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Elektrofahrzeuge

weitere Buchkapitel

Kapitel 3. Entwicklung des Simulationsframeworks

In diesem Kapitel wird nun das Simulationsframework entwickelt, das objektive und subjektive Bewertungen von Triebstrangvarianten in der Konzeptphase ermöglichen soll. Dafür werden zunächst in Abschnitt 3.1 die Vorgehensweise und die anzuwendenden Simulationstechniken bestimmt. Daraufhin erfolgt in Abschnitt 3.2 der Aufbau der Komponentenmodelle.

Edwin Baumgartner

Kapitel 2. Gegenwart und Zukunft

Unsere Erde ist eine fast kugelrunde Masse, die um die Sonne kreist, weit weg von Milliarden anderer Himmelskörper. Wir sind alleine im All. Wir sind aber auch ganz besonders privilegiert. Bei uns gibt es Leben. Weil es flüssiges Wasser, Kohlenstoff, Sauerstoff und Schwefel gibt.

Friedrich Schmidt-Bleek

Klimaschutzmaßnahmen der Fraport AG am Flughafen Frankfurt

Der Luftverkehr leistet mit rund drei Prozent einen vergleichsweise geringen Beitrag zu den weltweiten CO2-Emissionen. Aufgrund seiner Klimawirkungen in der höheren Atmosphäre und seines starken Wachstums vor der Coronavirus-Pandemie steht er aber unter besonderer Beobachtung. Für Flughafenbetreiber wie die Fraport AG liegt der Fokus beim Klimaschutz naturgemäß weniger auf der Luftfahrt an sich als auf den Emissionen in ihrem direkten Verantwortungsbereich. Fraport sieht sich seit jeher in der Pflicht, die vom Flughafenbetrieb ausgehenden ökologischen Anforderungen angemessen zu berücksichtigen und hat konkrete Maßnahmen und Ziele für den Klimaschutz formuliert.

Eva Janka

Kapitel 1. Stand der immobilienwirtschaftlichen Forschung

Die Immobilienwirtschaft und ihre Gebäude verursachen laut IEA (2019) rund die Hälfte des weltweiten Verbrauchs natürlicher Ressourcen, 40 % der CO2-Emissionen und ca. ein Drittel des Endenergieverbrauchs (CS, 2020). Damit spielt die Immobilienbranche eine Schlüsselrolle in Bezug auf eine nachhaltige und ressourcenschonende globale Wirtschaftsentwicklung. Dieses Kapitel zeichnet einleitend eine kurze Geschichte der Nachhaltigkeit und zeigt inwiefern der Immobilienwirtschaft und deren Nachhaltigkeitsstandards hierbei eine wichtige Rolle zukommt. Anschliessend skizziert dieses Kapitel die Forschungslandschaft zu immobilienwirtschaftlichen Nachhaltigkeitsthemen und unterteilt diese grob in die Felder Rendite, Risiko, Nutzer, Raum und Produktivität. Hierbei wird eine Auswahl an nationalen und internationalen Forschungsbeiträgen zusammengefasst und systematisiert dargestellt. Das Kapitel schliesst mit einem Ausblick in zukünftige Forschungsthemen.

Christian Kraft, Constantin Kempf

Open Access

Individuelle Mobilität hat Grenzen: Luftreinhaltung (erst) durch Verkehrsverbote?

Der Themenkomplex der Luftreinhaltung präsentiert sich – ungeachtet der aktuellen politisch brisanten Diskussionen – als juristische Querschnittsmaterie. Im öffentlichen Recht vorrangig im Bereich des Klimaschutz- und Umweltschutzrechts beheimatet, weisen staatliche Luftreinhaltemaßnahmen vielfach verkehrsrechtliche Anknüpfungspunkte auf bzw bedingen verkehrspolitische Lenkungs- und Planungsakte. Als solche werden nachfolgend sogenannte Verkehrs- oder Fahrverbote und -beschränkungen behandelt, die ein Spannungsfeld zwischen individueller Mobilität und Luftreinhaltung eröffnen.

Nicolas Raschauer, Marco Dworschak, Magdalena Friedrich

Kapitel 10. Strategien für die zweite Halbzeit

Bislang fehlte ein umfassendes und in sich konsistentes Bild der neuen Energiewelt. Mit den in diesem Buch entwickelten Zielen und Merkmalen lässt sich solch ein Bild zeichnen. Passt dieses Bild zu den Vorstellungen von Wissenschaft und Politik? Ein Gesamtbild lässt sich nirgends finden, zumindest werden aber Teile des Bildes von wissenschaftlichen Studien abgebildet und bestätigt. In der Bundespolitik und bei den politischen Parteien findet man über deren kurzfristige Wahlkampfaussagen hinaus kein Gesamtbild der neuen Energiewelt. Auch die Stiftungen der politischen Parteien beschäftigen sich mit der Energiewelt nur bedingt. Gleichwohl werden erkennbare Ansätze, wie etwa die Sektorenkopplung, die Wärmewende oder das neue Strommarkt- und Wasserstoffmarktdesign analysiert und mit der Beschreibung der neuen Energiewelt verglichen. Die Mobilitätswende ist nur teilweise durch den Energiewandel bedingt und wird nur angerissen.

Josef Gochermann

Kapitel 12. Kommunale neue Energiewelt

Wesentliche Teile der Energiewende finden auf der regionalen und der kommunalen Ebene statt. Sektorkopplung, Wärmewende und Quartiersentwicklung sind Herausforderungen, die von den Kommunen und Gebietskörperschaften gelöst werden müssen. Auch große Teile der Mobilitätswende finden hier statt. Den Stadtwerken kommt eine ganz neue Rolle zu, nicht nur als Moderator der regionalen Netzwerke, sondern als lokaler Infrastrukturdienstleister. Viele Kommunen gehen voraus, wie einige Beispiel zeigen. Es entstehen neue Mobilitätskonzepte in den Städten und neue Energienetzwerke in den ländlichen Regionen. Auf der kommunalen und regionalen Ebene zeigt sich das Bild der neuen Energiewelt schon heute deutlich.

Josef Gochermann

Kapitel 2. Am Ende der ersten Halbzeit

Wir stehen am Ende der ersten Halbzeit. In der Pause, am Beginn der zweiten, der entscheidenden Halbzeit. Wer waren die Player in den ersten 25 Jahren, welche Strategie verfolgten sie, wie verlief das Spiel? Der Beginn der zweiten Halbzeit ist auch der Beginn einer neuen Ernsthaftigkeit. Immer mehr Akteure haben verstanden, dass der Weg unumkehrbar ist, dass die Energiewende schon allein aus Klimagründen umgesetzt werden muss. Zunehmend erkennt man, dass die regenerativen Energien und der Umbau des Energiesystems nicht mit den Spielregeln der ersten Halbzeit, der alten Energiewelt, organisiert werden können. Die wiederauflebende Klimadiskussion beweist sich als Treiber. Die Politik vollzieht erste Kurskorrekturen. Die Strategien und die Taktik für die zweite Halbzeit ändern sich – sie verspricht dynamisch zu werden.

Josef Gochermann

Kapitel 3. Energiewirtschaft und Industrie

Die großen Energieunternehmen RWE und E.ON, Energietechnikkonzerne wie Siemens, die Stahlindustrie und die Chemieindustrie – jahrzehntelang galten sie als die Verhinderer einer Energiewende und waren das Feindbild Nummer eins vieler Umweltschützer. Es hat sich etwas geändert. Die großen Energiekonzerne bauen sich komplett um, geben alte Strukturen auf und konzentrieren sich auf eine neue Energiewelt. Die Stahlindustrie arbeitet intensiv an einer CO2-neutralen Produktion, am Ersatz von fossilen Energieträgern hin zu grünem Strom und zu Wasserstoff. Große Industriekonzerne werden scheinbar zum Treiber der Energiewende, der Transformation in eine neue Energiewelt. Sie haben verstanden, dass ein Festhalten an den alten Strukturen teurer wird als schnelle und massive Investitionen in die neuen Technologien.

Josef Gochermann

1. Ausrichtung, Randbedingungen und Begriffe

Das erste der drei Hauptkapitel ist das Wissensbriefing. Es soll die inhaltliche Ausrichtung des Buches aus dem Bereich der elektrischen Energiesysteme vorgeben sowie die getroffenen Begriffsbestimmungen und Abgrenzungen zur Allgemeinheit festlegen. Darüber hinaus werden die Vereinbarungen und Konventionen hinsichtlich Notation und Abkürzungen zusammengefasst.

M.Sc. Florian Mahr, Dr.-Ing. Stefan Henninger, Dr.-Ing. Martin Biller, Prof. Dr.-Ing. Johann Jäger

Kapitel 2. Logistische Netzwerke

Das zweite Kapitel beschäftigt sich mit den wesentlichen Aspekten von logistischen Netzwerken. Es geht darum, die Auswirkungen von relevanten Megatrends, vor allem die der Digitalisierung, auf distributionslogistische Netzwerke abzuleiten und zu bewerten. Darüber hinaus werden die Potenziale und Grenzen von Supply Chain Management aus Theorie und Praxis miteinander verbunden und kritisch reflektiert.

Christoph Tripp

Zwang

Man sitzt am Rhein und liest: Das SüßwasserSüßwasser werde knapp, bald schon habe man Kriege ums Wasser, Unruhen und Flüchtlingswellen zu erwarten. Auf diesen Schreck möchte man gleich etwas Rheinwasser auf Vorrat trinken. Aber was in Basel möglich ist, verursacht Bauchschmerzen in Rotterdam.

Marcus Matthias Keupp

Kapitel 9. Ansprüche

Die Formulierung der Ansprüche erfordert große Sorgfalt. Die Ansprüche bestimmen, was unter Schutz gestellt wird. Es ist dabei wichtig, dass der größtmögliche Schutzumfang beansprucht wird.

Thomas Heinz Meitinger

Kapitel 14. Formen und Besonderheiten beim Erwerb und Leasing eines E-Bikes

Auf den deutschen Straßen sind heute mehr als vier Millionen E-Bikes unterwegs. Der Kauf eines neuen E-Bikes ist allerdings häufig mit hohen Kosten verbunden.

Wolfgang Grundmann

1. Grundlagen der identitätsbasierten Markenführung

Die Führung von Marken ist bereits seit vielen Jahren ein Schlüsselthema der Unternehmensführung. Im Jahr 2019 wurden knapp 79.000 Marken beim Deutschen Patentamt neu angemeldet und insgesamt sind etwa 830.000 Marken in Deutschland registriert. Diese beeindruckenden Zahlen lassen sich auf die große Bedeutung von Marken für Mitarbeiter und Nachfrager und den daraus resultierenden hohen ökonomischen Wert von Marken zurückführen. Dabei können nur Marken erfolgreich sein, deren Identität nach Innen (Mitarbeiter) und Außen (Nachfrager) eine besondere Haltung vermittelt sowie Sinn stiftet und dadurch die funktionalen Leistungen der Marke anreichert und positiv differenziert. Die identitätsbasierte Markenführung eignet sich in besonderer Weise, die aufgezeigten Herausforderungen erfolgreich zu bewältigen. Die Grundlagen der identitätsbasierten Markenführung werden in diesem Kapitel erläutert.

Christoph Burmann, Tilo Halaszovich, Michael Schade, Kristina Klein, Rico Piehler

ElringKlinger als Automobilzulieferer – Nachhaltigkeit in einer Branche im Wandel

Die Automobilindustrie befindet sich derzeit in einem tiefgreifenden Veränderungsprozess. Strenge Emissionsgrenzwerte, vermehrte Fahrverbotszonen für Innenstädte und höhere staatliche Subventionen für emissionsreduzierte Fahrzeuge beschleunigen den Wandel hin zur Elektromobilität. Über die Veränderungen der Produktwelt hinaus steigt auch der gesellschaftliche Druck auf die Automobilhersteller und -zulieferer, in der Dekarbonisierung der eigenen Herstellungsprozesse erkennbare Fortschritte zu erzielen. Denn die Automobilindustrie zählt in vielen Ländern zu den größeren Treibhausgasemittenten und Rohstoffverbrauchern. Auch die ElringKlinger AG richtet ihr unternehmerisches Handeln umweltorientiert aus. Dabei steht die Erreichung der Klimaneutralität langfristig im Fokus. Sie wird sich auf alle internen Prozesse auswirken. Die Herausforderung für ElringKlinger besteht darin, einerseits in neuen Wettbewerbsstrukturen mit neuen Produkten erfolgreich zu sein und andererseits für alle Werke Strukturen, Prozesse und Technologien zu schaffen, die eine klimaneutrale Produktion ermöglichen. Vor allem die Mitarbeiter spielen im stetig voranschreitenden Transformationsprozess eine entscheidende Rolle. Es gilt, sie für die neuen Aufgabenbereiche zu qualifizieren und weiterzubilden. Mit dem Streben nach Klimaneutralität in der Produktion will ElringKlinger langfristig nicht nur weitere Wettbewerbsvorteile schaffen, sondern auch einen ökologischen Mehrwert erzielen.

Kathrin Graf, Jens Winter

Kapitel 16. Eine Baustelle für alle

Der Sieg der Klima-Ethik

Nicht nur in Deutschland, dem Vorreiterland der Energiewende, haben sich Energiemarkt und politischer Wille stark verändert. In vielen weiteren Ländern der Welt werden die Karten neu gemischt. Doch es genügt nicht, wenn wir allein den politischen Entscheidungsträgern die Aufgabe zuschustern, den Klimawandel zu stoppen. Neben Politik und Wirtschaft spielen auch andere gesellschaftliche Kräfte bei der Gestaltung der Energiewende eine bedeutende Rolle.

Lars Jaeger

Kapitel 1. Wege zum eigenen Unternehmen

Der Weg zum eigenen Unternehmen hat regelmäßig zwei Ausgangspunkte: Zum einen ist es der Wunsch nach Selbstständigkeit, zum anderen eine vielversprechende Geschäftsidee. Aber erst deren zweckmäßige Verbindung in einem Unternehmen führt (meistens) zum gewünschten Erfolg. Dabei ist es unerheblich, was zuerst entstand und reifte, die Idee oder der Wunsch nach Selbstständigkeit. Häufig gehen beide Aspekte Hand in Hand und befruchten/fördern sich wechselseitig.Der Gründungsprozess selbst kann – im Anschluss an eine Vorgründungsphase – grundsätzlich in zwei Abschnitte unterteilt werden: der Vorbereitungs- oder Planungsphase, in der eine umfassende Marktanalyse und darauf aufbauend die strategische Grundausrichtung erfolgt (Marketingpolitik und Marketingplanung) sowie die Realisierungsphase, mit dem konkreten Aufbau oder Erwerb und der Einrichtung eines Betriebes mit all seinen organisatorischen, technischen, rechtlichen und steuerlichen Aspekten und schließlich den Markteintritt. Ergänzt und begleitet wird der Gründungsprozess von einer obligatorischen Kapital-, Liquiditäts- und Ergebnisplanung. Ihm folgt schließlich die Nachgründungsphase.

Rudolf Schinnerl

Kapitel 10. Kann eine Krise die Mobilitätsbranche vorantreiben? – Interdisziplinäre Perspektiven der COVID-19 Krise auf die Mobilitätsbranche

Im Januar 2020 sind wir nicht davon ausgegangen, dass uns die Pandemie in einem solchen Ausmaß beeinflussen wird. Jetzt können wir nach vorne blicken und Konzepte für die Eindämmung einer erneuten oder wiederkehrenden Pandemie entwickeln. Doch wie hat sich die Pandemie auf die Mobilitätsbranche ausgewirkt? In diesem Kapitel diskutieren die Herausgeber die Entwicklung der vergangenen Monate, sie beleuchten den Umgang von Industrie und Politik mit diesen Entwicklungen und verweisen auf die Chancen die mit der Pandemie verbunden sind.

Wolfgang H. Schulz, Nicole Joisten, Christina F. Edye

5. Gesamtkosten nach der Total Cost of Ownership Methodik (TCO) – Differenzierung nach antriebsspezifischen Kosten

In diesem Kapitel werden einzelne Bestandteile der Gesamtkosten betrachtet, die in Summe über den Lebensweg eines Fahrzeuges entstehen. Für Referenzfahrzeuge werden jegliche Kosten nach der Total Cost of Ownership (TCO) Methodik in die Gesamtkosten einbezogen. Für Standardfahrzeuge werden diejenigen TCO-Bestandteile berücksichtigt, die kennzeichnend für eine jeweilige Antriebstechnologie sind – als Gesamtkosten (TCO) exkl. Steuern und Versicherungen bezeichnet. Die für die Ermittlung der Energiekosten relevanten Energiepreise werden für verschiedene Energieträger gemäß ihren zugrunde liegenden Kostenbestandteilen dargelegt.

Martin Zapf, Hermann Pengg, Thomas Bütler, Christian Bach, Christian Weindl

6. Potenziale und Entwicklungsperspektiven verschiedener Technologien

In diesem Kapitel werden Potenziale hinsichtlich des Verbrauchs und der Kosten von Fahrzeugtechnologien dargelegt. Zudem werden mögliche Preisentwicklungen für verschiedene Energieträger vorgestellt. Ein besonderer Fokus wird auf die zukünftigen Gasgestehungs- und Tankstellenkosten von Wasserstoff und synthetischem Methan wie auch auf die Stromkosten gelegt. Es wird gezeigt, dass sich vermutlich zukünftig die Herstellkosten von Fahrzeugtechnologien annähern. Dadurch steigt die Bedeutung der Energiekosten. Es ist eine deutliche Reduktion der Energiepreise für erneuerbare Energieträger sowie des Fahrzeugverbrauchs erwartbar.

Martin Zapf, Hermann Pengg, Thomas Bütler, Christian Bach, Christian Weindl

8. Executive Summary

In diesem Kapitel werden die wichtigsten Erkenntnisse des Buches zusammengefasst. Es werden THG-Reduktionspfade gezeigt, welche sich auf die Temperaturziele des Abkommens von Paris beziehen. Des Weiteren werden für repräsentative Fahrzeuge die Ergebnisse zum realen Energieverbrauch, zu den THG-Emissionen nach einer Lebenszyklusanalyse, zu den Total Cost of Ownership sowie zu den CO2-Vermeidungskosten dargelegt. Auf Basis dieser Auswertung werden Empfehlungen an die Politik und Wirtschaft abgeleitet. U. a. wird eine politisches Instrument vorgestellt, mit welchem die Temperaturziele des Abkommens von Paris möglichst treffsicher und kosteneffizient eingehalten werden können.

Martin Zapf, Hermann Pengg, Thomas Bütler, Christian Bach, Christian Weindl

7. Treibhausgasemissionen und Gesamtkosten je Antriebstechnologie und Energieträger für repräsentative Fahrzeuge

In diesem Kapitel werden die spezifischen THG-Emissionen gemäß einer Lebenszyklusanalyse (LCA) und die spezifischen Gesamtkosten (Total Cost of Ownership, TCO) für repräsentative Fahrzeuge dargelegt. Anhand dessen wird ersichtlich, welche THG-Emissionen (LCA) und Kosten für PKW mit verschiedenen Antriebstechnologien und Energieträgern hervorgehen. Soweit Technologien einschließlich der verwendeten Energieträger gegenüber einer bestimmten Referenz geringere CO2-Emissionen jedoch höhere Kosten verursachen, ist die Bestimmung von CO2-Vermeidungskosten eine häufig herangezogene Vorgehensweise, um die Kosteneffizienz der CO2-Minderung darzulegen. Es werden hier Benzinfahrzeuge mit fossilem Kraftstoff als Referenz betrachtet, da diese im Jahr 2016 die höchsten THG-Emissionen (LCA) verursachten, jedoch die niedrigsten Gesamtkosten (TCO) aufwiesen. Auf Basis der Auswertung repräsentativer Fahrzeuge werden Empfehlungen an die Politik und Wirtschaft abgeleitet. U. a. wird eine politisches Instrument vorgestellt, mit welchem die Temperaturziele des Abkommens von Paris möglichst treffsicher und kosteneffizient eingehalten werden können.

Martin Zapf, Hermann Pengg, Thomas Bütler, Christian Bach, Christian Weindl

1. Systemtheoretische Grundlagen zur Klimawandel-Problematik mit spezieller Berücksichtigung von PKW

Die Fragestellungen, die in diesem Buch untersucht werden, betreffen komplexe Systeme. Daher werden im ersten Kapitel zunächst systemtheoretische Grundlagen bereitgestellt. Der Unterschied von einfachen und komplexen Systemen sowie systemischen und nicht-systemischen Modellen wird erläutert und anhand von Beispielen illustriert. Eine allgemeine Methodik für systemorientiertes Vorgehen und ein systemtheoretischer Aufbau des Gesamtsystems werden vorgestellt. Die Anthroposphäre – d. h. vom Menschen geschaffene Systeme mit Menschen als Akteuren – wird detailliert beschrieben, sowie die Wechselwirkung der Anthroposphäre mit den natürlichen Systemen des Planeten Erde. Im Zuge dessen wird das Klimawandel-Problem detailliert erläutert und das Kohlenstoff-Budget (engl.: Carbon Budget) wird als wesentliches Konzept vorgestellt. Aus diesen Grundlagen wird ein detailliertes systemisches Modell des PKW-Sektors als Teil des Transportsektors entwickelt. Formeln für die kumulierten jährlichen Gesamtemissionen, die kumulierten jährlichen Kosten sowie Näherungsmethoden zur Berechnung werden bereitgestellt. Die Methoden Total Cost of Ownership (TCO) und Lebenszyklusanalyse (engl.: Lifecycle Assessment, LCA) werden vorgestellt, und es wird begründet, warum die Methoden innerhalb des systemtheoretischen Gesamtkonzepts vorteilhaft eingesetzt werden können. Die genannten Formeln können auf den gesamten Transportsektor erweitert werden. Das Kapitel endet mit der Vorstellung der folgenden systemisch relevanten Messgrößen für PKW, die in den darauffolgenden Kapiteln im Detail betrachtet werden: spezifische Treibhausgas-Emissionen, spezifische Gesamtkosten sowie CO2-Vermeidungskosten und deren Zusammenhang mit einem vorgegebenen Kohlenstoff-Budget.

Martin Zapf, Hermann Pengg, Thomas Bütler, Christian Bach, Christian Weindl

3. Treibhausgasemissionen nach einer Life-Cycle-Analysis (LCA)

In diesem Kapitel werden die THG-Emissionen im Zuge der Herstellung und des Recyclings repräsentativer Fahrzeuge sowie Well-to-Wheel-Emissionsfaktoren von Energieträgern dargelegt, welche die Grundlage für die Ermittlung der gesamten THG-Emissionen von Automobilen gemäß einer Lebenszyklusanalyse (LCA) bilden. Die Verwendung von spezifischen THG-Emissionen bzw. Emissionsfaktoren ist u. a. für Vergleichszwecke vorteilhaft. Von besonderer Relevanz ist der Emissionsfaktor von Strom, da sich dieser für alle elektrischen Antriebstechnologien und strombasierten Kraftstoffe signifikant auf die gesamten THG-Emissionen auswirkt, welche mit diesen Technologien einhergehen. Es wird ein erneuerbarer Strombezug definiert, bei welchem nachweislich keinerlei direkte THG-Emissionen durch konventionelle Stromerzeugungsanlagen hervorgehen. Zudem werden bestehende Grünstromprodukte hinsichtlich ihrer Verursachergerechtigkeit bewertet. Basierend auf diesen Betrachtungen werden die Emissionsfaktoren für unterschiedliche Strombezugsvarianten abgeleitet.

Martin Zapf, Hermann Pengg, Thomas Bütler, Christian Bach, Christian Weindl

2. Auswahl und Modellierung repräsentativer Fahrzeuge mit unterschiedlichen Antriebskonzepten und Energieträgern

In diesem Kapitel werden repräsentative Fahrzeuge mit unterschiedlichen Antriebstechnologien und Energieträgern dargelegt, die als Untersuchungsgegenstand dienen. Neben den Referenzfahrzeugen, welche einzelne bis 2016 am Markt verfügbare Modelle abbilden, werden zusätzlich synthetische Fahrzeuge betrachtet, die sich nur bezüglich der antriebsspezifischen Eigenschaften unterscheiden und hier als Standardfahrzeuge deklariert werden. Für erneuerbare Kraftstoffe werden die technischen Potenziale in Deutschland abgeschätzt, deren Umfang den Einsatz der jeweiligen Kraftstoffe einschränkt. Diese gilt es bei der Bewertung von erneuerbaren Energieträgern, neben deren Kosten und Emissionsfaktoren, die an anderer Stelle im Buch gezeigt werden, zu berücksichtigen.

Martin Zapf, Hermann Pengg, Thomas Bütler, Christian Bach, Christian Weindl

4. Tank-to-Wheel-Verbrauchswerte gemäß Prüfstandsmessungen sowie aus Kundensicht – der Willans-Ansatz

Der Tank-to-Wheel-Verbrauch verbrennungsmotorischer Fahrzeuge, der Battery-to-Wheel-Verbrauch elektrischer Fahrzeuge oder die Kombination bei hybriden Fahrzeugen beinhaltet den energetischen Verbrauch eines chemischen Energieträgers und/oder von Elektrizität ab einem stationären Energiesystem. Tank-to-Wheel- bzw. Battery-to-Wheel-Verbräuche eignen sich nur, um THG-Emissionen identischer Fahrzeugtechnologien zu vergleichen, da die Energiebereitstellung unterschiedlicher Antriebskonzepte sehr verschieden sein kann. Anhand Fahrzeugmessungen leiten sich für verschiedene Antriebskonzepte Verbrauchsfunktionen ab (Willans-Ansatz). Die damit ermittelten TTW-Energieverbräuche für unterschiedliche Fahrprofile, z. B. Stadt- oder Autobahnbetrieb sowie gemischte Anteile, werden für verschiedene Fahrzeugtechnologien in diesem Kapitel vorgestellt.

Martin Zapf, Hermann Pengg, Thomas Bütler, Christian Bach, Christian Weindl

Kapitel 8. Plattform-Geschäftsmodelle – Status Quo und Potenziale des autonomen Fahrens

Die Unternehmenslandschaft befindet sich in einem tiefgreifenden Wandel, der nicht nur durch die Digitalisierung, sondern auch und gerade durch SARS-CoV2 beschleunigt wird. Das, was durch die digitale Transformation sowieso schon begonnen hat, wird durch das Virus nun beschleunigt. Andere Potenziale haben sich durch das Virus erst ergeben. Bezogen auf die Mobilität in Zeiten von Corona möchte der vorliegende Beitrag eine Perspektive auf digitale Ökosysteme geben und diese auf das autonome Fahren im Allgemeinen und die Potenziale autonomer E-Fahrzeuge im Speziellen übertragen.

