Bundes- und Landesministerien

 

Die hier genannten wissenschaftlichen Arbeiten wurden durch folgende Einrichtungen gefördert:

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Bundesministerium für Forschung und Bildung (BMBF)
Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung des Landes NRW (NRW)

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Ausgewählte wissenschaftliche Arbeiten:
  • Methcar - " Verbundprojekt: MethCar - Methan Motoren für Pkw
    Teilvorhaben: Injektorrobustheit und Abgaskatalyse in Abhängigkeit der Kraftstoffzusammensetzung"
  • C3-Mobility - "Closed Carbon Cycle – Mobility: Klimaneutrale Kraftstoffe für den Verkehr der Zukunft"
  • Leimot - "Leichtbau-Motor: Gewichtsreduzierung eines Verbrennungsmotors durch gezielte Strukturoptimierung und Verwendung von Hybrid Metall- und Kunststoff-Komponenten"
  • X-EMU - "Entwicklung und Validierung eines Hochleistungs-Brennstoffzellen-Antriebes für Hybrid-EMU-Triebzüge in einem Traktionsbaukastensystem"
  • P2X Kopernikus - "Erforschung, Validierung und Implementierung von Power-to-X Konzepten"
  • XME-Diesel - "(Bio-)Methylether als alternative Kraftstoffe in bivalenten Diesel-Brennverfahren"
  • VARIMOT - "Variable Systeme zur Effizienzsteigerung bei Ottomotoren mit kleinem Hubvolumen"
  • GreenREx-BETRIEB - "Betriebsstrategie Range Extender Fahrzeug"
  • Anfahrt - "Alternative Nutzfahrzeugantriebe für LKW und BUS „Sauberer energieeffizienter Straßentransport“
  • BREEZE! – "Brennstoffzellen-Range-Extender für Elektrofahrzeuge: Zero Emission!"
  • TEAM - "Entwicklung von Technologien für energiesparende Antriebe mobiler Arbeitsmaschinen"
  • Europa Hybrid PlugIn - "Entwicklung eines elektrischen Antriebs für ein rückspeisefähiges PlugIn-Hybridfahrzeug mit optimiertem Batteriemanagement und niedrigem Verbrauch"
 
 
 

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Titel Verbundprojekt: MethCar - Methan Motoren für Pkw
Teilvorhaben: Injektorrobustheit und Abgaskatalyse in Abhängigkeit der Kraftstoffzusammensetzung
Kurzbezeichnung MethCar
Förderung Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Projekt-Nr./ Förderkennzeichen 19/18010 G
Kurzbeschreibung

Das Projekt MethCar ist eins von sechs Verbundvorhaben unter dem Leitprojekt MethQuest in dem Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft Technologien entwickeln und untersuchen, durch welche methanbasierte Kraftstoffe aus erneuerbaren Quellen gewonnen und in mobilen und stationären Anwendungen genutzt werden können.

Methan aus Power-to-Gas-Prozessen weist dabei zahlreiche Vorteile gegenüber anderen Power-to-X-Optionen auf: Die Herstellungsprozesse sind weniger komplex und zeigen deutlich höhere Wirkungsgrade. Das wirkt sich positiv auf die Produktionskosten aus. Ein weiterer Vorteil ist das problemlose, sukzessive Ersetzen von fossilem Erdgas durch komprimiertes bzw. verflüssigtes Methan aus erneuerbaren Energien (EE-Methan).

Die Aufgabe des Verbundvorhabens MethCar ist es ein neuartiges Pkw-Gasmotorkonzept unter Verwendung von EE-C-Methan zu entwickeln. Die besonderen Eigenschaften von komprimiertem EE- Methan versprechen in einem spezifisch angepassten Pkw-Motor besonders hohe Effizienz.

Der Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen der RWTH Aachen University (VKA) führt im Rahmen des Verbundes MethCar wissenschaftliche, experimentelle Untersuchungen an Versuchsmotoren unter Verwendung von EE-C-Methan mit unterschiedlicher Kraftstoffzusammensetzung (H2, Schwefel, Kompressoröl) durch. Die Schwerpunkte liegen in der Bewertung der Haltbarkeit von Systemen zur Direkteinblasung sowie der Funktionalität von Katalysatoren.

