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AG Verkehr der CDU/CSU-Bundestagsfraktion Berlin, 25.03.2015
Prof. Dr.-Ing. Johann-Dietrich Wörner
Gliederung 1. Vorstellung des DLR 2. Vorstellung der Verkehrsforschung des DLR
2.1 Innovationen im Straßenverkehr 2.2 Elektromobiliätsforschung 2.3 Intermodalität
3. Verkehrslärmforschung 3.1 Fluglärmforschung 3.2 Schienenlärmforschung
4. Navigation 4.1 Aktueller Sachstand Galileo 5. Anhang: Projektbeispiele
1. Vorstellung des DLR: Wissen für Morgen
Globale Herausforderungen • Klimawandel • Ressourcenverknappung • Energie • Mobilität • Kommunikation • Demografische
Entwicklung • Konflikte und
Katastrophen • Gesundheit • ...Neugier
Forschungszentrum &
Raumfahrtmanagement &
Projektträger
Luftfahrt Raumfahrt Energie Verkehr
Sicherheit Wissenschaft Missionen Service Technologie Outreach
1. Vorstellung des DLR: Standorte und Mitarbeiter
• 7.900 Mitarbeiter • 32 Institute und Einrichtungen 16 Standorte • Stationen in O´Higgins, Inuvik,
Almeria • Büros in Berlin, Brüssel,
Paris, Washington D.C. und Tokio
Köln
Lampoldshausen
Stuttgart
Oberpfaffenhofen
Braunschweig
Göttingen
Berlin-
Bonn
Trauen
Hamburg Neustrelitz
Weilheim
Bremen Stade
Augsburg
Jülich
Uedem
Bad Neuenahr
Ulm
RFM FuT PT
1. Vorstellung des DLR: Struktur
AfR/BMWi BMBF, BMWi…
RFM FuT PT
Vorstand und zentrale Einheiten
Senat
1. Vorstellung des DLR: Agenturfunktion (RAÜG, 09.06.1998) Raumfahrtmanagement (Agenturfunktion): RAÜG ( 9. Juni 1998) §1 Aufgabenübertragung Die für die Raumfahrtangelegenheiten zuständigen obersten Bundesbehörden verleihen dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) die Befugnis, Verwaltungsaufgaben auf dem Gebiet der Raumfahrt im eigenen Namen und in den Handlungsformen des öffentlichen Rechts wahrzunehmen. (RAÜG 1990: Die für die Raumfahrtangelegenheiten zuständigen obersten Bundesbehörden verleihen der Deutschen Agentur für Raumfahrtangelegenheiten GmbH (DARA) die Befugnis, Verwaltungsaufgaben auf dem Gebiet der Raumfahrt im eigenen Namen und in den Handlungsformen des öffentlichen Rechts wahrzunehmen.)
Ausführungsvereinbarung Aufgaben von 1997: Zur Durchführung der übernommenen Aufgaben richtet das DLR einen Geschäftsbereich „Raumfahrtmanagement“ unter der Leitung eines für diesen Bereich zuständigen Vorstandsmitglieds ein.
Ökologie
Technik Wissenschaft
Ökonomie
Gesellschaft
1. Vorstellung des DLR
Gesellschaft Politik
Wissenschaft Wirtschaft
1. Vorstellung des DLR
Interaktion Internationalität
Innovation Invention 4*I WISSEN VERNETZEN
1. Vorstellung des DLR: Ziele
2. Verkehrsforschung: Herausforderungen
Bedeutung* • 1.200 Milliarden € Umsatz** • 10% Anteil am Bruttoinlandsprodukt** • 11 Millionen Arbeitsplätze** • 900 Milliarden € Ausgaben
Privathaushalte • 6.266 Milliarden pkm/a und 3.828
Milliarden tkm/a
Negative Auswirkungen* • 7.500 km Stau im Straßenverkehr • 16.000 km Engpässe im
Schienenverkehr • 28.000 Tote durch Unfälle im
Straßenverkehr • 100.000.000 Belästigte durch
Verkehrslärm • 28% Anteil am Energieverbrauch
mit Einfluss auf fossile Ressourcen, Luftqualität, Klima
*EU-27, **Verkehr ohne Fahrzeug-Produktion und Bau von Verkehrs-Infrastrukturen
2. Verkehrsforschung: Forschungstrends
• grüner: effizientere und alternative Antriebe umweltoptimier-tes Verkehrsmanagement
• smarter: nahtlose intermodale Transportketten automatisie-rtes bis automatisches Fahren
• systemischer: Vernetzung Fahrzeuge‒Infrastruktur‒System Interaktion Landnutzung‒Stadtplanung‒Verkehr
• nutzerfreundlicher: bedarfsgerechter (auch für Behinderte und Ältere)
• komfortabler und bezahlbar