Patrick Ulrich, Ingo Scheuermann, Alexandra Fibitz

Achsschenkelintegrierter Bremssattel

Aktuelle Radmodule bestehen aus einer Vielzahl von Komponenten, die nur eine oder wenige Teilfunktionen erfüllen. Eine aus dem Jahr 2014 stammende Offenlegung behandelt unter der Bezeichnung „Anordnung mit Achsschenkel und Bremssattel“ das Thema einer Funktionsintegration eines Bremssattels in den Achsschenkel. Erfindungsgemäß soll die eine Hälfte eines zweigeteilten Festsattels im Achsschenkel integriert werden, wodurch zwei Fahrwerkkomponenten, die i. A. aus verschiedenen Lieferantenstrukturen mit unterschiedlicher Fertigungstechnik stammen, zumindest z. T. vereinigt werden. Das Verbinden nach konventioneller Art mittels Schraubverbindung am Achsschenkel kann entfallen. Auf diese Weise sollen unter Aufrechterhaltung der Funktionen der beteiligten Komponenten das Systemgewicht verringert, der Montage- und Fertigungsaufwand reduziert sowie Package-Vorteile generiert werden.Grundlage für die vorliegende Arbeit ist eine erste Betrachtung dieser Idee, die in einem Beitrag zur ATZlive-Tagung „Fahrzeuge von morgen 2019“ diskutiert wurde. Durch weitere konstruktive Anpassungen lassen sich die dort aufgezeigten Vorteile je nach Intention hinsichtlich Gewichtsreduzierung oder erhöhter Steifigkeit im Rahmen einer weiteren Bearbeitung ausbauen, was Ziel der vorliegenden Arbeit ist.Dazu wird exemplarisch ein CAD-Modell eines integrierten Achsschenkel-Bremssattelverbundes erstellt und mithilfe von FEM-Analysen mit einem konventionellen Modell verglichen. Die Vorteile der gefundenen Lösung und der Nutzen der Funktionsintegration lassen sich so quantifizieren und werden in der abschließenden Auswertung diskutiert. Weiterer Gegenstand der Untersuchungen ist die grundlegende Frage, für welche Achskonstruktionen aktueller Vorder- und Hinterachsen diese Art der Funktionsintegration geeignet ist.

M. Sc. Georg Prochatzki, Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ralph Mayer

Kapitel 4. Kritische Analyse und methodische Grenzen der Instrumente zur Risikoanalyse und Risikosteuerung von Klimarisiken

Bevor die kritische Analyse der Instrumente erfolgt, bzw. die methodischen Grenzen aufgezeigt werden, sollen die Instrumente zunächst in den Steuerungskreislauf der nachhaltigen Gesamtbanksteuerung gem. Abschnitt 2.1 eingeordnet werden.

Kevin Schönbein

Kapitel 31. Datenmonetarisierungspotenzial in der Automobilindustrie Wertschöpfungskette und dem Produktlebenszyklus

von der Kundenbestellung bis zur Autolieferung an den Kunden

Ein enormes Monetarisierungspotenzial besteht in der gesamten Produktwertschöpfungskette und in dem Produktlebenszyklus der Automobilindustrie durch die Datenanalyse und die Anwendung der künstlichen Intelligenz sowie der Blockchain. Jedoch kann die Implementierung der kompletten Wertschöpfungskette und des Produktlebenszyklus nicht in einem Schritt realisiert werden. Die Realisierung wird durch zusätzliche Herausforderungen, wie z. B. die notwendige Datenverfügbarkeit, Datenbereinigung/-aufbereitung, unterschiedliche Dateninhaber und die erforderliche Änderung in der Denkweise der Mitarbeiter begleitet. Deswegen startet die Umsetzung der Datenanalyse in der vorhandenen Struktur dort, wo die größten Monetarisierungseffekte erzielt werden können. Sie werden dann schrittweise auf andere Bereiche/Prozesse erweitert. In bestimmten Fällen jedoch ergibt eine komplette Neugestaltung der Prozesse mehr wirtschaftlichen Sinn. Die großen Monetarisierungseffekte werden in der Kundenkommunikation, im Marketing-/Sales-Bereich, in der Produktion, im Supply-Chain-Management und in der Logistik, also Bereichen mit hoher Kundenorientierung, Mitarbeiterempowerment, höherer Qualität, höherer Produktivität und besserem Risikomanagement erwartet. Repräsentative Anwendungsbeispiele im Bereich des Produktlebenszyklus-Managements, des IoT in der Produktion und in der Logistik und deren Montarisierungseffekte werden in diesem Beitrag aufgezeigt. Auch wird dargestellt, wie eine optimale und zukünftige Lösung aussehen könnte. Dabei ist es notwendig, mit allen Partnern innerhalb der Wertschöpfungskette und des Produktlebenszyklus zusammenzuarbeiten und ein hohes Maß an Transparenz zu schaffen. Das ermöglicht eine nachhaltige Entwicklung von Unternehmen und unterstützt den strukturellen Wandel der Gesellschaft über die reinen Monetarisierungseffekte hinaus.

Seonhi Ro

Kapitel 33. Datenmonetarisierung im Energiesystem und dessen Rolle bei der Entwicklung eines kundenorientierten Stromnetzes

Der Endkunde als aktiver Marktakteur fördert die Energiewende

Angetrieben durch den Wunsch nach einem nachhaltigeren Energiesystem und zur Erfüllung der Klimaziele, wird der Ausbau der erneuerbaren Energiequellen in Deutschland kontinuierlich fortgeführt. Anders als fossile Energieträger stehen erneuerbaren Energiequellen nicht durchgehend zur Verfügung. Daher muss das Energiesystem flexibler werden, um auf das schwankende Energieangebot reagieren zu können. Der Endkunde als neuer aktiver Akteur am Energiemarkt wird hierbei eine zentrale Rolle spielen. Die Liberalisierung der Energiemärkte, die initiale Förderung verteilter Erzeugung aus erneuerbaren Energiequellen und die zunehmende Digitalisierung, allen voran der beginnende Smart Meter Rollout gestatten es erstmalig, dass Endkunden aktiv an den Energiemärkten teilnehmen. Die Vernetzung aller Akteure im Energiesektor erlaubt die Etablierung neuer Energiemärkte, welche eine effizientere Integration der erneuerbaren Energiequellen in das bestehende System ermöglichen. Diese Energiemärkte werden sich zunehmend auf bestimmte Regionen begrenzen und sich auf die Verteilnetzte konzentrieren. Durch die große Anzahl neuer Marktakteure durch die Einbindung der Endkunden wird eine skalierbare, sichere und nachvollziehbare Marktimplementierung benötigt. Die Entwicklungen im Bereich der DLT erscheinen hierfür besonders geeignet. Das Buchkapitel erläutert diese Aspekte anhand zweier Fallbeispiel innovativer Energiemärkte auf Basis der DLT.

Stephan Groß, Stefan Lankes, Ferdinanda Ponci, Antonello Monti

Kapitel 17. Klimaneutrale Energie für Elektromotoren und für Verbrennungsmotoren

Die Verkettung klimaneutrale Elektroenergie – Batterie an Bord - Antriebselektromotor, wie im Kap. 12.2 dargestellt, wäre eine unschlagbare Konfiguration für die Automobile der Zukunft. Die Elektromotoren haben als Automobilantriebe vielerlei Vorteile im Vergleich zu den Verbrennungsmotoren, wie im Kap. 13.1 gezeigt. Batterien erbringen zwar erheblich weniger Energie pro Kilogramm im Vergleich zu Brennstoffzellen und insbesondere zu Range Extender mit flüssigen Kraftstoffen, wie in Kap. 14 und 15 erwähnt: Für moderate Antriebsleistung und Reichweite stellen sie jedoch immerhin eine gute Alternative dar.

Cornel Stan

Kapitel 2. Die drei Revolutionen des Elektroautomobils

Das Autonomobil der Zukunft, absolut selbstständig fahrend, ganz digitalisiert und mit maximaler Konnek-tivität wäre ohne elektrischen Antrieb nicht denkbar, so die weit verbreitete Meinung. Revolutioniert also das Elektroauto die moderne Kraftfahrzeugtechnik? Dazu gibt es eindeutig Klärungsbedarf.

Cornel Stan

Kapitel 4. Der kontaktfreudige Vierrad-Elektrotänzer

Am 11. Juni 2009, gegen 19 Uhr, gab es in Großraum der Megametropole São Paulo, Brasilien, einen Streckennetz-Stau auf insgesamt 293 km Länge! Spielt es noch eine Rolle, ob die daran beteiligten Autos mit Elektroantrieben oder mit Verbrennungsmotoren fuhren? In China wurde vor kurzem auf einer Autobahn mit 10 Spuren je Fahrtrichtung, in beiden Richtungen ein Rekordstau von 260 Kilometern registriert. Nur mit Elektroautos wäre er auch nicht kürzer gewesen. In Mumbai stand jeder Autofahrer im Jahr 2019 nicht weniger als 209 Stunden im Stau, in Manila waren es gar 257 Stunden, in Moskau und Istanbul 225, in Bogota 230 Stunden. Das ergibt pro Fahrt zeitliche Verzögerungen von durchschnittlich 120%, insbesondere, in all diesen Metropolen der Welt, freitags zwischen 18 und 19 Uhr.

Cornel Stan

Beschichtung von Grauguss-Bremsscheiben – Auswirkungen auf die Tribologie

Moderne Personenkraftwagen verwenden Scheibenbremssysteme, um unter allen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs eine ordnungsgemäße Bremskraft sicherzustellen. Ein Reibungspartner, die Bremsscheibe, besteht üblicherweise aus Grauguss. Dies bedeutet eine sehr gute thermomechanische Beständigkeit, ein bequemes tribologisches Verhalten, eine einfache Bearbeitung und sehr vernünftige Kostenstrukturen.

Sebastian Gramstat, Thilo Mertens, Robert Waninger, Klaus Augsburg, Christopher Hamatschek, David Hesse

Kapitel 4. Beispiele für den stationären Einzelhandel der Zukunft

Vor allem die großen Plattformen und Online-Händler sowie internationale D2C-Marken sind führend bei der Neuerfindung stationärer Formate. Für jedes dieser Formate bietet sich Machine Learning im stationären Einzelhandel an. Dieses wird am Projektbeispiel ON4OFF vertieft. Wie auch immer Händler mit den Ergebnissen derartiger Zukunftsprojekte umgehen, eines ist klar: Zumindest an digitalen EinzelhandelsiInitiativen mangelt es seit Beginn der Corona-Pandemie jedenfalls nicht. Aber auch vor der Pandemie gab es zahlreiche digitale Einzelhandelsprojekte, von denen die wichtigsten kurz vorgestellt werden. Daraus geht auch hervor, dass stationärer Einzelhandel und Innenstädte eine Schicksalsgemeinschaft sind, weswegen auch das Thema Smart City Relevanz für Intelligent Retail hat. Und was auf der einen Seite die Smart City für Innenstädte bedeutet, ist auf der anderen Seite das intelligente Shoppingcenter auf der grünen Wiese.

Gerrit Heinemann

Kapitel 3. Intelligent Retail

Im intelligenten Einzelhandel geht es insgesamt um fünf zentrale Themen, die den Handel der Zukunft prägen. Zuallererst sind die Basisvoraussetzungen zu schaffen, die ein datenbasiertes Arbeiten ermöglichen. Dieses wiederum erlaubt den Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) und damit kundendatenbasiertes One-to-One-Marketing. Um damit überhaupt arbeiten zu können, bedarf es einer intelligenten Mitarbeiterqualifizierung und -rekrutierung. Qualifizierte Mitarbeiter werden auch für eine digitale Supply Chain sowie die zukunftsfähige Geschäftsmodellierung inklusive Entwicklung von Smart Stores benötigt. Digitalbasierte Läden ermöglichen auch digitalisierte Shoppingcenter. Im Endeffekt geht es um „Kanal egal“ als höchste Evolutionsstufe des stationären Einzelhandels.

Gerrit Heinemann

Die Neugestaltung der Globalisierung. Chinas Konzept einer ökologischen Zivilisation

Der Beitrag widmet sich Chinas Neudefinition der Spielregeln für den internationalen Wettbewerb und dem Konzept einer ökologischen Zivilisation. Zudem wird gezeigt, dass Europa nur zu neuer Stärke finden kann, wenn sich Unternehmen intensiv mit dem chinesischen Markt beschäftigen und mit der Grundhaltung Chinas auseinandersetzen.

Alexandra Hildebrandt

5. 10 Change-Felder für ehrliche und wirkungsvolle Live-Kommunikation

Unsere wichtigste Zielsetzung beim Verfassen dieses Buches war es immer, Ihnen nach einer Analyse der Lage des Veranstaltungsmarktes und der sich daraus ergebenden Strategie (Vier-Säulen-Modell) ganz konkrete Handlungsempfehlungen und erfolgreiche Praxisbeispiele zur Inspiration und Nachahmung an die Hand zu geben. Da auch das German Convention Bureau mit dem Future Meeting Space ein ähnliches Ziel verfolgt und viel Zeit und Ressourcen investiert hat, um am Ende die kritischen Erfolgsfaktoren, die Veranstaltungen modernisieren und zukunftssicher machen sollen, herauszukristallisieren, lohnt es sich auf jeden Fall, sich Veröffentlichungen und die Forschungsergebnisse etwas genauer anzusehen: Grundsätzlich ist das Projekt in drei Phasen aufgebaut, von denen bis dato zwei komplett abgeschlossen und die Ergebnisse veröffentlicht sind.

Christian Münch, Stefan Luppold

1. Wasserstoff und Alkalimetalle: Elemente der ersten Hauptgruppe

Hier sind alle Elemente der ersten Hauptgruppe vereint, also Wasserstoff und sämtliche Alkalimetalle. Wasserstoff wurde vor 250 Jahren, die Metalle Lithium, Natrium und Kalium vor 200 Jahren entdeckt. Rubidium und Cäsium folgten 50 Jahre später, und Francium, dessen Isotope alle extrem kurzlebig sind, wurde 1939 erstmals beschrieben. Obwohl diese Elemente in vielen Publikationen genannt werden und daher ziemlich bekannt sind, haben wir auch hier eine interessante Elementenfamilie vor uns.Die AlkalimetalleAlkalimetalle sind chemisch sehr reaktiv und zeigen regelmäßige Abstufungen ihrer Eigenschaften. So nehmen vom Lithium zum Cäsium Dichte und Reaktivität zu, Schmelz- und Siedepunkte sowie Elektronegativitäten dagegen ab. Ebenso erfolgt heftige bis explosionsartige Reaktion mit Wasser und Mineralsäuren. In ihren Verbindungen sind sie fast durchweg immer der elektropositivere Partner.

Hermann Sicius

Kapitel 4. Fallbeispiele

Die nachfolgenden acht Fallbeispiele sollen Ihnen dazu dienen, die zuvor behandelten Themenbereiche auf konkrete Fälle anzuwenden. Sie beruhen auf fiktiven Vorstellungen, spiegeln aber die Entstehung von Projekten in der Unternehmenspraxis wider. Die Fallbeispiele enthalten keine in allen Punkten vollständige Projektbeschreibung.

Theo Peters, Nicole Schelter

Kapitel 34. Urbane Mobilität: Nachhaltigkeit durch Elektromobilität?

Seit einigen Jahren ist eine grundlegende Veränderung der Rahmenbedingungen von Mobilität und Verkehr zu beobachten. Nicht nur, dass – zumindest bis zum Ausbruch der Corona-Pandemie – das Mobilitäts- und Verkehrsaufkommen allgemein steigt, es ändern sich auch individuelle Mobilitätsbedürfnisse. Mit dem Einbezug des Verkehrssektors in die Energiewende rückt zudem auch die Mobilität in den Fokus neuer Konzepte und Geschäftsfelder.

Thomas Lenk, Oliver Rottmann, André Grüttner, Mario Hesse

Kapitel 38. Vergleich von Ladestrategien zur Minderung von CO2 Emissionen für batterieelektrische Fahrzeuge

In den letzten Jahrzehnten sind die ersten Auswirkungen des Klimawandels auch direkt spürbar geworden. Eine globale gesellschaftliche Herausforderung ist der Wandel zu einer decarbonisierten Energiewirtschaft, die alle Energiesektoren überspannt, um den Klimawandel zu bremsen. Weltweit steigen die Anteile an erneuerbaren Energien und viele Länder streben ein vollständig erneuerbares Energiesystem an.

Johannes Üpping, Maria Schaffer, Fynn C. Bollhöfer

Kapitel 53. Nachhaltige Events – Erlebnis statt Konsum

Events sind erlebnisorientierte und sinnliche Veranstaltungen und stehen häufig im Ruf, „nicht notwendig“ zu sein. Nachhaltige Events wollen negative (Umwelt-) Einflüsse minimieren (Green Events), die gesamte Nachhaltigkeit berücksichtigen und darüber hinaus positiv wirken. Gleichzeitig sollen Events den Zweck der Kommunikation und des Erlebnisses erfüllen und bei allen Beteiligten einen positiven und anhaltenden Eindruck hinterlassen.

Ulrich Holzbaur, Annika Beifuss, Evelyn Neifer, Vanessa Vanini

Kapitel 41. Nachhaltige und individualisierte Zustellung von Lebensmitteln

Neben einer zunehmenden Attraktivität des E-Commerce ist gleichzeitig ein steigendes Interesse an Themen der Nachhaltigkeit auf Ebene der Verbraucher zu verzeichnen, welche eine nachhaltigere Lieferung ihrer bestellten Waren wünschen. Unser Beitrag betrachtet den Trade-Off zwischen dem Bedürfnis nach mehr Nachhaltigkeit und einem durch den E-Commerce verursachten zunehmenden Lieferaufkommen. Dabei zeichnet sich insbesondere der Lebensmitteleinzelhandel durch einen wachsenden Bedarf nachhaltiger Produkte und Lieferungen aus.

Sandra Luttermann, Herbert Kotzab, Markus Trapp, Michael Freitag

Kapitel 8. Markoff-Ketten

Stochastische Prozesse sind umgangssprachlich zeitlich aufeinanderfolgende zufällige Aktionen oder Vorgänge. Aus mathematischer Sicht umfasst der Begriff eine ganze Reihe unterschiedlich zu modellierender Prozesse mit spezifischen Eigenschaften, die in den unterschiedlichsten Fachgebieten Anwendung finden. Die Liste reicht von Börsenkursen über die Kapitalentwicklung von Unternehmen oder Versicherungen bis hin zur mathematischen Modellierung des Verhaltens unterschiedlicher Vielteilchensysteme in der Physik sowie zur Populationsentwicklung oder der Ausbreitung von Epidemien.

Thorsten Imkamp, Sabrina Proß

Learnings from international charging test drives and establishing of an unified charging performance index

Worldwide charging tests on a wide variety of vehicles and thus several thousand tests and electrically driven kilometers led to the development of a comparable charging index – the “P3 Charging Index”. In addition to the basic principles of vehicle interoperability and the ability to recharge at any charging station, charging performance also plays an important role in the purchasing decision of interested individuals. From the customer's point of view, the recharged range over time is the most important parameter when deciding whether a vehicle is suitable for long distances and can therefore make the combustion engine appear superfluous.

Christian Gehring

Kapitel 2. Unterschiedliche Akteure, Marktrollen und ihre Bedeutung

Energiepolitik ist Teil jeder Handlungsebene der Politik. Sie kann sowohl auf internationaler als auch auf nationaler Ebene vorangetrieben werden. Dabei beschränkt sich dieses Buch auf den nationalen und europäischen Gesetzgeber.

Marcel Linnemann

Kapitel 3. Trendthemen und ihre Hintergründe

Spätestens mit dem Reaktorunfall von Fukushima in Japan im Jahr 2011 ist die Energiewende stark in den Fokus von Öffentlichkeit und Politik gerückt. Vor allem die drastischen Ausbauzahlen der folgenden Jahre an erneuerbaren Energien sind hierfür ein Beleg. Hinzu kommen ambitionierte Umwelt- und Klimaschutzziele.

Marcel Linnemann

Kapitel 1. Technologien

Der Übergang zu einer regenerativen Energieversorgung entspringt keineswegs einer ökologisch-romantischen Vorstellung, sondern ist von sachlichen Notwendigkeiten geprägt. Interessanterweise gehen technische und soziale Aspekte dabei Hand in Hand: Das Ausbeuten endlicher Vorräte an Energieträgern führt zwangsläufig zur Anreicherung von Abgasen in der Atmosphäre und nichtflüchtigen Abfallstoffen im Meer. Beide Vorgänge finden langsam und schleichend statt, sodass sie nach menschlichem Empfinden kaum wahrzunehmen sind. Auch die Folgen für Klima und Landnutzung, Nahrungsketten und Gesundheit sind nur auf langen Zeitskalen zu beobachten. Doch gerade das schleichende Fortschreiten birgt die Gefahr, dass die an sich bekannten Bedrohungen gegenüber der Tagespolitik und kurzatmigen Schlagzeilen ins Hintertreffen geraten. Am Beispiel der Energieklippe (Abschn. 2.2.4) wird deutlich, wie ein allmählicher Prozess abrupt in eine Katastrophe münden kann – technisch wie sozial:

Christian Synwoldt

Analyse des Einsatzes von Künstlicher Intelligenz in der Energiewirtschaft

Künstliche Intelligenz – ein Trendthema, welches stetig an Interesse dazu gewinnt und neben vielen unterschiedlichen Branchen auch die Energiewirtschaft vor neue Herausforderungen stellt. Der vorliegende Beitrag verfolgt das Ziel, den Einsatz von KI in der Energiewirtschaft literaturbasiert aufzuarbeiten. Der Fokus liegt im Speziellen auf dem Einsatz von KI im Dienstleistungsmanagement. Zusätzlich werden deutsche Energieversorger auf den aktuellen Stand des Einsatzes von KI, am Beispiel von Chatbots, näher untersucht.

Theresa Fritz

8. Blockchain in Aktion: Praxisanwendungen

Da wir uns dem Ende der Untersuchung von Funktionsweise und Details der Blockchain nähern, halten wir es für sinnvoll, einen Überblick über die Fälle zu geben, in denen sich diese Technologie als vorteilhaft und gut in der Ausführung erwiesen hat. Wie es oft bei potenziell disruptiven Innovationen der Fall ist, erfolgt die praktische Umsetzung nur langsam, da die Akteure die Technologie zuerst kennenlernen und in Erfahrung bringen müssen, wie sie deren Potenzial am besten nutzen können. Blockchain-Lösungen haben zwar bisher noch nicht den Massenmarkt erreicht, jedoch gibt es vielversprechende Anzeichen dafür, nicht zuletzt von führenden Vertretern aus der Technologiebranche, dass sich eine neue Phase im Innovationszyklus ankündigt. Beispielsweise veröffentlichte Facebook im Juni 2019 sein Libra-Whitepaper (The Libra Association 2019), mit der Absichtserklärung, eine eigene Kryptowährung mit gleichem Namen hervorzubringen. Im US-Kongress fanden bereits Anhörungen statt, bei denen zahlreiche Abgeordnete Facebooks Motive und die Art des Projekts selbst in Frage stellten: Die Aussicht auf eine globale dezentralisierte Währung, die von keiner Regierungsbehörde kontrolliert wird, ist gleichermaßen spannend wie beängstigend.

Daniel Hellwig, Goran Karlic, Arnd Huchzermeier

Wenn Amazon so weiterwachsen wird

Bis zu diesem Kapitel wurde die vergangene und gegenwärtige Performance von Amazon ausführlich dargestellt und diskutiert. Nun bleibt noch eine spannende Option offen: einen rationalen Blick in die Zukunft zu werfen und zu überlegen, wie sich Amazon weiterentwickeln kann. Basierend auf Fakten und pragmatischen Überlegungen zeigen wir auf, wie erfolgreich und spektakulär die Zukunft Amazons sein kann.

Markus Fost

Kapitel 2. Grüner Konsum

In diesem Kapitel wird die kaum überschaubare Vielzahl von Schlüsselbegriffen und Definitionen im Segment ökologisch und sozial fairer Produkte und Dienstleistungen beschrieben. Vor diesem Hintergrund werden die generellen Eigenschaften grüner Marken über verschiedene Segmente hinweg dokumentiert und der Begriff der „grünen Markenführung“ erklärt. Die gesamtgesellschaftlichen Veränderungsbewegungen von Massenproduktion und Konsumbeschleunigung, über Produktindividualisierung und Lohas der letzten Jahrzehnte hin zu einer „nachhaltigen Ökonomie“ werden nachvollzogen und wissenschaftlich im Hinblick auf ihre ökonomische Relevanz untersucht. Dabei wird anhand vieler konkreter Fallbeispiele verdeutlicht, wie die ersten grünen Unternehmen pionierhaft ökofaire Warenmärkte schufen und ihre Marktpositionierung entwickelten bzw. ihre Strategien und Angebote einer sensibilisierten Bevölkerung in den Bereichen Lebensmittel, Bekleidung und Dienstleistungen in Deutschland, Österreich und der Schweiz anpassten.

Oliver Errichiello, Arnd Zschiesche

How to Hybrid – Anwendung des digitalen Reibungsabschätzungstools FRET im Entwicklungs-Frontloading

Die Reduzierung der CO2-Emissionen ist der dominierende Treiber bei der Antriebsstrangentwicklung. Vor diesem Hintergrund werden zunehmend elektrifizierte Antriebe mit Verbrennungsmotoren erwartet, die im realen Fahrbetrieb besonders effizient sind. Solche Hybridantriebe weisen eine erhebliche Systemkomplexität auf, wobei der Verbrennungsmotor selbst je nach Betriebsstrategie sehr veränderlichen Betriebsbedingungen unterliegt. Für das Themenfeld „Reibungsreduzierung“ ergeben sich in diesem Zusammenhang besondere Herausforderungen und Fortschritte können dabei einen wichtigen Beitrag zur Steigerung des Gesamt-Wirkungsgrades im tagtäglichen Betrieb leisten.In diesem Beitrag wird dazu das FEV Reibungsabschätzungstool FRET vorgestellt. Hiermit kann Frontloading in der Antriebsstrangentwicklung für das Themenfeld Reibung bereits in der frühen, digitalen Entwicklungsphase schnell und kostengünstig praktiziert werden. Darüber hinaus kann entwicklungsbegleitend flexibel auf kurzfristige Veränderungen oder geänderte Randbedingungen reagiert werden. Beispielhaft wird ein Konzept für einen reibungsoptimierten, elektrifizierten Verbrennungsmotor für den Hybridbetrieb eines Kompaktwagens vorgestellt.