Laufzeit 09/2018 - 08/2021

 
 

 
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Titel Closed Carbon Cycle – Mobility: Klimaneutrale Kraftstoffe für den Verkehr der Zukunft
Kurzbezeichnung C³ - Mobility
Förderung Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Projekt-Nr./ Förderkennzeichen

19I18006P

Kurzbeschreibung

Das Verbundprojekt will neue Wege in die CO2-neutrale Mobilität der Zukunft erarbeiten und demonstrieren. Es bezieht sich auf die Förderbekanntmachung „Energiewende im Verkehr: Sektorkopplung durch die Nutzung strombasierter Kraftstoffe“ des BMWi vom Frühjahr 2017. Dazu hat sich ein umfassendes Konsortium von 28 Partnern aus allen in der Bekanntmachung thematisierten Bereichen gebildet, um die beschriebene Problematik in seiner Gesamtheit angemessen bearbeiten zu können.

Den effektivsten Weg für Transport, Lagerung und Einsatz großer Energiemengen im Verkehr ermöglichen flüssige Energieträger. Am sinnvollsten erscheint zukünftig die Nutzung von regenerativ erzeugtem Kraftstoff auf der Basis von Methanol. Neben dessen direkter Nutzung als Kraftstoff soll auch seine (lokale) Weiterverarbeitung untersucht werden. Weiterhin sollen Ansätze dargestellt werden, schon heute durch Beimischung strombasierter Kraftstoffe (Drop-In Fuel) die Flottenemissionen zu senken. Dazu soll MtG (Methanol-to-Gasoline) in einer Demonstrations-Anlage produziert und seine Nutzung im Ottomotor dargestellt werden. Im Dieselmotor steht 1-Oktanol als Drop-In Fuel zur Verfügung. Für zukünftige Anwendungen werden weiterhin 2-Butanol als Drop-In Fuel, Oktan-Booster und als Reinkraftstoff für Ottomotoren sowie OME/DME unter der Berücksichtigung der Vielstofffähigkeit für Dieselmotoren betrachtet.

Die Fahrzeugtauglichkeit der neuen Kraftstoffe soll unter realen Fahrbedingungen validiert werden; ihr Wirkungsgrad und ihre Umweltverträglichkeit sollen in den Herstellungs- und Verbrauchsketten sowie in Vertrieb und Markteinführung gesamtheitlich bewertet werden.
Laufzeit 08/2018 - 07/2021

 
 

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Titel

Leichtbau-Motor: Gewichtsreduzierung eines Verbrennungsmotors durch gezielte Strukturoptimierung und Verwendung von Hybrid Metall- und Kunststoff-Komponenten

Kurzbezeichnung

LeiMot

Förderung

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

Projekt-Nr./ Förderkennzeichen

19I18002A

Kurzbeschreibung

Ziel des Verbundprojektes „LeiMot“ ist die Entwicklung eines Verbrennungsmotors mit einer Verringerung des Gesamtmotorgewichts bei verbessertem Betriebswirkungsgrad, Betriebsverhalten, Thermomanagement und reduzierter Geräuschentwicklung.

Neue Konstruktions-, Auslegungs- und Herstellungsverfahren werden in Zukunft stärker auf den Produktentwicklungsprozess Einfluss nehmen. Ziel des vorliegenden Vorhabens ist es, den Verbrennungsmotor auf zukünftige Herstellungsverfahren zu untersuchen und neue Potentiale zu nutzen. Die heutigen, konventionellen Herstellverfahren (z.B. Gießen) lassen mittelfristig kaum größere Entwicklungsschritte erwarten.

Der Ansatz des Vorhabens ist, frei von Herstellungsrestriktionen wie Gusskernen oder Entformungen, die einen erheblichen Einfluss auf die Gestaltung von z.B. Kurbelgehäuse und Zylinderkopf von Verbrennungsmotoren haben, konstruieren und entwickeln zu können. Zur Erreichung dieses Ziels wird das sogenannte selektive Laserstrahlschmelzen (SLM) bzw. Laser Powderbed Fusion (LPBF) für metallische Motorkomponenten, neben hochbelastbaren Kunststoff-Komponenten aus Faserverbundwerkstoff (FVK), eingesetzt.