2. Verkehrsforschung: Charakteristika der DLR-Verkehrsforschung • Langfristige, robuste Ausrichtung • Konkrete Anwendungsperspektive • Durchgängig systemischer Ansatz • Synergien durch arbeitsteilige Vernetzung
von • 3 „Verkehrsinstituten“ • 20 „Luft- und Raumfahrtinstituten“ • 2 „Energieinstituten“
• Strategische Kooperationen mit Partnern in Wissenschaft und Wirtschaft
2. Verkehrsforschung: Vision und übergeordnete Ziele
Nachhaltige Mobilität in einer Interessenbalance von Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt durch • Verringerung des Energiebedarfs von Straßen- und
Schienenfahrzeugen • Vermeidung von schädlichen Emissionen, insb. CO2, NOx,
Ruß und Lärm • Erhöhung von Sicherheit, Zuverlässigkeit, Komfort • Effizientere Nutzung bestehender Infrastrukturen • Verbesserung multimodaler Transportketten
2. Verkehrsforschung: Ziele
Systemische Fahrzeugkonzepte entwickeln Verkehr und seine Wirkungen verstehen und prognostizieren
Nahtlose Transportketten realisieren Verkehr bei Sonder-
ereignissen managen
Schwerpunkt VerkehrN
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Verkehrsmanagement
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Bodengebundene Fahrzeuge
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Elektromobilität
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Verkehrssystem
2. Verkehrsforschung: Portfolio
25 Institute
66 M€ pa Budget
660 Mitarbeiter
~3-facher Hebel
54% 25% 21%
Technologien, Methoden und Werkzeuge zur integrierten Entwicklung von Straßenfahrzeugen von morgen
2.1 Innovationen im Straßenverkehr: Next Generation Car (1)
2.1 Innovationen im Straßenverkehr: Next Generation Car (2) • Fahrzeugkonzepte: Entwicklung neuer und neuartiger Fahrzeugkonzep-
te und Komponenten • Energiemanagement: Entwicklung eines Leitkonzeptes für die Klima-
tisierung von Elektrofahrzeugen • Fahrzeugstrukturen für Übermorgen: Entwicklungs-, Auslegungs- und
Prüfmethoden für neuartige Fahrzeug-strukturen (Multi-Material-, leicht-metallintensive, faserver-bundintensive und Sandwich-Bauweisen
• Fahrwerk: Modulares, mechatronisch hoch integriertes X-by-Wire-Fahrwerk
• Antriebsstrang: Neuartige Energiewandlungskonzepte; Freikolbenlinear-generator und Mikrogasturbinen als serielle Hybride; Abwärmenutzung mit thermoelektrischen Generatoren; Innovative Elektro- Antriebssyste-me; Neuartige Speicher
• Fahrzeugintelligenz: Entwurf, Umsetzung, Integration, Evaluation und Demonstration von Assistenz- und Automationsfunktionen für C-IST für alle Verkehrsszenarien
~ 30.000 Elektrofahrzeuge in Deutschland zugelassen*
- Nur wenige Fahrzeugmodelle zu hohen Preisen verfügbar begrenzte Käuferschaft
- (elektrische) Reichweite beschränkt potenzielle Mobilitätseinschränkungen
- Lademöglichkeit erforderlich verminderte potenzielle Nutzergruppe
- Fahrtenplanung und regelmäßiges Laden notwendig Verlust der gewohnten „Einfachheit“
*Batterieelektrische Pkw und Plug-in-Hybride, Stand 01.01.2015
2.2 Elektromobilitätsforschung: Status Quo der Elektromobilität in Deutschland
2.2 Elektromobilitätsforschung: Systemischer Ansatz
Systemanalyse
Fahrzeug
Inte
grat
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stem
Integration in das Verkehrssystem
2.2 Elektromobilitätsforschung: Ausgewählte DLR-Forschungsthemen (1) • Analyse der Auswirkungen von Elektromobilität
auf das Gesamtsystem • Simulation und Evaluation von Verkehrs-
managementkonzepten • Unterstützung bei der Entwicklung von
Migrationsstrategien und Geschäftsmodellen • Modellierung des Einflusses von Elektromobilität
auf die Verkehrsnachfrage • Nutzerorientierte Anforderungsanalysen an
