Kategorie Innovation & Technologie - 24. November 2017

Staatspreis Mobilität 2017: Die Nominierten

Um den Herausforderungen der Mobilität der Zukunft gewachsen zu sein, braucht es kluge Köpfe und innovative Konzepte. Bereits zum 9. Mal wird heuer der Staatspreis Mobilität als höchste Auszeichnung des Bundesministeriums für Verkehr, Innovation und Technologie (bmvit) verliehen. Ausgezeichnet werden unter dem Motto „Wirtschaftsmotor Innovation“ Projekte aus den Bereichen öffentlicher Verkehr, Luftfahrt oder Flussschifffahrt. Insgesamt 78 Projekte und Ideen für das Verkehrssystem der Zukunft wurden für den „Staatspreis Mobilität 2017“ eingereicht.

Die Jury, bestehend aus elf internationalen Expertinnen und Experten, wählte aus der Fülle an eingereichten Projekten für jede der vier Kategorien zwei bis drei Nominierte aus. Der „Staatspreis Mobilität“ wird am 27. November 2017 im Rahmen eines Festakts im Museum für angewandte Kunst (MAK) vergeben. Wir stellen Ihnen vorab die Projekte aller Nominierten aus den vier Staatspreis-Kategorien vor.

Die nominierten Projekte der ersten Kategorie – Forschen. Entwickeln. Neue Wege weisen:

• Technologiesprung im Leichtbau

Conexus, eingereicht von KTM-Technologies: Entwicklung von neuen Leichtbaumethoden für den Bau von Verkehrsmitteln

Aktuelle Untersuchungen zu Mobilitätssystemen der Zukunft zeigen einen deutlichen Bedarf an leichten und gleichzeitig schadstoffarmen Fahrzeugen. Mit Hilfe von Faserverbundwerkstoffen können im Vergleich zu konventionellen Bauweisen deutliche Gewichtsreduktionen für hoch beanspruchte Komponenten aus der Automobilindustrie erzielt werden. Das im Rahmen des interdisziplinären Forschungsprojektes Conexus gewonnene Ergebnis ist ein neu entwickeltes Verfahren, in dem durch die Verbindung von Duro-und Thermoplasten eine innovative Leichtbauinnovation geschaffen wurde.

Durch den Wegfall der bis dato notwendigen zusätzlichen Verarbeitungsschritte werden die Kosten deutlich reduziert. Damit leistet die von KTM Technologies zum Staatspreis Mobilität eingereichte Technologie einen wertvollen Beitrag zur Etablierung von Leichtbaukomponenten aus Faserverbundwerkstoffen und in weiterer Folge zur Gewichtsreduktion von Fahrzeugen unterschiedlicher Bereiche inklusive der damit einhergehenden Senkung der Emissionen bzw. Erhöhung der Reichwerte bei elektrischem Antrieb. Fazit: Die Erkenntnisse von Conexus tragen zur Kostensenkung, Prozessvereinfachung, bedarfsgerechtem Materialeinsatz und der Möglichkeit einer optimalen Anpassung an die Anforderungen von Faserverbundkomponenten im Leichtbau bei.

• Vernetzt & automatisiert

Dependable Embedded Wireless Infrastructure (DEWI), eingereicht vom Forschungszentrum Virtual Vehicle: Entwicklung von Standards für Drahtlosverbindungen von Straßenfahrzeugen, Eisenbahn, Luftfahrt und Infrastruktur

Was vor wenigen Jahren noch Science-Fiction war, ist teilweise schon Wirklichkeit. Drahtlose Systeme, die in Gebäude, Maschinen, Autos, Eisenbahnen und Flugzeuge eingebettet sind, verbessern maßgeblich unseren Alltag. Viele zurzeit existierende Lösungen sind jedoch noch nicht soweit ausgereift, die drahtgebundenen Lösungen ersetzen zu können. Die Idee von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) ist es, zuverlässige und intelligente Sensornetzwerke zu schaffen. Die Messfühler können hierbei von Umgebungsvariablen wie Temperatur, Luftdruck und Feuchtigkeit, über Systemdaten wie Beschleunigung, Vibrationen, Positionsänderungen, Kräfte und Drehmomente bis hin zu Strukturdaten wie Dehnungen alle nur denkbaren Daten liefern.

