Luftfahrzeug, das über eine Solarbetriebene Stadt fliegt
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11.09.2018 Fachinformation 390 0

Flugzeuge, Züge und Automobile

Die Zukunft des Transports – von fliegenden Autos und elektrischen LKW.

IEC-Logo

Von Catherine Bischofberger

Neue Technologien werden die Art, wie wir pendeln und Güter über lange und kurze Strecken transportieren, revolutionieren. Sie werden von einer Vielzahl Internationaler IEC-Normen unterstützt.

Die Fahrt zum Arbeitsplatz kann zum Alptraum werden. Endlose Staus, Luftverschmutzung, keine Parkplätze – alle diese Unannehmlichkeiten können die tägliche Fahrt unerträglich machen. Fahrzeughersteller, öffentliche Verkehrsbetriebe, ab Abruf zur Verfügung stehende private Transportunternehmen und die Gemeinden arbeiten an verschiedenen Wegen, mit denen sie die Belastung der Fahrer senken wollen, einige futuristischer als andere.

Abheben mit fliegenden Fahrzeugen

Einige Hersteller wollen Flugzeug- und Automobiltechnologien verschmelzen und fliegende Fahrzeuge anbieten. Ein paar dieser seltsam hybriden Objekte konnten auf dem Internationalen Automobil-Salon in Genf (GIMS) im März 2018 bestaunt werden. Ein europäischer Flugzeughersteller, ein deutscher Automobilgigant und ein italienischer Design- und Engineering-Ausstatter haben sich zusammengetan, um einen Prototypen zu entwickeln. Pop.Up wurde schon 2017 vorgestellt, inzwischen wurden jedoch das Verriegelungssystem der Bodenkapsel und des Luftmoduls verbessert und das fliegende Fahrzeug ist wesentlich leichter als die erste Version. Eine intelligente Schnittstelle für Eye-Tracking- und Gesichtserkennung wurde außerhalb der Kapsel installiert, sie liest den Passagieren jeden Wunsch und jede Stimmung buchstäblich von den Augen ab. Nach der Landung arbeitet die Pop.Up-Bodenkapsel als autonomes Elektrofahrzeug und nutzt dazu Sensoren, Kameras und Radar sowie LIDAR-Technologie (Light Detection and Ranging).

Eine Reihe technischer Gremien der IEC (TCs) und ihre Untergremien (SCs) arbeiten die internationalen Normen für die Komponenten dieser Technologien aus. IEC TC 47: Halbleiterbauelemente, veröffentlicht IEC 62969, in dem die allgemeinen Anforderungen an Stromversorgungsschnittstellen für Fahrzeugsensoren für die Automobilindustrie spezifiziert werden. IEC TC 100: Audio-, Video- und Multimediasysteme und -Geräte entwickelt Normen für digitale Kameras. IEC TC 69 veröffentlicht die Normen für die Ladegeräte von Elektrofahrzeugen.

Keep on Trucking

Die Elektrifizierung von Nutzfahrzeugen entwickelt sich rasch weiter. Mehrere wichtige Hersteller haben bereits leichte Nutzfahrzeuge vorgestellt und planen, in den kommenden Jahren auch schwere Nutzfahrzeuge auf den Markt zu bringen. Eines der ersten leichten Nutzfahrzeuge, der eCanter, ist mit einem permanenterregtem Synchronmotor mit 185 kW Leistung ausgestattet, der aus Lithium-Ionen-Batteriepaketen gespeist wird. Laut dem Hersteller besitzt er eine Reichweite von 120 km, bevor die Batterien aufgeladen werden müssen. Dieses Unternehmen entwickelt außerdem einen vollelektrischen Schwerlastwagen, der mit einer Batterieladung und 11 Tonnen Nutzlast 350 km zurücklegen kann. IEC TC 21 erarbeitet die Normen für alle Sekundärzellen und Batterien. Sie decken die Grundsätze für Leistung, Dimensionen und sichere Installationen sowie die Kennzeichnung der für den Antrieb elektrischer Straßenfahrzeuge verwendeten Batterien ab.

Die Haupttypen vollelektrischer Antriebsmöglichkeiten für Fahrzeuge mit großer Reichweite sind, neben Batterien, Wasserstoffbrennstoffzellen und Fahrleitungen. Wireless-Power-Transfer-Systeme (WPT-Systeme) stellen eine Alternative für das Aufladen von Elektrofahrzeugen dar, sowohl stationär als auch in Bewegung. WPT basiert auf induktiver Hochleistungsenergieübertragung. Diese Technologie wird seit einigen Jahren für den Antrieb von elektrischen Stadtbussen in Belgien und Deutschland genutzt. Die IEC 69-Arbeitsgruppe (WG) 7 befasst sich insbesondere mit WPT-Systemen für Elektrofahrzeuge. Sie arbeitet an der IEC 61980, einer aus drei Teilen bestehenden internationalen Norm, die für Geräte gilt, die in WPT-Systeme, vom Versorgungsnetz bis zum elektrischen Straßenfahrzeug, eingesetzt werden.

Für mit Brennstoffzellen betriebene Fahrzeuge wird Wasserstoff, der wie andere Kraftstoffarten an Tankstellen in die Fahrzeuge gefüllt wird, wird chemisch mit Sauerstoff verbunden, um Wasser zu erhalten. Bei diesem Prozess, der dem, was sich in einer Batterie abspielt, sehr ähnlich ist, wird Elektrizität freigesetzt, die zum Antrieb des Elektromotors genutzt wird. IEC TC 105 entwickelt die Internationalen Normen für Brennstoffzellentechnologien, die zunehmend für elektrische Nutzfahrzeugen angewendet werden.