Antriebs- und Fahrzeugkonzepte • Begleitung und Evaluation von Demonstrations-
und Pilotprojekten
Geschäftsmodelle
Nutzer-bedürfnisse
Verkehrsnachfrage
Technologie-bewertung
2.2 Elektromobilitätsforschung: Ausgewählte DLR-Forschungsthemen (2) • Induktive Ladetechniken • Car2X-Kommunikation • IKT für Elektromobilität • Wechselwirkungen zwischen Elektrofahr-
zeugen und Stromversorgung • Alternative Range Extender Konzepte, wie
Freikolben-Lineargenerator oder Mikrogas- turbine
• Neue Energie- und Thermomanagement- lösungen
• Optimierung von Brennstoffzellensystemen und Batterien • Neue Antriebsmotoren mit integrierten Klimakompressoren
oder Wirbelstrombremsen
Bildquelle: Die Zeit
2.3 Intermodalität: aktueller Trend der Urbanen Mobilität
• Personenmobilität: Nutzung mehrerer Verkehrsmittel auf einem Weg
• Multimodaler Güterverkehr: Transport von Gütern mit mehreren Verkehrsmitteln
• Bedeutung intermodaler bzw. logistische Knoten für Nutzerentscheidungen bzw. Effizienz der transportlogistischen Kette
2.3 Intermodalität: Relevanz
• Potenzial zur stärkeren Nutzung umweltfreundlicher Verkehrsmittel
• Lösung bestehender verkehrsbedingter Umweltprobleme in Städten
• Beitrag zur Umsetzung politischer Ziele der EU • Neue intermodale Angebote durch Verfügbarkeit neuer
Technologien, Diensten und Geschäftsmodellen • Wandel im Nutzerverhalten: pragmatische
Verkehrsmittelwahl, Nutzen statt Besitzen
Beispiel: jeder 4. Weg in Berlin erfolgt intermodal (Mobilität in Städten - SrV 2008)
2.3 Intermodalität: Forschungsbeiträge des DLR
• Nutzerverhalten und Einflussfaktoren auf Nutzerentschei-dungen verstehen
• Innovative Fahrzeug- und Mobilitätskonzepte entwickeln • Wirkungen intermodaler Mobilität innerhalb des Verkehrs-
systems quantifizieren und modellieren • Zusammenhang mit städtischen Raum- und Infrastrukturen
ermitteln • Wirtschaftlichkeit und verkehrliche Effekte multimodaler
Logistiknetze quantifizieren • Wirkungen technischer und organisatorischer Innovationen
im Güterverkehr analysieren
Kompetenzzentrum Lärm
Geschäftsstelle
Lärmforschungs-arbeitskreis: Lärm-
Experten
DLR Lärmforschungs-
forum Fachausschüsse
Lärmkompetenz-beirat Gesellschaft,
Politik, …
Entstehung Wirkung
Vermeidung Konsequenzen
3. Verkehrslärmforschung im DLR: Kompetenzzentrum Lärm
3. Verkehrslärmforschung im DLR
Die Behandlung des Lärmproblems muss dessen Komplexität gerecht werden. Eine Lösung von Einzelfragen ist notwendig, aber nicht hinreichend.
Konzept der Lärmforschung:
• Orientierung an wenigen zentralen und übergeordneten Fragen
• Darauf aufbauend Identifikation von Kernforschungsthemen
• Zuordnung von Forschungsaktivitäten zu diesen Kernforschungsthemen
3. Verkehrslärmforschung im DLR
Lärmwirkungsforschung • Erforschung der Lärmwirkung auf den Schlaf
mittels Polysomnographie • Lärmwirkung auf die Belästigung / Sound
Quality
Schallausbreitungsmodelle • Untersuchungen und numerische Simulationen • Kopplung akustischer & meteorologischer Modelle • Einflüssen der Vegetation, Wald, Städtebaulichen/
architektonischen Maßnahmen zur Lärmminderung • Modelle für verschiedene Qualitätsgrade
Messtechnik & Simulation • akustische Messtechnik (Einzelmikrophone, Arrays) • patentierte Verfahren zur Quell-Lokalisierung • Windkanalmesstechnik • Verkehrsprognosen
3. Verkehrslärmforschung im DLR: Schwerpunkt-übergreifende Verzahnung
Querschnittsforschung (Lärmwirkungen, Schallausbreitung, Messtechnik & Simulation)
Straßen- und Schienen-verkehrslärmforschung Fluglärmforschung
Transfer von Know-How
3. Verkehrslärmforschung im DLR: Intermodaler Aspekt