Christian Kehren, Daniel Henaux, Franz-Gerd Hermse, Pascal Ortlieb

Antriebsstrangoptimierung von Hybridsystemen unter Berücksichtigung thermischer Einzelkomponentenwirkungsgrade

Um den Anforderungen der zukünftigen CO2- und Emissionsgesetzgebung gerecht zu werden, ist eine ganzheitliche Auslegung von Hybridantriebssträngen notwendig. In diesem Beitrag wird ein Ansatz präsentiert, der die thermischen Wirkungsgrade von Verbrennungsmotor, E-Motor, Batterie, Inverter, Getriebe und deren Interaktion berücksichtigt.Für die Untersuchungen wird ein Gesamtfahrzeugmodell mit thermischen Effizienzmodellen auf Subsystemebene verwendet. Neben den thermischen Komponentenmodellen werden auch die Kühl- und Schmiersysteme der unterschiedlichen Kreisläufe modelliert, sodass auch die transiente Leistungsanforderung der Nebenverbraucher berücksichtigt wird. Eine Bewertung des Energieverbrauchs für die Fahrzeuginnenraumklimatisierung wird über ein thermisches Kabinen-Modell ermöglicht.Vor der thermischen Systemoptimierung wird zunächst in der Systemabsicherung anhand eines beispielhaften Worst-Case-Szenarios die Kühlsystemperformance geprüft. Anschließend werden intelligente Regelstrategien für die elektrifizierten Nebenverbraucher entwickelt, um einen niedrigen Energieverbrauch, hohe Komponentenwirkungsgrade und thermische Sicherheit zu ermöglichen. Für die erforderliche Gesamtoptimierung der Regelsysteme wird exemplarisch eine Regelstrategie für eine elektrische Wasserpumpe und ein elektrisches Proportionalventil über den Ansatz der statistischen Versuchsplanung (engl.: Design of Experiments) definiert.Abschließend werden die Unterschiede zwischen dem ganzheitlichen Auslegungsansatz und dem Ansatz ohne Berücksichtigung thermischer Einzelkomponentenwirkungsgrade im WLTC für unterschiedliche Umgebungstemperaturen inklusive aktivierter Innenraumklimatisierung vorgestellt.

Jonas Müller, Robert Maurer, Jens Achenbach, Andreas Balazs, Jürgen Knauf

5. Fahrwerk

Automobile sind Fahrzeuge, deren Bewegung auf einer vorgegebenen Oberfläche, in der Regel einer Fahrbahn, vom Fahrer in Längs- und Querrichtung sowie um die Hochachse (Gierachse) in bestimmten, vom Straßenverlauf oder physikalisch vorgegebenen Grenzen, frei bestimmt werden kann, wobei die Quer- und Gierbewegung eng miteinander gekoppelt sind. Hierbei können sich Eingriffe fahrdynamischer Regel- und Assistenzsysteme den Eingaben des Fahrers überlagern mit dem Ziel, das Verhalten des Fahrzeugs günstig zu beeinflussen bzw. den Fahrer zu unterstützen.In senkrechter Richtung zur Fahrbahnmuss das Automobil hingegen dem Straßenverlauf ohne aktiven Eingriff des Fahrers folgen (Berg- u. Talfahrt). Kurzwellige Fahrbahnunebenheiten sollten jedoch nur soweit auf das Fahrzeug übertragen werden, wie es die Fahrsicherheit, der Fahrerwunsch nach Fahrbahnkontakt und das subjektive Fahrkomfortempfinden erfordern.Das quer-, längs- und vertikaldynamische Verhalten eines Automobils wird durch eine Vielzahl von Parametern bestimmt. In vielen Bereichen liegen nicht-lineare Zusammenhänge und komplexe Kopplungen der Zustandsgrößen vor. Daher stellt das Fahrwerk und in erweitertem Sinne die Fahrdynamik ein hoch interessantes Themengebiet dar, insbesondere wenn neben dem Fahrer in seiner Funktion als Zustandsbeobachter, Regler, Aktuator und subjektiver Beurteiler, auch Regelsysteme und Assistenzsysteme aktiv in fahrdynamische Funktionen eingreifen.

Dr.-Ing. Axel Pauly, Dipl.-Ing. Steffen Gruber, Dr.-Ing. Jan Sendler, Dipl.-Phys. Heiner Volk, Dipl.-Ing. Ludwig Seethaler, Dipl.-Ing. Michael Sattler, Dr.-Ing. Markus Viertlböck, Dr.-Ing. Erich Sagan, Dipl.-Ing. Martin Schwarz, Dipl.-Ing. Thomas Unterstraßer

13. Ausblick

Die Automobilindustrie vollzieht in der Zeit der Erstellung der 9. Auflage den größten Wandel in ihrer Geschichte. Schon seit einiger Zeit zeigt sich, dass Kunden in breiten Bereichen nur begrenzt bereit sind, vor allem für nicht kundenrelevante Neuerungen (z. B. infolge verschärfter gesetzgeberischer Vorschriften) entsprechende Mehrpreise zu zahlen. Weiterhin ist erkennbar, dass Bewohner von Großstädten vielfach auf den Besitz von Automobilen verzichten und dafür variable Mobilitätsdienstleistungen nutzen werden.Ein besonderer Schwerpunkt liegt in der weiteren Elektrifizierung des Antriebsstrangs, in Form von z.B. Plug-in Hybrid Modellen, reinen Elektrofahrzeugen, aber auch der Einsatz von Brennstoffzellenfahrzeugen. Hier wirken fast alle der genannten Einflüsse zusammen. Dieser Trend bedeutet für OEM und Zulieferer auch eine Abkehr von wichtigen Produkt- und Produktionstechnologien, die jahrzehntelang besondere Schwerpunkte darstellten.

Prof. Dr.-Ing. Stefan Pischinger, Prof. Dr.-Ing. Ulrich Seiffert

3. Gesamtfahrzeug

Im Automobilbereich hat das Design in den letzten Jahrzenten sehr an Bedeutung gewonnen. Einer Studie zufolge liegen heute die Kaufkriterien „Design“, „Anschaffungspreis“ und „Qualität“ weit an der Spitze.Das Design nimmt eine Schlüsselfunktion in der Wahrnehmung des Fahrzeuges ein. Es stellt im Idealfall eine Verbindung zwischen dem Fahrzeug und Kunden über positive Emotionen und Empathie her.Auch bei der Markendifferenzierung spielt die Formgebung eine wesentliche Rolle. Die technologische Differenzierung hat sich in den letzten 20 Jahren verringert. Die Gründe für die immer geringer werdenden technischen Unterschiede sind:- Ein hohes Niveau des Grundkonzepts Auto, welches weltweit viele Fahrzeughersteller erreicht haben.- Die Verlagerung vieler Schlüsseltechnologien vom Fahrzeughersteller zu Entwicklungslieferanten.Umso mehr ist das Design ein Wahrnehmungsfeld, welches von den umworbenen Kunden einem konkreten Hersteller zugeordnet werden kann.

Klaus Wolff, Hans Dieter Futschik, Dipl.-Ing. Dipl. Wirtsch. Ing. August Achleitner, Dipl.-Ing. Christiaan Burgers, Dr.-Ing. Gernot Döllner

10. Mensch-Technik-Kooperation und Fahrzeuginnenraum

Kraftfahrzeuge ermöglichen unserer Gesellschaft Mobilität. Mit ihrer Hilfe können Menschen und Güter von einem Ursprungs- zu einem Zielort bewegt und menschliche Bedürfnisse z. B. nach Nahrung, Anerkennung und Selbstverwirklichung gestillt werden. Erreicht werden kann dieses Stillen von Bedürfnissen aber nur durch eine enge Kooperation zwischen Menschen (innerhalb und außerhalb der Fahrzeuge) sowie dem technischen System. So wirken zum Beispiel Fahrende mit Hilfe von Bedienhandlungen zur Längs- und Quersteuerung (d. h. Beschleunigen/Bremsen, Richtungswechsel) auf das Kraftfahrzeug ein.

Prof. Dr.-Ing. Karsten Lemmer, Prof. Dr. rer. soc. Meike Jipp, Prof. i. R. Dr. Heiner Bubb, Dr. Hans-Jörg Vögel, Dipl.-Ing. Matthias Jung, Georg Laukart, Dipl.-Ing. Thomas Vorberg

2. Anforderungen, Zielkonflikte, Grundlagen

Um Sicherheit und Umweltverträglichkeit von Straßen- bzw. Kraftfahrzeugen zu gewährleisten, werden an die Gestaltung der Fahrzeuge technische Anforderungen gestellt. Es gibt Anforderungen durch den Gesetzgeber, die erfüllt werden müssen, um ein Fahrzeug in den Verkehr bringen zu dürfen. Darüber hinaus bestehen herstellerinterne Anforderungen an das Produkt, die über das vom Gesetzgeber geforderte Maß hinausgehen, um den Kundenwünschen und der Firmenphilosophie zu genügen. Und als dritter Punkt stellen auch Verbraucherschutzorganisationen Kriterien auf, anhand derer sie die Eigenschaften der auf dem Markt befindlichen Fahrzeuge bewerten und die Fahrzeuge eingruppieren, was dann der Kundeninformation dient. Auch diese Anforderungen gehen über die des Gesetzgebers hinaus.

Andre Seeck, Dr. Jost Christian Gail, Dipl.-Ing. Bernd Lorenz, Dipl.-Ing. Marek Zöller, Prof. Dr.-Ing. Ulrich Seiffert, Egbert Fritzsche, Dr.-Ing. Heinz Mankau, Dr.-Ing. Carsten Repmann, Dr. Andreas Eilemann, Dipl.-Ing. Matthias Jung, Dr. Eberhardt Pantow, Dr. Achim Wiebelt, Josef Honeder

1. Mobilität

Mobilität ist seit jeher Wegbereiter menschlichen Fortschritts und ein Grundbedürfnis des Menschen. Mobilität und Moderne werden daher häufig als „wechselseitig konstitutiv“ beschrieben, d. h. das eine ist ohne das andere nicht denkbar. Von anfänglich ausschließlich durch eigene Muskelkraft ermöglichte Mobilität per Fuß, machte sich der Mensch bald schon externe Hilfsmittel zu Nutze, um weitere Strecken mit geringerer Anstrengung zurückzulegen. Dies begann mit der Domestizierung von Reit- und Zugtieren und erstreckte sich bald auch auf die Nutzung von Naturenergie durch Technik mittels Schiffen und deren Segeln. Eine erste Revolution erlebte die Mobilität des Menschen durch die Erfindung der Eisenbahn vor beinahe 200 Jahren im Nordosten Englands. Durch die hierbei genutzte Energie aus fossilen Brennträgern konnten weitere Strecken erheblich schneller zurückgelegt werden und somit wurde überregionale Mobilität erstmals größeren Teilen der Bevölkerung zugänglich.Die Erfindung des Automobils vor über 130 Jahren stellt eine weitere Revolution in der Mobilität dar: Die individuellen und flexiblen Einsatzmöglichkeiten des Automobils ermöglichten den Transport von Personen und Gütern in (fast) allen Regionen der Erde. Das Automobil ist das heutzutage am meisten genutzte Verkehrsmittel und ist zu einem Synonym für die Mobilität des Einzelnen geworden. In unserer modernen Gesellschaft sind dadurch „autoaffine“ Strukturen entstanden in welcher das Verständnis von Wohlstand eng an die Nutzung des Autos gekoppelt ist.

Alexander Nase, Dr. Michael Wittler, Jan Ackermann

7. Digitalisierung /Elektrik/Elektronik/Software

Steigende Anforderungen hinsichtlich Sicherheit, Umweltschutz und Komfort führten in den vergangenen Jahren zu einem starken Anstieg der Funktionen im Fahrzeug. Wesentliche Treiber dafür waren die gestiegenen Komfortansprüche, die Vernetzung der Fahrzeuge aber auch ganz wesentlich verschärfte Abgas- und Sicherheitsbestimmungen. So kamen in den letzten Jahren komplexe Infotainment- und Assistenzsysteme hinzu, die nur durch ein Zusammenwirken vieler Steuergeräte realisiert werden konnten. Deren intuitive Bedienung sowie Personalisierung der Funktionen erforderte eine systemübergreifende Mensch-Maschine-Schnittstelle. Durch die massiv gestiegene Anzahl an elektrischen Verbrauchern nahm auch der Energiebedarf deutlich zu, so dass über elektronische Energiemanagementsysteme ein optimierter Energiehaushalt sichergestellt werden musste.

Dipl.-Ing. Simon Fürst, Dr.-Ing. Thomas Scharnhorst, Prof. Dr. rer. nat. Ludwig Brabetz, Dipl.-Ing. Markus Beck, Roman Lahmeyer, Dr. Olaf Krieger, Dipl.-Ing. Günther Kasties, Dr. Wolfgang Pfaff, Prof. Dr.-Ing. Roland Lachmayer, Dr. Heinz-Bernhard Abel, Dr. Heinrich-Jochen Blume, Dipl.-Ing. Gerhard Heyen, Dr.-Ing. Guido Schneider

9. Fahrzeugsicherheit

Die Sicherheit des Transports für Menschen und Güter hat weltweit einen hohen Stellenwert. Obwohl in den Industrieländern erhebliche Fortschritte erzielt wurden, waren 2013 ca. 1,24 Mio. Verkehrstote zu verzeichnen, mehr als 20 Mio. wurden verletzt. 80 % der tödlichen Verkehrsunfälle geschahen dabei in „middle-income Countries“. In der Prognose von Murray et al. würden die Verkehrsunfälle nach Herzkrankheiten und Depressionen an die dritte Stelle der Todes- und Erwerbsunfähigkeitsgründe rücken. Zahlreiche Organisationen wie die UN, Regierungen, Forschungseinrichtungen und Industrie haben Programme initiiert um diesen Trend umzukehren.In den Industrieländern wurden die Erfolge durch Verbesserung der Verkehrsinfrastruktur, der Verkehrsinformation, der Ausbildung der Verkehrsteilnehmer und deutliche Fortschritte bei Fahrzeugen erreicht. In den Entwicklungsländern spielt in diesem Zusammenhang die Verkehrsinfrastruktur eine besonders große Rolle. Die Vernetzung des Fahrzeugs mit den übrigen Verkehrsteilnehmern und der Infrastruktur sowie das automatisierte Fahren werden weitere Fortschritte auf diesem Gebiet ermöglichen. Zunehmend wird auch die Automotive Security, d. h. der Schutz des Insassen und des Fahrzeugs sowie seiner Teile und Funktionen vor Angriffen wie Diebstahl, unberechtigtem Zugriff und Manipulation wichtiger.

Dr.-Ing. Mark Gonter, Prof. Dr.-Ing. Peter Knoll, Dr. André Leschke, Prof. Dr.-Ing. Ulrich Seiffert, Dr.-Ing. Florian Weinert

Kapitel 2. Der Klimawandel und seine gesellschaftspolitische Bedeutung

Der Klimawandel hat schon vor vielen Jahren begonnen sich anzuschleichen, unser überbordender ressourcenverbrauchender Lebensstil der reichen Länder der Welt hat ihn angelockt und die Aufholjagd der neuen Industrienationen hat ihn weiter gefüttert. Schon 1972 warnte der Club of Rome mit seinem Manifest „Die Grenzen des Wachstums“ vor Ausbeutung der Ressourcen und deren Folgen. Frederic Vester (2019) wies in seinem Buch „Die Kunst vernetzt zu denken“ darauf hin, dass die Krisen und Umweltkatastrophen nicht länger nur auf materieller oder gar technokratischer Ebene zu sehen sind, sondern dass wir zum Umgang damit eine neue Ebene des Denkens erschließen müssen.

Christa Fischer-Korp

Kapitel 6. „Fokus Batterie“

Zur technischen Entwicklung von Elektroautos

Die Beschäftigung mit Elektroautos scheint einem Zyklus von etwa 20 Jahren zu unterliegen. Der derzeitigen Bearbeitung von Aufgabenstellungen zur Elektromobilität ist in den 1990er Jahren eine intensive Entwicklungsphase vorausgegangen (vgl. Schwedes in diesem Band). Das Elektroauto sollte 1998 in den USA verkauft werden. Den Hintergrund bildete eine Gesetzesinitiative des Bundesstaats Kalifornien, der zufolge zwei Prozent der dort verkauften Fahrzeuge Zero-Emission-Fahrzeuge sein sollten. Aber auch schon zuvor sind nach der ersten Energiekrise zu Beginn der 1970er Jahre sehr ähnliche Fragestellungen bearbeitet worden (vgl. Dreyer 1973; Weh 1974; Braun 1975). Ziel war damals wie heute die Entwicklung eines Stadtautos. Während der Olympiade in München 1972 ist zur Begleitung der Marathon-Läufer sogar ein BMW 1602 als Elektroauto gebaut worden.So intensiv wie derzeit sind Elektrofahrzeuge noch nie entwickelt worden. Das resultiert aus den politisch motivierten Aktivitäten zur Verbesserung des Klimas und den damit verbundenen Strafzahlungen der Autoindustrie, falls die von der EU vorgegebenen Schadstoffgrenzwerte nicht eingehalten werden (vgl. Wallentowitz et al. 2010)

Henning Wallentowitz

Kapitel 5. „Der Benchmark ist noch immer das heutige Verhalten“

Alltagserfahrungen mit dem Elektroauto aus Sicht der Nutzer/-innen

Wenn vom Innovationsstandort Deutschland die Rede ist, wird von Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten der Wirtschaft und Wissenschaft ebenso gesprochen wie von den institutionellen Rahmenbedingungen, die von der Politik gesetzt werden. Die Anwender der Innovationen bleiben hingegen in aller Regel unberücksichtigt. So stellt die Expertenkommission Forschung und Innovation (EFI) der Bundesregierung in ihrem Gutachten zwar fest, dass es in Bezug auf die eingeleitete Energiewende „eines engagierten, koordinierten Einsatzes aller Akteure“ bedarf (vgl. EFI 2012, S. 5), doch von Nutzer/-innen innovativer umweltfreundlicher Produkte ist darin nicht die Rede. Dies ist insofern überraschend, als dass der Erfolg innovativer Technologien von ihrer Akzeptanz und Bereitschaft zur Nutzung unmittelbar abhängt. Das gilt für endverbraucherorientierte Produkte wie das Elektroauto in besonderem Maße: Wenn das Elektroauto einen signifikanten Beitrag zur Verringerung der CO2-Emissionen und zur Verminderung der Abhängigkeit vom Erdöl leisten soll, muss die Nachfrage nach Elektroautos deutlich steigen. Elektrofahrräder haben es im Zuge eines befristeten „Hypes“ um die Elektromobilität bereits zu einigermaßen erfolgreichen Produkten gebracht. Sie werden bisher allerdings lediglich als Ergänzung zur schon vorhandenen Verkehrsmittelwahl genutzt.

Christine Ahrend, Jessica Stock

Kapitel 3. „Objekt der Begierde“

Das Elektroauto im politischen Kräftefeld

In den letzten drei Jahrzehnten gab es die verschiedensten gesellschaftlichen Zeitdiagnosen, die alle einen tiefgreifenden sozialen Wandel attestieren. Seit der allgemeinen Diagnose einer „neuen Unübersichtlichkeit“ des Sozialphilosophen Jürgen Habermas (1985), wurden verschiedene Versuche unternommen, die neuen gesellschaftlichen Verhältnisse auf den Begriff zu bringen, angefangen mit der Postmoderne bzw. dem Postfordismus, über die Risiko- und Erlebnis- bis zur Netzwerkgesellschaft. Auch wenn jeder dieser Definitionsversuche einen Aspekt der aktuellen Entwicklungsdynamik erfasst hat, zur Bezeichnung einer neuen Gesellschaft insgesamt hat sich keine der Beschreibungen durchgesetzt.

Oliver Schwedes

Kapitel 1. Zehn Jahre Elektroauto & (k)ein bisschen klüger?

Erneutes Plädoyer für eine neue Mobilitätskultur

Das Elektroauto sollte kommen. Die Bundesregierung hatte entschieden, den Ausbau des Elektroverkehrs mit Millionenbeträgen zu fördern – eine Millionen Elektroautos sollten um 2020 auf deutschen Straβen unterwegs sein. Doch es kam anders als geplant.

Oliver Schwedes, Marcus Keichel

9. Verwertung, Transfer und zukünftige Herausforderungen

In diesem Kapitel wird gezeigt, wie die verschiedenen Lösungsansätze, die im Rahmen des Forschungscampus Mobility2Grid entwickelt wurden, im Reallabor auf dem Berliner EUREF-Campus zunächst zentral evaluiert und getestet und dann auch betrieben werden. Die integrativen Lösungen ermöglichen ein hohes Maß an technischer, funktionaler und ökonomischer Flexibilität.Die Infrastrukturen und technischen Anlagen des Micro Smart Grid werden in einem SCADA-System (Supervisory Control and Data Aquisition) verbunden, überwacht und gesteuert. Auf einer übergeordneten Managementplattform wird die Effizienz des Gesamtsystems optimiert. Energieflüsse werden planbar und Flexibilitäten können gezielt eingesetzt werden.Neben der technologischen Integration müssen auch in den entsprechenden Regularien und in der gebauten Umwelt Räume geschaffen werden, die eine Veränderung der Mobilität ermöglichen, statt einen monomodalen Verkehr zu bevorteilen.Dieses Kapitel befasst sich auch mit der zukünftigen Weiterentwicklung im Bereich Mobilitäts- und Energiewende und damit verbunden, den nachhaltigen, effizienten und vernetzten Systemen der Stadt von morgen.Das Zusammenspiel von neuen, elektrifizierten Mobilitätsangeboten und den damit verbundenen Anforderungen an die Energiesysteme gehört zu diesen zukünftigen Herausforderungen. Die effiziente, wirtschaftliche und nachhaltige Integration e-mobiler Speicher- und Ladetechnologien, das automatisierte Fahren und Laden als Technologie-Enabler für urbane Flotten, die technologieoffene Erforschung multifunktionaler Mobilitätshubs sowie die Prognose und Wirkungsanalyse der Neo-Mobilität stehen ebenfalls im Fokus der zukünftigen Weiterentwicklung des Forschungscampus Mobility2Grid.Die im Rahmen von Mobility2Grid geschaffene Blaupause für die Entwicklung urbaner Areale soll in einem nächsten Schritt in diversen Umsetzungsprojekten verwirklicht werden. Diese Transferareale dienen somit als „Proof of Concept“ für die im Forschungscampus Mobility2Grid entwickelten Lösungen, welche dort auf räumlich sowie kontextuell veränderte Rahmenbedingungen treffen.Die Partizipationsforschung ist dabei in alle zukünftigen Forschungskerne zu integrieren, denn ohne diesen transdisziplinären Ansatz sowie die Integration aller beteiligten Akteure kann Transfer und Scaling-up nicht erfolgreich sein.

Dietmar Göhlich, Frank Christian Hinrichs, Benno Hilwerling, Jan F. Heinekamp, Kristina Bognar, Franziska Kaiser, Enrico Lauth

8. Reallabor und dann? Wissenstransfer in die Öffentlichkeit

Transformationsprozesse prägen seit jeher das soziokulturelle und ökonomische Zusammenleben städtischer Gesellschaften. Die dabei auftretenden Spannungsfelder sind vielfältig und von nationalen und regionalen Kontexten abhängig. Sie erzeugen eine fortwährende Diskussion über Handlungserfordernisse und -potenziale, und führen zu immer wieder neuen und modifizierten Formen von vermeintlich adäquaten Lösungsansätzen. Das vorliegende Kapitel untersucht die Bedeutung von Bildungs- und Wissenstransferformaten für den derzeitigen Transformationsprozess aus der Verbindung von Energie- und Mobilitätswende in Deutschland. Als Untersuchungsrahmen hierfür dient der Forschungscampus Mobility2Grid (M2G) auf dem Berliner EUREF-Campus. Hierbei werden mittels empirischer Daten und des Reallaboransatzes unterschiedliche Weiterbildungs- und Wissenstransferformate dargestellt und auf ihre nachhaltige Transformations- und Innovationskraft hin beurteilt. Im Fokus der Analyse stehen dabei die Entwicklung, Erprobung und Evaluation von interdisziplinären MBA-Studiengängen sowie von M2G-spezifischen Weiterbildungsmodulen und Formaten der öffentlichen Informationsverbreitung zum Thema Elektromobilität. Basierend darauf liefert das Kapitel abschließend eine wissenschaftliche und praxisnahe Reflexion der Grenzen und Chancen von Wissenstransfermethoden aus der Forschung in die Gesellschaft.

Julian Alexandrakis, Henrike Weber, Karoline Karohs, Hans-Liudger Dienel, Birgit Böhm

5. Digitale Vernetzung in der E-Mobilität

Die zunehmende Digitalisierung in den Bereichen der Mobilität und Energie verändert erheblich die Strukturen in den beiden Sektoren. Um das Potenzial zur integrierten Energie- und Mobilitätswende zu heben, müssen die unterschiedlichen Stakeholder der einzelnen Bereiche untereinander vernetzt werden, um so die Entwicklung von Elektromobilitätsinnovationen voranzutreiben. Im vorliegenden Kapitel soll an einigen Beispielen aufgezeigt werden, welche Aspekte der Digitalisierung einen unmittelbaren Einfluss auf die Elektromobilität haben können, welche Dienste an der Schnittstelle zwischen Energie- und Mobilitätssektor zukünftig benötigt werden, wie digitale Plattformen als Vernetzungsinstrument ein Mehrwert für die vielfältigen Stakeholder aus dem Bereich der Elektromobilität schaffen können, sowie wie dieses dynamische Netzwerk in den rechtlichen Rahmen eingeführt und mithilfe neuer digitaler Technologien effizient verwaltet werden kann.

Olga Levina, Helga Jonuschat, Jan Sürmeli, Saskia Mattern, Sven Willrich, Kilian Kärgel, Stefan Heine

4. Elektrifizierung des urbanen Bus- und Entsorgungsverkehrs: Potenziale, Herausforderungen und Umsetzung

Bei den Betreibern des öffentlichen Personennahverkehrs (ÖPNV), als auch bei den städtischen Ver- und Entsorgungsunternehmen, besteht ein sehr großes Interesse an innovativen Konzepten zur Einführung von emissionsarmen Fahrzeugen, um in Innenstadtbereichen Luftverschmutzung und Lärmbelastung zu reduzieren. In diesem Beitrag werden die unterschiedlichen Aspekte der Planung und Einführung von elektrifizierten Flotten im urbanen Umfeld diskutiert. Es wird zunächst das Potenzial der Emissionsvermeidung durch elektrische Flotten analysiert und durch exemplarische Betrachtungen hinterlegt. Es folgt eine Vorstellung und Bewertung von Elektrifizierungskonzepten für innerstädtische Nutzfahrzeuge. Bei der Elektrifizierung großer Flotten müssen zudem die Betriebshöfe bei der Systemplanung mitberücksichtigt werden. Veränderungen im üblichen Betriebsablauf können notwendig werden und haben überdies Auswirkungen auf das Betriebshof-Layout sowie erforderliche Netzinfrastrukturen. Durch eine Smart-Grid-Integration können Synergien für Flotten- und Netzbetreiber entstehen, was prototypisch auf dem EUREF-Campus durch eine intelligente Ladestation für E-Busse erprobt wird. Der Beitrag wird durch Umsetzungsstrategien am Beispiel Berlins sowohl für den Bus- als auch für den Entsorgungsverkehr abgerundet.

