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Strahlenschutz-Studie: Untersuchte E‑Autos halten zum Schutz der Gesundheit empfohlene Höchstwerte ein

Strahlenschutz-Studie: Untersuchte E‑Autos halten zum Schutz der Gesundheit empfohlene Höchstwerte ein Umfangreiche Magnetfeld -Messungen in und an elektrischen Pkw und Krafträdern Ausgabejahr 2025 Datum 09.04.2025 Quelle: Halfpoint/stock.adobe.com In einer Strahlenschutz -Studie haben alle untersuchten Elektroautos die Empfehlungen zum Schutz vor gesundheitlichen Auswirkungen von Magnetfeldern eingehalten. Außerdem ist man in reinen Elektroautos nicht prinzipiell stärkeren Magnetfeldern ausgesetzt als in Fahrzeugen mit konventionellem oder hybridem Antrieb. Das zeigen aufwendige Messungen und Computersimulationen im Auftrag des Bundesamtes für Strahlenschutz ( BfS ) und des Bundesumweltministeriums ( BMUV ). Unabhängig von der Antriebsart unterschritten alle untersuchten Fahrzeuge die zum Schutz der Gesundheit empfohlenen Höchstwerte. Diese Höchstwerte begrenzen die elektrischen Ströme und Felder, die von Magnetfeldern im menschlichen Körper verursacht werden können, auf ein unschädliches Maß. Für die Untersuchung wurden die Magnetfelder an den Sitzplätzen von vierzehn verschiedenen Pkw-Modellen der Baujahre 2019 bis 2021 in unterschiedlichen Betriebszuständen gemessen und bewertet. "Zwar wurden in einigen Fällen – lokal und zeitlich begrenzt – vergleichsweise starke Magnetfelder festgestellt. Die empfohlenen Höchstwerte für im Körper hervorgerufene Felder wurden in den untersuchten Szenarien aber eingehalten, sodass nach aktuellem wissenschaftlichem Kenntnisstand keine gesundheitlich relevanten Wirkungen zu erwarten sind" , unterstreicht BfS -Präsidentin Inge Paulini. "Die Studienergebnisse sind eine gute Nachricht für Verbraucherinnen und Verbraucher, die bereits ein Elektroauto fahren oder über einen Umstieg nachdenken." Die Studie wurde von einem Projektteam aus Mitarbeitenden der Seibersdorf Labor GmbH , des Forschungszentrums für Elektromagnetische Umweltverträglichkeit (femu) der Uniklinik RWTH Aachen und des Technik Zentrums des ADAC e.V. durchgeführt. Fahrzeughersteller waren an der Untersuchung nicht beteiligt. Magnetfelder treten in allen Kraftfahrzeugen auf Magnetfeldquellen nur in Elektroautos und Hybriden Magnetfelder entstehen, wenn elektrische Ströme fließen. In modernen Kraftfahrzeugen gibt es daher viele Quellen magnetischer Felder. Dazu gehören zum Beispiel Klimaanlagen, Lüfter, elektrische Fensterheber oder Sitzheizungen. Bei Elektrofahrzeugen kommen vor allem eine größere und leistungsstärkere Batterie, die Hochvoltverkabelung und der Inverter (Wechselrichter) für den Antriebsstrom sowie der elektrische Antrieb selbst hinzu. Die Untersuchung nahm alle in den Autos auftretenden Magnetfelder in den Blick und ordnete sie – wo möglich – der jeweiligen Ursache zu. Höchste Werte meist im Fußbereich Dummy mit Messsonden im Fond eines Elektroautos Die Auswertung der Messungen und Simulationen zeigte, dass die empfohlenen Höchstwerte für im Körper hervorgerufene Felder in allen erfassten Szenarien eingehalten wurden. Im Detail ergab sich allerdings ein differenziertes Bild: Die gemessenen Magnetfeldwerte variierten zwischen den untersuchten Fahrzeugen, räumlich innerhalb der einzelnen Fahrzeuge sowie abhängig vom Betriebszustand deutlich. So traten die stärksten Magnetfelder in erster Linie im Fußbereich vor den Sitzen auf, während die Magnetfelder im Kopf- und Rumpfbereich meist niedrig waren. Motorleistung ist kein Indikator für Magnetfeldstärke Zwischen der Motorisierung und den Magnetfeldern im Innenraum der Elektrofahrzeuge zeigte sich kein eindeutiger Zusammenhang. Größeren Einfluss als die Leistungsstärke des Motors hatte die Fahrweise. Bei einer sportlichen Fahrweise mit starken Beschleunigungs- und Bremsvorgängen waren kurzzeitig deutlich stärkere Magnetfelder zu verzeichnen als bei einem moderaten Fahrstil. Kurzzeitige Spitzenwerte von unter einer Sekunde Dauer traten unter anderem beim Betätigen des Bremspedals, beim automatischen Zuschalten von Motorkomponenten wie auch – unabhängig von der Antriebsart – beim Einschalten der Fahrzeuge auf. Der höchste lokale Einzelwert wurde beim Einschalten eines Hybridfahrzeugs ermittelt. Spitzenwerte senken BfS-Präsidentin Dr. Inge Paulini Quelle: Holger Kohl/ Bildkraftwerk "Die großen Unterschiede zwischen den Fahrzeugmodellen zeigen, dass Magnetfelder in Elektroautos nicht übermäßig stark und auch nicht stärker ausgeprägt sein müssen als in herkömmlichen Pkw" , sagt Paulini. "Die Hersteller haben es in der Hand, mit einem intelligenten Fahrzeugdesign lokale Spitzenwerte zu senken und Durchschnittswerte niedrig zu halten. Je besser es zum Beispiel gelingt, starke Magnetfeld-Quellen mit Abstand von den Fahrzeuginsassen zu verbauen, desto niedriger sind die Felder, denen die Insassen bei den verschiedenen Fahrzuständen ausgesetzt sind. Solche technischen Möglichkeiten sollten bei der Entwicklung von Fahrzeugen von Anfang an mitgedacht werden." Über die Studie Die Studie stellt nach Kenntnisstand des BfS die bislang umfangreichste und detaillierteste Untersuchung zum Auftreten von Magnetfeldern in Elektrofahrzeugen dar. Die erhobenen Daten beruhen auf systematischen Feldstärkemessungen in aktuellen, für den deutschen Straßenverkehr zugelassenen Fahrzeugmodellen auf Rollenprüfständen, auf einer abgesperrten Test- und Versuchsstrecke und im realen Straßenverkehr. Insgesamt wurden elf rein elektrisch angetriebene Pkw, zwei Hybridfahrzeuge sowie ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor untersucht. Mit einem E-Roller, zwei Leichtkrafträdern und einem Elektro-Motorrad wurden erstmals auch elektrische Zweiräder berücksichtigt. Ähnlich wie bei den Pkw traten die stärksten Magnetfelder im Bereich der Füße und der Unterschenkel auf. Die zum Schutz der Gesundheit empfohlenen Höchstwerte für im Körper hervorgerufene Felder wurden in allen untersuchten Szenarien eingehalten. Folglich ist das Auftreten nachgewiesenermaßen gesundheitsrelevanter Feldwirkungen in den untersuchten Fahrzeugen als insgesamt sehr unwahrscheinlich einzuschätzen. Messverfahren Durch die Anwendung ausgefeilter Messtechnik ließen sich in der Studie auch kurzzeitige Magnetfeld -Spitzen von unter 0,2 Sekunden Dauer zuverlässig erfassen und bewerten. Die aktuell gültigen Messvorschriften lassen solche kurzzeitigen Schwankungen, die bei der Aktivierung von elektrischen Fahrzeugkomponenten auftreten können, außer Acht. Die Untersuchung zeigte jedoch, dass sie in relevantem Umfang vorkommen. Eine entsprechende Erweiterung der Messnormen erscheint aus Sicht des BfS deshalb geboten. Der Studienbericht "Bestimmung von Expositionen gegenüber elektromagnetischen Feldern der Elektromobilität. Ergebnisbericht – Teil 1" ist im Digitalen Online Repositorium und Informations-System DORIS unter der URN https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:0221-2025031250843 abrufbar. Weitere Informationen über den Strahlenschutz bei der Elektromobilität gibt es unter https://www.bfs.de/e-mobilitaet . Stand: 09.04.2025

