Projekt compAUX

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Um welches Problem geht es?

Heutzutage wird die überwiegende Mehrheit der Nutzfahrzeuge ausschließlich von Dieselmotoren angetrieben. Dies liegt an den spezifischen Anforderungen an den Nebenabtrieb (PTO) und die Leistungsmerkmale der Antriebsquelle. Aufgrund des besseren Wirkungsgrades und des hohen Drehmoments bei niedrigen Drehzahlen erfreuen sich Dieselmotoren zunehmender Beliebtheit bei Herstellern von Bussen, Lkw, Baumaschinen und landwirtschaftlichen Fahrzeugen. Der anhaltende Diesel-Emissionsskandal hat das Image des Dieselmotors komplett auf den Kopf gestellt. Aufgrund der Emissionen von Stickoxiden (NOx) und Feinstaub (PM) gelten stark umweltbelastende Dieselfahrzeuge heute als dringendes Problem für die öffentliche Gesundheit. Andererseits ist der Straßenverkehr eine wichtige Quelle von Treibhausgasemissionen und verursacht etwa 15 % der CO2-Emissionen der EU. Da Nutzfahrzeuge für rund ein Viertel der CO2-Emissionen des Straßenverkehrs verantwortlich sind, hat die Europäische Kommission damit begonnen, neue, strengere Vorschriften für Fahrzeughersteller von schweren Nutzfahrzeugen (Reisebusse, Busse, Lkw) und mobilen Arbeitsmaschinen (Bagger, Bulldozer, Frontlader) einzuführen. Für leichte und schwere Nutzfahrzeuge wurden bereits verbindliche Emissionsgrenzwerte eingeführt. Ab 2025 müssen die Hersteller 15 % Reduktionsziele für die flottenweiten durchschnittlichen CO2-Emissionen erfüllen. Andernfalls drohen bei Nichteinhaltung der CO2-Ziele Geldstrafen. Umweltanforderungen für land- und forstwirtschaftliche Traktoren sowie zwei- oder dreirädrige Fahrzeuge werden in zukünftige Vorschriften aufgenommen.

Warum ist es wichtig für die Gesellschaft?

Um diese Ziele der europäischen Umweltpolitik zu erreichen, muss die Nutzfahrzeugindustrie umdenken. Es ist klar, dass diese Ziele ohne innovative Lösungen im Bereich der Nebenaggregate nicht zu erreichen sind. Daher sind effiziente und flexible Lösungen für pneumatische und hydraulische Anwendungen gefragt. Gerade in Nutzfahrzeugen spielen vor allem hydraulische, aber auch pneumatische Systeme eine grundlegende Rolle. Sowohl die Kippvorrichtung eines Baggers als auch die Hebebühne eines LKWs basieren auf Hydraulik. Hydraulik/Pneumatik wird auch im Bereich Brems- und Lenksysteme eingesetzt. Der Zielkonflikt zwischen ökologischen und ökonomischen Zielen lässt sich nur auflösen, wenn die Gesamtbetriebskosten (TCO) künftiger Nutzfahrzeuge in der Größenordnung heutiger Diesel- oder Benzinmotoren liegen. Daher stehen die Hersteller von Bussen, Lastkraftwagen und mobilen Arbeitsmaschinen im intensiven Wettbewerb und haben einen dringenden Geschäfts- und Produktbedarf, um den Innovationszyklus zu beschleunigen und Hilfsantriebe für ihre Anwendungen zu finden.

Was sind die allgemeinen Ziele?

Durch die Erfüllung dieser Anforderungen stellen sich die Hersteller das gleiche Problem: Nebenaggregate wie Luftkompressoren (erforderlich für die Bremssysteme) und Servolenkungspumpen sind für Diesel- oder Benzinmotoren ausgelegt. Derzeit gibt es keine Nebenantriebe, die die spezifischen Effizienzanforderungen von rein elektrischen, hybriden und fossil betriebenen Fahrzeugen erfüllen. Die Ziele des Innovationsprojekts stimmen mit der Gesamtstrategie der MOTEG für die nächsten zwei Jahre überein, nämlich innovative Lösungen für Nebenaggregate auf Basis von elektrischen Maschinen für Nutzfahrzeuge zu validieren, hochzuskalieren und zu kommerzialisieren. Aus strategischer Sicht hat sich die MOTEG GmbH entschieden, ihr Augenmerk auf die Anwendungen Hydraulikpumpen und Luftkompressoren zu beschränken, da diese beiden Produktlinien ein sehr breites Anwendungsspektrum haben, z. als Servolenkhilfe, Bremskraftverstärker, Neigevorrichtung eines Baggers oder die Hebebühne eines LKW im Automotive-Segment für Busse, LKW, Baufahrzeuge und Landmaschinen. Unsere Vision ist es, der führende Anbieter in Europa (und darüber hinaus) für Nebenaggregate zu werden, unabhängig davon, ob es sich um reine Elektro-, Hybrid- oder Nutzfahrzeuge mit Verbrennungsmotor handelt. Daher ist das primäre Ziel dieses Innovationsprojekts, das Unternehmen für hohes Wachstum zu entwickeln, indem wir unsere Lösung auf europäische Märkte skalieren.

