Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines umweltfreundlichen Motors mit innerer kontinuierlicher Verbrennung, der in der Lage ist, alle bisher bekannten Abgasbestimmungen zu erfuellen.
Das Gesamtziel der Forschergruppe ist die Entwicklung von optimierungsbasierten Regelungen für Niedertemperatur-Verbrennungsmotoren. Die untersuchte Anwendung stellt einen schnellen, zyklischen und stark nichtlinearen Prozess dar. In TP2 werden für schnelle nichtlineare zyklische Prozesse die grundlegenden Methoden erarbeitet, die es erlauben, die auftretenden Optimalsteuerungsprobleme effizient zu formulieren und in Echtzeit, was für schnelle Prozesse innerhalb weniger Millisekunden bedeutet, auf eingebetteter Regelungshardware numerisch zu lösen. Als Basisregelstrategie soll die Methode der iterativ lernenden Regelung (ILC) mit der Methode der nichtlinearen modellbasierten prädiktiven Regelung (NMPC) kombiniert werden. Das Ergebnis soll ein Echtzeititerationsschema für iterativ lernende NMPC (IL-NMPC) sein, das als Zustands- und Parameterschätzer einen Moving Horizon Beobachter (MHE) nutzt. Um die Herausforderung der Echtzeitfähigkeit zu lösen, sollen die in den IL-NMPC-Optimierungsproblemen vorkommenden Strukturen gezielt in der Numerik genutzt werden. Dies betrifft unter anderem die Ausnutzung der Periodizität in der linearen Algebra der MHE- und NMPC-Probleme und die Entwicklung neuer impliziter Integrationsmethoden, die sich durch eine Verzahnung der Ableitungsgenerierung und den IL-NMPC-Optimierungsiterationen auszeichnen. Zunächst soll die IL-NMPC auf Zyklus-zu-Zyklus Basis arbeiten, also mit einer Abtastzeit von 10-60 ms, die der Zyklusdauer entspricht. Hierbei ist entscheidend, dass die Verzögerung des Stelleingriffs wesentlich kürzer als ein Zyklus sein muss, was durch ein Echtzeititerationsschema mit Aufteilen der Rechenzeit in Vorbereitungs- und Feedbackphase ermöglicht wird. In einem zweiten Schritt soll die IL-NMPC um die Fähigkeit des Stelleingriffs auf verschiedenen Zeitskalen erweitert werden. Dies bedeutet, dass nun auch innerhalb des Zyklus Stelleingriffe durchgeführt werden. Zu diesem Zweck sollen Konzepte unterschiedlicher Komplexität erarbeitet werden. Diese reichen bis hin zu der Entwicklung von maßgeschneiderten Multi-Level-Echtzeititerationsschemata, die eine optimierungsbasierte Regelung im kHz-Bereich ermöglichen sollen. Die in dem Teilprojekt entstehenden numerischen Methoden werden für die Anwendung in Verbrennungsmotoren optimiert, sind aber auch applikationsübergreifend für andere zyklische Prozesse einsetzbar. Daher sollen sie im Rahmen eines Tools zur automatischen Codegenerierung der Allgemeinheit zur Verfügung gestellt werden.
Strahlenschutz bei der Elektromobilität Beim Betrieb von konventionellen Verbrennerfahrzeugen, Plug-in-Hybriden und Elektroautos entstehen Magnetfelder im Nieder- und Zwischenfrequenzbereich. Sie treten auch beim Laden von E-Autos auf. Wie stark Insass*innen diesen Feldern ausgesetzt sind, hängt von der eingesetzten Technologie, der Position von Bauteilen, aber auch der persönlichen Fahrweise ab. Die zum Schutz der Gesundheit empfohlenen Höchstwerte werden in allen untersuchten Szenarien unterschritten. Daher sind nach aktuellem wissenschaftlichem Kenntnisstand keine gesundheitsrelevanten Wirkungen zu erwarten. In Elektroautos sind Menschen nicht prinzipiell stärkeren Magnetfeldern ausgesetzt als in Fahrzeugen mit konventionellem oder Hybridantrieb. Wie überall, wo elektrische Ströme fließen, treten auch bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen Magnetfelder auf. Wie stark Insass*innen den Magnetfeldern im Auto ausgesetzt sind, kann sich von Fall zu Fall unterscheiden. Dies hängt von der eingesetzten Technologie, der Position von Bauteilen relativ zum Körper, aber auch der persönlichen Fahrweise ab. Bei Elektrofahrzeugen entstehen magnetische Felder vor allem im Betrieb und beim Laden der Fahrzeuge. In bisherigen Untersuchungen wurden die stärksten