Dietmar Göhlich, Enrico Lauth, Pavel Boev, Florian A. Jaeger, Andreas Laske, Markus Vogelsang, Daniel Hesse, Jing Hui Denny Chen, Michael Tost, Andreas F. Raab

3. Intelligentes Mobilitätsmanagement an einem Zukunftsort

Der Verkehrssektor ist noch immer verantwortlich für einen wesentlichen Anteil an den CO2-Emissionen; in Deutschland konnte bisher keine Trendwende erreicht werden. Dies wird im öffentlichen Diskurs zwar häufig thematisiert, doch werden bisher kaum Lösungen für gewerblich genutzte Areale angeboten. Dieser Beitrag zeigt, dass einfache und konkrete städtebauliche Maßnahmen ergriffen werden können, um die Verkehrswende voranzutreiben und gleichzeitig für Mieter attraktiv zu bleiben. Dies alles ist möglich, ohne die Mobilität einzuschränken.Die Verfahren der autoorientierten Verkehrsplanung mit einem Fokus auf die Flüssigkeit des Kfz-Verkehrs greifen für die Entwicklung moderner innerstädtischer Quartiere häufig zu kurz. Dies gilt insbesondere dann, wenn auch städtebauliche Ziele, wie z. B. eine Erhöhung der Aufenthaltsqualität oder eine Reduktion des motorisierten Verkehrs, erreicht werden sollen.Am Beispiel des Berliner EUREF-Campus zeigt der Beitrag auf, welche Maßnahmen ergriffen werden können, um energieeffiziente und emissionsarme Verkehre zu fördern, den Flächenverbrauch zu senken und innerstädtische Gewerbegebiete für Mieter und Besucher attraktiv zu machen. Ein besonderer Schwerpunkt liegt zudem auf dem Thema Elektromobilität, bei dem der EUREF-Campus eine Vorreiterrolle eingenommen hat.Zudem wird beleuchtet, welche Maßnahmen zum Monitoring ergriffen wurden und inwiefern sich die bisher umgesetzten Maßnahmen zum jetzigen Zeitpunkt als wirksam herausgestellt haben.

Korinna Stephan, Nicole Böttcher, Bernhild Meyer-Kahlen, Johannes Tücks, Thomas Richter

Kapitel 8. Geschaltete Reluktanzmaschinen

In Kap. 6.2 , in dem der Signalflußplan der Synchron-Schenkelpolmaschine abgeleitet wurde, hatte sich als Drehmomentgleichung ergeben.

Dierk Schröder, Ralph Kennel

5. Anwendungsfelder der ökonomischen Ethik

Lösungsansätze und Perspektiven

Dieses Kapitel steht ganz im Zeichen möglicher Antworten auf die aktuellen Herausforderungen aus Kapitel vier. Im Rahmen individueller Überlegungen steht die Frage, was wir als Bürger in ethischen Fragen der Ökonomie beachten müssen. Noch viel anspruchsvoller erscheinen die ethischen Anforderungen an Manager, Unternehmer und Meinungsführer zu sein, die nicht nur ein moralisches Vorbild sein sollten, sondern vor allem als Leitfiguren der Gesellschaft fungieren, wenn man etwa an Politiker, Wissenschaftler oder Top Manager von großen Unternehmen denkt. Antworten auf ethische Fragen müssen aber auch Unternehmen als solches geben, müssen sie doch ethische Arbeitsbedingungen einhalten oder die Ökologie und gesellschaftliche Herausforderungen in ihren Überlegungen berücksichtigen. Auch das Wirtschaftssystem als solches muss so ausgestaltet werden, dass jeder Mensch ein „auskömmliches“ Leben gestalten kann und die Erde für die nächste Generation bewahrt wird. Die Ökonomie ist schließlich nicht isoliert von Staat und Gesellschaft zu sehen.Gleichzeitig greift dieses Kapitel auch die künftig immer wichtiger werdenden Themen der Ethik auf, wie die Notwendigkeit einer umfassenden ethisch-moralischen Ausbildung vor allem der Meinungsführer, sei sie schulisch, universitär oder sonst wie geartet. Die Ökonomie braucht zudem ein neues Narrativ, eine Erzählung, was sie mit ihren Aktivitäten bezwecken soll, ganz so wie ein Unternehmen sich einem bestimmten, übergeordneten Unternehmensziel oder einer Vision widmet. Dies wird ebenso Teil der Schilderungen in diesem Kapitel sein wie die Frage, welche ethischen Herausforderungen die Digitalisierung etwa in Form von autonom fahrenden Autos an die Gesellschaft stellen wird. Schließlich wird die Frage aufgegriffen, ob wir in der ökonomischen Theorie nicht langsam an die Grenzen des Denkens, vor allem in ethischer Hinsicht angelangt sind.

Detlef Pietsch

14. Wandel der Personenmobilität im digitalen Zeitalter

„Daten sind das neue Öl“ (Munzinger und Wenhart 2012, S. 1) – mit diesem Slogan wird auf die zunehmende Bedeutung von Daten im Bereich der Mobilität der Zukunft verwiesen. Mobilität der Zukunft wird nicht mehr nur von den Herstellern einer Industrie – der Automobilindustrie – geprägt; vielmehr wird die Mobilitätsbranche durch die Vernetzung von mehrerer Branchen bestimmt: Informations- und Kommunikationstechnologien spielen eine ebenso bedeutende Rolle wie Internet-Dienstleistungsunternehmen, Energieversorger, die Telekommunikationsbranche, Personenbeförderungsgesellschaften im Nah- und Fernverkehr sowie öffentliche und kommunale Einrichtungen. Durch die Vernetzung verschiedener Industrien findet ebenso eine Transformation und Vernetzung der Produkte und Dienstleistungen, sowie eine Digitalisierung der Angebote statt. Insbesondere Dienstleistungen spielen dabei eine übergeordnete Rolle, wie beispielsweise die Zahl innovativer Apps verdeutlicht, oder die Tatsache, dass Unternehmen wie Google oder Apple sich mit dem Thema der Mobilität beschäftigen. Deren Zugriff auf eine Vielzahl von Daten spielt eine entscheidende Rolle hinsichtlich der Schaffung, der Transformation, sowie der Vernetzung von Mobilitätsdienstleistungen. Der vorliegende Beitrag versucht Antworten auf zwei zentrale Fragen hinsichtlich des Wandels der Personenmobilität im digitalen Zeitalter zu geben. Zum einen wird ein Erklärungsansatz aufgezeigt, warum und in welchem Ausmaß sich die Mobilitätsbedürfnisse der Zukunft ändern. Des Weiteren findet eine Beschreibung statt, wie diese Bedürfnisse durch digitale und innovative Geschäftsmodelle befriedigt werden können.

Harry Wagner, Barbara Koch

Grün führt zum Erfolg – Wie das neue Frühwarnsystem mit Ampellogik Unternehmen hilft

Stefanie Burgmaier, Hans Haarmeyer, Thorsten Garber

56. Verbrennungsmotoren

Verbrennungsmotoren sind Energieumwandlungsmaschinen. Sie wandeln die chemische Energie, die in Kraft- oder Brennstoffen enthalten ist, in mechanische Energie um. Aus thermodynamischen Gründen kann die im Kraftstoff enthaltene Energie (Heizwert) nicht vollständig in mechanische Energie umgewandelt werden. Deswegen haben Verbrennungsmotoren genauso wie beispielsweise Kraftwerke immer einen Wirkungsgrad, der deutlich kleiner als 100% ist. Das bedeutet, dass ein Teil der im Kraftstoff enthaltenen Energie in Form von Abwärme und Abgasenergie an die Umgebung abgegeben werden muss.

Prof. Dr.-Ing. Klaus Schreiner

24. Ausblick: Lean Management der Zukunft

Seit mehreren Jahrzehnten setzen Hersteller schlanke Prinzipien und Methoden ein, um die betriebliche Komplexität zu reduzieren und die Produktivität zu verbessern. Der Lean-Ansatz bildet die Grundlage für operative Exzellenz, indem Prozesse standardisiert, eine Kultur der kontinuierlichen Verbesserung eingeführt und Mitarbeiter in der Werkstatt gefördert werden (Ohno 1990). Angesichts der zunehmenden Komplexität der Abläufe haben viele Unternehmen jedoch festgestellt, dass Lean Management allein nicht ausreicht, um ihre betrieblichen Herausforderungen zu bewältigen. In jüngster Zeit wurde eine Reihe fortschrittlicher digitaler Technologien entwickelt, die als Industrie 4.0 bekannt sind und neue Ansätze für den Umgang mit Komplexität und die Verbesserung der Produktivität bieten. Durch den Einsatz der richtigen Technologiekombination können Hersteller Geschwindigkeit, Effizienz und Koordination steigern und sogar den selbst verwaltenden Fabrikbetrieb vereinfachen. Hersteller, die ihre Abläufe optimieren möchten, müssen das Zusammenspiel zwischen traditionellem Lean Management und Industrie 4.0 verstehen. Wir haben in den vergangenen Jahren Hunderte von Operational-Excellence-Programmen unterstützt und festgestellt, dass Unternehmen wertvolle Synergien erzielen, indem sie Lean Management und Industrie 4.0 ganzheitlich und nicht unabhängig oder nacheinander implementieren. In den meisten Fällen ist die integrierte Anwendung von Lean Management und Industrie 4.0, die wir als Lean Industrie 4.0 bezeichnen, der effektivste Weg, um die nächste Stufe der operativen Exzellenz zu erreichen. Innovative Technologien fördern die Transparenz, Vernetzung und Automatisierung von Geschäftsprozessen im Kontext von Industrie 4.0 und bieten Unternehmen der Fertigungsindustrie ein großes Potenzial. Dies wirft die Frage auf, wie diese neuen Technologien mit den oft bereits etablierten Lean-Management-Prinzipien zur Prozessoptimierung und Komplexitätsreduzierung zusammengeführt werden können. Eine aktuelle Studie der Unternehmensberatung Bearingpoint zeigt, dass der erfolgreiche Einsatz von Lean Management 4.0 je nach Branche sehr unterschiedlich ist (Bearingpoint 2019).

Marc Helmold

Strategisches Leadmanagement zur optimierten Vermarktung – Das Vorgehen von innogy bei innovativen Energielösungen

Auch der B2B-Vertrieb hat digitale Fahrt aufgenommen. Buying Center erleben ihren „Zero Moment of Truth (ZMOT)“ mit neuen Produkten und Dienstleistungen heute, bevor sie mit dem Anbieter in Kontakt treten. Dieser Beitrag reflektiert den Lösungsweg, den das Energieunternehmen innogy genutzt hat, um die Zielgruppen seiner neuen Produkte und Lösungen effektiver und effizienter als zuvor zu erreichen. Er zeigt weiterhin, wie das Energieunternehmen innogy die Energiewende aktiv mitgestaltet und sich als Lösungsanbieter sowohl neu erfindet als auch im Markt positioniert. Als Konsequenz dessen werden neuartige Produkte entwickelt und neue Märkte betreten. Für die erfolgreiche Kommerzialisierung und Skalierung eines seiner neuen Produkte, einer Energiemonitoring-Lösung, hat innogy die Pains & Gains seiner Buying Center identifiziert, seinen USPs geschärft und ein Konzept für den Markteintritt entwickelt, das den veränderten Rahmenbedingungen, bewirkt durch verschiedene Treiber, Rechnung trägt. Wesentlicher Bestandteil dieses Konzepts ist ein strategisches Lead Management, das End-to-End entwickelt und umgesetzt wurde und ein durch Marketing Automation Software gestütztes Lead Nurturing Programm beinhaltet.

Beatrice Ermer, Sabrina Weiß, Markus Niehaus

10. CO2 – aktuelle Debatten im Vergleich

Politische Handlungsfelder – State of Play CO2: Die Debatte um einen Ausstiegsplan aus der Verbrennertechnologie wird unter der Überschrift des „Green Deal“ (mit der Corona-Krise als Beschleuniger) die bestimmende Debatte in Europa in den kommenden Jahren sein. Dabei wird auch die Zukunft von Alternativpfaden wie Wasserstoff und synthetischen Kraftstoffen verhandelt. In den USA hat die Konfrontation zwischen der Trump-Administration und dem Staat Kalifornien über die bisherige Flotten-CO2-Logik zu einer offenen Spaltung der Automobilindustrie zwischen beiden Lagern geführt. Für die Biden-Administration wird das Verhältnis zwischen den inzwischen angekündigten Verbrenner-Ausstiegsplänen Kaliforniens und einem künftigen bundesgesetzlichen Rahmen zur zentralen Herausforderung. China hat derweil in punkto Volumen die Führungsrolle im Bereich elektrischer Mobilität übernommen und zugleich als erster Markt den Einstieg in eine Effizienzregulierung für elektrische Fahrzeuge anstelle einer reinen, mit steigender Elektrifizierung immer fragwürdigeren CO2-Logik eröffnet. Die Debatte darüber, mit welcher alternativen Steuerungslogik Energieeffizienz und indirekter Klima-Fußabdruck von Autos ohne eigene Emissionen gesteuert werden können, ist zentral für den künftigen politischen globalen Konzeptwettbewerb

Thomas Becker

4. Das Auto und die Wirtschaftssysteme

Konzeptioneller Rahmen – Automobilindustrie und Wirtschaftsordnung: Die politische Systemauseinandersetzung um die Soziale Frage des späten 19. und 20. Jahrhunderts spiegelt sich in der Geschichte der Automobilindustrie. Diese ist ebenso ein Schlüsselfaktor für die Entwicklung starker Gewerkschaften gewesen wie für die totalitäre Behauptung eine Aufhebung des Konflikts zwischen Arbeitgeber- und Arbeitnehmerinteressen. Der „Sozialdemokratische Kompromiss“ und die Nachkriegsordnung gerade der Bundesrepublik Deutschland wurden durch den Erfolg der Automobilindustrie gestärkt und abgesichert, waren zugleich aber dessen Beschleuniger. Der Sozialismus sowjetischer Prägung scheiterte umgekehrt kaum in einem anderen Sektor so sichtbar wie im Automobilbau. Die europäische Integration hat mit der Vereinheitlichung der technischen Anforderungen zur Stärkung der Industrie, und wiederum vor allem der deutschen, beigetragen. In den USA dagegen sind die arbeitsmarktpolitischen Spielregeln bis heute Teil des Standortwettbewerbs zwischen den Bundesstaaten und waren (mit einer Unterbrechung durch Donald Trump) auch klares Differenzierungsmerkmal der beiden politischen Lager. In China demgegenüber steht das enorme Wachstum der Automobilindustrie für die zentrale politische These, dass marktwirtschaftliche Organisation von industrieller Produktion und parlamentarische Demokratie einander weder bedingen noch voraussetzen. Der Erfolg des Automobils bei der Stabilisierung von Volkswirtschaften (unabhängig von deren politischer Verfassung) hat sich weltweit auch in der Bereitschaft zu erheblichen staatlichen Interventionen zu Gunsten der Industrie niedergeschlagen.

Thomas Becker

3. Politik

Konzeptioneller Rahmen – politischer Prozess und Instrumente: Die weltweiten Gesetzgeber haben eine umfassenden Instrumentenkasten entwickelt, mit dem die technischen Eigenschaften des Fahrzeugs und seine Nutzung immer enger regulatorisch beeinflusst wurden. Auf der Angebotsseite reicht das Spektrum von ordnungsrechtlich-technischen Vorgaben in Sachen Sicherheit und Umweltschutz bis hin zur Verwertung und zur Steuerung des CO2-Ausstoßes in der Flotte. Zugleich definieren Zulassungsregeln, Höchstgeschwindigkeiten, aber auch Zugangsbegrenzungen sowie Privilegien und Nachteile für definierte Fahrzeug- und Nutzerkategorien die Nachfrage nach Automobilen ganz wesentlich mit. Die steuerliche Behandlung des Fahrzeugs bei seinem Erwerb und seiner Nutzung aber auch Steuern auf das Einkommen des Nutzers oder auch den Kraftstoff, kommt hinzu. All diese Regeln sind Ausdruck eines politischen „Produktionsprozesses“, der von konkurrierenden politischen Parteien immer wieder neu geformt wurde. Dabei haben zuerst die Nutzung der mit dem Automobil verbundenen Chancen, zunehmend aber auch die von ihm ausgehenden Risiken die Legitimation für politische Intervention geliefert. Der Wandel der Medienlandschaft, die Rolle wissenschaftlicher Analysen aber auch der Einfluss von Interessengruppen spiegeln die Unterschiede der politischen Prozesse zwischen Europa, den USA und China.

Thomas Becker

6. Manager und Politiker

Konzeptioneller Rahmen - Unternehmensführung im politischen Kontext: Die Fähigkeit, die Legitimität des eigenen Handels und das Vertrauen in das eigene „Wollen“ und das „Können“ bei der Erfüllung gesellschaftlicher Erwartungen abzusichern, ist zum Engpassfaktor für die Automobilindustrie geworden. Die Berufung auf den marktwirtschaftlichen Ordnungsrahmen reicht ebenso wenig aus, wie der bloße wirtschaftliche Erfolg und die Sicherheit von Arbeitsplätzen. Vielmehr ist die Fähigkeit zur Transformation angesichts umfassend veränderter Umfeldbedingungen zur Voraussetzung für eine Einwirkungsmöglichkeit auf politische Prozesse geworden. Die Glaubwürdigkeit der Führung ist stärker gefordert denn je – und ihr Verlust hat schwerere Folgen als früher (siehe Volkswagen). Dabei ist eine bloße Anpassung im Modus des „Müssens“ im Verhältnis zur Politik immer weniger tragfähig – es geht um glaubwürdiges „Wollen“ auch unter Inkaufnahme unternehmerischer Risiken.

Thomas Becker

14. Städte – Brennpunkte und Kampfplätze

Politische Handlungsfelder – Urbane Mobilität: Die Städte sind der „Ballungsraum“ der Überlastung des Verkehrssystems und der Umweltauswirkungen der Mobilität. Viele Metropolen sehen sich zugleich als Treiber der klimapolitischen Veränderung. Mobilitätsdienstleistungen („car as a service“ und „on demand mobility“) zielen vor allem auf das urbane Kundenpotenzial, haben aber bisher die umfassenden Versprechungen für eine nachhaltigere Mobilität nicht einlösen können. Umgekehrt hat auch der durch Corona beschleunigte Schub in Richtung von Beschränkungen des Verkehrsraums mit den „analogen“ Mitteln von „Blech am Straßenrand“ und „Farbe auf Asphalt“ nicht zu einer nachhaltigen Veränderung des Mobilitätsverhaltens geführt. Die These lautet daher, dass die sehr unterschiedliche Motivationen für die Nutzung eines Autos im städtischen Raum mit dem etablierten Instrumentarium nicht wirksam adressiert werden können. Stattdessen muss das mit digitalen Technologien geschaffene Potenzial weit differenzierterer Anreiz- und Steuerungssysteme genutzt werden, um individuelle Mobilität mit deutlich verringerten Belastungen für die Städte zu ermöglichen. Im Vergleich zu den USA und China weitet sich jedoch in Europa die Lücke zwischen einem behaupteten politischen Gestaltungsanspruch auf der einen, unzureichender instrumentell–technologischer Kompetenz auf der anderen Seite.

Thomas Becker

12. Elektromobilität

Politische Handlungsfelder – Elektromobilität: Die Elektrifizierung des Antriebs ist nicht nur eine technische Umstellung, wie etwa die von Kohle auf Windkraft. Sie ist ein unmittelbar den Kunden mit seinen Erwartungen an das Auto betreffender Wandel mit fundamental neuen Anforderungen an die Grundinfrastruktur des Automobils. Zugleich wird die Wettbewerbslandschaft innerhalb der Industrie verändert. Mit dem kalifornischen ZEV-Mandat und dem dort eingebauten Kredit-Handelsmechanismus wurde Tesla überhaupt erst ermöglicht. Für die etablierten Automobilhersteller ist die Transition in den elektrischen Antrieb zugleich zur größten strategischen Herausforderung geworden. Trotz der aktuellen Beschleunigung der Elektrifizierung sind die Voraussetzungen für einen nachhaltigen, dauerhaften Hochlauf unsicher. Die Ladeinfrastruktur ist in weiten Teilen der EU unzureichend, verbindliche Anforderungen an Staaten, Regionen und Städte fehlen. Diese entscheiden aber darüber, ob und wie schnell Elektrifizierung auf den CO2-Fußabdruck der europäischen Bestandsflotte durchschlägt oder aber ob eine aggressive angebotsseitige Politik an fehlender Symmetrie auf Nachfrageseite scheitert. Die Ansiedlung von und die umweltpolitischen Anforderungen an die Batterieproduktion in Europa sind zugleich zum Schnittpunkt von Umwelt- und Industriepolitik geworden.

Thomas Becker

13. Digitalisierung

Politische Handlungsfelder - Digitalisierung: Digitale Technologien und auf ihnen aufbauende Geschäftsmodelle verändern das Automobil von außen. Es wird zum Marktplatz für digitale Dienstleistungen, der Betrieb von Autos wird zugleich um Dienstleistungsoptionen jenseits von Taxi, Mietwagen und öffentlichem Verkehr erweitert. Und die Ersetzung des Fahrers als alleinigem Entscheidungsträger für das Wo? Wohin? Wann? Wie schnell? des Autofahrens wird zur Option. Alle drei Momente erfordern politische Gestaltung, die von der rechtlichen Ermöglichung neuer technischer Optionen bis hin zur Regulierung des Verkehrs mit völlig neuen Managementoptionen reicht. Dazu gehört eine Marktordnungspolitik mit Rechten und Pflichten etablierter und neuer Akteure am Markt, aber auch die Regelung der Zugriffsrechte auf die in Fahrzeugen erzeugten Daten. Schließlich wird Politik darüber entscheiden, ob das „autonome“ Fahren letztlich faktische „Fernsteuerung“ bedeuten wird. Vieles spricht dafür, dass China in diesem Handlungsfeld ein mindestens so starker Treiber sein wird wie die US-Industrie. Zugleich wird für Europa die Rolle als Austragungsort eines amerikanisch-chinesischen Technologie- und Systemwettbewerbs erstmals in der automobilen Geschichte zu einem realen Szenario - ungeachtet der politischen Beschwörung „digitaler Souveränität“.

Thomas Becker

11. Luftqualität

Politische Handlungsfelder – Luftqualität: Der VW-Abgasskandal hat in Europa jahrelang die Debatte um die Weiterentwicklung der Schadstoffanforderungen an die Verbrennungsmaschine bestimmt und zugleich die Elektrifizierungsagenda deutlich beschleunigt. Anders als in den USA und China hat die fehlende Synchronisierung zwischen fahrzeugseitigen Emissionsanforderungen auf der einen, Vorgaben für die in Städten zu erreichenden Immissionsniveaus auf der anderen Seite zu einer Zuspitzung der Debatte bis hin zur Androhung weitgehender Fahrverbote beigetragen. Die relative Entspannung im Corona-Jahr 2020 ist der auch durch zusätzliche Anreize beschleunigten Durchdringung des Fahrzeugbestands mit neueren und zunehmend elektrischen Fahrzeugen zu verdanken. Gerade in Deutschland stellen die vergangenen fünf Jahre allerdings eine erhebliche politische Hypothek nicht nur für die Industrie, sondern auch für die politischen Entscheider dar. Und sie zeigen die Grenzen der etablierten Gesetzgebungsverfahrens beim Management eines komplexen urbanen Verkehrssystems auf.

Thomas Becker

16. Der Mindset entscheidet – wo es „hakt“

Schlussfolgerungen – Hindernisse: In mehreren Handlungsfeldern haben die politisch-historischen Prozesse der letzten Jahrzehnte erhebliche Hypotheken hinterlassen, die neuen wirksameren Lösungen im Wege stehen. Die Grenzen der Legitimierbarkeit analoger, restriktiver Interventionen, die ideologische Beschränkung des Lösungsraums, die Zuspitzung und Verengung auf einzelne Instrumente, aber auch die gemessen an der technologischen Entwicklung zu niedrige Geschwindigkeit des politischen „Designprozesses“ erfordern die Überprüfung des eigenen Handelns von allen am politischen Prozess Beteiligten. Und sie verlangen die Öffnung der Debatte für Innovationen im politisch-institutionellen Bereich, aber auch bei der Weiterentwicklung des administrativ-regulatorischen Werkzeugkastens.

Thomas Becker

Entwicklung eines HV-Energiespeichers für elektrifizierte Nfz-Sattelauflieger-Fahrzeuge

Das Europäische Parlament und die Europäische Kommission haben in 2019 verbindliche Ziele für die CO2-Minderung von Nutzfahrzeugen beschlossen. Der Europäische Automobilherstellerverband ACEA bezeichnete die Reduktionsziele als „hochgradig anspruchsvoll“. Eine deutliche Emissionsreduktion schwerer Sattelzüge lässt sich mit elektrisch angetriebenen Sattelaufliegerfahrzeugen erzielen. Neben der Bremsenergierückgewinnung ist damit auch eine Traktionsunterstützung sowie Lastpunktverschiebung der Sattelzugmaschine möglich. Die Entwicklung und Integration der elektrischen Traktionskomponenten – speziell der Antriebe sowie des Hochvolt-Energiespeichers – bedeutet einen großen FuE-Aufwand, der durch die Hersteller von Sattelaufliegerfahrzeugen nicht allein bewältigt werden kann. Deshalb ist in einem durch das BMWi (Bundesministerium für Wirtschaft und Energie) geförderten Verbundforschungsvorhaben ein autarkes elektrisches Antriebskooperationssystem für LKW-Trailer und Fahrzeuganhänger entwickelt, aufgebaut und erprobt worden. Das Fraunhofer LBF war in diesem Projekt für den Hochvolt-Energiespeicher verantwortlich und entwickelte – basierend auf NMCZellen des Formfaktors 18650 – das gesamte Speichersystem mit einer Kapazität von 100 kWh.