Status verkehrsträgerbezogener Lärmforschung • DLR-Fluglärmforschung ist extern als kompetent in allen
Fluglärmfragen akzeptiert • Etablierte Strukturen aus dem Bereich Fluglärm werden auf
Straßen- und Schienenverkehrslärm übertragen • DLR-Alleinstellungsmerkmal durch Kopplung von Lärm- und
Verkehrsforschung • Bereits in Anwendung im Rahmen des DLR-Projekts VEU
Status im Bereich der Querschnittsforschung • ist intern querschnittsübergreifend eingebunden • ist etabliert und extern gut angesehen • erweitert den Forschungsbereich kontinuierlich
Vorteile des DLR • Abbildung der gesamten multimodalen Wirkungskette:
Erzeugung Ausbreitung Wirkung • Vergleichende Lärmbetrachtung zu den Verkehrsträgern Straße, Schiene und Luft • Messtechnisch, in Simulation und bei Prognose Gewährleistung einheitlicher Methoden
3.1 Fluglärmforschung: Kernthemen Quellen von Fluglärm • experimentelle & numerische Analyse • Quellmodelle für Lärmvorhersage • Lärmminderungstechnologien
Flugzeugkonfiguration • aerodynamischer Lärm • neue Flugzeugkonzepte • Lärmminderungstechnologien
Trajektorien und ATM-Verfahren • optimierte Flugverfahren • optimierte Flugführung • Sicherheit und Kapazität
Fluglärmmodellierung • Lärmvorhersagen, Planung • Lärmoptimierung von Flugverfahren • Maßnahmen Aktiver Schallschutz
Start: Triebwerkgeräusch * Strahl * Fan tonal
Landung: Triebwerkgeräusch * Strahl * Fan Breitband * Brennkammer
Umströmungsgeräusch * Hochauftriebsklappen * Strahl-Klappeninteraktion * Fahrwerk & Klappeninteraktion * Spoiler + Rückwirkungen
3.1 Fluglärmforschung: Schallquellen bei Verkehrsflugzeugen
M. Pott-Pollenske et al. 2002
3.1 Fluglärmforschung: Beseitigung parasitärer Schallquellen
3.1 Fluglärmforschung: Status • Abdeckung aller relevanten Forschungsthemen
• Alleinstellungsmerkmal innerhalb Deutschlands • DLR ist beliebter Partner in internationalen Projekten
• Bewährte interne Vernetzung • Grundlagenforschung und angewandte Forschung
• F&E-Vorhaben (Ministerien, LuFo, EU-Rahmenprogrammen) • Auftragsforschung (Flugzeug-/Triebwerkshersteller, Airlines,
Airports, DFS) • Stellung von Experten in Normen- und
Luftfahrtorganisationen: Mitarbeit in Gremien von DIN, ISO, ICAO, ECAC
• Politikberatung auf Landes-, Bundes- und EU-Ebene z.B. bei Novellierung Fluglärmgesetz und Umsetzung EU-Umgebungslärmrichtlinie
3.2 Schienenverkehrslärmforschung
Forschungsaufgaben • Erforschung der Wirkungsbereiche Lärm in der Wirkungskette
Verkehr • Einheitliche, verkehrsträgerübergreifende Systematik für die
klein- und großräumige Betrachtung von Schallemissionen, -ausbreitung und -immissionen sowie Verkehrslärmwirkung
Forschungsbeispiele • Szenarien zu verkehrsbedingtem Lärm unter Berücksichtigung
intermodaler Verkehrsentwicklungen • Untersuchung zu Schallemission einzelner Fahrzeuge und
Fahrzeuggruppen im Rahmen unterschiedlicher Betriebszustände
• Identifikation und Quantifizierung lärmrelevanter Maßnahmen im Technikbereich und Verhaltensbereich
• Analyse der Schallausbreitung in urbanen Räumen und des Lärmschutzes durch Vegetation
• Innen- und Außenakustik von Zügen der nächsten Generation
3.2 Schienenverkehrslärmforschung: Status Schallquelllokalisierung und Modellierung • Kontinuierliche Weiterentwicklung der Array-Messtechnik • Patentierte Verfahren zur Quelllokalisierung bei Vorbeifahrten • Direkte Kopplung mit Schallquellmodellierung
Schallausbreitung • Berücksichtigung meteorologischer Faktoren • Mitwirkung an Ausarbeitung europäischer Standards • Berücksichtigung des Pegel-Zeitverlaufs
Lärmwirkung • Erforschung der Lärmwirkung auf den Schlaf mittels
Polysomnographie • Dosis-Wirkungs-Beziehung für Schienenlärm liegt vor • Weiterentwicklung und Vereinfachung der Methoden