Die eingesetzten drahtlosen Sensoren „reden“ miteinander und können ihre Informationen an Steuergeräte, Anwender oder Analyse und Kontrollsysteme senden. Sie sind flexibel zu installieren, helfen, aufgrund der fehlenden Verkabelung, Gewicht zu sparen und ermöglichen Systemupdates auch außerhalb von Servicezentren. Eingereicht zum Staatspreis Mobilität wurde das Projekt von dem Kompetenzzentrum „Das virtuelle Fahrzeug Forschungs“-GmbH. Das langfristige Ziel von DEWI ist es, Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet der Dinge zu stärken.

• Neues Verfahren für reinen Wasserstoff

H2-Mobility, eingereicht von der Technischen Universität Graz, Herstellung von Wasserstoff-Treibstoff

Energiespeicher bietet eine Lösung für drei zentrale Probleme unserer Zeit: Klimawandel, Abhängigkeit von Energieimporten und Endlichkeit fossiler Energieträger. In der zukünftigen E-Mobilität soll Wasserstoff als Energieträger und in der Hausenergieversorgung als Brennstoff eingesetzt werden. Mit H2-mobility hat die TU Graz bewiesen, dass Hochdruckwasserstoff als Energiespeicher nun dezentral und bedarfsorientiert hergestellt werden kann. Klimaneutraler Prozesswasserstoff wird dazu bei 500 bis 900°C in einem Kreisprozess von Oxidation und Reduktion einer eisenbasierten Kontaktmasse aus Wasserdampf und Synthesegasen hergestellt. Durch Modifizierung der Kontaktmasse kann die Zyklenstabilität und somit die Lebensdauer deutlich erhöht werden.

Die Optimierung der Prozessführung führt zu einer Erhöhung des Systemwirkungsgrades. Die Synthesegase stammen hierbei aus verschiedenen, lokal verfügbaren, erneuerbaren Ressourcen, wodurch der gesamte Prozess klimaneutral ist. Denn: Technologische Lösungen für die Mobilität der Zukunft müssen in der Lage sein, die hohen Anforderungen der Anwenderinnen und Anwender zu erfüllen und gleichzeitig emissionsfrei, effizient und erneuerbar sein. Die dezentrale, regenerative Wasserstofferzeugung ist ein wichtiger Baustein in dieser Kette, damit Österreich als Hochtechnologieland in Zukunft international wettbewerbsfähig bleiben wird.
&nbsp

Die nominierten Projekte der zweiten Kategorie – Wertschöpfung steigern. Märkte erschließen.:

• Hochpräzise Simulationen

AD-Mega-Validation, eingereicht von AVL List: eine virtuelle Testplattform für selbstfahrende Autos, in der innerhalb einer Woche eine Strecke von mehr als einer Million Kilometer simuliert werden kann.

Dass selbstfahrende Autos in wenigen Jahren zum Alltag im Straßenverkehr gehören werden, gilt bereits als sicher. Um die Sicherheit und Zuverlässigkeit autonomer Fahrzeuge in allen möglichenVerkehrssituationen nachzuweisen,wird ein Testumfangvon bis zu einer Million Kilometer pro Fahrzeugmodell notwendig sein, was bei einer konventionellen Herangehensweise mit Prüfstands-und Straßentests eine Versuchsdauer von vielen Jahren erfordern und sehr hohe Kosten verursachen würde.

Das Unternehmen AVL List hat mit AD-Mega-Validation aus diesen Gründen eine Simulationsumgebung geschaffen, in der ein virtuelles Fahrzeug in einer Woche eine Million Testkilometer abspulen kann. Diese Entwicklungsumgebung ist gemischt virtuell- real. Das heißt, dass die Tests am Fahrsimulator, wo nur die Fahrerin oder der Fahrer und das Cockpit real sind, und auch auf Fahrzeugprüfständen, wo auch das Fahrzeug real ist, sowie auf wirklichen Teststrecken durchgeführt werden können. Zudem wurde das Bewertungssystem AVLDRIVE ™-ADAS entwickelt, mit dem die gesammelten Daten vollautomatisch analysiert und wie von Testfahrerinnen und Testfahrern bewertet werden. Dadurch können sowohl Fehler in den Steuerfunktionen als auch auch Probleme in der Abstimmung der Steuerparameter präzise gefunden werden. Weiterer Vorteil: Reduktion der CO2-Emissionen durch virtuelles statt reales Testen.

