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Bestimmung von Expositionen gegenüber elektromagnetischen Feldern der Elektromobilität

Bestimmung von Expositionen gegenüber elektromagnetischen Feldern der Elektromobilität Projektleitung: Dipl.-Ing. Gernot Schmid, Seibersdorf Labor GmbH Beginn: 18.03.2021 Ende: 11.11.2024 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. ein Ausgesetztsein gegenüber solchen Feldern) 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. Dummy mit 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 sowie auf Teststrecken 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 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. Die Magnetfeldexposition 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. 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: 21.08.2025

Bedeutung staatlicher Umweltpolitik fuer eine raum- und umweltvertraegliche Landbewirtschaftung

Die Landwirtschaft in der Bundesrepublik hat, neben der Ueberschussproduktion, vor allem mit den negativen Wirkungen ihrer Produktionsweise auf unsere natuerlichen Lebensgrundlagen zu kaempfen. In zweifacher Hinsicht wird die Landwirtschaft dabei zum Normadressaten staatlicher Umweltpolitik: - Regulierung der spezifischen Umweltfolgen landwirtschaftlicher Produktion (Duengung, Biozideinsatz, Erosion, Bodenverdichtung usw); - Regulierung der allgemeinen Umweltfolgen landwirtschaftlicher Produktion (Immissionen aus Energieeinsaetzen, Landschaftsverbrauch usw); - Im ersten dieser Bereiche wird es in Zukunft darum gehen, die entsprechenden Normierungen, denen die Landwirtschaft unterworfen ist, auf ihre Effektivitaet, Effizienz, Verteilungsgerechtigkeit und Raumvertraeglichkeit zu ueberpruefen. Fuer den zweiten Bereich soll das Thema ein wenig enger gezogen werden, indem an die Diskussion ueber die sog marktwirtschaftlichen Instrumente in der Umweltpolitik angeknuepft wird und gefragt wird, welche Auswirkungen fuer die Landwirtschaft und den laendlichen Raum von dem Einsatz dieser Instrumente zu erwarten sind.

Tieffrequente Immissionen im Freizeitlärm (TIFL)

HBEFA Traffic Situations

The HBEFA (Handbook for ⁠ Emission ⁠ Factors in Road Transport) is an IT application that provides emission factors (EF) for greenhouse gases, air pollutants, and final energy consumption factors for all relevant vehicle categories in road transport. The emission factors can be differentiated in the HBEFA according to "traffic situations" (VS). A primary goal of the HBEFA is to enable the standardization of emission calculations. This guide for applying traffic situations in the HBEFA to output emission factors now makes an important contribution to this goal. Veröffentlicht in Texte | 108/2025.

Schlankes Rückbau- und Sanierungsverfahren für Erdwärmesonden, Teilvorhaben: Geophysikalische Untersuchungen und Konzept zur Bohrdatenerfassung sowie Digitalisierung und Standardisierung des Bergungs- und Sanierungsprozesses mittels maschinellem Lernmodell

Ziel des Projektvorhabens ist die Entwicklung einer schlanken und kostengünstigen Rückbaumethodik für Erdwärmesonden (EWS). Erstmals wird auch ein Sanierungskonzept für die entsprechende Bohrung erarbeitet. Eine großkalibrige und somit sehr teuren Überbohrung des Bereichs ist dadurch nicht mehr erforderlich. Das eingesetzte drehende Bohrverfahren eignet sich besonders zur Kerngewinnung oder in unserem Fall zum zerstörungsfreien Überbohren eines Sondenpaketes. Dies begünstigt die Trennung der Sonde vom umgebenden Fels und das Einfädeln in den Bohrstrang. Wichtig ist hierbei auch das Design der Sondenüberbohrkrone, dass der umgebenden Gesteinshärte individuell angepasst sein sollte. Zur Verbesserung der Marktakzeptanz werden Methoden eingesetzt, um das Rückbauverfahren zu digitalisieren und zu standardisieren. Zur Absicherung der Ortung und Steuerung bei der Überbohrung von Bestands EWS wird eine passende Monitoringmethode eingesetzt. Zudem wird die geologische Schichtung modelliert, um im Vorfeld die Tiefenparameter und Ablenkung vorauszusagen und damit den Rückbau zu erleichtern. Zur Erhöhung der Reproduzierbarkeit werden alle Bohrparameter und Messdaten auf einer dafür anzulegenden Plattform gespeichert. Im Teilprojekt der FAU liegt der Fokus auf der messtechnischen Erfassung der Betriebsparameter des Bohrgerät und der geologischen Standortverhältnisse. Darüber hinaus werden gewonnene Daten mittels maschinellen Lernmodells zur Effizienzsteigerung analysiert und interpretiert. Zur Dokumentation der geologischen Standortverhältnisse führt die FAU zusammen mit GMP die Vorarbeit für die Feldtests durch und begleitet diese wissenschaftlich.