Rüdiger Heim, Artur Schönemann, Saskia Nina Biehl, Philine Stark, Melina Hadjebi

Entwicklung und Implementierung von Infrarotheizungen für Fahrzeugkabinen und deren messtechnische Beurteilung bezüglich thermischer Behaglichkeit

Infrarotheizungen zur Fahrzeugkabinenbeheizung beginnen sich gerade insbesondere für E-Fahrzeuge zu etablieren. Eine wichtige Fragestellung dabei ist, welchen Einfluss das auf die Effizienz und die thermische Behaglichkeit hat. Die auf möglichst hohe Effizienz und thermische Behaglichkeit zielende Entwicklung und Implementierung von Infrarotheizungen in Fahrzeugkabinen wird vorgestellt. Es konnte gezeigt werden, dass sich mit IRHeizungen insbesondere bei Kurzstreckenfahrten im Winter erhebliche Komfortgewinne erzielen lassen. Auch eine höhere Energieeffizienz konnte im Ansatz gezeigt werden.

Peter Kosack, Roshan Francis Konikkara, Roman Teutsch, Sabine Hoffmann

5. Timing-Erfahrungen in der Politik

Ich gehöre keiner politischen Partei an, bin aber politisch interessiert und äußere mich auch öffentlich zu politischen Themen aus Wissenschaft und Wirtschaft. Bei der Durchsicht meiner Presseartikel aus mehreren Jahrzehnten kann ich auch heute noch zu vielen Aussagen stehen – eine Reihe von kritischen Voraussagen und Mahnungen haben sich (leider) auch bestätigt. Andere waren überzogen und sind mir heute etwas peinlich.

August-Wilhelm Scheer

Kapitel 5. Bewertungsverfahren zur Monetarisierung und Allokation verkehrsbedingter externer Effekte

Der städtische Verkehr verursacht neben den direkten finanziellen Wirkungen, die in den Rechnungsunterlagen kommunaler Verwaltungen, Eigenbetriebe und Verkehrsunternehmen erfasst sind, auch eine Reihe von externen ökonomischen Wirkungen, die außerhalb der definierten institutionellen Abgrenzung des sogenannten „Stadtkonzerns“ auftreten. Die Frage der externen Wirkungen des Verkehrs ist im Besonderen in Zusammenhang mit Wettbewerbsverzerrungen, der Preisgestaltung des Verkehrs, dem ökonomischen Vergleich von Verkehrsträgern und Verkehrsmitteln und damit der Schaffung einer Kostentransparenz im Verkehrssektor von besonderer Relevanz. Ein ökonomischer Vergleich wäre daher ohne die Einbeziehung der externen Effekte des städtischen Verkehrs unvollständig.

Carsten Sommer, Assadollah Saighani, Daniel Leonhäuser

Kapitel 2. Geschäftsmodell des Online-Handels

Online-Handel ist zur wichtigsten Form des Distanzhandels geworden und hat im interaktiven Handel schon lange den Katalogversand abgelöst. Er stellt einen Teil des E-Commerce dar und profitiert von den Netzwerkeffekten der Plattformökonomie. Diese ergeben sich auch aus der Kundenzentriertheit, die deswegen Basis für das Geschäftsmodell eines jeden Online-Händlers sein sollte. Losgelöst von der funktional orientierten Marketinglehre rücken Leidenschaft und Glaubwürdigkeit der gesamten Unternehmensführung und ein bedingungslos am Kundenwunsch ausgerichtetes Unternehmen in das Zentrum der geschäftlichen Aktivitäten. Diese Art der „neuen Kundenorientierung“ durchdringt das komplette Geschäftssystem des Unternehmens und gibt Mitarbeitern zugleich einen Orientierungsrahmen für ihre täglichen Entscheidungen vor.

Gerrit Heinemann

Kapitel 22. Omnichannel Distributionslogistik

Die Distributionslogistik stellt das Bindeglied zwischen der Produktion und der Absatzseite des Unternehmens dar. Sie umfasst alle Lager und Transportvorgänge von Waren sowie die damit verbundenen Informations-, Steuerungs- und Kontrolltätigkeiten. Das Ziel der Distributionslogistik ist die Lieferung der richtigen Waren, zum richtigen Zeitpunkt, am richtigen Ort, mit der richtigen Qualität und gleichzeitigem, optimalen Verhältnis zwischen Lieferservice und anfallenden Kosten.

Anja Franke

Kapitel 7. Transformation der Customer Journey von Elektromobilitätskunden im Zuge der Digitalität

Der bedeutende Beitrag der Automobilindustrie zum Klimawandel und die damit verbundenen CO2-Emissionen haben zu einem Umdenken bei Konsumentinnen und Konsumenten, Politik und Unternehmen geführt. Dadurch wird die Elektrifizierung des Straßenverkehrs vorangetrieben. Dieser Beitrag untersucht auf Basis des aktuellen Forschungsstands und einer durchgeführten Befragung die Anforderungen und Bedürfnisse von Kundinnen und Kunden rein batteriebetriebener Fahrzeuge in Bezug auf die Customer Journey sowie deren digitale und analoge Customer Touchpoints.

Helena Wisbert, Maren Knappe

Digitalisierung und Naturschutz bei Häcker Küchen

Die globalen Klimaveränderungen und der dramatische Rückgang der Artenvielfalt stellen uns heute vor enorme Herausforderungen. Wir erleben derzeit das schlimmste Artensterben seit dem Verschwinden der Dinosaurier. Das Interview mit Lars Breder von Häcker Küchen zeigt, dass sich Unternehmen, die an dauerhaftem wirtschaftlichem Erfolg interessiert sind, auch an Arten- und Naturschutz Interesse haben sollten. Dabei geht es auch um die Förderung des Verständnisses für die Zusammenhänge in der Natur, die Belange der verschiedenen Ökosysteme und die Abhängigkeit des Menschen von diesen Lebensgrundlagen. Die Welt kann durch Einzelmaßnahmen zwar nicht gerettet werden, doch kann sich, wie dieser Beitrag zeigt, unser Verhältnis zu ihr ändern.

Lars Breder, Alexandra Hildebrandt

Digitalisierung – Technik für eine nachhaltige Gesellschaft?

Das Thema Digitalisierung ist inzwischen in aller Munde, und das nicht erst seitdem die globale Corona-Pandemie in den zentralen Bereichen Arbeit und Bildung eine Digitalisierung in kürzester Zeit notwendig gemacht hat. Nicht umsonst galten Digitalisierung bzw. Konnektivität schon vorher als zentrale Megatrends. Obwohl insbesondere die Bedeutung des Themas für das eigene Leben und die wirtschaftliche Zukunft offensichtlich ist, sind viele Begriffe zum Thema, wie Internet 4.0, Big Data oder Internet of Things, zahlreichen Bundesbürgern noch nicht bekannt. Fahrerlose Verkehrsmittel wie der Skytrain am Frankfurter Flughafen, Selbstscan-Kassen in Supermärkten oder öffentlichen Bibliotheken, Mitfahrportale wie „Uber“ oder Sharing-Plattformen wie „AirBnB“ sowie zunehmende Onlinezeiten und zum Teil verödende Innenstädte zeigen die Veränderung von Leben und Arbeiten durch digitale Technologien. Der Artikel untersucht ausgewählte ökologische und soziale Chancen und Risiken aus diesen Entwicklungen und die sich daraus ergebenden politischen und gesellschaftlichen Implikationen.

Andreas Kröhling

Die Zukunft der Mobilität ganzheitlich gestalten

Aktuell wirken zahlreiche Faktoren auf das Mobilitätssystem ein, die mit einem tief greifenden strukturellen Wandel und einer Vielzahl von Herausforderungen einhergehen. Die Effekte der COVID-19-Pandemie ab dem Frühjahr 2020 sind dabei noch nicht berücksichtigt. Es bietet sich die Chance, ein zukunftsweisendes Mobilitätssystem zu gestalten, das ökologisch, ökonomisch und sozial ausgewogen ist. Die Gestaltung der Zukunft der Mobilität ist eine gesamtgesellschaftliche Aufgabe, die interessenübergreifend angegangen werden muss. Im Mittelpunkt stehen Nutzerinnen und Nutzer, denn Mobilität ist und bleibt unabdingbarer Bestandteil des gesellschaftlichen Lebens und muss allen Menschen zugänglich sein.

Henning Kagermann

Energiemanagement digital – Das MEMS METRO-ENERGY-MANAGEMENT-SYSTEM

Die METRO zählt zu den bedeutendsten internationalen Handelsunternehmen. Das Unternehmen beschäftigt mehr als 89.000 Mitarbeiter und ist derzeit in 34 Ländern an weit über 700 Standorten tätig. Zum Portfolio gehören 678 METRO/MAKRO-Cash und Carry-Großmärkte sowie viele Lieferdepots in 24 Ländern, der Delikatessen-Händler Classic Fine Food in 10 Ländern sowie zahlreiche Beteiligungen im Bereich digitale Lösungen für Gastronomie und Wiederverkäufer. Zum Management der Energie-, Wasser- und Kältemittelverbräuche wurde das METRO Energy Management System entwickelt, implementiert und fortlaufend angepasst, um die Anforderungen an ein modernes internationales Energie-, Energiekosten- und Carbon Management eines international tätigen Handelsunternehmen zu unterstützen. Das MEMS ist ein wesentliches Tool, das ambitionierte Klimaschutzziel der METRO, von 2011 bis 2030 50% der CO²- Emissionen, berechnet auf den Quadratmeter Nettobetriebsfläche, zu reduzieren.

Olaf Schulze

14. Grundlagen der nachhaltigen Verfahrensentwicklung

Die Entwicklung nachhaltiger Verfahren ist stets eine sehr komplexe Aufgabe, bei der eine Vielzahl unterschiedlicher Aspekte berücksichtigt werden müssen. Das ideale Verfahren ist sowohl ressourcenschonend, abfallarm, effektiv, gesellschaftlich akzeptiert als auch in Übereinstimmung mit gesetzlichen Regelungen und – insbesondere – wirtschaftlich. Um diesem Ziel möglichst nahe zu kommen, muss die Entwicklungsarbeit einem bestimmten Schema folgen. Im folgenden Kapitel werden daher die grundlegenden Etappen der Verfahrensentwicklung an einem Beispiel, dem MagnetoRec-Prozess, nachvollzogen. Dabei handelt es sich um ein neues Recyclingverfahren, das in den vergangenen Jahren entwickelt wurde, um Seltene Erden aus Permanentmagneten zurückzugewinnen. Damit dieses Verfahren unter den schwierigen Bedingungen des Seltenerdmarktes bestehen kann, wurde im MagnetoRec-Prozess eine neue unkonventionelle Methode eingeführt: Die Feststoffchlorierung. Hinter diesem Begriff verbirgt sich eine trockene Aufschlussmethode, die ohne Mineralsäuren auskommt und keine sauren Abwässer erzeugt. Im Vergleich zum Stand der Technik kommen Verfahren, die auf diese neue Methode zurückgreifen, mit weniger Chemikalien aus, generieren geringere Kosten und erzeugen weniger Abfall. Die Kehrseite unkonventioneller Methoden besteht jedoch im bedeutend höheren finanziellen und technischen Risiko, die eine Umsetzung in die industrielle Produktion erschweren. Durch das Wissen um das „Paradoxon der Verfahrensentwicklung“ und das konsequente Gegensteuern lässt sich am MagnetoRec-Prozess anschaulich zeigen, wie unnötige Arbeiten auf dem Weg zu einem nachhaltigeren Verfahren vermieden und Risiken effektiv verringert werden können.

Tom Lorenz, Martin Bertau

Kapitel 1. Einleitung und Motivation

Zum Schutz der Umwelt hat aktuell die Reduzierung der anthropogenen Treibhausgase besonders hohe Priorität. Obwohl der Energiewirtschaftssektor den größten Anteil zu klimaschädlichen Emissionen beiträgt, müssen auch im Verkehrssektor insbesondere die CO2-Emissionen drastisch reduziert werden. Seit 1990 sind die CO2-Emissionen des Verkehrssektors praktisch nicht gesunken. Das liegt aber nicht an fehlenden Technologiefortschritten, sondern an stetig steigender Verkehrsleistung. [1; 2, S. 224 f.].

Maike Sophie Gern

Kapitel 3. Handlungsoption Digitale Dekarbonisierung

Im dritten Kapitel wird das Konzept der Modellierung von Energiesystemen als Grundlage für die Identifikation der wirksamsten Maßnahmen zur Digitalen Dekarbonisierung eingeführt. Energiebedarfe werden dazu mit der optimalen Kombination aus vorhandenen und zukünftigen Technologien für die Versorgung mit Strom, Wärme, Kühlung, Antriebsenergie, Trinkwasser und chemischen Energieformen gedeckt. Freiheitsgrade sind hierbei langfristig die Auswahl der Komponenten und kurzfristig deren optimierter Betrieb. Die Basis für bestmögliche Auslegung und Betrieb der Energiesysteme sind Prognosen der Energiebedarfe und eine Datenbank mit den technischen und wirtschaftlichen Eigenschaften der verfügbaren Komponenten. Insbesondere bei den wirtschaftlichen Annahmen muss mit Szenarien gearbeitet werden, denn die zukünftige Entwicklung wesentlicher Grundgrößen – wie zukünftige Zinssätze, Primärenergiepreise oder konjunkturbedingte Nachfrageschwankungen – sind zum Zeitpunkt der Investition in Komponenten mit Abschreibungszeiträumen von über zehn Jahren und mehr unbekannt.

Oliver D. Doleski, Thomas Kaiser, Michael Metzger, Stefan Niessen, Sebastian Thiem

Kapitel 2. Facetten der Dekarbonisierung

Im zweiten Kapitel werden die konzeptionellen Grundlagen des Dekarbonisierungsansatzes mittels dreier Leitfragen erörtert. Mit der einleitenden Frage, warum sich Gesellschaft und Wirtschaft intensiv mit der Reduzierung klimaschädlicher Treibhausgase beschäftigen, werden die wesentlichen Treiber bzw. Katalysatoren der Dekarbonisierung vorgestellt. Anschließend wird die Frage erörtert, wo sich geeignete Ansatzpunkte oder Hebel in Politik, Gesellschaft, Wirtschaft und Technik für erfolgreiche Initiativen zur Treibhausgasminimierung identifizieren lassen. Das Kapitel endet mit der Formulierung eines Zielbilds, welches die Frage zu beantworten sucht, wohin voraussichtlich die Dekarbonisierungsreise gehen wird.

Oliver D. Doleski, Thomas Kaiser, Michael Metzger, Stefan Niessen, Sebastian Thiem

autoMoVe - Dynamisch konfigurierbare Fahrzeugkonzepte für den nutzungsspezifischen autonomen Fahrbetrieb

Aktuelle gesellschaftliche Megatrends wie die Urbanisierung, führen zu erdrückende Ver-kehrsdichten in den Städten, während der rapid wachsende KEP-Markt (KEP: Kurier-, Ex-press- und Paketdienste) die Situation zusätzlich verschärft. Hieraus ergeben sich neue Anforderungen und Rahmenbedingungen an zukünftige Mobilitätsträger. Um die Mobilitätsbedürfnisse unter den veränderten Rahmenbedingungen auch außerhalb der großen Ballungsgebiete zu erfüllen, bedarf es disruptiver Fahrzeugkonzepte, welche die Attribute Connectivity, autonomes Fahren, Sharing und Elektromobilität (CASE) vereinen. Im Rahmen des vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung geförderten Innovationsverbunds autoMoVe (Dynamisch konfigurierbare Fahrzeugkonzepte für den nutzungsspezifischen autonomen Fahrbetrieb), bestehend aus TU Braunschweig, TU Clausthal und Ostfalia Hochschule, werden modular aufgebaute elektrische und autonome Fahrzeugkonzepte, mit wechselbaren Aufbauten (z. B. für den Personen- oder Gütertransport) entwickelt, deren Rekonfiguration während des Betriebs durch den Nutzer möglich ist. Wesentlich ist hierbei die modulare Fahrzeugarchitektur mit definierten internen und externen Schnittstellen, die es ermöglicht, Komponenten und Funktionen zu modifizieren oder zu ergänzen, um das Fahrzeug an sich ändernde Anwendungen und Betriebsbedingungen anzupassen. Im Rahmen des Beitrags werden das wissenschaftliche Vorgehen des Innovationsverbundes und die folgenden Forschungsschwerpunkte der einzelnen Hochschulpartner sowie deren Synergien beschrieben: Neben der Recherche und Charakterisierung erforderlicher Technologien für die Realisierung des autonomen Fahrbetriebs, bildet ein Szenariomodell den Rahmen für die Ableitung konkreter Anwendungsfälle mittels Requirements Engineering. Hierin erfolgt die Auslegung und Absicherung innovativer und intelligenter Algorithmen für den vernetzten und autonomen Fahrbetrieb. Eine virtuelle Entwicklungs- und Demonstrationsplattform bietet die Basis für die domänenübergreifende, modellbasierte Gesamtsystemkonzipierung sowie -absicherung und dient gleichzeitig zur Validierung der zuvor abgeleiteten interdisziplinären Entwicklungsansätze mechatronischer Teilsysteme und Softwarefunktionen.

Christian Raulf, Or Aviv Yarom, Meng Zhang, Torben Hegerhorst, Tarık Şahin, Thomas Vietor, Xiaobo Liu-Henke, Andreas Rausch, Roman Henze

E-Scooter und Kleinstfahrzeuge – Fluch oder realistische Mobilitätslösung

Seit dem 15. Juni 2019 dürfen E-Scooter offiziell auf deutschen Straßen fahren. Aber auch andere Kleinstfahrzeuge der Fahrzeugklasse L (zulassungsfreie und zulassungspflichtige Krafträder mit 2 bis 4 Rädern, z. B. Renault Twizy) sind stark im Kommen. Sie erscheinen als eine ideale Antwort sowohl für die CO2 Problematik, aber auch für die Park- und Verkehrsraumproblematik im urbanen Raum. Nicht zuletzt erscheinen diese Fahrzeuge auch als eine Antwort auf die Last Mile Problematik.

Katja Rösler, Jacqueline Veyry

Störgrößenkopplung hocheffizienter Halbleiterschalter in elektrifizierten Fahrzeugen auf symmetrische Kommunikationsleitungen

Um die Energieeffizienz von Elektrofahrzeugen zu steigern kommen im Umrichtersystem zunehmend Leistungshalbleiter auf Basis von Siliziumkarbid oder Galliumnitrid zum Einsatz. Diese können die Betriebsspannung deutlich schneller schalten und reduzieren damit die elektrischen Verluste der leistungselektronischen Komponenten. Ein weiterer Trend zur Effizienzsteigerung ist die Erhöhung der Batteriespannung beispielsweise von 400 V auf 800 V.

Sebastian Jeschke, Jan Loos, Michael Kleinen, Marc Maarleveld, Jörg Bärenfänger

Personenschutz bei induktivem Laden von Fahrzeugbatterien – numerische Simulationsverfahren zur Bestimmung der elektromagnetischen Körperexposition

(Hybrid-)Elektrische Fahrzeuge haben einen zunehmenden Anteil am Straßenverkehr. Daher sind die Entwicklung sowie der Einsatz flexibler Ladesysteme für Autobatterien von wachsender Bedeutung. Induktive Ladesysteme ermöglichen das kabellose Laden mit Leistungen von bis zu einigen 101 kW (vgl. Li et al. 2015).

Markus Clemens, Norman Haußmann, Martin Zang, Robin Mease, Benedikt Schmülling, Amelie Burkert, Alexander Popp, Myrel Tiemann

Virtuell in die Mobilität von morgen abtauchen – Akzeptanz urbaner Mobilitätslösungen

Die stetig wachsende Bevölkerung in Städten, die daraus entstehende erhöhte Mobilitätsnachfrage, begrenzte Landflächen und hohe Infrastrukturkosten, die eine Erweiterung des Strassennetzwerkes erschweren, bringen das Verkehrssystem an die Grenzen. Da ausserdem die heutige, autozentrische Mobilität zum grössten Teil noch auf Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren basiert, entstehen neben Staus und Unfällen auch Lärmbelastung und Emissionen, was insgesamt zu einer verringerten Lebensqualität führt.

Mirjam West, Rebecca Näf, Andrea Del Duce, Raphael Hoerler, Onur Yildirim

Strategische Planung von Fahrzeugflotten – Ein Bezugsrahmen und seine Anwendung am Beispiel der Elektrifizierung der Fahrzeugflotte der Polizei Niedersachsen

Vor dem Hintergrund der Dekarbonisierung des Straßenverkehrs stehen strategische Entscheider und Flottenplaner in privatwirtschaftlichen Organisationen und der öffentlichen Hand vor großen Herausforderungen. Diese ergeben sich insbesondere aus der Notwendigkeit zur Festlegung einer Strategie hinsichtlich der zukünftigen Flottenzusammensetzung unter Einbeziehung von alternativen Antriebstechnologien. Elektrifizierte Antriebstechnologien wie Plug-in-Hybrid- (PHEV) und batterieelektrische Fahrzeuge (BEV) können zu einer lokalen Schadstoffsenkung beitragen und verkehrsbedingte Treibhausgasemissionen reduzieren.

Kerstin Schmidt, Mark Mennenga, Olga Pronobis, Sina Quidde, Marcel Sander, Malte Schäfer, Oliver Suckow, Rico Wiersig, Christoph Herrmann, Michael Kurrat, Ferit Küçükay, Thomas S. Spengler

Circular E-Cars – Kreislaufkonzepte für die Mobilität der Zukunft

In den nächsten Jahren wird ein massiver Zuwachs von Elektrofahrzeugen auf den Straßen erwartet. 2018 wurden weltweit erstmals mehr als 2 Mio. Elektroautos zugelassen, bis zum Jahr 2030 wird mit insgesamt 30 Mio. Fahrzeugen gerechnet.

Philipp Dräger, Bernd Friedrich, Dominik Joest, Achim Kampker, Kim Kreisköther, Damien Latacz, Peter Letmathe, Paul Sabarny, Dirk Uwe Sauer

Strategische Platzierung von Elektrofahrzeug-Ladestationen auf der Grundlage geografisch aufgelöster Fahrmuster und energiesystembezogener Faktoren

Im Jahr 2018 hat der Strom- und Verkehrssektor hat in Deutschland rund 60 % der $$CO_{2}$$ C O 2 -Emissionen verursacht (Crippa et al. 2019). Durch den Einsatz neuer Stromerzeugungstechnologien konnten die $$CO_{2}$$ C O 2 -Emissionen des Stromsektors um 24 % im Zeitraum 1990–2018 auf 468 g CO2 pro kWh im Jahr 2018 gesenkt werden. Im gleichen Zeitraum sanken die Emissionen im Verkehrssektor um 1,5 %.

Marcel Dumeier, Jutta Geldermann

Kapitel 6. Investition und Erhaltung

Im vorliegenden Kapitel werden die verschiedenen Kostenarten im Lebenszyklus eines Infrastrukturelements von Verkehrsnetzen – Investitionskosten, Unterhaltungskosten und Erhaltungskosten – beschrieben und Berechnungsverfahren hergeleitet, mit denen sie in gesamtwirtschaftliche Bewertungsverfahren integriert werden können. Die komplexeste Materie stellt dabei die Erhaltungsplanung dar, da ihre Bewertungsgegenstände, die Schäden an Verkehrsinfrastrukturen, dynamische Größen sind, die sich im Zeitablauf verändern und somit auch in Abhängigkeit vom Eingreifzeitpunkt unterschiedliche Maßnahmen und Kosten erfordern. Es wird das Pavement-Management-System für die Erhaltungsplanung von Straßen vorgestellt und auf die Besonderheiten kommunaler Straßenerhaltung aufgrund häufiger Nutzungswechsel im Straßenverlauf und aufgrund der Kopplung mit Maßnahmen zur Erhaltung parallel verlaufender Versorgungsinfrastrukturen hingewiesen.

Christoph Walther

Kapitel 5. Analyse von Umweltwirkungen

Als Folgen des Verkehrs auf die menschliche Umwelt werden diejenigen Beeinträchtigungen bezeichnet, die von der Anlage und dem Betrieb des Verkehrssystems auf den Menschen ausgehen. Diese Beeinträchtigungen ergeben sich im Wesentlichen durch die Gefährdung von Leben und Gesundheit durch Verkehrsunfälle (Verkehrssicherheit), die Beeinträchtigung und Belastung durch Lärm und Schadstoffimmissionen sowie die Folgen durch den Ablauf und Betrieb des Verkehrs. Anhand von Indikatoren können die Wirkungen des Verkehrs in den drei Bereichen mithilfe geeigneter Methoden quantitativ beschrieben werden. Die Gefährdung von Leben und Gesundheit durch Unfälle stellt eine der augenfälligsten Folgen des Verkehrs auf den Menschen dar. Die Beschreibung der Verkehrssicherheit über Anzahl und Schwere von Unfällen erfolgt durch Unfallkosten, die die volkswirtschaftlichen Verluste durch die (polizeilich erfassten) Straßenverkehrsunfälle zusammenfassen. Die Monetarisierung von Personenschäden von Verkehrsunfällen gilt als eines der umstrittensten Kapitel der ökonomischen Bewertung der Verkehrsfolgen. Verkehrslärm stellt unerwünschten, unangenehmen oder schädlichen Schall dar, der auf das Verkehrsgeschehen zurückzuführen ist. Als subjektiv wahrgenommenes Phänomen ist eine Beurteilung von Verkehrslärm nur auf der Basis des mit ihm verbundenen Schalls und dessen Schwankungen über einen definierten Zeitraum möglich. Die in Deutschland zur Anwendung kommenden Verfahren zur Beurteilung des Verkehrslärms werden erläutert und verschiedene Grenzwerte für Verkehrslärm dargestellt. Bewertungsverfahren mit Aussagen über die gesamtgesellschaftliche Vorteilhaftigkeit geplanter Infrastrukturausbauten müssen Auswirkungen der Ausbauvorhaben auf den Verkehrslärm und dessen Folgewirkungen enthalten. Die dafür notwendige Methodik wird in ihren Grundzügen mit Bezug zum innerörtlichen Verkehrslärm erläutert. Ausführungen über einige (nicht auf Kfz selbst bezogene) Maßnahmen zur Reduzierung des Verkehrslärms zeigen in Wirkungsbandbreiten das mögliche Ausmaß zur Verbesserung verkehrsbedingter Lärmimmissionen auf. Trotz signifikanter Reduzierung einiger Luftschadstoffemissionen im Straßenverkehr stellt der Kfz-Verkehr neben Kraftwerken, Industrie und Hausbrand einen der bedeutendsten Verursacher der anthropogenen Umweltbelastungen dar. Der Teil „Luftschadstoffe“ behandelt in diesem Zusammenhang die Wirkungen der Luftschadstoffe auf den Menschen, die geltenden Immissionsgrenzwerte für die unterschiedlichen Luftschadstoffe (bezogen auf alle Quellen), die Abgasgrenzwerte für Pkw und Lkw und weitere Maßnahmen zur Reduzierung der Emissionen. Mit den dargestellten Verfahren zur Berechnung der Emissionen und Immissionen lassen sich quantifizierte Aussagen zur Luftverunreinigung gewinnen und in einer Weise evaluieren, wie sie in gängigen Bewertungsverfahren im Verkehrsbereich eingesetzt werden. Die Qualität und Leistungsfähigkeit eines Verkehrssystems wird vor allem durch den Zeitbedarf charakterisiert, den die Verkehrsteilnehmer zum Erreichen der Ziele ihrer täglichen Wege benötigen. Die im Rahmen von Wirkungsanalysen verwendeten Ansätze zur Ermittlung der Indikatoren Zeit- und Betriebskosten werden vorgestellt. Zu den Folgen von Ablauf und Betrieb des Verkehrs zählt ferner die Trennwirkung für nichtmotorisierte Verkehrsteilnehmer, vor allem Fußgänger, ohne deren Berücksichtigung eine Gesamtbewertung geplanter Verkehrsinfrastrukturvorhaben unvollständig bleibt.