Felder vorwiegend im Fußraum vor den Vordersitzen festgestellt. Beim Einschalten mancher Fahrzeuge entstehen ebenfalls kurzfristig starke Felder. In Verbrennerfahrzeugen können Menschen Magnetfeldern ähnlich stark ausgesetzt sein wie in Hybrid- oder Elektrofahrzeugen. Quelle: vladim_ka/Stock.adobe.com Welche Felder kommen in Fahrzeugen vor? Bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen entstehen statische, niederfrequente und zwischenfrequente elektrische und magnetische Felder. Die Frequenzen dieser Felder liegen zwischen null Hertz (Hz/statische Felder) und bis zu mehreren zehn oder hundert Kilohertz (kHz/niederfrequente Felder und Felder im sogenannten Zwischenfrequenzbereich). Unter Gesichtspunkten des Strahlenschutzes sind bei E-Autos vor allem die Magnetfelder relevant, die unter anderem von folgenden Quellen ausgehen: elektrischer Antriebsstrang, Leitungen und dazugehörige Elektronik, Fahrzeugbatterie, Ladeeinrichtung und Ladekabel. Unabhängig vom Antriebssystem gibt es in modernen Fahrzeugen weitere Quellen magnetischer Felder. Daher können Insass*innen auch in einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor Magnetfeldern ausgesetzt sein. Relevante Quellen magnetischer Felder sind hier beispielsweise: Klimaanlagen, Lüfter, Sitzheizungen, Fensterheber sowie Fahrzeugeinschaltung bzw. Anlasser. Darüber hinaus gibt es Quellen wie Assistenz-, Komfort- und Unterhaltungssysteme, die hochfrequente elektromagnetische Felder für die Erkennung von Objekten ( Radar ) oder die drahtlose Informationsübertragung per Funk nutzen. Weitere Informationen zu hochfrequenten elektromagnetischen Feldern finden Sie in unserem Übersichtsartikel " Was sind hochfrequente elektromagnetische Felder? ". Wissenschaftlich gesicherte Wirkungen von Magnetfeldern Niederfrequente und zwischenfrequente Magnetfelder dringen nahezu ungehindert in den Körper ein und können dort elektrische Felder und Ströme hervorrufen. Diese können wiederum zu Reiz- und Stimulationswirkungen in Nerven- und Muskelgewebe führen. Damit diese wissenschaftlich gesicherten Wirkungen nicht auftreten, wurden von der Internationalen Kommission zum Schutz vor nichtionisierender Strahlung ( ICNIRP ) Richtlinien entwickelt. Diese Richtlinien beschreiben, wie stark Menschen den Feldern höchstens ausgesetzt sein sollten. Dabei wird neben der Stärke und Verteilung der Magnetfelder auch das Ausmaß der im Körperinnern entstehenden elektrischen Felder berücksichtigt. Wenn die durch die Magnetfelder hervorgerufenen körperinneren Felder die von der ICNIRP vorgeschlagenen Höchstwerte nicht übersteigen, sind keine gesundheitsrelevanten Wirkungen zu erwarten. Ob neben den wissenschaftlich gesicherten Wirkungen von Magnetfeldern auch andere, bisher unentdeckte Wirkungen auftreten können, ist Gegenstand weiterer Forschung. Auftreten von Magnetfeldern bei der Elektromobilität Eine neue Studie des BfS von 2025 gibt Aufschluss zu der Frage, in welchem Maße Fahrzeuginsass*innen den Magnetfeldern von Elektroautos ausgesetzt sind. Es ist nach Einschätzung des BfS die bislang detaillierteste Untersuchung zu diesem Thema. In dieser Studie wurden gemessen an den Zulassungszahlen besonders beliebte E-Auto-Modelle und zusätzlich auch leistungsstarke E-Auto-Modelle verschiedener Automobilhersteller untersucht. Dazu wurden Magnetfeldmessungen an unterschiedlichen Stellen im Inneren der Fahrzeuge durchgeführt. Dies geschah unter realen Bedingungen, aber auch auf Teststrecken und Prüfständen. Auf den Teststrecken und Prüfständen befanden sich die Fahrzeuge beim Beschleunigen, Bremsen oder Fahren mit gleichbleibender Geschwindigkeit in festgelegten Betriebszuständen. Beim Aufladen der E-Autos wurde an Positionen innerhalb und außerhalb der Fahrzeuge gemessen sowie Normal- und Schnellladepunkte berücksichtigt. Fahrzeughersteller waren nicht an der Untersuchung beteiligt. Zum Auftreten von Magnetfeldern in Elektroautos gibt es vier hauptsächliche Erkenntnisse: Die Magnetfelder in E-Autos