Ziel ist es, durch den intelligenten Einsatz von neuer Gestaltung und Auslegung den Verbrennungsmotor für zukünftige Entwicklungen auf ein neues Ausgangsniveau zu heben.

Laufzeit

07/2018 – 06/2021

 
 

 

X-EMU

Titel Entwicklung und Validierung eines Hochleistungs-Brennstoffzellen-Antriebes für Hybrid-EMU-Triebzüge in einem Traktionsbaukastensystem
Kurzbezeichnung X-EMU
Förderung Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur
Projekt-Nr./
Förderkennzeichen
03B10502
Kurzbeschreibung

Das Projekt X-EMU greift die Herausforderung eines effizienten und umweltfreundlichen Schienenverkehrs auf nicht elektrifizierten Strecken auf. Auf vielen Streckenabschnitten ist die Errichtung von Oberleitungen weder ökonomisch noch ökologisch sinnvoll, was in diesem Bereich Dieselsysteme als derzeitigen Stand der Technik begründet. Batterie-elektrische Triebwagen (EMU) könnten diese Strecken elektrifizieren und Dieselsysteme ersetzen. Der X-EMU wird eine besondere Einheit darstellen, die von einem hybriden System bestehend aus Brennstoffzelle und Batterie-elektrischem Antriebsstrang angetrieben wird. Der Systemaufbau und insbesondere die Betriebsstrategie werden untersucht und verbessert am Center for Mobile Propulsion der RWTH Aachen in Kooperation der Institute VKA, IEM und ISEA.

Um dies zu erreichen, werden ein tiefes Verständnis der Komponenten und deren Zusammenspiel im Gesamtsystem erarbeitet. Dafür wird von der RWTH Aachen eine universal einsetzbare Hardware-in-the-Loop (HIL) Prüfumgebung entwickelt, in welche reale Komponenten sowie deren Modelle integriert, weiterentwickelt und evaluiert werden können. Die durch die Forschung gewonnenen allgemeingültigen Erkenntnisse sollen in die Entwicklung eines modularen, skalierbaren Traktionsbaukastensystems mit Brennstoffzelle überführt werden, dieses soll als erster Anwendungsfall in die Siemens-Zugplattform Mireo® integriert werden. Die Flexibilität des Baukaustens soll es ermöglichen unter Berücksichtigung der kundenspezifischen Rahmenbedingungen (streckenspezifisch, infrastrukturell, betrieblich), verschiedene Technologielösungen und passende Betriebsstrategien optimieren zu können.

Laufzeit 10/2017 - 09/2019

 
 

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Titel Oxymethylenether: Kraft- und Kunststoffe auf Basis von CO2 und Wasserstoff
Kurzbezeichnung „Power to X“ FC-B3
Homepage KOPERNIKUS
Förderung Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Projekt-Nr. / Förderkennzeichen

FKZ 03SFK2A

Kurzbeschreibung

Innerhalb des Kopernikus-Projekts „Power to X“ beschäftigt sich der Cluster FC-B3 mit der Herstellung und Anwendung von Oxymethylenethern als Kraft- und Kunststoff. Schnittstelle zu den anderen Teilprojekten in „Power to X“ ist die Nutzung von Wasserstoff aus erneuerbaren Energiequellen sowie Kohlenstoffdioxid aus verschiedenen Quellen wie z.B. industriellen Prozessen oder Kraftwerken. Gegenstände der interdisziplinären Untersuchungen sind die Entwicklung neuartiger Katalysatoren, Syntheseverfahren und Bewertung des motorischen Potentials der synthetischen Kraftstoffe anhand von Kinetik-, Einzylinder-, Vollmotor- und Fahrzeuguntersuchungen.

Die technische Forschung wird begleitet von einer parallelen Lebenszyklus- und Akzeptanzanalyse, um die Entwicklungen direkt bezüglich Ihrer Auswirkungen auf Umwelt und Gesellschaft beurteilen zu können.