Ulrich Brannolte, Raimo Harder, Christoph Walther, Tanja Schäfer, Alexander Dahl

Kapitel 1. Nutzungen, Strukturen und Verkehr

Das Kapitel gibt einen Überblick über das Verkehrsverhalten in industrialisierten Ländern, im wesentlichen mit Zahlen aus der Schweiz und Deutschland. Die zentralen Aspekte sind die Verteilungen der Anzahl der Fahrten/Wege, deren Verkehrsmittelwahl, Längen und Dauern. Die Fernreisen, die die Verkehrsleistung dominieren, werden aus weiteren Datenquellen heraus dargestellt. Es wird klar, dass die alltäglichen Entscheidungen der Verkehrsteilnehmer im wesentlichen von ihren langfristigen Entscheidungen zu Wohnort, Arbeitsplatz und Mobilitätswerkzeugbesitz abhängen, da so die generalisierten Kosten ihrer Bewegungen praktisch festgeschrieben sind. Die Zeitwerte und Elastizitäten geben weitere Anhaltspunkte für die möglichen Verhaltensänderungen. Um sicherzustellen, dass die Zahlen vergleichbar sind, diskutiert das Kapitel die notwendigen Definitionen für die Erfassung der Bewegungen: Etappe, Weg, Tour, Reise, Ausgang. Das Kapitel zeigt auch, dass die Erfassung der Wege problematisch ist, da jede Methode ihre spezifischen Probleme hat: Unterschiede in den Grundgesamtheiten, Verzerrungen der Antworterstichprobe, technische Untererfassung bei GSM/GPS, Vergessen und Verweigerung bei Fragebögen aller Art.

Kay W. Axhausen, Allister Loder

Kapitel 3. Folgen und Wirkungen des Verkehrs – Übersicht

Die Wirkungen des Verkehrs entstehen durch die Verkehrsmittelnutzung auf Verkehrswegen oder in Verkehrsanlagen. Wirkungen können sowohl in positiver als auch in negativer Ausprägung auftreten, wobei im Zusammenhang mit planerischem Handeln die Bestrebungen vorliegen, negative Wirkungen so weit wie den Umständen nach möglich zu vermeiden bzw. zu vermindern. Bei dem zu betrachteten Spektrum der Wirkungen nehmen die verkehrsbedingten Umweltbelastungen einen gewichtigen Teil ein.

Ulrich Brannolte, Raimo Harder

Kapitel 7. Planung und Entwurf von Anlagen des ÖPNV

Im Rahmen der Angebotsbemessung sind die Platzkapazität bzw. die Größe der einzusetzenden Fahrzeuge und darauf aufbauend die Bedienungshäufigkeit festzulegen. Bei den Verkehrsunternehmen schließen sich weitere Planungen für den Bedarf von Fahrzeug und Personal an. Die hochwertigen und leistungsfähigen Formen des ÖPNV benötigen darüber hinaus im Stadtverkehr eigene Anlagen (Haltestellen mit barrierefreiem Zugang, Verknüpfungsanlagen und Fahrwege), die die kommunale Verwaltung und Verkehrsunternehmen gemeinsam planen. Dabei ist über die Aufteilung von Verkehrsflächen zwischen dem Kfz-Verkehr und dem ÖPNVÖffentlicher Personennahverkehr (ÖPNV), Rad- und Fußverkehr zu entscheiden. Bei einer am Prinzip der Nachhaltigkeit orientierten Neuverteilung der Flächen zwischen den Verkehrssystemen müssen Leistungsfähigkeit, Flächenverbrauch, Energiebedarf und externe Effekte als Bewertungsschlüssel einfließen. Dennoch orientiert sich häufig die Aufteilung von Verkehrsflächen für Fahrwege der öffentlichen Verkehrsmittel und die Verkehrssteuerung vorrangig an den Ansprüchen des Kfz-Verkehrs. Neben der Planungsprämisse eines verlässlichen und beschleunigten ÖPNV müssen bei den Anlagen des öffentlichen Verkehrs auch Aspekte der Stadtgestaltung berücksichtigt werden. Ebenso sind die Belange des Fuß- und Radverkehrs zu beachten.

Carsten Sommer, Volker Deutsch

Kapitel 2. Verkehr und Stadtgestalt – Städtebauliche Anforderungen und Lösungsansätze

Verkehrsräume prägen entscheidend die Gestalt einer Stadt. Raumstrukturen und Mobilitätsformen stehen in engen Abhängigkeiten, daher sind die Entwicklung von Verkehrskonzepten und die Planung von Verkehrsanlagen als integrale Bestandteile der Stadtplanung zu begreifen. Schon in der Planung der räumlichen Stadtentwicklung und der Flächennutzung müssen die Sachverhalte des Verkehrs integrativ einbezogen werden. Neben den durch den Gesetzgeber vorgeschriebenen formellen Verfahren der Bauleitplanung nutzen die Kommunen sogenannte informelle Planungen, wie Integrierte Stadtentwicklungskonzepte, Verkehrsentwicklungspläne, Rahmenpläne u. v. m. Eine integrierte Stadtverkehrsplanung vollzieht sich bestenfalls auf allen Maßstabsebenen und schließt auch die Gestaltung von Straßen- und Platzräumen mit ein, die vielfältige Funktionen von Aufenthalt und Fortbewegung übernehmen müssen. Die Stadt Karlsruhe bietet mit anspruchsvollen und innovativen integrierten Stadt- und Verkehrsplanungen, die von großmaßstäblichen Planungen bis hin zur Gestaltung einzelner Verkehrsbauwerke und qualitativ hochwertiger öffentlicher Räume reichen, ein beachtenswertes Portfolio an guten Beispielplanungen und -projekten.

Barbara Engel

Kapitel 9. Neue Perspektiven für urbane Logistik? Konsolidierungskonzepte im städtischen Güterverkehr

Urbanisierung und das starke Wachstum des Onlinehandels mit der Folge eines steigenden Güterverkehrsaufkommens stellen die Logistik in urbanen Räumen vor große Herausforderungen. Negative Effekte des Verkehrs wie überlastete Infrastruktur, hohe CO2- sowie Feinstaubemissionen und schlechte Luftqualität sind vor allem in Agglomerationen stark ausgeprägt. Die urbane Logistik hat in diesem Kontext die Aufgabe, den Güterverkehr in urbanen Räumen effizienter und nachhaltiger zu gestalten, wobei zugleich immer höhere Anforderungen an Schnelligkeit und Flexibilität in der Zustellung erfüllt werden müssen. Eine Grundlage für die Gestaltung urbaner Logistik ist die Konsolidierung von Güterströmen. Durch den aktuell steigenden Handlungsdruck stehen Konzepte zur Konsolidierung von Güterströmen in urbanen Räumen, in weiterentwickelter Form und unter Einsatz neuer Technologien, im Fokus. Nachfolgend werden Ziele und Spannungsfelder sowie Gestaltungsmöglichkeiten der urbanen Logistik herausgearbeitet, ausgewählte Konzepte zur Konsolidierung von Güterströmen diskutiert und Zukunftsperspektiven für die urbane Logistik aufgezeigt.

Wolfgang Stölzle, Stephanie Schreiner

Kapitel 1. Planungsgrundlagen

Das einführende Kapitel dieses Buches beschreibt zunächst die Aufgaben und Vorgehensweisen der kommunalen bzw. stadtregionalen Verkehrsplanung. Dabei werden die Stufen des Planungsprozesses dargestellt und Ziele, Strategien sowie Maßnahmen der Verkehrsplanung und Verkehrspolitik diskutiert. In den Text sind die wichtigsten Definitionen im Themenfeld integriert, und es werden zentrale Kenngrößen für Mobilität und Verkehr beschrieben. Das Kapitel gibt zudem einen Überblick über die wichtigsten Grundlagen für ein umfassendes Planungsverständnis, das der zunehmenden Komplexität ökologischer, ökonomischer und sozialer Herausforderungen gerecht wird. Dargestellt werden die Folgen und Wirkungen des Verkehrs, Gerechtigkeitsaspekte, die Interdependenzen zwischen Raum und Verkehr sowie die Grundprinzipien einer integrierten Verkehrsplanung.

Carsten Gertz

Kapitel 5. Zukunft des Stadtverkehrs – Rahmenbedingungen, Trends, Szenarien

Für die kommenden Jahrzehnte gehen nahezu alle Verkehrsprognosen, die keine deutliche Kehrtwende in den Rahmenbedingungen zugrunde legen, von einem weiteren Wachstum der Gesamtverkehrsnachfrage im Personen- und Güterverkehr aus. Diese Entwicklung wird auch den Stadtverkehr prägen, der zusätzlich durch eine zunehmende Konzentration der insgesamt alternden Bevölkerung in prosperierenden Metropolregionen gekennzeichnet sein dürfte. Wichtige weitere äußere Einflüsse sind auch Digitalisierung und Automatisierung. Sie lassen eine weitere Ausweitung der Angebotsformen im Verkehr erwarten, die voraussichtlich ebenfalls zu Verkehrswachstum beitragen. Damit bleiben Platzbedarf, etwa für den ruhenden Verkehr, Energieversorgung und Emissionen des Stadtverkehrs drängende Herausforderungen. Mit zunehmender Multimodalität und einer Renaissance des Fahrrads gibt es aufseiten der Nachfrage zwar auch entlastende Entwicklungen. Dennoch dürfte vor dem Hintergrund des weiter wachsenden Verkehrs die langfristig größte Herausforderung für den Verkehrssektor die Einhaltung der Klimaziele sein. Verkehrspolitik und -planung werden sich in den nächsten Jahren verstärkt an diesen Zielen orientieren müssen und hierzu alternative Verkehrsträger fördern und möglicherweise darüber hinausgehende Maßnahmen, wie etwa differenzierte Bepreisung des Straßenverkehrs, ergreifen.

Dirk Vallée, Tobias Kuhnimhof, Gernot Liedtke

Kapitel 3. Planungsrechtliche Verfahren

Verkehrsanlagen und deren Betriebseinrichtungen haben durch Flächenbeanspruchungen, Eingriffe in Grundstücksrechte und durch Umweltfolgen boden- und umweltrechtliche Anforderungen und Wirkungen. Verkehrsanlagen sind Voraussetzung zur Erschließung von Grundstücken, Stadtquartieren und Städten und damit direkt oder indirekt zur baulichen oder sonstigen Nutzung von Grundstücken. Verkehrsanlagen und deren Betrieb beschränken oder beeinträchtigen durch Immissionen die Nutzbarkeit von Grundstücken. Der Bau und der Betrieb von Verkehrsanlagen müssen entweder planungsrechtlich durch Bauleitpläne mit Flächennutzungsplänen und Bebauungsplänen oder straßen-/wegerechtlich durch Planfeststellung gesichert werden. Entgegenstehende oder konfligierende öffentliche und private Belange müssen abgewogen werden. Grundlage der Abwägung sind Ermittlungen der mutmaßlichen Wirkungen und Prüfungen der Umweltverträglichkeit. Der Ermittlung der erforderlichen Anlagen dienen strategische Pläne der Verkehrsentwicklung.

Klaus J. Beckmann

Kapitel 6. Domänenintegration

Ziel muss es sein, den vorgestellten Ansatz zur Sustainable Innovation möglichst effizient und effektiv mit innovativen Konzepten zur gezielten Erweiterung des Produkt- und Leistungsprogramms zu durchlaufen. Um diese Ideen kontinuierlich und hochfrequent zu generieren, bestehen im Zeitalter des digitalen Wandels verschiedene Möglichkeiten. Die Sustainable-Innovation-Prinzipien auf dem äußeren Kreis des Ordnungsrahmens haben darüber hinaus einen integrierenden Charakter für die domänenorientierten Handlungsfelder Marktentwicklung, Projektstrukturierung und Produktrealisierung. So adressiert die Kollaboration den Zusammenschluss verschiedener Unternehmen in einem Entwicklungsnetzwerk, um gemeinsam Erkenntnisse in neue Produkte zu überführen. Die Aufnahme von Nutzungsdaten dient wiederum der Ableitung von Innovationspotenzialen basierend auf Nutzungsdaten, sodass neue Einblicke für Projektaktivitäten generiert werden können. Gestützt werden diese Prinzipien durch die durchgängige IT-Infrastruktur im Sinne einer Single Source of Truth.

Günther Schuh, Christian Dölle

3. Selektive staatliche Begünstigung

Liegt eine staatliche Leistung vor, ohne dass dieser eine angemessene Gegenleistung des Begünstigten gegenübersteht, ist zwar der Beihilfebegriff erfüllt, indes nicht notwendigerweise der Beihilfetatbestand des Beihilfenverbots gem. Art. 107 Abs. 1 AEUV gegeben. Dieser erfasst nämlich nur solche Beihilfen, die staatlich oder aus staatlichen Mitteln gewährt sind und bestimmte Unternehmen oder Produktionszweige begünstigen. Staatlichkeit und Selektivität sind also gefordert.

Walter Frenz

Kapitel 1. Übersicht über die Automobilfertigung

Dieser Abschnitt beschreibt die wesentlichen Grundzüge der Automobilproduktion soweit diese für den Aufbau und den Einsatz von Produktionsleitsystemen relevant sind. Nach einem Überblick über die verschiedenen Fertigungstechnologien wird auf Trends und Herausforderungen eingegangen, denen sich ein Automobilbauer heute stellen muss. Ebenso werden verschiedene Philosophien in der Fertigung beschrieben. Eine Abgrenzung zu anderen Fertigungsindustrien soll dem Leser einen Einblick in die Besonderheiten der Automobilproduktion vermitteln.

Markus Kropik

Kapitel 4. Produktion

In diesem Abschnitt der Prozessbibliothek werden jene Prozesse beschrieben, die mit Hilfe der Produktionsleittechnik implementiert werden, um direkt die Produktion zu führen und zu überwachen. Es geht also um Prozesse am Band, wobei sowohl Werker als auch automatische Anlagen mit der Produktionsleittechnik interagieren. Die Prozesse decken die Bereiche Werkerführung, Prozessabsicherung, elektronische Qualitätsprozesse, die Versorgung automatischer Produktionsanlagen sowie diverse Hilfsprozesse ab und repräsentieren die Kernfunktionalität eines jeden Produktionsleitsystems.

Markus Kropik

Chapter 9. Probleme, Herausforderung und Maßnahmen

Städte sind und werden in der Zukunft noch stärker der Lebensraum der meisten Menschen sein. Die Überlastung der Infrastruktur, ständig zunehmende Probleme bei der Wasser-, Energie- und Lebensmittelversorgung, Abfall- und Abwasserentsorgung, Beeinträchtigung ökologischer Qualität urbaner Räume sowie steigende gesundheitliche Belastung führen jedoch zunehmend zum Verlust an Lebensqualität der städtischen Bewohner. Auch hinsichtlich der Sicherheit sowohl im öffentlichen wie auch im privaten Raum und auch der Mobilität stoßen die Städte an ihre Grenzen. Hinzu kommen der demographische Wandel, die steigende Ressourcenverknappung und der spürbare Klimawandel. Die Zunahme von Hitzeperioden, starken Unwettersituationen, Hochwasser und Überschwemmungen werden sich auf die urbanen Ballungsgebiete noch gravierender auswirken. Um unter diesen veränderten Randbedingungen auch in Zukunft die Umwelt zu schützen und in den Städten behagliche Umgebungsbedingungen zu schaffen, müssen geeignete Maßnahmen ergriffen werden.

Schew-Ram Mehra

Chapter 7. Städtische Emissionen

Die zunehmende Technisierung hat insbesondere in den industriegeprägten Gesellschaften zu einem hohen Lebensstandard geführt. Dadurch sind gleichzeitig sowohl die Menschen als auch die Umwelt erheblichen Emissionen und Immissionen ausgesetzt. Die Belastung der Luft durch unterschiedliche Fremdstoffe und Erhöhung der Konzentrationen der Luftbestandteile, steigende Lärmbelastung, zunehmende künstliche Beleuchtung urbaner Räume sowie rasant wachsende elektrische, magnetische und elektromagnetische Felder sind die wesentlichen städtischen Emissionen, die das Umfeld des Menschen, der Tiere und Pflanzen beeinträchtigen. Die zunehmenden anthropogenen Emissionen verändern die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre. Zusätzlich beeinträchtigen die abgegebenen Luftbeimengungen die klimatischen Prozesse sowie die Luftqualität und damit die Lebensbedingungen der Lebewesen.

Schew-Ram Mehra

5. Innovation

Insbesondere an einem Technologiestandort wie Deutschland ist klar, dass Innovation ein wesentlicher Schlüssel zum nachhaltigen Erfolg ist. In diesem Kapitel werden wir sehen, dass auch Innovation absolut chefabhängig ist. Es gilt die einfache Regel: Je mehr Chefs mitreden, desto schwieriger wird es, die zweifellos vorhandene Innovationskraft der Menschen im Unternehmen in Erfolgsstorys umzuwandeln. Viele Chefs, also Konzernzustände, führen zu Minimalinnovation bzw. inkrementeller Innovation oder bewahrender Innovation. Kleine und mittelständische Unternehmen mit weniger Chefs tun sich leichter bezüglich der Bewertung und Priorisierung von innovativen Ideen. Traurig ist jedoch, wenn sich mittelständische Unternehmen unnötigerweise eine Konzernträgheit auferlegen. Weil wir in Deutschland in den vergangenen Jahrzehnten viel erreicht haben, sind wir bezüglich bewahrender Innovation richtig gut. Große, disruptive Innovation gab es bei uns früher auch mal. Heute ist das hier eher die Ausnahme. Die Grafiken „Innovationspyramide“ und „Der erfolgreiche Weg in die Trägheit“ erklären diesen Effekt. Es wird aber auch aufgezeigt, unter welchen Voraussetzungen disruptive Innovation funktionieren kann. Ganz pragmatisch gibt es in diesem Kapitel noch konkrete, praxiserprobte Spielregeln zum innovationsfördernden konstruktiven Streit. Wie mit der eigenen Einstellung Innovation gefördert werden kann, erkennen wir anhand der Singapur-Gleichungen. Letztlich lernen wir die Vorteile eines frühen und organisatorisch verankerten Serienanlaufmanagements kennen, mit dem innovative Ideen gut in die Produktion überführt werden können. Ebenso gibt es Tipps, was im Innovationsprozess vom Gespür bis zur Markteinführung beachtet werden sollte.

Klaus G. Beck

2. Kompetenz

Selbstverständlich ist es wichtig, dass jeder im Unternehmen das macht, was er kann. Insbesondere Chefs sollten also nicht aufgrund ihrer Macht agieren, sondern auf einer Basis namens Kompetenz. Bevor wir aber zum Begriff „Kompetenz“ und den drei Kompetenzarten kommen und diese näher erläutern, betrachten wir die unterschiedlichen Arten, wie Chefs immer wieder im Unternehmen wahrgenommen werden. Bei der Analyse von Führungsverhalten werden interessante Parallelen zu Helikopterpiloten, Orchesterdirigenten und Jazzbands gezeigt. Sogar die faszinierende Welt einer jungen Dame namens Pippi Langstrumpf wird in so manchem Unternehmen entdeckt. Insbesondere die Erkenntnisse von Peter und Dilbert lassen uns verstehen, was wir im Alltag immer wieder beobachten. Im weiteren Verlauf des Kapitels werden fragwürdige Entscheidungsgrundlagen, wie zum Beispiel die „Umsatz schlägt Hirn“-Entscheidung erklärt. Dazu passend auch die Konsequenz bei mangelnder Sinnhaftigkeit. Wir gehen aber selbstverständlich auch auf lösungsorientierte, praxistaugliche, methodische Ansätze ein, wie: Entscheidung anhand einer Nutzwertanalyse, Prozesskostenrechnung und die KISS-Regel. Besonders spannend ist auch das Zusammenspiel von Kompetenz und Mut. Wenn wir im Unternehmen immer wieder mutig sein müssen, deutet das schon auf gewisse Probleme in der Organisation hin.

Klaus G. Beck

Open Access

Öffentliche Mobilität und neue Mobilitätsdienstleistungen – Rahmenbedingungen und Gestaltungsperspektiven

Der Mobilitätssektor befindet sich in einem umfassenden Transformationsprozess. Gesellschaftliche Makroentwicklungen, wie die Urbanisierung, Individualisierung, demographischer Wandel und Digitalisierung, eröffnen neue Möglichkeiten, führen aber andererseits auch zu erweiterten Anforderungen an das Mobilitätssystem. Die veränderten Rahmenbedingungen auf übergeordneter Ebene stoßen einen Wandel in Hinblick auf das Mobilitätsverhalten, auf das Mobilitätsangebot, aber auch auf die Leitbilder und Strategien der Politik an. Die Debatte um eine Verkehrswende verdeutlicht die Notwendigkeit von Veränderungen des Verkehrssystems. Durch den kontinuierlich hohen Anteil an den Treibhausgasemissionen in Deutschland kommt dem Verkehrssektor, als zweitgrößter Emittent nach der Energiewirtschaft, eine entscheidende Rolle im Kampf gegen den Klimawandel zu.

Christina Wolking

10. Multisensuale Stakeholderkommunikation pusht den guten Ruf

Five-Circle-Modell: Der Reputation mit Sinnen einen Sinn geben

Jedes Unternehmen kommuniziert meist unbewusst multisensual mit seinen Anspruchsgruppen. Dabei werden oftmals widersprüchliche Signale ausgesendet, welche sich negativ auf die Reputation eines Unternehmens auswirken können. Um dem entgegen zu wirken und konsistente Reize über alle menschlichen Sinneskanäle hinweg auszusenden, bedarf es einer strategischen und ganzheitlichen Herangehensweise. Das Five-Circle-Modell hilft dabei, die strategischen Eckpfeiler, die bei einer widerspruchsfreien Kommunikation auf allen Ebenen nötig sind, anschaulich miteinander in Beziehung zu setzen. Eine solche authentische, wirkungsstarke und multisensuale Unternehmensausrichtung kann eine enorme Entfaltung der Reputation eines Unternehmens mit sich bringen.

Petra Schwarz

Klimaschutz geht nicht ohne Verkehrswende – Politik und Autoindustrie müssen heute umsteuern

Klimaschutz geht nicht ohne die Verkehrswende. Und die Verkehrswende bedingt neue Formen und ein neues Selbstverständnis von Mobilität. Bislang hat die Politik diese Aufgabe vor sich hergeschoben, nun wächst der Druck zu handeln. Die Co2-Emissionen im Verkehrssektor steigen weiter an, statt zu sinken. Die Zeit zum Erreichen der Klimaschutzziele drängt und die Wählerschaft erwartet Lösungen in der Klimapolitik. Der motorisierte Individualverkehr, vor allem in den Städten, wird bald der Vergangenheit angehören. Kollektive Verkehrssysteme, Rad- und Fußverkehr werden wachsen. Auf diesen Wandel wird sich die Automobilindustrie einstellen müssen. Behütet vor strengen Abgas-Vorgaben und wirksamer Marktüberwachung in der Vergangenheit, wird sich der Sektor einigen Herausforderungen stellen, die auch durch Anforderungen des globalen Marktes auf ihn zukommen. Aufgabe der Politik ist es, nicht nur die Notwendigkeit des Wandels aufzuzeigen, sondern auch dessen Machbarkeit und die dafür erforderlichen Rahmenbedingungen zu gestalten. Damit sollte sie eigentlich längst begonnen haben. Jetzt heißt es, auf die Tube drücken.

Dorothee Saar, Ann-Kathrin Marggraf

Das Autohaus der Zukunft

In der heutigen Gesellschaft hat der Umweltschutz bedingt durch klimatische und geopolitische Veränderung eine zunehmend relevantere Rolle. Auswirkungen sind dabei nicht nur durch sich verändernde klimatische Bedingungen, sondern ebenfalls durch Veränderungen im Mobilitätsverhalten wahrzunehmen. Zielsetzungen sowohl auf europäischer als auch nationaler Ebene führen zu Grenzwertbildungen hinsichtlich der verkehrsbezogenen und industriell bedingten Emissionen. Als Folge dessen werden Fahrzeuge im Betrieb zunehmend emissionsärmer und ein starker Wandel in Richtung nachhaltiger Mobilität steht bevor. Der kontinuierliche technische Fortschritt und staatliche Förderungen sorgen dafür, dass insbesondere die Elektromobilität starke Zuwächse in der Durchdringung des Antriebsmixes zu verzeichnen hat. Wo in der Vergangenheit noch Unsicherheiten hinsichtlich der Reichweiten, der Ladeinfrastruktur und der Lebensdauer von Elektrofahrzeugen herrschten, werden durch Langzeittests und Erfahrungsberichte zunehmend Kundenbedenken aufgelöst. Jedoch hat sich bis heute das Elektrofahrzeug noch nicht umfassend gesellschaftlich etabliert. Ein Grund dafür ist unter anderem, dass die Zielgruppe der potenziellen Autokäufer nicht ausreichend informiert wird und im Allgemeinen ein Informationsdefizit hinsichtlich der Nutzung von Elektrofahrzeugen besteht.