treten räumlich sehr ungleichmäßig auf. Hohe Werte wurden vor allem im Bereich der Beine festgestellt. Kopf und Oberkörper der Menschen im Fahrzeug sind Magnetfeldern hingegen weniger stark ausgesetzt. Die Stärke der Magnetfelder verändert sich abhängig von der Fahrweise. Beim Beschleunigen und Bremsen entstehen höhere Werte als beim Fahren mit gleichmäßiger Geschwindigkeit. Die maximale Motorleistung der Elektroautos ist nicht alleine ausschlaggebend dafür, wie stark Menschen den Magnetfeldern im Fahrzeug ausgesetzt sind. Sowohl während der Fahrt als auch bei Fahrzeugstillstand können Insass*innen Magnetfeldern ausgesetzt sein, die nicht unmittelbar vom Antriebsstrang, sondern von anderen Quellen oder Funktionen stammen. Wie stark Menschen Magnetfeldern in elektrisch betriebenen Fahrzeugen ausgesetzt sind, hängt somit weniger von der elektrischen Leistung der Elektromotoren ab. Wichtiger ist der Betriebszustand, das technische Design der Fahrzeuge (Position von Batterie, Kabeln, Leistungselektronik etc. ) und die individuelle Fahrweise. Dummy mit Messsonden im Fond eines Elektroautos Höchstwerte schützen die Gesundheit Neben der Frage, wo und in welchen Situationen Magnetfelder in Elektroautos auftreten, stellt sich aus Sicht des Strahlenschutzes eine entscheidende Frage: Sind Insass*innen den Magnetfeldern in elektrisch betriebenen Fahrzeugen so stark ausgesetzt, dass unerwünschte oder gesundheitsrelevante Wirkungen im Menschen hervorgerufen werden können? Die BfS -Studie von 2025 liefert für die untersuchten Fahrzeuge klare Antworten: Zunächst wurden die in den Fahrzeugen gemessenen Magnetfeldstärken mit Referenzwerten verglichen, die in einer EU -Empfehlung von 1999 (Empfehlung des Rates vom 12. Juli 1999 zur Begrenzung der Exposition der Bevölkerung gegenüber elektromagnetischen Feldern (0 Hz – 300 Gigahertz )) aufgeführt sind. Hierbei zeigten sich in einigen Fällen Überschreitungen dieser Referenzwerte. Eine Überschreitung der Referenzwerte führt allerdings insbesondere bei räumlich sehr begrenzten Magnetfeld -Verteilungen nicht notwendigerweise zu bedenklich starken elektrischen Feldern oder Strömen im Körper. In detaillierten Computersimulationen wurden daher für die Fälle, die aus Strahlenschutzsicht besonders relevant waren, die durch die Magnetfelder hervorgerufenen elektrischen Ströme oder Felder in Körpernachbildungen bestimmt. 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. Im Detail zeigen die Ergebnisse der BfS -Studie von 2025: Alle untersuchten Elektroautos haben die Empfehlungen zum Schutz vor gesundheitlichen Auswirkungen von Magnetfeldern eingehalten. In reinen Elektroautos ist man nicht prinzipiell stärkeren Magnetfeldern ausgesetzt als in Fahrzeugen mit konventionellem oder hybridem Antrieb. Bei einer moderaten Fahrweise werden die Referenzwerte meist im niedrigen zweistelligen Prozentbereich ausgeschöpft. Eine sportliche Fahrweise führte in mehreren Elektrofahrzeugen sowie in einem zu Vergleichszwecken untersuchten Fahrzeug mit Verbrennungsmotor zu Überschreitungen der von der EU empfohlenen Referenzwerte. Trotz der kurzfristigen Überschreitungen der Referenzwerte wurden keine Überschreitungen der empfohlenen Höchstwerte für im Körper hervorgerufene elektrische Felder festgestellt. Mit einer Ausnahme wurden die Referenzwerte in allen Fahrzeugen im Moment des Einschaltens jeweils kurzfristig überschritten – auch in dem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor. Quelle: Pichsakul/Stock.adobe.com Empfehlungen des BfS In den kommenden Jahren ist mit einer weiter steigenden Anzahl von Elektrofahrzeugen zu rechnen. Daher sind auch bei der Elektromobilität Strahlenschutzaspekte angemessen zu berücksichtigen. Aus grundsätzlichen Strahlenschutzerwägungen sollten Verbraucher*innen den Feldern von Produkten, zu denen auch Fahrzeuge gehören, möglichst gering ausgesetzt sein. Auch wenn in der Untersuchung des BfS von 2025 keine Überschreitungen der zum Schutz der Gesundheit empfohlenen Höchstwerte