung: Zeitliche Eingrenzung der pleistozänen Umweltgeschichte der Atacama: Ausweitung des anwendbaren Altersbereichs für Lumineszenz-Datierungen

Ziel dieses Projektes ist es, den nutzbaren Altersbereich für OSL-Datierungen von 200-400 ka in Richtung 1 Ma auszuweiten. Diese Ausweitung würde die zeitliche Lücke in unserem Vermögen klastische Sedimente zu datieren, zwischen Radiokohlenstoffdatierung (bis ca. 40 ka) und Bedeckungsalterdatierung (größer als 500 ka), schliessen helfen.

Solarthermische Raumluftentfeuchtung in Wasserwerken und anderen Anwendungen, Teilvorhaben: Solarthermie

Beim Forschungsvorhaben Solarthermische Raumluftentfeuchtung in Wasserwerken und anderen Anwendungen (dx-Wasser) handelt es sich um ein Verbundvorhaben der Universität Kassel, Fachgebiet Solar- und Anlagentechnik als Koordinatorin in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern Munters GmbH und Enertracting GmbH. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, den Strombedarf von Luftentfeuchtungsanlagen mit Sorptionsrotoren durch die Einbindung von thermischen Solaranlagen zur Beheizung der Regenerationsluft deutlich zu reduzieren. Im Forschungsvorhabens erfolgt eine Bestandsaufnahme des Istzustandes von Wasserwerken in Deutschland. Im Zuge dessen sollen Energieeffizienzmaßnahmen bzgl. Betrieb und Regelung von Luftentfeuchtungsanlagen entwickelt und anschließend bewertet werden. Im Rahmen von Langzeitmessungen werden mehrere Gebäude von Wasserversorgern messtechnisch untersucht. Die Einbindung solarthermischer Wärme zur Regeneration von Sorptionsrotoren wird umfassend im Labor des Fachgebiets analysiert. Hierzu werden Sorptionsrotoren der Munters GmbH in eine teils bestehende Messumgebung integriert. Im Vorhaben sollen zwei Testanlagen an unterschiedlichen Standorten (Hochbehälter und eine Gasdruckregelanlage) geplant, errichtet und vermessen werden. Um das System abbilden zu können, wird zuerst ein Modell eines Sorptionsrotors in der Simulationsumgebung Dymola aufgebaut und mit den Messdaten validiert. Anschließend wird ein Systemmodel in TRNSYS bestehend aus Sorptionsrotor, Wärmeübertrager, Nachheizregister und thermischer Solaranlage erstellt. Dieses wird ebenfalls mit den Messergebnissen validiert. Durch das Modell soll die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf andere Anwendungen gewährleistet sein. Zusätzlich dient das Modell zur Entwicklung eines Vor-Auslegungstools für die Dimensionierung von solarthermisch beheizten Sorptionsrotoren. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens werden in einem Leitfaden zusammengefasst und der interessierten Öffentlichkeit zugänglich gemacht.

Erhöhung der Stromrichte-Lebensdauer durch optimierte Komponenten-Optimierung mittels Digitaler KI Zwillinge, Teilvorhaben: Robuste Auslegung von Stromrichter-Magnetika (Magnetics4Life)

Um die Diskrepanz zwischen der in den letzten Jahren deutlich gestiegenen Lebensdauer von PV-Modulen im Vergleich zu PV-Stromrichtern (SR) zu verringern und diese unabhängig von ihrem Einsatzgebiet robuster auszulegen, ist es das Ziel von PV4Life, ein allgemeingültiges Modell zu entwickeln, das die Alterung von Stromrichtersystemen bis auf Komponentenebene aus der Gesamtsystemsicht betrachtet. Das Vorhaben entwickelt neue Testverfahren zur beschleunigten Alterung von SR, erweitert die SR-Sensorik, verbessert SR-Komponenten und entwickelt einen digitalen Zwilling mit entsprechenden Alterungserscheinungen eines PV-SR mit integriertem KI-basierten Lebensdaueranalysator. In diesem Teilvorhaben wird an einer effektiven Nutzung von stromrichter-basierten Anlagen und ihrer kritischen Komponenten geforscht. Ziel ist es, mittels neuartiger disruptiver Sensoren, Verfahren der KI und digitaler Zwillingsmodelle, die Steigerung der Resilienz von Stromrichtersystemen, sowie deren Kosten einzusparen. Anhand von zyklischen Dauertests der passiven Komponenten von SUMIDA werden Datensätze generiert, die mittels KI-unterstützter Regelungen und digitaler Zwillinge zur Lebensdauer- und Ausnutzungsoptimierung individueller Stromrichter-Systeme beitragen werden. In dem beantragten Teilvorhaben werden auf Basis der generierten Messdaten die induktiven Bauelemente mit Sensoren ausgestattet und später im optimierten Betriebsmodus der Stromrichter eingesetzt.

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