IKT für Elektromobilität II

Die Elektromobilität als disruptive Innovation kann einen weitreichenden Umbruch etablierter Wertschöpfungsnetzwerke und Industriestrukturen mit sich bringen. Die zentrale industriepolitische Aufgabe ist es, diesen Umbruch so zu gestalten, dass die Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands gesichert wird. Die Elektromobilität erfordert eine systemische Integration der drei Hochtechnologiefelder Fahrzeugtechnik (Smart Car), Energieversorgung (Smart Grid) und Verkehrssteuerung (Smart Traffic), die maßgeblich von Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) getragen sein wird.

Diese systemische Integration der drei Hochtechnologiefelder ist das übergeordnete Ziel des Förderprogramms IKT für Elektromobilität II. Als ein weiteres Ziel verfolgt das Förderprogramm die Akteure verschiedener Branchen (IKT, Energie, Automobilindustrie) und Sektoren (Wirtschaft, Wissenschaft, Politik, Gesellschaft) zu vernetzen und einen hoch effizienten, übergreifenden Know-How-Transfer zu unterstützen, um möglichen disruptiven Innovationen erfolgreich zu begegnen und den Niedergang etablierter Wirtschaftsstandorte zu verhindern (vgl. Abbildung 1: Zentrale Zielsetzung – Fördern der systemischen Integration durch Vernetzung).

Das BMWi setzt mit dem Technologiewettbewerb „IKT für Elektromobilität II" auf ausgewählte Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten zur beschleunigten Entwicklung ganzheitlicher, auf IKT ausgerichtete Konzepte. Gleichzeitig werden die Handlungsempfehlungen zum BMWi-Forschungsvorhaben „eCar-IKT-Systemarchitektur für Elektromobilität" im Bereich von FuE-Aktivitäten des Bundes bei (IKT)-Infrastrukturen umgesetzt. Dabei wurden die Handlungsempfehlungen der NPE berücksichtigt. Der Förderwettbewerb befasst sich mit dem Ausbau des Technologie- und Industriestandortes, der Integration der Fahrzeuge in das Stromnetz sowie mit der Schaffung einer neuen IKT-basierten Mobilität. „Zwischen den Infrastrukturen Elektrizitätsversorgung und Verkehr sowie den vielfältigen Formen von Elektrofahrzeugen wird es zukünftig zahlreiche systemübergreifende Konvergenzprozesse geben. Dabei soll mithilfe der IKT eine wechselseitige Optimierung der Verkehrs- und Energiesysteme in Richtung Wirtschaftlichkeit, Umweltverträglichkeit und Leistungsfähigkeit angestoßen werden.“

Erstes Themengebiet ist Smart Car. Auch heute schon wird die IKT (Elektrik, Elektronik und Software) für Innovationen im Fahrzeug genutzt. Rund 90 % aller Innovationen werden heute schon auf Basis eingebetteter IKT realisiert. Dies sind beispielsweise ABS, ESP oder auch Adaptive Cruise Control. Fast jede neue Funktion wird bislang über ein neues Steuergerät realisiert, die Integration von weiteren Sensoren und Aktoren erhöht hier deutlich die Komplexität. Die Systemarchitektur heutiger Fahrzeuge stößt damit zunehmend an ihre Grenzen. Es müssen neue Lösungsansätze zur Reduktion der Komplexität und Kosten der IKT im Fahrzeug diskutiert werden. Die Zielsetzungen sind hier, energieeffizientere Systeme mit deutlich geringerem Gewicht zu entwickeln. Durch den geringeren Energiebedarf kann die Reichweite der Fahrzeuge erhöht werden.

Der Themenschwerpunkt Smart Grid befasst sich mit der intelligenten Einbindung von Elektrofahrzeugen in das Energieversorgungssystem. Eine einfache Anbindung der Elektrofahrzeuge an das Energienetz führt zuerst zu einer Belastung des Energienetzes. Durch die Möglichkeit die Batteriekapazität (bzw. einen Teil) von einer Vielzahl von Fahrzeugen zu nutzen, bietet die Elektromobilität die Möglichkeit die Netzqualität zu stabilisieren. Hier spielt die IKT eine elementare Rolle. Erste „vehicle to grid"-Szenarien mit der Option der Rückspeisung wurden in sieben Modellregionen des BMWi-Förderschwerpunktes „IKT für Elektromobilität" im Rahmen des Konjunkturprogrammes II erprobt. Hier wurden erste Erkenntnisse gewonnen, die aber auch zeigen, dass viele Effekte bislang noch nicht hinreichend prognostizierbar sind. Ziel der FuE-Aktivitäten zu „Smart Grid" ist es daher, das Zusammenspiel von IKT-gestützten Energie-Infrastrukturen und Flottenverbünden zu erproben.