Laufzeit 09/2016 - 08/2019

 
 

 
  XME-Diesel
Titel

xME-Diesel - (Bio-) Methylether als alternative Kraftstoffe in bivalenten Diesel-Brennverfahren

Kurzbezeichnung

xME-Diesel

Förderung Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Projekt-Nr. / Förderkennzeichen

19U15007C PT

Förderung

BMWi

Kurzbeschreibung

Im Forschungsprojekt xME Diesel werden zusammen mit dem LVK der TU München, DENSO Automotive Deutschland, IAV und dem Ford Research and Innovation Center (Bio-)Methylether für die dieselmotorische Verbrennung untersucht. Diese Kraftstoffe können aus regenerativer Energie und einer Kohlenstoffquelle, z.B. CO2 oder Biomasse, hergestellt werden. Ziel ist es jeweils ein Demonstrator-Fahrzeug für Dimethylether (DME) und eins für Dimethoxymethan (OME) aufzubauen. Dabei ist die Aufgabe des VKA's beide Kraftstoffe in einem Einzylinder Forschungsmotor ausführlich zu charakterisieren und deren Emissionsreduzierungspotential zu untersuchen. Nach der Charakterisierung wird das Brennverfahren mittels CFD für einen bivalenten Betrieb von DME und Diesel optimiert. Dieses optimierte Brennverfahren wird anschließend im Demonstrator-Fahrzeug zum Einsatz kommen.

Laufzeit

05/2015 - 05/2018

 
 

 
 

Varimot

Titel

Variable Systeme zur Effizienzsteigerung bei Ottomotoren mit kleinen Hubvolumen

Förderung Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Projekt-Nr. /
Förderkennzeichen
19U15011E
Kurzbeschreibung

Mittelfristig wird trotz zunehmender Elektrifizierung der Verbrennungsmotor noch der dominierende Fahrzeugantrieb bleiben. Aus diesem Grund ist die gesamtheitliche Optimierung des Verbrennungsmotors eine wichtige und sinnvolle Maßnahme zur weiteren Reduzierung der CO2-Emissionen. Das Ziel von VARIMOT ist es, auf Basis von prinzipiell bekannten Technologien ein intelligent aufgebautes Motorkonzept für ein Fahrzeug der unteren Mittelklasse (1250 kg) zu entwickeln. Dabei soll ein Verbrauch von 95 g/km im Neuen Europäischen Fahrzyklus (NEFZ) nachgewiesen werden. Das entspricht in Bezug auf Motoren dieser Fahrzeugklasse einer Reduktion von 15%.

In VARIMOT werden die folgenden Komponenten / Systeme optimiert: Der Motor selbst mit Ladungswechseln und Brennverfahren, das Aufladesystem mit Steuerung, eine variable Verdichtung mit Steuerung sowie ein variabler Ventilantrieb mit Steuerung. Die Herausforderung im Projekt besteht aus der Gesamtbetrachtung und Abstimmung inklusive einer wirtschaftlich verwertbaren Umsetzung.

Das Projekt wurde im Rahmen der Förderbekanntmachung "Energieeffiziente Antriebe" ausgewählt.

Laufzeit 06/2015 - 11/2017

 
 

 
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Titel Entwicklung eines biogasbetriebenen Range Extenders
Homepage GreenREX
Förderung Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Projekt-Nr. / Förderkennzeichen 01MY13001F
Kurzbeschreibung Die Entwicklung eines rein regenerativ betriebenen leichten Nutzfahrzeugs ist das Ziel des öffentlich geförderten Gemeinschaftsprojekts »GreenREX«. Das Projektkonsortium, bestehend aus dem Fraunhofer ICT, der KSPG AG, dem KIT – wbk Institut für Produktionstechnik, der StreetScooter GmbH, der FEV GmbH sowie dem Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen (VKA) der RWTH Aachen entwickeln und erproben gemeinsam ein regenerativ betreibbares Elektrofahrzeug mit einem Range Extender für Biogasbetrieb. Grundlage der Entwicklung ist der von KSPG und FEV entwickelte V2-Range Extender. Seine Alltagstauglichkeit wollen die Projektpartner in einem von StreetScooter bereitgestellten Nutzfahrzeug unter Beweis stellen.
Laufzeit 01/2014 - 12/2016