• Jeder Millimeter zählt

Cargometer, eingereicht von Cargometer GmbH: vollautomatische Vermessung der Fracht am fahrenden Gabelstapler

Just-in-time-Bedarfsdeckung und bestandlose Warenverteilung führen schon seit längerem zu einem erhöhten Aufkommen von Stückgut auf Paletten. Derzeit werden jedoch etwa 15 Prozent der Ladungen aufgrund ungenauer Messdaten falsch tarifiert. Ziel ist es, die dadurch erhöhten Kosten und Umweltbelastungen aufgrund schlechter Auslastung der Laderäume zu vermeiden. Durch die Entwicklung eines neuartigen 3D-Vermessungssystems ist es dem Wiener Unternehmen Cargometer gelungen, die Waren am fahrenden Gabelstapler direkt beim Passieren des Ladetores exakt zu vermessen.

Die Software erzeugt dabei aus den Rohdaten von zwei Sensoren in Echtzeit ein hochauflösendes 3D-Modell der Ladung und übermittelt die Abmessungen, kombiniert mit dem Barcode, automatisch an eine ERP-Software. Neben den genauen Abmessungen kann durch ein Foto auch der Zustand der Ladung dokumentiert werden. Unter dem Motto „Jeder Millimeter zählt“ setzt Cargometer damit einen neuen Standard für die Frachtvermessung und die Auslastungsoptimierung großer Lkw-Flotten. Durch die mit dem hochinnovativen System mögliche automatische Vermessung werden kritische Engpässe im Logistiksystem vermieden und gleichzeitig Marktpotenziale für den österreichischen Anbieter erschlossen. Transportnetzwerke werden optimiert und Kosten gespart.

• Volle Power mit dem Kreisel-Akku

Kreisel-Akku, eingereicht von der Kreisel Electric GmbH: Der Kreisel-Akku löst Reichweitenprobleme in der Elektromobilität

Die häufigst genannten Kritikpunkte an Elektroautos sind: Reichweite, Batteriekapazität, Ladeinfrastruktur sowie Anschaffungspreis. Auf alle diese Fragen hat die Firma Kreisel Elektrik aus Oberösterreich eine Antwort. Durch die aufgrund mehrerer Innovationen erhöhte Energiedichte bietet der Kreisel-Akku eine um ca. 18 Prozent höhere Kapazität. Durch das effiziente Thermomanagement wird jede einzelne Zelle in einem Kreisel-Akku immer im optimalen Temperaturbereich gehalten, was die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit des Akkus erhöht.

Durch eine moderne und innovative Ladetechnik können Fahrzeuge mit Kreisel-Akkus besonders schnell geladen werden – entsprechende Ladeinfrastruktur vorausgesetzt. Auch hier hat Kreisel eine Lösung: Mit einer einzigartigen Ladesäule mit integriertem Speicher kann ein Elektroauto enorm schnell geladen werden, während die Ladestation selbst konstant langsam aus dem Netz
geladen wird. Das verringert die Anschlusskosten und Netzschwankungen, wie sie bei herkömmlichen Ladesäulen entstehen. Durch einen optimierten Aufbau kann die Fertigung eines Akku-Blocks bei Kreisel komplett automatisiert werden. Das verringert die Kosten des Akkus und somit den Anschaffungspreis eines Elektroautos mit Kreisel-Akku. Kreisel will damit die Elektromobilität so schnell wie möglich noch alltagstauglicher machen.
&nbsp

Die nominierten Projekte der dritten Kategorie: Betreiben. Nutzen. Lernen.

• Luftraum-Synergien schaffen

SAXFRA, eingereicht von Austro Control: In Kooperation mit Slowenien schuf die Austro Control einen „Free Route„-Luftraum, der kürzere Flugstrecken als die bisherigen Luftstraßen ermöglicht

SAXFRA kommt der Umwelt als auch Airlines und Passagieren zu Gute. Gemeinsam mit der slowenischen Flugsicherung hat man festgestellt, dass eine grenzüberschreitende Abstimmung der Verkehrsströme sich sowohl im Bereich der Sicherheit als auch bei der Effizienz positiv auswirken würde. Es wurde ebenso erkannt, dass ein grenzüberschreitender „Free Route“-Luftraum auch Synergien im Hinblick auf die Umsetzung von EU Vorgaben bringen würde. Aus diesen Gründen hat die Austro Control das “Free Route“-Projekt SAXFRA (Slovenian Austrian Cross-border Free Route Air Space) in Kooperation mit Slovenia Control erfolgreich umgesetzt. Unter „Free Route“ versteht man einen Luftraum, wo Airlines eine direkte Route zwischen vordefinierten Ein-und Ausflugpunkten frei wählen können, wodurch sich die Flugstrecken verkürzen und signifikante Einsparungen erzielt werden.