Athos Giannelli, D. Hilke

Ein Bonus-Malus-System als Katalysator für die Modernisierung der Pkw-Flotte

Der Verkehr ist der einzige Sektor in Deutschland, dessen Treibhausgasemissionen seit dem klimapolitischen Referenzjahr 1990 nicht gesunken sind. Verantwortlich hierfür war vor allem ein Anstieg der Fahrleistung, aber auch der Trend zu größeren und höhermotorisierten Pkw, durch den technische Effizienzgewinne konterkariert wurden. Um eine Chance zu wahren, die mit dem Bundes-Klimaschutzgesetz selbst gesteckten Emissionsziele zu erreichen, muss nun unverzüglich umgesteuert werden: vom Pfad der Stagnation auf die Schnellspur in Richtung einer massiven Treibhausgasreduktion. Angesichts seines dominanten Emissionsanteils wird dabei gerade der Straßenpersonenverkehr einen entscheidenden Minderungsbeitrag leisten müssen. Ein wesentlicher Ansatzpunkt hierfür ist es, den spezifischen CO2-Ausstoß neuzugelassener Pkw schnell zu senken. Dazu ist sowohl der Markthochlauf elektrischer Antriebe als auch der Effizienzfortschritt bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor deutlich zu beschleunigen. Um Elektrifizierung und Effizienzverbesserungen voranzutreiben, ist das derzeitige Instrumentarium nachzuschärfen und zu erweitern. Eine sinnvolle Ergänzung des bisherigen Instrumentenmix ist ein unmittelbar beim Fahrzeugkauf ansetzendes Bonus-Malus-System. Durch dieses, in einigen Ländern bereits etabliertes, Instrument kann der Kauf sparsamer und klimaverträglicher Pkw in effektiver, aufkommensneutraler und sozial ausgewogener Weise angereizt werden. Ein Bonus-Malus-System kann einen wichtigen Push-Impuls für die beschleunigte Modernisierung der Pkw-Flotte aussenden. Komplementär hierzu braucht gerade die Elektrifizierung überdies einen starken Pull-Impuls, der insbesondere aus einer ausreichend dichten und nutzerfreundlichen Lade-Infrastruktur besteht.

Carl-Friedrich Elmer, Claudia Kemfert

Die Automobilindustrie im Transformationsprozess: auf dem Weg zu „Zero Emission“ und „Vision Zero“

Der Wunsch nach individueller Mobilität ist ein grundlegendes Bedürfnis des Menschen. In unserer globalisierten Gesellschaft spielt Mobilität eine herausragende Rolle. Deshalb müssen neue Verkehrskonzepte auf die Entwicklungen einer sich rasant verändernden Welt eingehen. Weltweit verändern die Menschen ihr Mobilitätsverhalten so rasch wie nie zuvor. Und: Sie wollen mobiler sein denn je. Diese Mobilität muss effizient und umweltfreundlich, flexibel, bezahlbar und sicher sein. Viele Player nehmen sich gegenwärtig dieser Erwartungen an. Die deutsche Automobilindustrie gestaltet den Wandel der Mobilität mit großem Engagement mit: Unsere Branche ist in einem Transformationsprozess, der Produkte, Technologien und Dienstleistungen grundlegend verändert. Zwei Innovationsfelder sind hier von herausragender Bedeutung: Elektromobilität und alternative Antriebe einerseits – Digitalisierung, Vernetzung und automatisiertes Fahren andererseits.

Hildegard Müller

Schlüsseltechnologie Autonomes Fahren für Mobility as a Service - Chancen und Risiken im Wertschöpfungsprozess der zukünftigen Mobilität

In drei Kapiteln wird eine mögliche zukünftige Welt des Mobilitätsverhaltens dargestellt wobei im ersten Teil eine neue Art des Lifestyle in der Gesellschaft als Basis der Veränderung zur Diskussion angeboten wird. In dem zweiten Teil werden die technologischen Randbedingungen und die Veränderungen im Umfeld des Mobilitätsbedarfs angesprochen. Im dritten und letzten Teil werden dann die wirtschaftlichen Auswirkungen sowie die Vorteile, aber auch die Risiken im Mobilitätsservice zwischen Kundenbedarf in der Gesellschaft und Transporterfüllung durch den Mobilitäts-Provider beleuchtet sowie neue Felder der notwendigen Kundenbindung in einem sich wandelnden und expandierenden Wertschöpfungsbereich aufgezeigt.

Gernot Spiegelberg

Die Zukunft der Mobilität

Schon Pascal hat in dem Satz „ohne Bewegung ist der Tod“ in der Vergangenheit auf das Mobilitätsbedürfnis der Menschen hingewiesen. Nicht nur durch das Anwachsen der Weltbevölkerung, sondern auch mit dem veränderten Verhalten der Menschen hat sich das Mobilitätsbedürfnis für den Transport von Menschen und Gütern ständig erhöht. Während in der Vergangenheit neben den kriegerischen Auseinandersetzungen und dem Wunsch nach der Erkundung unseres Planeten bzw. der lokalen Reisen dieses Bedürfnis hervorgerufen hat, sind es heute eine ganze Reihe von Gründen, welche das Wachstum im Transport von Menschen, Gütern und Daten ständig erhöht hat.

Ulrich Seiffert

Batterie oder Brennstoffzelle – Konkurrenz oder sinnvolle Ergänzung?

Die Mobilität der Zukunft beschäftigt die gesamte Automobilindustrie. Dabei gibt es unterschiedliche Ansichten darüber, welche Antriebstechnologie letztlich den Durchbruch schafft. Vor allem dem batterieelektrischen Fahren werden kurzfristig große Chancen zugeschrieben. Doch auch die Brennstoffzelle hat zahlreiche Befürworter.

Peter Renz

Primärenergiebedarf und Nachhaltigkeitspotenzial des Verkehrs bei der Erfüllung der Klimaschutzziele 2030/50

Der Beitrag vergleicht drei verschiedene Ansätze von Antriebsportfolios für die Meilensteine 2030 und 2050 des politischen Klimaschutzplans. Zur Erfüllung der Ziele in 2030 müssen die Treibhausgasemissionen des Verkehrs in Deutschland von heute über 160 Mio. t auf dann 98 Mio. t reduziert werden, zum zweiten Meilenstein 2050 darf der gesamte Verkehr keine Treibhausgase mehr emittieren. Die Erfüllung dieser Vorgaben wird anhand verschiedener Antriebsmix-Konfigurationen durchgerechnet. Es zeigt sich, dass die Menge der Elektrofahrzeuge für die Zielerfüllung 2030 wesentlich größer sein muss, als von der Regierung erwartetet wird. Für den Meilenstein 2050 wird der Primärenergiebedarf für ein Szenario mit batterieelektrischen Fahrzeugen, für ein weiteres mit anteiligen Brennstoffzellen-Fahrzeugen und im dritten Fall mit zusätzlichem, nachhaltigem Gasantrieb abgeschätzt. Als Eingangsgrößen für die Berechnungen werden reale Straßenverbräuche den sonst üblichen Laborverbräuchen vorgezogen, um realistischere Ergebnisse zu erzielen. Die größte Schwierigkeit zur Erlangung der Treibhausgasneutralität besteht im Ersatz des fossilen Flug-Kerosins. Für die Erzeugung von synthetischem Kerosin wird die größte Menge an nachhaltig produziertem Strom benötigt. Dabei fällt aber auch ein großer Teil als synthetischer Dieselkraftstoff an, der zusammen mit biogenem Ersatzkraftstoff in erster Näherung den Kraftstoffbedarf des Schwerlastverkehrs decken kann. Für ein kundenfreundliches Szenario wird im Pkw-Sektor erneuerbarer Strom zur Herstellung von synthetischem Methangas eingesetzt. Alle drei Szenarien verstehen sich als Diskussionsbeitrag auf der Suche nach dem Antriebsmix der Zukunft.

Volkher Weißermel

Stuttgart wendet – Stadtwerke setzen in der Autohauptstadt auf die Kombination Erneuerbare Energie und Elektromobilität

In die internationalen Schlagzeilen schaffte es Stuttgart zuletzt mit Fahrverboten infolge schlechter Luftqualität. Dabei hat in der baden-württembergischen Landeshauptstadt längst ein Umdenken eingesetzt. Immer mehr Stuttgarter Bürger und Unternehmer setzen auf nachhaltige Energie und Mobilität. Den Weg zur sinnvollsten Umsetzung weisen ihnen die Stadtwerke Stuttgart. Ihre Botschaft: Elektromobilität macht nur mit Erneuerbaren Energien Sinn.

Olaf Kieser

Reichweitensteigerungen bei batterieelektrischen Automobilen

Allzu oft macht man die Reichweite von batterieelektrischen Autos an einer Kenngröße fest: Der Kapazität der verbauten Lithium-Ionen-Batterie-Packs. Dabei hat Reichweite nicht nur die Dimension Länge, sondern es kommt auch der Zeitfaktor dazu. Für den Autokäufer ist nicht die Fahrstrecke, sondern die Kombination aus Fahrstrecke und Zeit die wichtige Entscheidungsvariable, die Einschätzungen zur Langstreckenfähigkeit von Elektroautos erlaubt. Zusätzlich spielt so etwas wie die „ökonomische Reichweite“ eine Rolle. Es geht also um mehrdimensionales Optimieren. In diesem Sinn haben wir im nachstehenden Aufsatz exemplarisch einige Maßnahmen diskutiert, die uns Reichweitenerhöhungen für Elektroautos erlauben. Dabei gelten für Elektroautos andere Gesetze als für Verbrennungsfahrzeuge, die sich elegant im Maß der Regenerationsfähigkeit zusammenfassen lassen. Es zeigt sich etwa, dass teurer Leichtbau nicht unbedingt das Maß der Dinge sein muss. Was wir in diesem Aufsatz beschreiben, basiert auf Fahrzeugdaten von Serienproduktionsmodellen, also im Prinzip der Technologie von gestern. Auch das sollte im Gedächtnis bleiben, wenn wir die mehr als 130 Jahre Erfahrungen und Optimierungen mit verbrennungsmotorisch angetriebenen Autos mit dem Elektroauto vergleichen.

Ferdinand Dudenhöffer, Moritz Luhn

Mobilität für morgen – notwendig, herausfordernd, machbar

Unsere Mobilität muss und wird sich wandeln. Dieser Transformationsprozess ist notwendig, um den Herausforderungen in den urbanen Zentren der Zukunft gerecht zu werden. Die weiter voranschreitende Urbanisierung, das generell rasante Bevölkerungswachstum und der steigende Mobilitätsbedarf führen zu immer höheren Anforderungen an das Verkehrssystem und die Fahrzeugtechnik des Personen- und Gütertransports. Als Ergebnis können nur komplett neu gedachte systemisch geprägte Lösungen eine nachhaltige Antwort auf diese Herausforderungen sein. Kleine, wendige Fahrzeuge, ein gut ausgebauter öffentlicher Nahverkehr und ein CO2-neutraler Individualverkehr wird die intermodale Zukunft der urbanen Mobilität prägen. Neben diesem Mix an Verkehrsmitteln wird es auch eine Antriebsvielfalt geben. Dem elektrifizierten Antriebsstrang kommt eine Schlüsselrolle zu und langfristig wird Wasserstoff als Energieträger immer wichtiger werden. Neue Technologien, wie insb. die digitale Vernetzung und das autonome Fahren, werden den Wandel im urbanen Umfeld letztlich erst zum Durchbruch verhelfen und für ein anderes Verständnis von Mobilität sorgen.

Peter Gutzmer, Eike Christian Todsen

“M.A.D.E.”-Trends und Implikationen – Deutschland im internationalen Vergleich

Die Zukunft der Mobilität wird geprägt durch die Wechselwirkung von neuen Mobilitätsangeboten und schnellem technologischem Fortschritt, der diese Angebote teilweise erst ermöglicht. Speziell dem automatisierten Fahren, der Vernetzung des Fahrzeuges mit anderen Systemen im Rahmen des „Internet der Dinge“, sowie lokal emissionsfreien Antriebstechnologien, insbesondere dem batterieelektrischen Fahren, kommt hier erhebliche Bedeutung zu. In ihrer Kombination bewirken diese Trends eine Verringerung der Bedeutung des im eigenen Besitz befindlichen Autos als primäres Fortbewegungsmittel in Deutschland und in anderen hochindustrialisierten Nationen. Es ist davon auszugehen, dass in Indien, aber auch in China das eigene Auto gar nicht mehr zur meistgenutzten individuellen Mobilitätsform wird. Neue Mobilitätskonzepte und -technologien werden dagegen an Bedeutung gewinnen – diese erlauben weiterhin individuelle Mobilität, aber deutlich nachhaltiger. Mit der Konvergenz dieser Trends hin zu automatisierter, elektrischer „Mobilität als Service“ gehen potenziell massive Veränderungen für die Industrie, aber auch für die Gesellschaft als Ganzes einher – die Automobilindustrie wird ihre dominierende Rolle als Treiber und Garant von Beschäftigung und Wohlstand in Deutschland zumindest teilweise verlieren. Dies insbesondere dann, wenn es nicht gelingt, den technischen Vorsprung, den die Industrie über mehr als hundert Jahre weltweit hatte, weiterhin zu erhalten und in neuen Geschäftsmodellen zu nutzen.

Wolfgang Bernhart

Auto-Mobilität der Zukunft – Von frühen visionären Konzepten bis zum Strukturwandel der kommenden 2020er Jahre

„Die Automobil-Industrie arbeitet an ihrem größten Strukturwandel“ – so oder so ähnlich titulieren unisono alle Median die momentane Zeit des Umbruchs. Der Verfasser dieses Beitrags, Prof. Johann Tomforde, blickt nun mehr auf seine 50 Jahre Entwicklung & Design für alle Arten der Mobilität zurück – und macht erstaunliche Feststellungen. Auch wenn sich viele Dinge wiederholen oder schon vor langer Zeit von visionären Vordenkern konzipiert wurden. Die Realisierungs-Chancen sind heute größer denn je, weil nicht nur die Fahrzeugkonzepte und Technologien reif sind, sondern auch Gesellschaft und Kunden offen sind für disruptive Mobilitätslösungen!

Johann Tomforde

DACHSER Emission-Free Delivery: Nachhaltige City-Logistik in der Stuttgarter Innenstadt

Dieses Kapitel identifiziert und diskutiert die grundlegenden Ansätze, die die Planung und Umsetzung der Innenstadtbelieferung in Europa des Logistikdienstleisters DACHSER SE leiten.

Hella Abidi, Stefan Hohm, Christian Weber

Wie Schwerlast-Lkw in der Mobilität der Zukunft zur Milderung des Klimawandels beitragen können

In diesem Kapitel stellen wir Möglichkeiten vor, wie Schwerlast-Lkw in der Mobilität der Zukunft zur Milderung des Klimawandels beitragen können. Das Kapitel ist in vier Abschnitte unterteilt. Im ersten Abschnitt erläutern wir die aktuelle Situation und die Komplikationen bei der Milderung des Klimawandels im Hinblick auf Schwerlastfahrzeuge. Außerdem gehen wir auf die Bilanzen ein, die im Folgenden von Bedeutung sind. Im zweiten Abschnitt sind vier Maßnahmen aufgeführt, mit denen bei schweren Lkw der Ausstoß von Treibhausgaben gesenkt werden kann. Für diese vier Maßnahmen beschreiben wir die jeweiligen technischen Möglichkeiten. Im dritten Abschnitt stellen wir die Ergebnisse aus der Modellierung von Szenarien vor, mit denen die CO2-Emissionen von schweren Nutzfahrzeugen bis zum Jahr 2050 um 80 % im Vergleich zu 1990 reduziert werden können. Im Einzelnen werden die Ergebnisse zweier Szenarien vorgestellt: das Szenario der ausgewogenen Energieträger und das Szenario des beschleunigten Wandels. Im vierten Abschnitt ziehen wir Schlussfolgerungen und geben einen Ausblick auf notwendige Maßnahmen.

Stefan Pischinger, Michael Wittler, Philipp Wienen

Ist Autofahren ein Grundrecht?

Jede und jeder spürt es: Immer mehr Pendler, immer mehr Autos auf den Straßen, immer mehr gestresste Arbeitnehmer, immer schlechtere Luft. Die ersten deutschen Großstädte haben Fahrverbote für ältere Dieselautos. 60 % aller deutschen Arbeitnehmer pendeln von ihrem Wohnort zum Arbeitsplatz in einen anderen Ort. Und die meisten Pendler fahren mit einem PKW zur Arbeit. Durchschnittlich 19 km am Tag – zweimal. Die Zahl der Pendler in Frankfurt stieg seit dem Jahr 2000 um 17 %, die Zahl der Wochenendpendler hat sich verdreifacht.

Franz Alt

Chapter 15. Die Rolle der Sparkasse Darmstadt in einer SMART REGION

Wie ein vernetztes Ökosystem das Banking verändert

Der vorliegende Fachartikel gibt einen Überblick über die Bedeutung von SMART BANKING in einer vernetzten Stadt wie Darmstadt, der Digitalstadt Deutschlands, und ihrer Umgebung. Er zeigt sowohl die Bedingungen, wie den Einsatz von Schlüsseltechnologien, als auch die Auswirkungen, wie die Nutzung von digitalen Geldbörsen oder Identitätsdiensten im Web, auf. Am Beispiel der Sparkasse Darmstadt wird erkenntlich gemacht, wie bereits heute und in naher Zukunft der Alltag in Bezug auf das persönliche Finanzmanagement unserer digital-affinen Kunden aussieht. Smartes Banking betrifft nicht nur zu Zeiten von Industrie 4.0 unsere Firmenkunden, sondern u. a. durch die PSD2, also der neuen Zahlungsdienstrichtlinie für das Mobile- bzw. Online-Banking seit 14.09.2019, auch unsere Privatkunden. Der Fachartikel stellt folglich das Potenzial des sog. „Internet bzw. Payment of Things“ für die Bankenbranche vor. Denn in einer intelligent vernetzten Region spielt das Bezahlen eine erhebliche Rolle. Indem sich das Medium Internet stetig im Wandel befindet, verändert sich auch das Banking. Es ist bargeld- und kontaktlos. Es ist digital. Es ist mehr als nur Kartenzahlung. Es macht sich Alltagsgegenstände wie das Smartphone, ehemals Funktelefon, oder die Smartwatch, ehemals Armbanduhr, zu Nutze. Es basiert zunehmend auf Machine Learning, Big Data, Blockchain und Künstlicher Intelligenz. SMART BANKING bietet Finanzdienstleistern die Chance auf mehr Kundennähe, sodass diese Arbeit sowohl für den zukünftigen Finanzberater, der digital sein wird, als auch für junge Bankkunden, u. a. die sog. Young Affluents, die mit den neuen Technologien vertraut sind und gezielt die Vorzüge der Mobilität und Flexibilität verwenden möchten, interessant ist. Die theoretische Annahme, wie die Rolle von Finanzinstituten in einem vernetzten Ökosystem aussehen kann, wird durch bereits vorhandene Produkte und Services wie eSafe, Fotoüberweisung, yes® usw. bestätigt, bzw. anhand von fiktiv entworfenen, zielgruppen-ähnlichen Personas der Sparkasse Darmstadt plakativ gemacht.

Saskia Templin

Chapter 19. Smarte Öffentliche Mobilität in Stadt und Region

Digitale Technologien verändern auch im Mobilitätsbereich bestehende Geschäftsmodelle und Nutzungsgewohnheiten. Für die Branche des Öffentlichen Personennahverkehrs entsteht daraus die Notwendigkeit, sich mit neuen Wettbewerbern auseinanderzusetzen und sich an veränderte Kundenwünsche anzupassen. Dabei gilt es, das Kerngeschäft mit Bussen und Bahnen mit neuen, individuelleren und flexibleren Angeboten zu ergänzen und zusammen mit den Angeboten anderer Anbieter zu einem multi- und intermodalen Gesamtpaket zu schnüren. So können attraktive Alternativen zum motorisierten Individualverkehr in urbanen wie in ländlichen Räumen entstehen. Der Beitrag zeigt, dass für eine wirklich „smarte“ Öffentliche Mobilität jedoch mehr notwendig ist als ein attraktiver ÖPNV. Damit durch digitale Anwendungen nicht mehr Verkehr entsteht, muss ein moderner ÖPNV in ein integriertes Verkehrskonzept eingebettet werden, welches Stadt und Land zusammendenkt und das von regulativen Maßnahmen flankiert wird.

Franziska Rischkowsky, Susanne Straßer

Chapter 21. Carsharing als Baustein einer Smart Region Strategie

Viele Städte in Deutschland leiden unter einer massiven Verkehrsüberlastung: Staus, Umweltprobleme und nicht zuletzt die Beeinträchtigung der Lebensqualität der Menschen sind die Folgen dieser Verkehrsproblematik. Ausgehend von diesem Sachstand zeigen die Autoren anhand in der Praxis erworbener Kenntnisse auf, welche Ineffizienzen bei der Nutzung des motorisierten Individualverkehrs bestehen und wie jeder einzelne seine individuelle Mobilität entsprechend verändern kann, um so einen Beitrag zu einer Verkehrswende zu leisten. Carsharing kann hier ein Baustein sein, um das Verkehrsverhalten nachhaltig anzupassen und die Nutzung des Umweltverbundes (Umweltverbund bezeichnet die Gruppe der „umweltverträglichen“ Verkehrsmittel, also nicht motorisierte Verkehrsträger (beispielsweise Fußgänger oder Fahrräder), öffentliche Verkehrsmittel (Bahn, Bus und Taxis), sowie Carsharing und Mitfahrzentralen.) zu begünstigen. Ein wichtiger Erfolgsfaktor ist dabei die Vernetzung der Angebote innerhalb einer Region. Wie dies gelingen kann und welche Rolle dabei die IT einnimmt, wird in diesem Beitrag erläutert.

Martin Trillig, Reinhard Becker

2. Systeme zur Speicherung elektrischer Energie

Die Speicherung elektrischer Energie war von Anfang an ein Teil des Energiesystems. Das erste elektrische Stadtlicht wurde mit Strom aus einem Gleichstromgenerator in Kombination mit Batteriespeicherung versorgt. Seit vielen Jahren in Vergessenheit geraten, erleben elektrische Energiespeichersysteme, insbesondere Batteriespeichersysteme, seit Ende des 20. Jahrhunderts eine Renaissance. Mit Pilotprojekten wurden viele neue Anwendungsfelder erschlossen und neue Technologien, wie z. B. Lithium-Ionen-Batterien, erfolgreich weiterentwickelt. Im Zusammenhang mit der Entwicklung des Smart Grid im 21. Jahrhundert stellen sich auch den Speichersystemen neue Aufgaben, die in diesem Kapitel diskutiert werden. Um Speicheranwendungen zu fördern, wird in diesem Kapitel auch ein generisches Modell für Energiespeichersysteme (EES) vorgestellt und diskutiert. Dieses deckt sowohl Aspekte der einzelnen Anlagen als auch der komplexen Netzplanung ab. Durch mehrere Beispiele werden in diesem Kapitel die Vorteile des Modells veranschaulicht. Von einfachen technischen Aufgaben bis hin zur wirtschaftlichen Optimierung und zu multikriteriellen Betrachtungen können die Anwendungen von EES mit dem Modell analysiert werden.

Przemyslaw Komarnicki, Pio Lombardi, Zbigniew A. Styczynski

5. Speichertechnologien und -systeme

Das Spektrum der Speicheranwendungen ist sehr breit gefächert. Es hängt von der Platzierung der EES im Smart Grid (z. B. Übertragung oder Verteilung) oder den Aufgaben, die sie erfüllen müssen (z. B. Stromqualität oder Spitzenlastreduktion), ab. Für jede dieser Anwendungen eignen sich unterschiedliche Speichertechnologien. Diese werden in diesem Kapitel vorgestellt und, basierend auf zahlreichen Schemata, deren Funktionsweise erläutert. Darüber hinaus werden diese EES auch durch die wichtigsten technischen und wirtschaftlichen Parameter charakterisiert.

Przemyslaw Komarnicki, Pio Lombardi, Zbigniew A. Styczynski

1. Zukünftige Energiesysteme

Der Energieverbrauch steigt weltweit kontinuierlich an. Die Tatsache, dass die Gefahren des Klimawandels für die Erde längst erkannt sind, bedeutet, dass der Anteil erneuerbarer Energiequellen (EE) am Energiemix vieler Länder zunimmt. Erneuerbare Energien substituieren inzwischen technisch und wirtschaftlich erfolgreich fossile Energiequellen. Dadurch, dass die Energie der Zukunft in einer Umwandlungskette im Wesentlichen über Elektrizität erzeugt wird, kommt den elektrischen Energienetzen eine neue Rolle zu. Smart Grids, die elektrischen Netze der Zukunft, müssen flexibel sein, aber gleichzeitig eine zuverlässige und sichere Energiequelle bleiben. Viele dieser Herausforderungen werden in diesem Kapitel ausführlich diskutiert und die Flexibilitätsoptionen für das Smart Grid vorgestellt.

Przemyslaw Komarnicki, Pio Lombardi, Zbigniew A. Styczynski

6. Mobile Energiespeichersysteme. Elektromobilität und elektrisches Netz

Elektrofahrzeuge, d. h. per Definition Fahrzeuge, die von einem Elektromotor angetrieben werden und ihre Energie aus einer wiederaufladbaren Traktionsbatterie oder einem anderen tragbaren Energiespeichersystem beziehen und durch ein externes Gerät aufgeladen werden, sind nichts Neues. Werner von Siemens entwickelte und baute 1882 sein Fahrzeug „Elektromote“ und Ferdinand Porsche entwickelte und baute 1900 den „Lohner-Porsche“. Heute erleben Elektrofahrzeuge ein Wieder aufleben. Dies ist eine logische Folge der Umstellung der Energiesysteme, die als Antwort auf den Klimawandel gesehen wird. In diesem Kapitel werden die Grundlagen dieser Technologie verdeutlicht. Sie ist jedoch im Zusammenhang mit dem Smart-Grid-Konzept zu sehen und wird deshalb hier auch in ihrer Komplexität dargestellt. Einige Beispiele für die Entwicklung und Realisierung von Elementen und Systemen der Elektromobilität runden die Ausführungen in diesem Kapitel ab.

Przemyslaw Komarnicki, Pio Lombardi, Zbigniew A. Styczynski

Kapitel 10. Auto-Mobilität 2040

Die Ausführungen dieses abschliesseden Kapitels werfen einen Blick in das Jahr 2040 und wagen anhand einiger Beispiele eine Vision, wie sich die Umwelt, die IT, sowie Autoindustrie und Mobilität entwickeln könnten. Der futuristische Ausblick soll für die mit Hochdruck anlaufende digitale Transformation zusätzliche Ideen geben und besonders die Attitüde und den Mut stärken, weitreichend, innovativ und agil in kurzen Schritten voranzugehen. In der aktuellen Situation muss Schnelligkeit vor sorgfältigem Abwägen gehen. Es ist Zeit zum „Execute“, wie es seinerzeit der IBM-CEO Lou Gerstner seiner Mannschaft in Zeiten großer Veränderungen einhämmerte. und so den Elefanten zum Tanzen brachte - sprich zu Entrepreneurship und andauernder Änderungsbereitschaft. Diese Attitüde ist die Voraussetzung für eine erfolgreiche digitale Transformation der Automobilidustrie. So besteht die Chance, dass die Goliaths bzw. die etablierten Hersteller sich weiter gegen die Davids bzw. die neuen Herausforderer durchsetzen.

