GINI: Automatisiertes, kontaktloses und energienetzautarkes induktives Laden von E-Bike-Verleihstationen

Am Anfang stand die Vision für ein automatisiertes, kontaktloses und energienetzautarkes induktives Laden von E-Bike-Verleihstationen. Die Velocity Mobility GmbH ist maßgeblich an der Entwicklung und Erprobung eines neuartigen Konzeptes für die Energieversorgung und das Lademanagement von automatisierten öffentlichen Elektrofahrrad-Verleihstationen beteiligt.

Das bestehende Elektrofahrrad-Verleihsystem (EFVS) der Velocity Mobility wird zukünftig so weiterentwickelt, dass ein Betrieb ohne Anschluss an das lokale Niederspannungsverteilnetz ermöglicht wird. Eine Kombination aus Batteriespeicher und Photovoltaik-Modulen wird dabei als Energiemodul auf Seiten der Ladestation vorgesehen. Das Gesamtsystem wird deutlich flexibler gestaltet und wird dadurch auch an Standorten eingesetzt werden können, die über eine ungünstige Stromnetz-Anschlusssituation verfügen oder aus Sicht des Betreibers der Verleihstationen nur saisonal wirtschaftlich betrieben werden können. Zudem wird das Stromnetz lokal entlastet und die Anschlussleistung steht für andere Anwendungen zur Verfügung. Dafür wird ein mobiles Bodenplattensystem mit einem integrierten induktiven Ladesystem zum Einsatz gebracht, dass die bisherige Fundament-Verankerung der Ladestation ersetzt und somit die Kosten für Tiefbaumaßnahmen reduziert.

Der gesellschaftliche Wandel

Verschärfte CO2-Grenzwerte im Rahmen der Energiewende sowie der gesellschaftliche Wandel hin zu einem verstärkten Umweltbewusstsein der Bevölkerung nehmen einen bedeutsamen Einfluss auf das Angebot und die Nachfrage an alternativen Mobilitätskonzepten. Dabei spielen nicht nur Elektroautos vermehrt eine Rolle, sondern geprägt durch den zunehmenden Bedarf an Individualverkehr im städtischen Bereich auch E-Bikes und E-Scooter, die bereits vielerorts das Stadtbild prägen. Insbesondere sogenannte Sharing-Dienste erweisen sich nicht zuletzt durch wegfallende Anschaffungskosten und deutliche Emissionseinsparungen beim Umstieg vom PKW beispielsweise auf das E-Bike für Stadtbewohner als eine attraktive und nachhaltige Mobilitätsalternative. Sichtbar ist dieser Mobilitätstrend sowohl in der Wachstumsprognose für Bike-Sharing als auch für Scooter-Sharing.

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GINI - Mobility-Hub

Das prognostizierte steigende Angebot an Sharing-Diensten in den kommenden Jahren verdeutlicht einerseits den hohen Bedarf eines weiteren Ausbaus der Sharing-Infrastruktur. Andererseits deutet dies bereits auf ein mögliches Spannungsfeld zwischen Flächenbedarfen für die Sharing Hubs in der Stadt und dem zur Verfügung stehenden Flächenangebot hin. Insbesondere bei der Planung von Ladeinfrastruktur (LIS), wie sie auch für E-Bike-Sharingsysteme benötigt wird, ist zudem auf einen verfügbaren Stromnetzanschluss in unmittelbarer Nähe zu achten.
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Gini - Beidseitige Ladeslots

Bauliche und technische Einschränkungen erfordern demnach, Sharing Hubs räumlich effizient, idealerweise energienetzautark und flexibel auszulegen. Damit diese nicht nur flexibel hinsichtlich des Standortes geplant werden können, sondern auch im Allgemeinen resilient bezüglich dynamischer Kundenanforderungen sind, bedarf es einer modularen Auslegung der Sharing Hubs. Deutlich wird dieser Bedarf am Beispiel des Mobilitätsverhaltens in der aktuellen Corona-Pandemie. Aus Angst vor einer Ansteckung in traditionellen öffentlichen Verkehrsmitteln stellte sich das Fahrrad als bevorzugtes Individualverkehrsmittel für kurze Distanzen heraus.

Detailaufnahmen

Kurzdarstellung der Kooperationspartner 

PEM der RWTH Aachen

Der Lehrstuhl Production Engineering of E-Mobility Components (PEM) der RWTH Aachen behandelt alle Fragestellungen rund um das Themenfeld elektrifizierte Mobilität. Im Mittelpunkt der Tätigkeiten stehen Forschung, Lehre und Beratung bezüglich der Kernthemen der Elektromobilität und der Elektromobilkomponentenproduktion. Durch zahlreiche Forschungsprojekte und langjährige Industriekooperationen konnte sich der Lehrstuhl in diesen Bereichen sukzessive weiterentwickeln und Kernkompetenzen aufbauen.