Optimierte Route SAXFRA ist der erste grenzüberschreitende „Free Route“-Luftraum in Europa, der ohne vertikale und zeitliche Beschränkung (24/7) verfügbar ist. Im SAXFRA
Luftraum sind nahezu alle bisherigen Luftstraßen (ATS-Strecken), die verpflichtend benutzt werden mussten, weggefallen. Hauptziel ist es, durch die Einführung von „Free Route“, eine optimierte Routenführung anzubieten und damit neben einer effizienteren Flugabwicklung die Schadstoffemissionen langfristig zu reduzieren. Täglich können dadurch bis zu 43.000 Kilogramm CO₂ eingespart werden.

• Täglich intelligent & mobil

TIM, eingereicht von Holding Graz: Online-Mobilitätsplattform der Stadt Graz, die öffentlichen Verkehr, Rad- & Fußverkehr, E-Carsharing, Leihwagen, E-Taxi und Informationen über Ladestationen kombiniert

Diese neue Mobilitätsplattform verbindet verschiedene Verkehrsmittel „multimodal“. Das bedeutet, dass wir je nach unseren aktuellen Bedürfnissen das passende Transportmittel wählen und auch zwischen mehreren wechseln: Wir radeln zum Beispiel zum Bahnhof, nehmen den Zug in die Stadt und kommen dort per Carsharing ans Ziel. Damit diese multimodale Vision funktioniert, muss der Umstieg zwischen den Verkehrsmitteln schnell, unkompliziert und günstiger als ein eigenes Auto sein.

Mit „tim“ (täglich. intelligent. mobil) gibt es in Graz ein europaweit einzigartiges Mobilitätsprojekt, bei dem mehrere Verkehrsangebote an verschiedenen Standorten in einer Stadt gebündelt werden. An diesen „multimodalen Knoten “, stehen öffentlicher Verkehr, Carsharing (auch mit E-Autos), Fahrradabstellplätze, E-Taxi und Leihwagenangebote zur Verfügung, die mit der tim CARD der Holding Graz günstig genutzt werden können. Mit tim kann jeder, ohne hohe Anschaffungs- und Betriebskosten für ein eigenes Auto, seinen Mobilitätsbedürfnissen flexibel nachgehen. Die Integration aller Verkehrsträger entlang des Öffi-Netzes in ein elektrisches Mobility-On-Demand-System unter dem städtischen Dach, energetisch vernetzt und nachhaltig mit lokalem Naturstrom versorgt, ist wegweisend. Noch ist es Zukunftsmusik, aber irgendwann werden Menschen, die in Graz oder anderen Städten leben, kein eigenes Auto mehr brauchen.

• Die Donau besser managen

WAMS, eingereicht von via donau: Managementsystem für die Wasserstraßeninfrastruktur auf der Donau

Innovativ und digital: Aus einem spannenden Forschungsprojekt ist mit WAMS (Waterway Asset Management System) ein reales Managementsystem für den Echtzeitbetrieb der Wasserstraße Donau entstanden. Mit WAMS werden alle relevanten Daten zur Wasserstraßen-Infrastruktur der Donau erfasst: die Lage der Schifffahrtsrinne, Pegelstände, Stromsohle aufnahmen, Daten zu Erhaltungsbaggerungen, Wasserbauwerke, als auch die tatsächlichen Fahrspuren der auf der Donauverkehrenden Schiffe.