Hochleistungs- und Hochdrehmoment-E-Motor ohne seltene Erden und ohne Kupfer

Demonstration eines voll-supraleitenden Generatorsystems, Teilvorhaben: Fertigung

Im Projekt SupraGenSys 1 wurde ein vollsupraleitend ausgeführter und direkt angetriebener Generator für WEA (Windenergieanlagen) mit 10 MW Bemessungsleistung entworfen und optimiert. In diesem Projekt sind bereits wesentliche Ergebnisse erzielt worden. In diesem Projekt zeigte sich der Generator bereits mit beeindruckenden Kennzahlen und verspricht durch Absenkung der Stromgestehungskosten ein wesentlicher Fortschritt für den Ausbau der Windenergie zu werden. In dem Folgeprojekt SupraGenSys 2 soll ein Demonstrationsgenerator ( DG ) konstruiert und gefertigt werden. Die Projektpartner übernehmen die Berechnung des Generators, die Konstruktion des Generators und der Einzelteile, sowie die Materialbeschaffung. Die Krämer Energietechnik GmbH & Co. KG übernimmt die Konstruktion, Materialbeschaffung und Fertigung aller erforderlichen Vorrichtungen. Die Fertigung der HTS-Spulen und der geblechten Kerne sowie die Montage von Rotor, Stator und Kyrostat wird ebenfalls bei Krämer erfolgen. Die Prüfung der tiefgekühlten Spulen wird mit Unterstützung des KIT bei Krämer durchgeführt. Anschließend erfolgt die Endmontage des Generators durch Krämer bei Fraunhofer IEE in Kassel.