VKA der RWTH Aachen

Der Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen (VKA) der RWTH Aachen und der Lehrstuhl für Technische Thermodynamik (LTT) bilden das Institut für Thermodynamik, das in der Fakultät für Maschinenwesen der RWTH Aachen angesiedelt ist. Am Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen werden hauptsächlich Projekte der Grundlagenforschung, aber auch der angewandten Forschung rund um den Fahrzeugantriebsstrang bearbeitet. Die Forschung konzentriert sich gleichermaßen auf Verbrennungsmotoren, elektrische Maschinen, Brennstoffzellen und Batterien mit dem Ziel der Entwicklung hocheffizienter und
nahezu emissionsfreier Antriebsstränge. Das vom Wissenschaftsrat und von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gegründete Center for Mobile Propulsion (CMP) bietet eine neue und weltweit einzigartige Testinfrastruktur mit mehreren Prüfständen für Verbrennungsmotoren, Elektromaschinen, Brennstoffzellen, Batterien und Antriebsstränge.

PEM Motion GmbH

PEM Motion ist ein internationaler Entwicklungsdienstleister rund um das Themenfeld elektrifizierte Mobilität. Kernthema ist die Realisierung der Mobilität der Zukunft von der Produktionstechnik bis zum Produkt. Mit Standorten in Deutschland, Mexico, den USA und China treibt PEM Motion die Entwicklung der Elektromobilität maßgeblich voran. In zahlreichen Entwicklungsprojekten entwickelt PEM Motion gemeinsam mit seinen Partnern innovative Lösungen der elektrifizierten Mobilität von der Komponentenebene inkl. Testing und Zertifizierung bis hin zum Gesamtsystem. In Bereichen der Produktionstechnik setzt PEM Motion Maßstäbe in der Planung und Umsetzung von skalierten Industrieproduktionen von Batterien, Elektromotoren und Gesamtantriebsstrangsystemen. Durch den einzigartigen Ansatz des Return on Engineering (RoE) ist PEM Motion in der Lage, innerhalb kürzester Zeit Prototypen zur Überprüfung neuer Mobilitätskonzepte zu realisieren und liefert damit einen entscheidenden Anteil zur Umsetzung der Durchdringung der Elektromobilität in Deutschland und weltweit

DroidDrive GmbH

Ducktrain (DroidDrive GmbH) entwickelt automatisierte und leichte elektrische Fahrzeuge für die Logistik.
Diese folgen Fußgängern, Fahrrädern und anderen Fahrzeugen ohne eine physische Verbindung. Mehrere Fahrzeuge hintereinander, bezeichnet als „Ducktrain“, können so für den effizienten Transport innerhalb von Städten und Industriegebieten eingesetzt werden. Dadurch soll die Optimierung der städtischen und industriellen Logistik vorangetrieben werden. DroidDrive verfolgt mit dem „Ducktrain“ sowohl eine erhebliche Nachhaltigkeitssteigerung im Logistikprozess als auch in seinem Aufbau. Die Integration in den autonom fahrenden Elektroanhänger sowie das Testing wird von den Mitarbeitern
durchgeführt.

Velocity Mobility GmbH

Die Velocity Mobility GmbH ermöglicht moderne und effiziente Mikromobilität für Unternehmen und Städte, indem Elektrofahrräder, Elektroroller und Elektrotretroller durch Sharing-Konzepte zur Verfügung gestellt werden. An Mobilitätsstationen werden die elektrischen Leichtfahrzeuge abgestellt und geladen, wodurch sowohl Privat- als auch Businesskunden auf ein effizientes Mobilitätssystem zurückgreifen können.

Uze! Mobility GmbH

Uze Mobility entwickelt digitale Werbetafeln und vertreibt diese an Unternehmen mit bestehenden Flotten, um sich als Marktplatz für über Displays ausgespielte Werbung an Fahrzeugen zu etablieren. Zukünftig will Uze Mobility auch Sensordaten verkaufen. Mit Hardware des Start-ups ausgerüstete Fahrzeuge könnten unterwegs etwa den Zustand von Straßen erfassen, Emissionen messen oder als mobile Wetterstation dienen.

Das Projekt

Forschungsziele

  • Entwicklung teilautonomer Laderoboter und einer stromnetzautarken Mikromobilitätsstation
  • Aufbau eines Primotypen beziehungsweise Prototypen des Laderoboters
  • Aufbau einer stromnetzautarken Mikromobilitätsstation
  • Vernetzung der gesamten Infrastrukturbestandteile
  • Zulassung des Laderoboters

Forschungs- und Projektpartner

Laufzeit

  • 01.09.2021 bis 31.08.2024

Projektträger

DLR Projektträger

Förderkennzeichen

  • 01MV21019A

Zuwendungsgeber

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)