Der dritte Themenschwerpunkt Smart Traffic befasst sich mit der intelligenten Verkehrsinfrastruktur zur Erhöhung von Effizienz, Reichweite und Sicherheit. Die Wechselwirkung von Fahrzeugen mit der Infrastruktur kann einen Vorteil für alle Fahrzeuge bieten. Durch die Steuerung von Verkehrsströmen können grüne Wellen angepasst werden. Dadurch wird die Energieeffizienz und dadurch auch die Reichweite aller Verkehrsbeteiligten erhöht werden. Zudem bieten Echtzeitinformationen zur Verkehrssituation einen Mehrwertwert für alle Verkehrsteilnehmer. Beispielsweise kann ein Reiseinformationsservice auch den Vorschlag anderer Verkehrsarten, wie z. B. Daten der Bahnauskunft, wiedergeben. Intermodale Reisekonzepte gehören also auch zum Smart Traffic. Bei Smart Traffic steht daher die intelligente Vernetzung der Verkehrskomponenten Infrastruktur, Verkehrsmanagement, Fahrzeug und Fahrzeugbetrieb im Vordergrund.

Im Zentrum des Technologiewettbewerbs stehen die Entwicklung und Erprobung von offenen, mit Hilfe der IKT realisierten Systemansätzen, bei denen Elektromobilität optimal in intelligente Verkehrs- und Energienetze eingebunden wird.

Im Rahmen der Fördermaßnahme werden aktuell 16 Projekte in den Bereichen Smart Cars, Smart Grid und Smart Traffic gefördert. Aus der Vielzahl der Forschungsansätze dieser Projekte werden übergreifende Hauptforschungsbereiche identifiziert und zu 8 projektübergreifenden Schlüsselthemen geclustert. Diese Schlüsselthemen sind untereinander vernetzt und daher nicht in sich abgeschlossen. Die durch die Projekte geleistete Forschung an den Schlüsselthemen ist Voraussetzung für Fortschritte in den drei Metathemen „Fahrzeugsysteme", „Energiesysteme" und „Verkehrssysteme", die ihrerseits allesamt auf IKT als „Enabling Technology“ aufbauen. Im Rahmen der Begleitforschung werden deshalb diese Schlüsselthemen auf technologische Herausforderungen und Forschungsansätze analysiert sowie Innovationshürden identifiziert. Als Schlüsselthemen wurden die Themen Neue Services/Car Apps, Privates Energiemanagement,  (Halb-) öffentliches Energiemanagement, Globale IKT Verkehrsmanagement, Neue IKT-Architektur im Fahrzeug sowie Neue Verkehrskonzepte identifiziert. Sicherheit und Plattformtechnologien sind Querschnittsthemen. Die Pfeile zeigen die Vernetzung der Themengebiete auf.

Für den Online-Dialog kommt die im BMWi-Forschungsprojekt „Konsensbildung bei disruptiven Innovationsprozessen“ konzipierte Online-Dialogplattform „Elektromobilität im Dialog“  zum Einsatz, die unter der Einbindung von über 140 Experten und Entscheidern im Feld der Elektromobilität entwickelt und erprobt wurde.

Die Dialogplattform ist ein interaktiver Kongressraum relevanter Meinungsbildner der Elektromobilität aus Politik, Wirtschaft, Wissenschaft und Gesellschaft. In einem Plenum werden Handlungsempfehlungen zur Beförderung von Innovationen im Sinne von marktfähigen Produkten formuliert und erörtert. Eine Bibliothek für entscheidungsrelevante Dokumente dient als gemeinsame Wissensbasis. In Vertraulichen Besprechungsräumen kann mit ausgewählten Partnern, die Allianzen zur Umsetzung konkreter Projekte initiieren, diskutiert werden.