Fischwanderung ohne Grenzen Zur Durchgängigkeit an Wasserstraßen: Fischen die Reise erleichtern - Fische auf Wanderschaft: Wasserstraßen verbinden

Die frei fließenden und staugeregelten Flüsse unter den Bundeswasserstraßen sind für die Fische wichtige Verbindungsgewässer zwischen den Habitaten im Meer und an den Flussoberläufen. Fische, die große Distanzen zurücklegen, orientieren sich an der Hauptströmung und werden deshalb an Staustufen entweder zum Kraftwerk oder zum Wehr geleitet. Dort gibt es keine Möglichkeit mehr, aufwärts zu wandern, wenn nicht in der Nähe der Wehr- oder Kraftwerksabströmung eine funktionierende Fischaufstiegsanlage vorhanden ist. Da Schiffsschleusen keine kontinuierliche Leitströmung erzeugen, werden sie von den Fischarten, die der Hauptströmung folgend lange Distanzen zurücklegen, nicht gefunden. Arten, die auf ihrer Wanderung nicht der Hauptströmung folgen, können auf- oder abwandern, wenn sie eine offene Schleusenkammer vorfinden. Flussabwärts: Fische vor Kraftwerken schützen und vorbeileiten: An Staustufen ohne Wasserkraftanlagen ist die abwärts gerichtete Wanderung über ein Wehr hinweg in der Regel unproblematisch. Voraussetzung: Das Wehr ist in Betrieb, die Fallhöhe beträgt nicht mehr als 13 Meter und im Tosbecken ist eine Wassertiefe von mindestens 0,90 Metern vorhanden. Dagegen können bei Abwanderung durch eine Kraftwerksturbine leichte bis tödliche Verletzungen auftreten. Diese turbinenbedingte Mortalität ist von der Fischart und der Körperlänge der Tiere sowie von Turbinentyp und -größe, der Fallhöhe und den jeweiligen Betriebsbedingungen abhängig. Um hier einen gefahrlosen Fischabstieg zu gewährleisten, sind die Betreiber von Wasserkraftanlagen nach Wasserhaushaltsgesetz verpflichtet, die Wasserkraftanlagen mit geeigneten Maßnahmen zum Schutz der Fischpopulation (z. B. mit Feinrechen und einem Bypass am Kraftwerk vorbei ins Unterwasser) aus- bzw. nachzurüsten. Flussaufwärts: Hier helfen nur Fischaufstiege: Verschiedene Untersuchungen der Durchgängigkeit an Rhein, Mosel, Main, Neckar, Weser, Elbe und Donau haben gezeigt, dass zwar ein großer Teil der Staustufen mit Fischaufstiegsanlagen ausgestattet ist, diese für die aufstiegswilligen Fische jedoch schwer zu finden oder zu passieren sind. Im Mai 2009 stimmten die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) und die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) gemeinsam mit dem Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS heute: Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur, BMVI) folgendes Rahmenkonzept für die erforderlichen Arbeiten ab: - Aufstellung fachlicher Grundlagen, insbesondere zu fischökologischen Dringlichkeiten - Fachliche Beratung der WSV sowie Schulungen - Forschungs- und Entwicklungsprojekte für die Erstellung eines technischen Regelwerks, und - Standardisierung der Anforderungen und Ausführung von Fischaufstiegs-, Fischschutz- und Fischabstiegsanlagen. (Text gekürzt)

Flood risk in a changing climate (CEDIM)

Aims: Floods in small and medium-sized river catchments have often been a focus of attention in the past. In contrast to large rivers like the Rhine, the Elbe or the Danube, discharge can increase very rapidly in such catchments; we are thus confronted with a high damage potential combined with almost no time for advance warning. Since the heavy precipitation events causing such floods are often spatially very limited, they are difficult to forecast; long-term provision is therefore an important task, which makes it necessary to identify vulnerable regions and to develop prevention measures. For that purpose, one needs to know how the frequency and the intensity of floods will develop in the future, especially in the near future, i.e. the next few decades. Besides providing such prognoses, an important goal of this project was also to quantify their uncertainty. Method: These questions were studied by a team of meteorologists and hydrologists from KIT and GFZ. They simulated the natural chain 'large-scale weather - regional precipitation - catchment discharge' by a model chain 'global climate model (GCM) - regional climate model (RCM) - hydrological model (HM)'. As a novel feature, we performed so-called ensemble simulations in order to estimate the range of possible results, i.e. the uncertainty: we used two GCMs with different realizations, two RCMs and three HMs. The ensemble method, which is quite standard in physics, engineering and recently also in weather forecasting has hitherto rarely been used in regional climate modeling due to the very high computational demands. In our study, the demand was even higher due to the high spatial resolution (7 km by 7 km) we used; presently, regional studies use considerably larger grid boxes of about 100 km2. However, our study shows that a high resolution is necessary for a realistic simulation of the small-scale rainfall patterns and intensities. This combination of high resolution and an ensemble using results from global, regional and hydrological models is unique. Results: By way of example, we considered the low-mountain range rivers Mulde and Ruhr and the more alpine Ammer river in this study, all of which had severe flood events in the past. Our study confirms that heavy precipitation events will occur more frequently in the future. Does this also entail an increased flood risk? Our results indicate that in any case, the risk will not decrease. However, each catchment reacts differently, and different models may produce different precipitation and runoff regimes, emphasizing the need of ensemble studies. A statistically significant increase of floods is expected for the river Ruhr in winter and in summer. For the river Mulde, we observe a slight increase of floods during summer and autumn, and for the river Ammer a slight decrease in summer and a slight increase in winter.