Anhand dieser Daten können optimale Entscheidungen zum Management der Wasserstraße Donau getroffen werden. Das System beantwortet folgende Fragen effizient und effektiv: Wo und wann muss eine Erhaltungsbaggerung in der Schifffahrtsrinne durchgeführt werden? Wie sieht der optimale Verlauf der Schifffahrtsrinne aus und werden die verfügbaren Fahrwasserverhältnisse von der Schifffahrt auch entsprechend genutzt? Wo sollte das gebaggerte Material in den freien Fließstrecken am besten der Donau wieder zurückgegeben werden, damit auch der ökologische Nutzen optimiert wird? Das Systemwurde vom Wasserstraßen-Infrastrukturbetreiber via donau zum Staatspreis eingereicht und befindet sich bereits im Einsatz. Seitdem wird WAMS kontinuierlich weiterentwickelt und umfasst nun auch sämtliche Verkehrsdaten der Schiffe.

Die nominierten Projekte der vierten Kategorie: Zukunftspotenzial entfalten.

• Silizium als Schlüssel

SI-Anode für E-Kfz, eingereicht vom AIT-Austrian Institute of Technology: Dissertation über Optimierung der Energiespeicherung bei Elektroautos

Die größten Hindernisse auf dem Weg in die umweltfreundlichere E- Mobilität liegen im Bereich der Energiespeicher. Um die Energiedichte und somit die Kapazität von der Zeitüblichen Lithium- Ionen-Akkus deutlich zu erhöhen, wurde in der Dissertation von Dr. Arlavinda Rezqita vom AIT die Verwendung von Silizium anstatt des bisher üblichen Grafit als Anodenmaterial untersucht. Silizium ist ein sehr kostengünstiges und umweltfreundliches Material. Seine extrem hohe theoretische Kapazität von 4.200 mAh/g (d.h. Silizium kann theoretisch zehnmal mehr Energie speichern als bisherige Lithium-Ionen-Batterien) konnte jedoch bisher wegen seiner starken Volumensänderungen während des Lade- und Entladeprozesses, die rasch zur Zerstörung der Elektrode führen, nicht voll ausgenutzt werden.

Dr. Arlavinda Rezqita, © AIT/Fabry

Durch Bearbeitung des Materials selbst und die Optimierung des Batteriesystems, in dem es als Anode („Energiespeicher“) fungiert, konnte durch die vorgelegte Forschungsarbeit eine wesentliche Verbesserungen in Bezug auf Stabilität und Energiedichte erreicht werden. Je höher die Energiedichte umso leichter die Batterie und umso länger kann gefahren werden, bevor wieder aufgeladen werden muss. Durch Beschichtung der Elektroden, Erhöhung der Leitfähigkeit und Optimierung des Elektrolyten ist es gelungen, der Lösung dieses Problems einen Schritt näher zu kommen.

• Für mehr Sicherheit in der Luftfahrt

Aircraft-icing 4.0, eingereicht vom Österreichischen Institut für Vereisungswissenschaften in der Luftfahrt: neues Verfahren, um die Vereisung von Flugzeugteilen zu untersuchen

Wenn ein Flugzeug bei Steig- oder beim Sinkflug durch Wolken fliegt, so bildet sich bei entsprechend niedrigen Temperaturen Eis an den Flügelstrukturen oder Steuerflächen. Diese Vereisung stellt eine große Gefahr in der Luftfahrt dar und muss vor der Typenzulassung eines Luftfahrzeuges detailliert untersucht werden. Dazu werden vermehrt Tests in speziellen Vereisungswindkanälen durchgeführt. Das war bislang sehr ungenau und zeitaufwendig. Aircraft-icing 4.0 stellt nun diese Vereisungstests auf eine völlig neue Grundlage.

Mittels 3D-Scans werden bei Aircraft-icing 4.0 die im Klimakanal entstehenden Eisstrukturen präzise vermessen und daraus hochgenaue 3D-Modelle erstellt. Somit kann die Dokumentationsdauer um bis zu 80% reduziert und die Qualität um den Faktor Zehn gesteigert werden.

Die eigens entwickelte Software analysiert und dokumentiert den Versuch nach behördlichen Vorgaben. Für die weiteren aerodynamischen Tests werden die Eisstrukturen mittels 3D-Drucktechnologie detailliert nachgebildet. Diese flexiblen Eisfolien können somit jederzeit auf das Luftfahrzeug aufgebracht werden, um die Windkanal- und Flugtests durchzuführen. Eingereicht wurde das Projekt vom Österreichischen Institut für Vereisungswissenschaften in der Luftfahrt (AIIS), das mit der Technologie bei der Entwicklung von neuen Fluggerätenunterstützenmöchte.