Aktivmaterialien aus gepressten Spänen - Entwicklung eines neuen Verfahrens zur Herstellung eines Aktivmaterials für elektrische Maschinen aus recycelten Blechabfällen

Zielsetzung: In diesem Forschungsvorhaben soll ein neuartiges, recyceltes Aktivmaterial aus einer Stahllegierung für elektrische Maschinen (EMn) mithilfe eines innovativen, nachhaltigen Herstellungsverfahrens entwickelt werden. Die Grundidee des Projekts besteht darin, eine Recyclingroute für Blechpakete aus ausgemusterten Statoren und Rotoren von EMn sowie für den bei der Herstellung neuer Blechpakete anfallenden Blechschrott zu etablieren. Diese neue Recyclingroute zeichnet sich dadurch aus, dass die für neue EMn benötigten Statoren und Rotoren durch das Verpressen von Metallspänen hergestellt werden – anstelle des üblichen Weges über Verschrottung, Einschmelzen, Stranggießen sowie anschließendes Warm- und Kaltwalzen. Die Antragsteller verfolgen das Konzept, sämtlichen Schrott zu zerkleinern, die entstehenden Späne chemisch zu beschichten und anschließend durch ein Umformverfahren in die finale Geometrie von Stator- und/oder Rotorbauteilen zu verpressen. Das gepresste Bauteil kann dann als Aktivmaterial oder als Teil davon, z.?B. in einem EM oder in Transformatoren, eingesetzt werden. Fazit: Das gepresste Bauteil kann anschließend als Aktivmaterial oder als Teil davon verwendet werden, z.?B. in einer elektrischen Maschine (EM) oder in Transformatoren. Der daraus resultierende neuartige Werkstoff „Compacted Chip Magnetic Composite“ (CCMC) besteht aus recycelten, isolierten Blechspänen und ähnelt damit den heute bekannten weichmagnetischen Pulververbundwerkstoffen (SMC – Soft Magnetic Composites). Zur Validierung dieser Idee wird der Einfluss verschiedener Spangeometrien, deren Isolierung sowie weiterer Prozess- und Systemparameter im Herstellungsprozess untersucht. Die Ergebnisse dieser Forschung sollen dazu beitragen, den Einsatz von recyceltem Blechschrott in der Elektromobilität und anderen Anwendungen (z.?B. Transformatoren und/oder andere elektrische Maschinen zur Magnetfeldinduktion) zu verbessern und die Nachhaltigkeit von EMn zu erhöhen. Gelingt es, den Energiebedarf für das Recycling von EMn deutlich zu senken, kann dies einen wesentlichen Beitrag zur Reduzierung des CO2-Fußabdrucks zukünftiger elektrischer Maschinen leisten. Die in den Kreislauf zurückgeführten Motorkomponenten helfen dabei, den Verbrauch nicht erneuerbarer Rohstoffe sowie den Energiebedarf, die CO2-Emissionen und den Wasserverbrauch zu verringern.

Ideenumsetzung und Demonstration elektrischer Antriebs- und Leistungselektroniklösungen mit einer verbesserten Energie- und Ressourcen-Effizienz, Teilvorhaben: Hocheffizientes Antriebssystem

Das Projekt IDEALER nutzt Ergebnisse des Vorprojekts Ide3AL. In dem Vorprojekt wurde grundsätzlich gezeigt, dass ein Schaltschrank-Umrichter mit integriertem Sinusfilter unter Nutzung von schnellschaltenden SiC-Leistungshalbleitern zu einer besseren Energieeffizienz des Antriebssystems führt als ein konventioneller Umrichter mit IGBT-Transistoren. Durch die hohe Schaltfrequenz können die Filtergröße reduziert, die Umrichter-Baugröße kompakt gehalten sowie die umladungsbedingten Verluste in Motorleitung und Motor minimiert werden. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die technische Motorleitungslängen-Begrenzung durch geschirmte Leitungen von einigen 10 Metern aufgehoben ist, so dass in Zukunft sehr viele bisher ungesteuerte Antriebsanwendungen mit drehzahlgeregelten Antrieben gelöst werden können. Damit ergeben sich zusätzliche Energiesparpotentiale, die bisher nicht wirtschaftlich erschlossen werden konnten. Allerdings hat sich auch gezeigt, dass die hohe Schaltgeschwindigkeit der SiC-Leistungshalbleiter nicht einfach beherrschbar ist. Die elektrischen Felder, die von der Schaltzelle und den Sinusfiltern abgestrahlt bzw. als leitungsgebundene Störaussendung in die Motorleitung eingespeist werden, übertreffen die aktuellen EMV-Grenzwerte für ungeschirmte Motorleitungen. Aus dem gleichen Grund treten noch Zusatzverluste im Motor und seinen Zuleitungen auf, weshalb die gesetzten Effizienzziele nicht vollständig erreicht wurden. Diese Zusatzverluste lassen sich auch mit den normativ vorgegebenen Berechnungsmethoden nicht ermitteln. Weiterhin bestehen elektromagnetische Kopplungen der Filterelemente zwischen Ein- und Ausgang, so dass bisherige Entstörkonzepte auf der Netzseite nicht übertragbar sind.

