Kompetenzzentren

Die drei Kompetenzzentren ElektroMobilität NRW stehen für eine höhere Transparenz und mehr öffentliche Sichtbarkeit von Forschungsergebnissen und Förderprojekten im nationalen und internationalen Kontext.

Kern ihrer Arbeit ist die Zusammenführung der landesweiten Aktivitäten in Forschung & Entwicklung, die umfassende Information der Bürgerinnen und Bürger sowie die Unterstützung von Flottenbetreibern bei der Elektrifizierung ihres Fahrzeugparks. Die Kompetenzzentren sind fachlich in die drei Bereiche Batterie, Fahrzeugtechnik sowie Infrastruktur & Netze gegliedert.

 


Kompetenzzentrum Batterie

Mobil und stationär – Batterien als Energiespeicher der Zukunft

Das Kompetenzzentrum für den Bereich Batterie hat seinen Sitz am MEET Batterieforschungszentrum der Westfälischen Wilhelms-Universität und wird von Prof. Dr. Martin Winter geleitet. 

Das Kompetenzzentrum Batterie setzt auf elektrochemische Energiespeicher, sowohl für mobile als auch stationäre Anwendungen. So steht und fällt der Ausbau der Elektromobilität mit der Entwicklung von leistungsfähigen und kostengünstigen Batterien. Genauso werden innovative Speichertechnologien benötigt, um Energieerzeugung und -nutzung zeitlich zu synchronisieren – ein Problem, das es vor allem hinsichtlich der schwankenden Verfügbarkeit erneuerbarer Energie zu lösen gilt. 

Die Batterie ist also die Schlüsselkomponente in einem alternativen, zukünftigen Energieversorgungskonzept und das Herzstück der Elektromobilität. Die gesamte Wertschöpfungskette der Batterie umfasst Forschungsaktivitäten von der Materialforschung und Elektrochemie, Aspekten der Rohstoffverfügbarkeit und des Recyclings über das Batteriemanagement bis hin zur Systemintegration. Allerdings müssen Forschung und Entwicklung noch zentrale Herausforderungen bewältigen, bevor es zu einer serienmäßigen Massenproduktion kommt: Die Batterie muss hinsichtlich Kosten, Energiedichte, zyklischer und kalendarischer Lebensdauer sowie Sicherheit und Recycling noch verbessert werden.

Labor.

Das Kompetenzzentrum Batterie am MEET Batterieforschungszentrum der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster führt vor diesem Hintergrund wissenschaftliche Grundlagenforschung und industrielle Anwendung an einem Ort zusammen und stärkt gemeinsam mit den zwei weiteren Kompetenzzentren den Standort Nordrhein-Westfalen.

 


Kompetenzzentrum Fahrzeugtechnik

Effizienz, Sicherheit und Fahrerlebnis für die Mobilität von morgen

Nahaufnahme vom Tanken eines E-Autos.

Das Kompetenzzentrum Fahrzeugtechnik unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Lutz Eckstein ist am ika – Institut für Kraftfahrzeuge an der RWTH Aachen University - angesiedelt. Die Möglichkeiten und Herausforderungen, die sich durch die Voll- oder Teil-elektrifizierung eines Fahrzeugs ergeben, sind vielfältig.

 

Es gilt daher, neue Forschungsansätze und Fahrzeugkonzepte zu entwickeln, um die Besonderheiten des Elektroantriebs in allen Varianten – vom Hybrid bis zum BEV – optimal zu nutzen und nachhaltige Mobilität zu gestalten. 

Handlungsfelder der Fahrzeugtechnik sind insbesondere Antriebstechnologie, Leichtbau und Fahrzeugintegration. In diesen Handlungsfeldern müssen Lösungen für die drei übergeordneten Gestaltungsziele zukünftiger Mobilität gefunden werden: Die Mobilität von morgen muss effizient und sicher sein, gleichzeitig muss ein positives Fahrerlebnis gewährleistet sein.

Eine Vielzahl der in NRW geförderten Projekte erforschen Themen, die sich direkt mit den besonderen Anforderungen der Elektromobilität an die Fahrzeugtechnik beschäftigen. Entwicklungsbedarf besteht beispielsweise noch in der Optimierung von Antrieb und Antriebstopologie sowie der Entwicklung neuer Fahrzeugkonzepte, insbesondere unter der Berücksichtigung des Leichtbaus.

Das Kompetenzzentrum Fahrzeugtechnik bündelt die interdisziplinären Kompetenzen verschiedener Hochschulen und Forschungseinrichtungen in Nordrhein-Westfalen. Forschungsinfrastruktur, laufende Forschungsprojekte und neue Ausschreibungen werden transparent dargestellt und in Form einer Forschungsroadmap strukturiert und fortgeschrieben.


Kompetenzzentrum Infrastruktur & Netze

Flexible Mobilität durch elektrische Energie

Das Kompetenzzentrum Infrastruktur & Netze stellt sich der Herausforderung, die für den Betrieb von Elektrofahrzeugen benötigte elektrische Energie an geeigneten Positionen bereitzustellen.

Diese Positionen müssen sich gut in das Energieversorgungssystem integrieren lassen oder bereits integriert sein, für den Nutzer einfach erreichbar sein und darüber hinaus die Möglichkeit bieten, Ladeinfrastruktur an dieser Stelle profitabel zu betreiben. Um allen Herausforderungen gerecht zur werden, wurden verschiedene Arbeitsschwerpunkt festgelegt. Für die praktische Umsetzung der Elektromobilität, ist eine bedarfsgerechte, möglichst flächendeckende Ladeinfrastruktur erforderlich. 

Diesbezüglich werden Anforderungsprofile ermittelt und Bedarfspläne erstellt. Für die Versorgung des Bedarfs an Ladepunkten hat sich in den letzten Jahren, gerade in NRW, ein breitgefächerter Markt entwickelt. 

Ein weiterer Punkt ist die Integration der Ladeinfrastruktur in das elektrische Energieversorgungssystem. Diese muss sowohl auf energietechnischer, als auch auf Informations- und Kommunikationstechnischer Ebene (IKT-Ebene) erfolgen. Die energietechnische Einbindung ist Tagesgeschäft der Energieversorger und somit nicht mit größeren Problemen verbunden.  

 

Die IKT-seitige Integration wirft noch viele Fragen und Forschungslücken auf. Mit ihrer Hilfe muss beispielsweise der Erforderlichkeit nachgekommen werden, Elektrofahrzeuge möglichst mit Strom aus regenerativen Erzeugungsanlagen zur versorgen, da nur so ein Beitrag zum Klimaschutz durch Elektrofahrzeuge erzielt werden kann.  Um die Kosten für die Ertüchtigung des Energieversorgungssystems zu minimieren, sollten Symbiosen bei der Integration regenerativer Energieerzeugungsanlagen genutzt werden. Veränderungen am Strommarkt müssen zur vollständigen Integration der Elektrofahrzeuge in das Energieversorgungssystem ebenfalls vorgenommen werden.  Zukünftig sind auch Systemdienstleistungen durch Elektrofahrzeuge möglich und denkbar. Für beide Aspekte muss die Anzahl der Elektrofahrzeuge im System jedoch noch gesteigert werden und es besteht weiterhin Forschungs- und Entwicklungsbedarf.

Das Kompetenzzentrum Infrastruktur & Netze wird von der Technischen Universität Dortmund, unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Christian Rehtanz koordiniert und hat seinen Sitz am ie3 – Institut für Energiesysteme, Energieeffizienz und Energiewirtschaft.