LKW können auch, ähnlich Trolleybussen, Strom über Stromabnehmer aus Oberleitungen ziehen. IEC TC 69: Elektro-Straßenfahrzeuge und -Flurförderzeuge entwickelt die internationale Normenreihe IEC 61851, mit der sichergestellt wird, dass die Ladesysteme sicher und zuverlässig sind.

Die Ernte wird eingefahren

Einige Methoden zur Energiegewinnung sehen Photovoltaikmodule auf der Straßenoberfläche vor, über die Sonnenergie eingefangen werden soll. Diese Module können den Asphalt ersetzen oder sie werden direkt auf die Oberfläche der vorhandenen Straßen aufgebracht. Die größte Herausforderung ist die Entwicklung haltbarer Panels, die sehr hohem Gewicht standhalten können. Die von diesen Modulen gewonnene Energie wird dann zur Beleuchtung der Lampen und Signale im Straßennetz verwendet.

Thermoelektrische Generatoren (TEGs) können ebenfalls zur Energiegewinnung auf der Straße eingesetzt werden. TEGs wandeln geothermische Energie in elektrischen Strom um. Als Piezoelektrizität wird die elektrische Ladung bezeichnet, die von bestimmten Kristallen erzeugt wird, wenn sie mechanischem Stress ausgesetzt werden. Diese Kristalle können unter einer Asphaltschicht aufgebracht werden. Wenn Fahrzeuge die Straße befahren, üben die Räder eine Kraft aus, unter der sich die Kristalle verformen und elektrische Energie erzeugen. Diese Energie kann zur Beleuchtung der Straßenlampen genutzt oder in Batterien zur späteren Nutzung gespeichert werden.

IEC 62830-1, erstellt von IEC TC 47: Halbleiterbauelemente, definiert die Begriffe, Definitionen, Symbole, Konfigurationen und Testmethoden, die zur Beurteilung und Bestimmung der Leistungscharakteristiken der zur Gewinnung der vibrationsbasierten piezoelektrischen Energie in der Praxis genutzten Geräte angewendet werden können. Dieses Dokument gilt für die Geräte zur Energiegewinnung, die für Verbraucher-, allgemein industrielle, militärische oder luft- und raumfahrttechnische Anwendungen ohne Begrenzungen der Gerätetechnologie und der Gerätegröße eingesetzt werden können. Auf allgemeinerer Ebene werden die Normen für piezoelektrische Technologie von IEC TC 49 entwickelt, das sich mit piezoelektrischen, dielektrischen und elektrostatischen Geräten befasst.

Cyber-Sicherheit auf Schienen

Je mehr vernetzte Fahrzeuge genutzt werden, umso mehr Cyber-Bedrohungen gibt es. Hacker können Automobile stehlen oder, schlimmer noch, die Kontrolle über das Computersystem des Fahrzeugs übernehmen und die Bremsen, den Motor und das Übertragungssystem fernsteuern.

Auch Schienennetze sind Cyber-Angriffen ausgesetzt. Die Umstellung von elektromechanischer auf digitale IP-fähige Technologie wird von der Europäischen Union (EU) gefördert. Sie fordert die Mitgliedsländer auf, das European Rail Traffic Management System (ERTMS) zu übernehmen, das auf den Ersatz der verschiedenen nationalen Zugsteuerungs- und Leitsysteme abzielt. Die Schienennetze werden immer enger verwoben, wodurch das Risiko steigt. Das Projekt Shift2Rail, eine Initiative, die die wichtigsten europäischen Eisenbahn-Stakeholder an einen Tisch bringt, ist auf die Definition der Anwendung verschiedener Aspekte der Cyber-Sicherheit auf den Eisenbahnsektor ausgerichtet. Anwendbare Normen wurden bewertet und die Normenreihe IEC 62443 ausgewählt, die vom IEC TC 65: Leittechnik für industrielle Prozesse herausgegeben wird.

Vom menschlichen Fahrer zum autonomen Fahrzeug

Je wahrscheinlicher die Nutzung autonomer Fahrzeuge in den Städten wird, umso mehr zerbrechen sich die Stakeholder urbaner Transportkonzepte den Kopf bei ihrer Suche nach Antworten auf die eine Frage: Wie können autonome Fahrzeuge in eine Umgebung integriert werden, in der die meisten Menschen ihre Fahrzeuge noch selbst fahren? Während des Future Networked Car Symposium das von der International Telecommunication Union (ITU) und der Wirtschaftskommission für Europa der Vereinten Nationen (UNECE) auf der GIMS veranstaltet wurde, waren sich die Experten darüber einig, dass die meisten urbanen Mietwagenflotten in den ersten Phasen eine Auswahl zwischen von Menschen zu fahrenden und autonomen Fahrzeugen sowie verschiedene Arten autonomer Fahrzeuge anbieten müssen. Eine ähnliche Mischung ist wahrscheinlich bei den meisten Verkehrsbetrieben anzutreffen – insbesondere, wenn die Gemeinden selbst Verleihsysteme anbieten. Und noch eine Frage wurde gestellt: Wie sehen die autonomen Fahrzeuge in zehn Jahren aus? Werden die Menschen noch Autos besitzen? Das wird erst die Zeit weisen, Analysten wetten jedoch darauf, dass die Zahl der sich in Privatbesitz befindlichen Fahrzeuge sinken wird.

Interessiert an Mobility?

Hybrid-Sportwagen nachts
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Die Elektromobilität ist eine Sprunginnovation, die ein neues, übergreifendes Systemdenken erfordert. Um die deutsche Wirtschaft erfolgreich im Bereich Mobility zu positionieren, ist es wichtig, die positiven Effekte von Normen und Standards von Beginn an in den Entwicklungsprozess miteinzubeziehen und damit voll auszuschöpfen.

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