Verkehrsforschung • Verkehrsnachfrage als Teil der Lärmwirkungskette • Mikroskopisches Verkehrssimulationstool korrespondierend mit
Lärm als lokales Ereignis mit lokaler Wirkung • Darstellung von Vorbeifahrten als akustisches Ereignis
4. Navigation: Sicherheit durch Satellitennavigation und –ortung RCAS: Railway Collision Avoidance System
4.1 Aktueller Stand des Galileo-Projekts
• Aktuell 6 Satelliten in der Umlaufbahn • 3 Doppel-Starts in 2015 Ende 2015 insgesamt
12 Satelliten im Orbit, nächster Start am 27.03.2015 • Start aller 30 Satelliten bis 2020 • Inbetriebnahme erster Dienste ab 2015, dann schrittweise
Verbesserung und Ausbau • Gesamtsystem bis 2020 mit allen derzeit geplanten
Diensten vollständig in Betrieb • Kontrolle der Satelliten derzeit im Galileo Kontrollzentrum
Oberpfaffenhofen • Nächste Phase des Betriebsvertrages gegenwärtig
ausgeschrieben • Bewerbung von DLR mit Partnern um Betrieb bis 2026
5. Anhang: Projektbeispiele (1)
• Forschungs-Campus Open Hybrid Lab Factory: Materialentwicklung und Produktionstechnik für den wirtschaftlichen multifunktionalen Leichtbau
• Forschungs-Campus ARENA2036: Partnerschaft für neue Innovationen: Automobil2036 und Produktion2036
• HT-PEM-Brennstoffzellen-Range-Extender: Nutzung der Abwärme aus der Hochtemperatur Brennstoffzelle zu Klimatisierung
• InnoROBE im Flughafeneinsatz: Innovative Regenerative On-Board-Energiewandler für emissionsfreier Mobilität in geschlossenen Hallen und an Flughäfen
• Thermoelektrische Generatoren (TEG): Entwicklung fahrzeuggerechter Bauweisen für die Rekuperation thermischer Verlustwärme im Kraftfahrzeug
5. Anhang: Projektbeispiele (2)
• Neue Klimatisierungskonzepte für Elektrofahrzeuge: Belüftung von Fahrzeugkabinen bei höchster Energieeffizienz
• Freikolben-Lineargenerator (FKLG): Verbrennungsmotor ohne Kurbelwelle für seriellen Hybridfahrzeuge
• FAIR: Fahrwerk-Antrieb-Integration ins Rad: “Purpose design” eines batterieelektrisch angetriebenen Fahrzeugs
• AdaptIVe: Entwicklung neuer Funktionen sowie Evaluierung der rechtlichen Rahmenbedingungen für das teil- und hochautomatisierte Fahren
5. Anhang: Projektbeispiele (3)
• CityMobil2: Überwindung bestehender Barrieren für die Entwicklung und Nutzung autonomer Fahrzeuge (Cybercars)
• UR:BAN: größtes BMWi-Projekt zur Entwicklung und Demonstration kooperativer Fahrfunktionen im urbanen Raum
• AIM: Anwendungsplattform Intelligente Mobilität • BMWi PEGASUS HAF*: Projekt zur Etablierung von
generell akzeptierten Gütekriterien, Werkzeugen und Methoden sowie Szenarien und Situationen zur Freigabe hochautomatisierter Fahrfunktionen
*zurzeit in Beantragung beim BMWi
5. Anhang: Projektbeispiele in der Elektromobilitätsfor-schung (1)
• Car2X-Kommunikation: Aufbau einer offenen, zentralen Plattform für e-Mobilitätsdaten und Dienste; Erstellung und Design des Gesamtkonzept sowie der Plattformarchitektur gemeinsam mit Partnern; Referenzstrecke Braunschweig
• BiPolPlus: Schnellladesystem mit berührungsloser Energieübertragung
• Thermoelektrische Generatoren: Entwicklung fahrzeugge-rechter Bauweisen für die Rekuperation therm. Verlustwärme
• Smart e-User: Konzept für elektrische Stadtlogistik
5. Anhang: Projektbeispiele in der Elektromobilitätsfor-schung (2)
• „Ich ersetze ein Auto“: Integration von 40 Elektro-Lasten-rädern bei 8 städtischen Kurierdienstleistern; Wissenschaftl. Begleitforschung der verkehrlichen Potenziale
• Märkte und Nutzer: Entwicklungspfade zur Marktdurchdrin-gung bis 2030 sowie Analyse der Auswirkungen auf Ver-kehrsnachfrage und Umwelt