Entwicklung von preiswerten, schalldaemmenden Wandelementen (Fensterelemente, Trennwaende, Maschinenkapselungen)

Ziel: Schalldaemmende Wandelemente (wie Trennwaende und Raumteiler, ferner Kapselungen von lauten Maschinen, sowie Fensterelemente, bestehend aus Fenster, Tuer, Luefter, Rollkasten) mit einem preiswerten Schalldaemmwert, das heisst optimales dB/Preis-Verhaeltnis. Der Nachteil der handelsueblichen Elemente ist ihr hoher Preis, ferner keine Abstimmung zwischen den Teilelementen, so dass 'schwache' und 'starke' Elemente nebeneinander eingesetzt werden. Die Fahrerkabinen von LKW und Baumaschinen sind nicht ausreichend vom Motor und Getriebe schallisoliert. Vorliegende Ergebnisse: Preiswerter Schallschutz mit neuen Rolladen-Fenster-Elementen.

Nutzung von Grubenwasser als Motor für Veränderung zur Erhöhung der Wassersicherheit in Südafrika, Teilprojekt 3

Entwicklung einer umfassenden Methodik zur Integration von Flettnerrotoren auf verschiedenen Schiffstypen, Vorhaben: Entwicklung und Validierung neuer Flettnerrotor-Analysesysteme und -steuerungen (FlettnerControl)

Vergleich des Betriebes eines Einzylinder-Viertaktmotors als hochverdichtender Otto-Benzin- und Otto-Gasmotor sowie als direkteinspritzender Dieselmotor

Im Rahmen eines Forschungsvorhabens zur rationellen Verringerung der Schadstoffemission wurde ein das 'Magerkonzept' realisierender Einzylinder-Ottomotor (Epsilon=13) mit Benzin bzw. Erdgas als Kraftstoff untersucht. Die Ergebnisse wurden mit dem auf Dieselbetrieb (Epsilon=20) mit direkter Einspritzung rueckgeruesteten Motor verglichen. Ein Vergleich der Betriebsarten zeigt die Ueberlegenheit des Gasmotors gegenueber dem Benzin- und Dieselmotor im Hinblick auf die NO2- und CO-Emission. Die erhoehte CH-Emission im Abgas des Erdgasmotors ist in Anbetracht der niedrigen Toxizitaet der Kohlenwasserstoffe von untergeordneter Bedeutung. Ein Vergleich der effektiven Wirkungsgrade ergibt fuer den Dieselmotor den hoechsten Wert. Abgasverbessernde Massnahmen, wie spaetere Zuendung im Ottobetrieb bzw. spaeterer Foerderbeginn im Dieselbetrieb einerseits sowie gesteuerte Abgasrueckfuehrung andererseits, ergeben bezueglich der problematischen Stickoxidemission gravierende Verminderungen. Auch hinsichtlich der CH-Emission sind die Verbesserungen bedeutsam. Diese Verbesserung der Schadstoffemission wird durch einen geringfuegigen Anstieg des spezifischen Brennstoffwaermeverbrauchs (maximal 2 v.H.) erkauft. Die Vermutung, dass die Toxizitaet der emittierten Kohlenwasserstoffe im Gasbetrieb erheblich geringer ist als bei Benzin- oder Dieselbetrieb, konnte durch Bestimmung der Menge an benzolloeslichen Produkten im Abgas bestaetigt werden. Das Hauptproblem des Dieselbetriebs ist die vergleichsweise sehr hohe Particulare-Matter-Emission.

Laermarme Aggregate (Motoren, Getriebe) fuer Strassenfahrzeuge

Messung der Schalleistung an Motoren im Last- und Drehzahlbereich. Einfluesse der Motorlagerung auf das Fahrzeuggeraeusch. Ursachenforschung

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