 
 

 
 

Alternative Nutzfahrzeugantriebe für LKW und BUS

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Titel Alternative Nutzfahrzeugantriebe für LKW und BUS - Sauberer und energieeffizienter Straßentransport
Kurzbezeichnung ANFAHRT
Förderung Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung NRW
Projekt-Nr. / Förderkennzeichen 321-8.03.04.03.-2012/01
Kurzbeschreibung Im Forschungsverbund ANFAHRT beschäftigen sich 17 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gemeinschaftlich mit der Frage, wie der Einsatz alternativer Antriebsformen in Bussen und Lastkraftwagen in der Zukunft aussehen kann. Das primäre Ziel ist, Treibstoffverbrauch und Emissionen zu senken; des Weiteren geht es aber auch darum, durch intelligentes Mobilitätsmanagement eine bestmögliche Nutzung der Ressourcen zu erreichen. Die zehn Teilprojekte – je fünf werden von Doktoranden der FH und der RWTH bearbeitet – beschäftigen sich mit den wichtigsten Bereichen und Ebenen dieser Themenstellung, von der übergeordneten Frage der Gesamtsystemanalyse bis hinunter zu den Einzelkomponenten der Fahrzeuge.
Laufzeit 01/2013 - 12/2016

 
 

 
 

BREEZE!

Titel

BREEZE! Brennstoffzellen-Range-Extender für Elektrofahrzeuge: Zero Emission!

Förderung

Ziel2NRW
Land Nordrhein Westfalen
Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)

Projekt-Nr. /
Förderkennzeichen

64.65.69-EM-1020A

Kurzbeschreibung

Batteriefahrzeuge besitzen den Vorteil lokal emissionsfreien Fahrens und hoher Wirkungsgrade von der Batterie bis zum Rad. Aus Kosten-, Gewichts- und Packaginggründen ist die Darstellung hoher Reichweiten und schneller Ladezeiten auch mit zukünftigen Batterietechnologien mittelfristig nicht wirtschaftlich darstellbar. Ziel dieses Projekts ist daher die Entwicklung und Integration eines 30 kW Brennstoffzellen Range-Extender-Moduls, welches die Reichweite eines Batteriefahrzeuges signifikant steigert und völlig emissionsfrei und geräuscharm bei hohen Wirkungsgraden betrieben werden kann.

Durch das Range-Extender-Modul kann die Lebensdauer der Batterie durch die Vermeidung von Tiefentladungen gesteigert werden, die Abwärme des Brennstoffzellensystems kann zur Kabinenklimatisierung genutzt werden.

Das speziell im Hinblick auf den Einsatz in einem Batteriefahrzeug der Kompaktwagenklasse entwickelte Brennstoffzellensystem wird sich aufgrund des geringen Bauraums, der durch einen sehr hohen Integrationsgrad erreicht wird, auch für den Einsatz im Transport- und Logistikbereich sowie für USV- und netzunabhängige Stromversorgungsanwendungen eignen.
Laufzeit

07/2011 - 07/2015

 
 

 
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Titel Entwicklung von Technologien für die energiesparende Antriebe mobiler Arbeitsmaschinen
Homepage TEAM
Förderung Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Projekt-Nr. / Föderkennzeichen 02PJ2245
Kurzbeschreibung Analysen zeigen, dass mit neuen Technologien ein Energie- und Schadstoffeinsparpotenzial in Höhe von 20 bis 40 % zu erwarten ist. Dazu können effiziente Antriebstechnologien einen wichtigen Beitrag leisten. Teilweise existieren diese Antriebstechnologien für mobile Arbeitsmaschinen bereits als Funktionsmuster. Eine konsequente maschinenspezifische Zusammenführung dieser Technologien, der Praxistest sowie eine vergleichende Bewertung stehen bislang aus. Vielversprechend sind auch Entwicklungen aus dem Automotive-Bereich, beispielsweise schnelldrehende elektrische Antriebe oder optimierte Verbrennungsmotoren.
Laufzeit 02/2012 - 01/2015