Beurteilung der Belästigung durch tieffrequente Geräusche

Gewerbebetriebe und Anlagen zur Energieerzeugung konkurrieren mit ihrer Flächeninanspruchnahme vor allem mit Gebieten, die dem Wohnen dienen. Es ist zu erwarten, dass sich diese Konkurrenzsituation durch ein engeres Zusammenrücken der entsprechenden Gebietsnutzungen noch verschärft. Gleichzeitig produzieren Privatpersonen vielerorts vermehrt ihre benötigte Wärme und Elektrizität innerhalb von Wohngebieten. All den Anlagen ist gemein, dass sie teilweise in erheblichem Maße tieffrequente Geräusche verursachen können. Es besteht somit ein erhöhtes Belästigungspotential durch tieffrequente Geräusche im Sinne des Bundes-Immissionsschutzgesetzes. Ob eine erhebliche Belästigung durch tieffrequente Geräusche vorliegt, wird seit längerem im Rahmen der TA Lärm nach dem Beiblatt 1 der DIN 45680 beurteilt. Die darin angegebenen Anhaltswerte sind jedoch in Teilen der Wissenschaft und der betroffenen Öffentlichkeit umstritten. Trotz langer und intensiver Arbeiten konnte das Deutsche Institut für Normung (DIN) bisher keinen Konsens über die geltenden Anhaltswerte oder über Vorschläge für Änderungen oder Aktualisierungen der Anhaltswerte erreichen, da es vor allem keine aktuellen Lärmwirkungsuntersuchungen zu dieser Frage gibt. Neuere Wirkungsuntersuchungen sind besonders wichtig, weil die TA Lärm und damit die DIN 45680 für die meisten industriellen und gewerblichen Anlagen in Deutschland gilt, die tieffrequente Geräusche emittieren, und in bestimmten Fallkonstellationen Gegenstand öffentlicher Diskussionen und Gerichtsverfahren sind. In diesem Forschungsvorhaben sollen die wissenschaftlichen Erkenntnisse über die Wirkung tieffrequenter Geräusche wesentlich erweitert oder fachlich weiter abgesichert werden. Dazu sollen neben einer Überprüfung bereits vorhandener Messergebnisse auch Laboruntersuchungen über den Einfluss tieffrequenter Geräusche im Wachzustand und auf das Schlafverhalten des Menschen vorgenommen werden.

Bewertung der seismischen Gefährdung in der Niederrheinischen Bucht zur Nutzung von Tiefengeothermie, Teilvorhaben: Gegenwärtiger Krustenspannungszustand und Störungsstabilität in der Niederrheinischen Bucht

Sichere und grundlastfähige erneuerbare Energiequellen sind essentiell für das Erreichen globaler Klimaziele. Die Tiefengeothermie kann Wärme und Strom unabhängig von Wetterbedingungen liefern und spielt eine Schlüsselrolle bei dem Vorantreiben der grünen Energiewende. Mit unserem Vorhaben gehen wir die Hauptfaktoren, die ein schnelleres Wachstum des Geothermiesektors verzögern, an: lange Amortisationszeiten und hohe sozioökonomische Risiken im Zusammenhang mit induzierter Seismizität. SIEGFRIED zielt darauf ab, neue Standards für die geothermische Exploration in der Niederrheinischen Bucht und darüber hinaus einzuführen sowie neue Methoden und Arbeitsabläufe zu schaffen, um große Mengen an interdisziplinären und maßstabsübergreifenden Daten in Studien zur seismischen Gefährdung zu kombinieren. Es ist der erste Versuch dieser Art, geomechanische und seismologische Ansätze zu kombinieren, um ein gemeinsames Bild der seismischen Gefährdung zu erstellen und so darzustellen, dass die Energiebetreiber es für die Planung, den Aufbau und später den Betrieb tiefer geothermischer Systeme in der Niederrheinischen Bucht nutzen können. SIEGFRIED wird zum ersten Mal die direkte Messung des Spannungstensors in den Tiefen eines tiefen geothermischen Reservoirs in der Niederrheinischen Bucht ermöglichen. Diese Informationen werden die Kalibrierung von physikalisch informierten numerischen Modellen der Krustenspannung und ihrer anthropogenen Veränderungen in situ ermöglichen sowie die seismische Gefährdungsabschätzung unterstützen. Letztendlich besteht die Hauptaufgabe der RWTH innerhalb von SIEGFRIED darin, den Zustand der initialen Spannung, die Stabilität der Hauptstörungszonen und die anthropogenen Spannungsänderungen zu verstehen, die während der geothermischen Produktion in der Niederrheinischen Bucht entstehen.

Technologien für besonders langlebige Leistungselektronik, Technologien für besonders langlebige Leistungselektronik - ARCHIMEDES

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