Fortschritte über den Stand der Technik hinaus, erwartete Ergebnisse bis zum Ende des Projekts und potenzielle Auswirkungen (einschließlich der sozioökonomischen Auswirkungen und der breiteren gesellschaftlichen Auswirkungen des Projekts bisher)

Die Nebenaggregate sind ein wesentlicher Bestandteil innerhalb der Energiebilanz eines Nutzfahrzeugs. Das Herzstück jeder Nebenaggregate ist der Antrieb. Dieser ist maßgeblich für Energieeffizienz, Gewicht, Bauraum und Betriebsvolumen verantwortlich. Die meisten existierenden Nebenaggregate sind für eine teilweise Elektrifizierung über ein Niedervoltsystem ausgelegt, das von einem Keilriemen über einen Verbrennungsmotor angetrieben wird. Das Verlassen dieses allgemeinen Energieversorgungskanals bietet enorme Möglichkeiten zur Energieeinsparung. Im Mittelpunkt der von MOTEG entwickelten Lösung steht die Entwicklung eines neuen Elektro-Permanentmagnetmotors, der hinsichtlich Energieeffizienz, Gewicht, Bauraum, Geräuschentwicklung weltweit neue Maßstäbe setzt und die nötige Flexibilität in Hydraulikpumpen- und pneumatischen Kompressor-Anwendungen für Nutzfahrzeuge bietet Hersteller. Es ist allgemein bekannt, dass elektrische Antriebe einen wesentlich höheren Wirkungsgrad haben als Verbrennungsmotoren. Im Vergleich zu anderen auf dem Markt erhältlichen Produkten, die meist von Asynchronmotoren angetrieben werden, sind MOTEG-Geräte bis zu 2-mal kleiner, 2-mal leichter und energieeffizienter. Beim Einsatz in elektrischen Luftkompressoren oder elektrischen Lenkhilfepumpen spart der Kunde nicht nur wertvollen Platz und Gewicht, sondern durch unser optionales individuelles bedarfsorientiertes Steuerungs- und Wartungskonzept auch bares Geld.

MOTEG-Lösungen erobern zunehmend die Anwendungsbereiche, in denen es auf hohe Effizienz ankommt. Durch den besonders hohen Wirkungsgrad im Voll- und Teillastbereich wird der Antrieb von Arbeitsmaschinen mit quadratisch fallendem Drehmomentverlauf (z. B. Pumpenantriebe) wirtschaftlich. Unsere permanenterregten Synchronmotoren erreichen die Effizienzklasse IE4 (Premium Efficiency, IEC 60034-30:2008 Standard wurde von der International Electrotechnical Commission veröffentlicht) ohne zusätzlichen Masseaufwand und zeichnen sich durch mehrfache Einspareffekte aus:

  • hohe Effizienz im Betrieb (Einsparung von bis zu 50 % elektrischer Energie),
  • weniger Material bei der Herstellung durch kompakte Bauweise (Kupfer, Grauguss, Aluminium etc.)
  • Bis zu 100 % längere Lebensdauer im Vergleich zu Wettbewerbslösungen
  • Bestes Leistungsgewicht seiner Klasse

Eine direkte Quantifizierung unseres Beitrags kann durch Vergleich der Leistung der compAUX-Serie mit modernster Ausrüstung und Skalierung dieser Quantifizierung mit dem Verkaufsplan für die nächsten paar Jahre erfolgen. Das duale Paket compAUX von MOTEG konnte in Feldtests in elektrischen Stadtbussen Energieeinsparungen von 114 Wh/km erzielen. Bei einer typischen Busfahrleistung von 50.000 km/Jahr kommen wir auf eine Energieeinsparung von 5.700 kWh/Jahr. Multipliziert man diesen Wert mit einem Emissionskoeffizienten für die Erzeugung elektrischer Energie nach deutschem Strommix 2018 von 510 g CO2/kWh, ergibt sich ein CO2-Einsparpotenzial von 2.907 kg CO2/Jahr und Fahrzeug. Die Multiplikation dieser Zahl mit der Anzahl der verkauften MOTEG-Einheiten pro Jahr ergibt ein CO2-Einsparpotenzial von 130.815.000 kg CO2/Jahr im Jahr 2024 allein durch den Betrieb unserer effizienten Anlagen. Kumuliert ergibt dies eine enorme Emissionsreduktion.