festgestellt worden sind, so zeigte sich zwischen den untersuchten Fahrzeugen eine erhebliche Spannbreite. Mit einem intelligenten Fahrzeugdesign haben es die Hersteller in der Hand, lokale Spitzenwerte zu senken und Durchschnittswerte niedrig zu halten, damit auch eine kombinierte Einwirkung aus mehreren Quellen nicht zu einer Überschreitung empfohlener Höchstwerte führt. Hierfür sollte schon bei der Konzeption die Position der relevanten Bauteile elektrisch betriebener Fahrzeuge mitgedacht werden. Das Forschungsvorhaben des BfS "Bestimmung von Expositionen gegenüber elektromagnetischen Feldern der Elektromobilität" zeigt, dass dies bei Kraftfahrzeugen technisch möglich ist. Es zeigen sich erhebliche Unterschiede allein aufgrund der Positionierung relevanter Bauteile. Darüber hinaus sieht das BfS Bedarf, die Normen und Regulierungen weiterzuentwickeln. Aktuelle Bewertungsverfahren decken nicht alle relevanten oder ungünstigen Fälle ab. Personen mit aktiven Körperhilfsmitteln (Herzschrittmacher, Neurostimulatoren etc. ) sollten zudem ihren behandelnden Arzt oder ihre behandelnde Ärztin fragen, ob die Funktion des bei ihnen verwendeten Medizinprodukts durch Magnetfelder beeinflusst werden kann. Forschung des BfS zur Elektromobilität Stand: 08.04.2025
Der Datenbestand beinhaltet die Punktdaten zu den betriebenen Blockheizkraftwerken und Verbrennungsmotoranlagen im Land Brandenburg aus dem Anlageninformationssystem LIS-A.
Einzelfeuerungen im Anwendungsbereich der 44. BImSchV (mittelgroße Feuerungsanlagen z.B. Heizkessel, Gasturbinen- und Verbrennungsmotoranlagen), die eine Feuerungswärmeleistung von gleich oder mehr als 1 MW aufweisen, sind gemäß § 6 der 44. BImSchV registrierpflichtig und müssen bei der zuständigen Behörde angezeigt werden. Die Pflicht gilt unmittelbar gegenüber dem Anlagenbetreiber von Anlagen, die in den Anwendungsbereich der 44. BImSchV fallen. Weiteres zur Anzeigepflicht in Hamburg ist auf dem Hamburger Internetauftritt zur 44. BImSchV beschrieben: https://www.hamburg.de/fachthemen/15025250/44bimschv/
Die Schadstoffentstehung von NO und CO im Bereich der kalten Zylinderwand waehrend der Expansion in einem Kolbenmotor soll durch Simulation des Verbrennungsprozesses in einem Stosswellenrohr untersucht werden. Die Wand des Hubraumes wird durch die Rueckwand des Stossrohres dargestellt. Der an der Rueckwand des Stossrohres reflektierte Stoss zuendet ein Gasgemisch, das O2, N2, CH4 im Argonbad enthaelt. Ein fuer optische Untersuchungen an der Rueckwand geeignetes Stosswellenrohr wurde aufgebaut und in Betrieb genommen. Interferometrische Messungen (raeumlich und zeitlich aufgeloest) des Brechungsindexes in wandparallelen Schichten im Bereich der kalten Wand mittels Laserstrahlen und Messungen des Waermestromes in die Rueckwand des Stossrohres bei zuendfaehigen Gasgemischen wurden abgeschlossen. Die experimentellen Daten dienen zur Ueberpruefung des theoretischen Modells im Bereich der Wand (s. Projekt 16/9/9). Geplant sind zeitlich und raeumlich aufgeloeste Absorptionsmessungen von NO, OH im UV-Bereich. Weiter soll im IR-Bereich die Emission von CO2, CO und H2O gemessen werden. Ausserdem soll die Intensitaet der Reaktionskontinua (CO + O = CO2, NO + O = NO2) bestimmt werden.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 1320 |
| Land | 254 |
| Zivilgesellschaft | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Chemische Verbindung | 4 |
| Ereignis | 1 |
| Förderprogramm | 1214 |
| Gesetzestext | 4 |
| Text | 114 |
| Umweltprüfung | 190 |
| unbekannt | 39 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 298 |
| offen | 1263 |
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| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 1492 |
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| Resource type | Count |
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| Boden | 1037 |
| Lebewesen & Lebensräume | 1003 |
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| Weitere | 1394 |