Uwe Winkelhake

Kapitel 5. Vision digitalisierte Automobilindustrie 2030

In den vorhergehenden Kapiteln wurden Trends und Entwicklungen erläutert, die begründen, dass sich die Automobilindustrie völlig verändern wird. Nur so können Klimawandel, Marktveränderungen und Kundenerwartungen adequat umgesetzt werden. Für die etablierten Automobilunternehmen ist es daher überlebenswichtig, die erforderliche Transformation mit einer umfassenden Digitalisierungsstrategie und -roadmap anzugehen. Ausgangspunkt ist eine Analyse der zukünftigen Erwartungen des Marktes und daraus abgeleitet die Beschreibung einer Vision, wie sich diese Industrie in den Hauptbereichen verändern muss. Daraus ergeben sich wiederum die Ziele der Transformationsstrategie, für die dann Handlungsfelder festzulegen sind. Somit wird die Basis für eine Roadmap für Schlüsselprojekte gelegt, die dann im Folgekapitel aufgegriffen wird.

Uwe Winkelhake

Kapitel 2. Informationstechnologie als Digitalisierungstreiber

Getrieben durch die extreme Zunahme der Leistungsfähigkeit der Informationstechnologie (IT) rollt die Digitalisierungswelle unaufhaltsam und immer schneller weiter auf uns zu. Als Synonym für die andauernde massive Leistungssteigerung in der IT steht seit Jahren das sogenannte Mooresche Gesetz, das bereits vor über 50 Jahren eine Verdoppelung der Leistungsfähigkeit integrierter Schaltkreise innerhalb eines Zeitraums von 12 Monaten beschrieb. Bei unveränderter Basistechnologie wäre das Gesetz längst nicht mehr gültig. Aufgrund von Technologiesprüngen besteht der Grundsatz des exponentiellen Wachstums der Leistungsfähigkeit jedoch weiterhin. Daher werden in dem Kapitel neue technologische Wege der IT und auch damit einhergehende Herausforderungen aufgezeigt. Ein Ausblick auf die Technologische Singularität runden den Buchabschnitt ab.

Uwe Winkelhake

Kapitel 9. Beispiele innovativer Digitalisierungs-Projekte

In den bisherigen Buchkapiteln wurden ausführlich Treiber, Markt- und Kulturveränderungen und auch die IT Transformation als Rahmenbedingungen der digitalen Transformation erläutert. Es wurde eine Vorgehensweise vorgestellt, wie das Thema Digitalisierung strukturiert und ganzheitlich anzugehen ist. Zur Motivation und Veranschaulichung zeigt nun dieses Kapitel für die Handlungsfelder des zugrundeliegenden „Digitalisierungshauses“ innovative und erfolgreiche Praxisreferenzen. Der Minibus „Olli“ ist ein Beispiel für Crowdsourcing, 3D-Druck und kognitive Lösungen als Basis für autonomes Fahren. Vorbeugende Wartung, Transparenz in der Zulieferkette und eLearning am Montageplatz sind Lösungen aus dem Bereich Industrie 4.0 und lernende Konfiguratoren und Fahrzeugverkauf über das Internet verändern die Kundenerfahrung im Vertrieb. Weiterhin wird ein Beispiel erläutert, zusätzlichen Umsatz durch die Vermarktung von Daten und durch die Vermittlung von Serviceleistungen zu generieren.

Uwe Winkelhake

Kapitel 6. Roadmap einer nachhaltigen Digitalisierung

Die Entwicklung der Automobilindustrie bis zum Jahr 2030 wurde für wesentliche Kernbereiche analysiert und für Kernbereiche Zielrichtungen für die zwingend erforderliche Transformation beschrieben. Zwischen dem aktuell Erreichten und den erforderlichen Veränderungen liegt eine erhebliche Wegstrecke, die es auf Basis einer umfassenden Roadmap fokussiert zu gestalten gilt. Zu dem dazu erforderlichen integrierten Vorgehen werden in diesem Kapitel ausführliche Vorschläge erarbeitet, basierend auf langjährigen Studien und Projekten des Autors, ergänzt um relevante Erfahrungen und Referenzen vorgestellt in Studien und Fachliteratur. Als Basis einer umfassenden Digitalisierungs-Roadmap wird als Gesamtrahmen ein „Digitalisierungshaus“ entwickelt, gegliedert in vier Fokusbereiche und zwei Querschnittsthemen. Für jedes Fokusthema werden die erforderlichen Schritte zur Umsetzung erläutert. Beispielsweise wird ein Lösungskonzept für eine Integrationsplattform als Basis für Connected Services und neue digitale Produkte vorgestellt und der Lösungsansatz auch für innerbetriebliche Plattformen für Finanz-, Einkauf und Personalservices weiterentwickelt. Prototypfreie Entwicklung und Industrie 4.0 sind weitere Schwerpunktthemen, die strukturiert anzugehen sind.

Uwe Winkelhake

Kapitel 6. Synchronmaschine

In diesem Kapitel werden die bereits aus dem Buch „Elektrische Antriebe—Grundlagen“ [Sch94; Sch00a; Sch07b; Sch09b; Sch13] bekannten Gleichungen sowie Signalflusspläne der verschiedenen Ausführungsformen der Synchronmaschinen kurz dargestellt. Um den Einstieg auch in diesem Buch zu ermöglichen, sei u. a. auf Kap. 4.1.1 auf Seite 404 (Drehfeldmaschine allgemein) und auf Kap. 4.1.2 auf Seite 405 (Raumzeigerdarstellung) hingewiesen, die wesentliche Grundlagen für das Verständnis enthalten.

Dierk Schröder, Joachim Böcker

6. § 6 Klimaschutzrecht

Durch menschliche Aktivitäten verursachte, sogenannte anthropogene Emissionen erhöhen die Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre und bewirken einen globalen Temperaturanstieg. Im Vergleich zum vorindustriellen Niveau (1880) ist die mittlere Jahrestemperatur um 1,5 Grad Celsius gestiegen. Für den Zeitraum bis 2100 prognostiziert der sogenannte Weltklimarat, das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), je nach zugrunde gelegtem Emissionsszenario eine globale Erderwärmung zwischen 0,9 bis 5,4 Grad Celsius gegenüber dem vorindustriellen Niveau. Die Folgen eines solchen Klimawandels sind vielfältig und regional unterschiedlich stark ausgeprägt: Einerseits bewirkt der Anstieg der globalen Mitteltemperatur, dass Gletscher tauen, Eisschilde an Masse verlieren, sich Ozeane erwärmen und der mittlere Meeresspiegel steigt. Andererseits könnten sich Jahreszeiten und Niederschlagsmuster verändern und zur Verschiebung von Klima- und Vegetationszonen führen. Dies könnte die Bodenfruchtbarkeit und in der Folge die Nahrungsmittelproduktion sowie die Artenvielfalt beeinträchtigen. Davon wären insbesondere Entwicklungsländer betroffen. Zudem ist damit zu rechnen, dass Extremereignisse wie Hitzeperioden, Wirbelstürme, Dürren, Starkregen und Überflutungen häufiger und in extremerer Ausprägung auftreten werden. Der Klimawandel ist mit den genannten Folgen schon heute auf allen Kontinenten feststellbar. Es sind die Entwicklungsländer, die besonders unter diesen Auswirkungen zu leiden haben.

Susanna Hoffmann-Much

2. Urbane Mobilität

Wie aus dem vorangegangenen Kulturkapitel ersichtlich wurde, hat sich das Thema urbane Mobilität mit Ausbruch der Coronakrise deutlich verändert. Die Welt ist nahezu zum Stehen gekommen. Ob es generell zu einer Entschleunigung kommen wird, werden die nächsten Monate zu zeigen haben. Kontaktverbote und damit einhergehend leere Innenstädte und Autobahnen haben einen neuen Lebensrhythmus generiert, die Frage ist, ob und wie lange er anhalten wird. Mobilität konnte den Lebensraum eines jeden Einzelnen erweitern und wird demnach als Schnittstelle zur Stadtentwicklung gesehen, die Arbeit, Wohnen und Leben miteinander verbindet. Verändert sich die Mobilität, verändert sich die Stadt mit ihr. Aufgrund der negativen Folgen, die beispielsweise mit dem Verbrennungsmotor einhergehen, verliert das Automobil zunehmend an Bedeutung, und neue nachhaltige Alternativen werden gesucht und gefordert. Die Bandbreite reicht hierbei von Seilbahnen über autonomes Fahren, Elektromobilität, Mikromobilität bis hin zu Angeboten wie Car-, Roller- oder Bikesharing. Nachfolgend wird zu klären sein, welche Einflüsse diese Fortbewegungsmittel auf die Stadt der Zukunft haben werden.

Torsten Ambs, Kathrin Pipahl

3. erlebnisRAUM Stadt

Jeder Mensch hat eine eigene Vorstellung von seiner Traumstadt. Bestimmte Assoziationen werden zu Städten gebildet, die als Wiedererkennungswert fungieren können. Der Assoziationsraum Stadt setzt sich aus vielen Elementen zusammen. München ist nicht nur das Oktoberfest und Nürnberg nicht gleich Bratwurst. Der Assoziationsraum wird aus Wahrnehmungen, Personen, Landschaften, Gebäuden und Erlebnissen gebildet. Die einzelnen Faktoren stehen nicht in linearen Beziehungen zueinander, gleichwohl muss man sie als einzelne Stellschrauben kennen, um die Marke Stadt aufbauen zu können. Im Zeitalter eines War of Talents muss der Markenaufbau als zentrale Aufgabe angesehen werden. Im Gegensatz zur Metaebene Assoziationsraum ist der erlebnisRAUM ein subjektiv wahrgenommenes Konstrukt, das sich zusammensetzt aus den einzelnen innerstädtischen Angeboten wie Handel, Gastronomie oder Freizeit. Die daraus ableitbaren Lebensmodelle runden das Gesamtangebot einer Stadt ab.

Torsten Ambs, Kathrin Pipahl

Kapitel 6. Umsetzung konkret angehen

Wenn mit konkreten Massnahmen der digitale Wandel in einer öffentlichen Verwaltung bewältigt werden soll, dann handelt es sich meistens um ein umfangreicheres Changeprojekt. In diesem Kapitel werden unterschiedliche Ansätze vorgestellt, wie ein solches Changeprojekt gelingen kann. Dieses Kapitel ist insbesondere für die politische, strategische Leitung und die operativen Verwaltungsleitungen interessant: Scheitern Changeprojekte liegt die Ursache häufig in Führungsfehlern.

Matthias Meyer

Kapitel 2. Computer

Die Grundidee des Computers ist die Nutzung elektronischer Schaltkreise. Daher verwendet der Computer das Bit mit den zwei Ausprägungen 0 und 1. Es ist naheliegend, dass eine Zahl, z. B. 238, nicht als 0 oder 1 abgelegt werden kann. Daher kombiniert man Folgen von Bits zu Bytes, z. B. eine 8-Bit-Darstellung 01010011. 8 Bits bilden die Standardgröße. Mittlerweile gibt es Rechner mit 8 Bits, 16 Bits, 32 Bits und 64 Bits.

Bernhard Miebach

7. Trends und Entwicklungen

Der traditionelle After Sales Service inklusive der hohen Margen und Gewinnbeiträge steht einem Wandel gegenüber. Digitale Transformation, Globalisierung oder disruptive Geschäftsmodelle verändern die etablierten Rahmenbedingungen des Geschäftsbereiches zunehmend. Daher sollten sich Unternehmen auf diesen Wandel vorbereiten und Veränderungen in der eigenen Organisation anstoßen. Aus diesem Grund wird in dem letzten Kapitel des vorliegenden Buches auf wichtige Trends im After Sales Service eingegangen. Zu nennen sind hierbei der Ansatz der Servitization (Abschn. 7.1), die Digitale Transformation im After Sales Service (Abschn. 7.2), digitale Geschäftsmodelle (Abschn. 7.3), das Smart Service Engineering (Abschn. 7.4) oder der Einfluss der Elektromobilität auf den automobilen After Sales Service (Abschn. 7.5).

Uwe Dombrowski, Simon Fochler, Constantin Malorny, Uwe Winkelhake, Volker Stich, Philipp Jussen, Benedikt Moser, Marcel Faulhaber, Jens Pöppelbuß, Lisa Sontowski, Christian Engel, Tobias Stefanak, Felix Buck

Neue Mobilitätsangebote in Wohnquartieren: Maßnahmen und Wirkungen aus Sicht von öffentlicher Verwaltung, Wohnungswirtschaft und Planung

Mobilitätsangeboten in Wohnquartieren wird ein großes Potenzial für die Lösung von Verkehrsproblemen in Städten und für eine flächeneffiziente, nachhaltige Verkehrs- und Siedlungsentwicklung zugesprochen. Dieser Beitrag greift diese Diskussion auf und stellt auf Basis einer deutschlandweiten Expertenbefragung Erfahrungen und Einschätzungen unterschiedlicher Akteursgruppen aus der Praxis mit Mobilitätsangeboten in Wohnquartieren, deren Wirkungen auf Flächeneffizienz und Verkehrsaufkommen sowie mögliche Motive und Herausforderungen bei der Umsetzung vor.

Rebekka Oostendorp, Julia Oehlert, Benjamin Heldt

Wege, Umwege und Irrwege zur Verkehrswende – (Selbst-)kritische Perspektiven aus Wissenschaft und Praxis

Eine Vielzahl von Modellprojekten zu neuen und alternativen Formen von Mobilität deutet darauf hin, dass Alternativen zum derzeitigen Mobilitätssystem nicht nur in der Wissenschaft, sondern auch in der gesellschaftlichen Praxis verhandelt werden. Dies schließt eine ganze Reihe von Sektoren, Akteurs- und Interessengruppen ein, etwa die Stadt- und Verkehrsplanung, politische Mandatsträger auf allen räumlichen Ebenen, Lobbygruppen sowie die Fahrzeug-, Verkehrs- oder Immobilienwirtschaft.

Alexandra Appel, Joachim Scheiner, Mathias Wilde

Die Klimabeschlüsse der Bundesregierung: Wenn möglich, bitte wenden! Ein fiktives Interview

Die Klimabeschlüsse der Bundesregierung sollen zu einer Reduzierung der klimarelevanten Emissionen des Verkehrs beitragen, unter anderem durch einen Preis für den CO2-Ausstoß. Diese Abgabenerhöhung fällt auch nach dem Vermittlungsverfahren mit dem Bundesrat so gering aus, dass keine wesentlichen Auswirkungen auf den Neufahrzeugkauf und die Pkw-Nutzung zu erwarten sind. Das fiktive Interview führt aus, warum die seitens der Bundesregierung angekündigte „Mobilitätswende“ auf diese Weise nicht zu erreichen ist.

Christian Holz-Rau

13. Wertschöpfungsvariationen und Innovationen: Typen, Struktur und Ermöglichung

Wertschöpfungsvariationen sind jene Maßnahmen, die für eine verbesserte Passung zu unternehmensinternen sowie -externen Gegebenheiten, Entwicklungen, Problemen und Potenzialen gestartet werden. Deren Realisierung folgt den Ideen sowohl geplanter Projekte als auch einer Entwicklung aus sich selbst heraus. Im Idealfall führt beides zu Innovationen. Erforderlich dafür ist ein organisatorisches Lernen. Angesprochen ist eine kollektive Fähigkeit, organisatorische Regelungen durch Wissensbestände anzureichern und zu implementieren. Was so einfach klingt, ist überaus anspruchsvoll. Unterschiedliche Lernformen müssen verstanden werden, passende Wissensbestände müssen gesucht und nachgehalten werden, um dann in geeigneter Form Mitarbeitern und Führungskräften zur Verfügung zu stehen. Diese Komplexität erfährt noch eine Steigerung aufgrund von Barrieren, die Veränderungen behindern. Auch ein Umgang damit wird in diesem Kapitel deutlich.

Michael J. Fallgatter

Smart Services und ihr Einfluss auf die Wertschöpfung und Geschäftsmodelle von Unternehmen

In den letzten Jahren wurde die Digitalisierung verstärkt vor dem Hintergrund des Internets der Dinge betrachtet, bei dem jegliche Bestandteile des täglichen Lebens zu intelligenten Objekten (Smart Products) werden und mit dem Internet verbunden sind. Aufbauend auf den Smart Products entstehen neue digitale Dienstleistungen, sogenannte Smart Services. Mit diesen intelligenten Dienstleistungen werden völlig neue Wertschöpfungspotenziale erschlossen, die sich ebenfalls auf die Geschäftsmodelle von Unternehmen auswirken. Ziel dieses Beitrages ist es, einerseits einen allgemeinen Einstieg in den Themenkomplex der Smart Services zu bieten und selbige andererseits spezifisch vor dem Hintergrund ihres Wertschöpfungspotenzials für Geschäftsmodelle und Ökosysteme näher zu beleuchten.

Ute Paukstadt, Gero Strobel, Stefan Eicker, Jörg Becker

Open Access

7. Auf dem Weg zu einer nachhaltigen Mobilität

Mit der Entwicklung emissionsarmer alternativer Antriebstechnologien sowie einer zunehmenden Automatisierung und Digitalisierung der Fahrzeuge und Verkehrssysteme bestehen die technischen Möglichkeiten, eine nahtlose, nachhaltige Mobilität gleichzeitig sozial, ökologisch und ökonomisch gerecht umzusetzen. Jetzt gilt es, einzelne Mobilitätsangebote in einem effizienten Mobilitätssystem zusammenzufuhren, das nicht nur die vielfaltigen Anforderungen der Nutzer:innen möglichst gut bedienen kann, sondern vor allem ein Erreichen der Nachhaltigkeitsziele ermöglicht und vorantreibt.

Dr. Carolin Zachäus, Dr. Benjamin Wilsch, Dr. Eyk Bösche, Dr. Martin Martens, Annette Randhahn

Open Access

5. Klimafreundliche Kommunen

Kommunen sind die kleinste politische und administrative Einheit des Staates. Nah an der Bevölkerung haben sie auch die Aufgabe, globale Probleme auf die lokale Ebene zu übertragen und sich aufdrängende Fragen zu losen. So müssen sich Kommunen an die schon spürbar manifesten Klimaänderungen anpassen, um zukunftsfähig wirtschaften und den Bürger:innen ein lebenswertes Umfeld mit funktionierenden Infrastrukturen bieten zu können.

Angelika Frederking, Jan-Hinrich Gieschen, Maximilian Lindner, Dr. Doreen Richter

6. Hinweise für die Bemessung und Gestaltung von Außenanlagen

Die Dimensionierung und Gestaltung der verkehrlichen Infrastruktur beziehen sich sowohl auf die Anlagen auf dem entsprechenden Gelände des Einzelhandelsstandorts als auch auf die Ein- und Ausfahrten sowie ggf. auch auf das Umfeld. In diesem Kapitel sollen hierzu relevante Aspekte benannt und praktische Hinweise zur Bemessung und Gestaltung von Außenanlagen gegeben werden.

Siegmar Gumz, Claudia Nash, Matthias Jakob

5. Verträglichkeitsprüfung

Im Rahmen der Verträglichkeitsprüfung wird untersucht, ob eine geplante Nutzung in Bezug auf die bestehende städtebauliche, verkehrliche und ökologische Situation sowie hiermit verbundene Zielsetzungen als verträglich einzustufen ist. In dieser Publikation liegt der Fokus insbesondere auf der verkehrlichen Erschließung eines Standorts, sodass verkehrliche Aspekte in diesem Kapitel im Vordergrund stehen.

Siegmar Gumz, Claudia Nash, Matthias Jakob

Chapter 5. Kooperative und agonale Theorien des Staats

Die Lehren der weltlichen Philosophen, denen sich das fünfte Kapitel widmet, begründen in hohem Maße gesellschaftliche Tiefenstrukturen, insbesondere auch innere Bindungskräfte von Sozialsystemen. Unterschieden wird zwischen kooperativen Lehren, die die menschliche Zusammenarbeit erklären und die Soziabilität des Menschen betonen, und den agonalen Lehren, die Rivalität und Kampf als unausweichlich ansehen oder sogar verherrlichen. Der betrachtete Zeitrahmen umfasst rund 2.500 Jahre. Die Ausbeutung durch Arbeit in den Entwicklungsländern und die ökonomischen Folgen des Klimawandels werden beispielhaft als Wirtschaftskriege identifiziert, bei denen agonales Verhalten als sozial akzeptabel angesehen wird.

Ulrich Blum

26. Elektrische Antriebstechnik

Antriebe sollen in geeigneter Form die Energie für technische Bewegungs‐ und Stellvorgänge liefern. Die anzutreibenden Arbeitsmaschinen sind hauptsächlich Werkzeugmaschinen (s. Abschn. 45.2, Kap. 48 und 49), Aufzüge, Krananlagen, Fördereinrichtungen, Pumpen, Lüfter, Kompressoren, Walzanlagen, Kalander, Ventile, Schieber, Positioniereinrichtungen, Roboter (s. Abschn. 45.2 und 51.2). Dazu kommen Fahrzeugantriebe für Schienenfahrzeuge [15] und für elektrisch angetriebene Straßenfahrzeuge [16, 17].Für den Antrieb bestehen dabei folgende Aufgaben: Bereitstellung von Drehmomenten (Kräften) und Winkelgeschwindigkeiten (Geschwindigkeiten) in Anpassung an die Arbeitsmaschine bzw. den technologischen Prozess, Sicherstellung eines nach den Kriterien des Prozesses möglichst optimalen zeitlichen Bewegungsablaufs und Durchführung der elektromechanischen Energiewandlung mit möglichst geringen Verlusten. Als Antriebsmotoren kommen alle in Kap. 24 genannten rotierenden Maschinen (Asynchron‑, Synchron‐ und Gleichstrommaschinen sowie ihre Sonderbauformen) in Frage. Für manche Zwecke werden auch Linearmotoren eingesetzt.

Wilfried Hofmann, Manfred Stiebler

23. Transformatoren und Wandler

Ein einfacher Transformator weist zwei Wicklungen (Primärwicklung 1 und Sekundärwicklung 2) auf, die magnetisch gekoppelt sind [1–3]. Er stellt damit einen umkehrbaren Vierpol dar. Aktive Teile des Transformators sind das Wicklungskupfer und das den magnetischen Fluss führende Eisen; je nach Aufbau spricht man vom Kern- oder Manteltransformator (Abb. 23.1).Die magnetischen Eigenschaften werden durch die Induktivitäten L1, L2 der Wicklungen und durch die Gegeninduktivität M beschrieben. Fließen die Wicklungsströme i1, i2, so entstehen die mit der Primär- und Sekundärwicklung verketteten Flüsse (Gesamtflüsse): 23.1 $$\Psi_1=L_1 i_1+M i_2\:,\quad\Psi_2=L_2 i_2+M i_1\:.$$ Ψ 1 = L 1 i 1 + M i 2 , Ψ 2 = L 2 i 2 + M i 1 . Der Grad der magnetischen Kopplung äußert sich in dem Streukoeffizienten 23.2 $$\sigma=1-\frac{M^2}{L_1 L_2}\:.$$ σ = 1 - M 2 L 1 L 2 . Außerdem weisen die Wicklungen die ohmschen Widerstände R1, R2 auf. Dem Transformator lässt sich ein Ersatzschaltbild nach Abb. 23.2a zuordnen. Das Verhalten im eingeschwungenen Zustand bei sinusförmigen Klemmengrößen der Kreisfrequenz ω wird dann beschrieben durch die Spannungsgleichungen 23.3 $$\begin{aligned} & \underline{U}_1=(R_1+\mathrm{j}\omega L_1)\;\underline{I}_1 +\mathrm{j}\omega M\underline{I}_2\:,\\ & \underline{U}_2=\mathrm{j}\omega M \underline{I}_1 +(R_2+\mathrm{j}\omega L_2)\;\underline{I}_2\:.\end{aligned}$$ U ¯ 1 = ( R 1 + j ω L 1 ) I ¯ 1 + j ω M I ¯ 2 , U ¯ 2 = j ω M I ¯ 1 + ( R 2 + j ω L 2 ) I ¯ 2 .

Wilfried Hofmann, Manfred Stiebler

50. Verteilen und Speicherung von Nutzenergie

Neben den leitungsgebundenen Energien von Erdgas, Strom und Fernwärme spielen die Primärenergietransporte von Kohle und Öl eine bedeutende Rolle. Für den Ausbau der Energietransportsysteme sind entscheidend die Lage heimischer Energievorkommen, die Importabhängigkeit und die dazu räumlich sich ergebenden Verbraucherschwerpunkte. Für den wirtschaftlichen Transport spielt die Entfernung die entscheidende Rolle.Flüssige und gasförmige Brennstoffe und Fernwärme werden in Stahlrohren bis zu 1420 mm Durchmesser bei einem Druck bis zu 75 bar transportiert [1]. Stahlrohre sind gegen Korrosionen zu schützen, da bei Erdverlegung Sauerstoff und Säuren im Boden vorhanden sind, die das Rohrmaterial angreifen. Beim Gastransport kann es auch auf der Innenseite zu Korrosionen durch ausfallende feuchte Stoffe kommen. Unzulässige Betriebszustände sollen durch Schnellauslösung selbsttätig zur Abschaltung der Anlage und Meldung an die Betriebszentrale führen. Alle elektrischen Anlageteile und Betriebsmittel sind „explosionsgeschützt“ zu installieren.Während die Kohle auf dem Wasser‑ und Schienenweg transportiert wird, erfolgt der Mineralöltransport vielfach in Komponentenpipelines von den Seehäfen zu den Raffinerien.Die Rohölversorgung der deutschen Raffinerien per Rohrleitung erfolgt zum größten Teil über deutsche Häfen sowie über Rotterdam, Antwerpen und über die Häfen Genua und Triest.

Prof. Dr.-Ing. Hermann-Josef Wagner, Hendrik Hasenclever, Kathrin Hoffmann

2. Bordelektrik

Lange bevor elektronische Steuergeräte Einzug in das Fahrzeug hielten, gab es einfache elektrische und elektromechanische Systeme wie die Beleuchtung oder die Zündung. Diese Systeme benötigten Energie, was geeignete Energiequellen und die Weiterleitung der Energie über Kabel erforderte. Der Begriff Bordelektrik wird als Sammelbegriff für klassische elektrische Anlagen und moderne elektronisch gesteuerten Systeme verstanden. Da die elektronischen Systeme später vertieft werden, sollen in diesem Kapitel zunächst nur das Bordnetz, Energiequellen und das Energiemanagement betrachtet werden. Während bei einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor der Generator die relevante Energiequelle ist, gewinnen für Hybrid‐ und Elektrofahrzeuge elektrochemische Energiespeicher an Bedeutung, diesen wurde deshalb mit dieser Auflage ein eigenes Kap. 3 gewidmet, die Hybrid‐ und Elektroantriebe folgen in Kap. 4. Da Zündanlagen heute elektronisch arbeiten, sind diese im Kap. 12 untergebracht.

Prof. Dr.-Ing. Kai Borgeest

9. Datensicherheit (Security)

Lange Zeit hatte die Datensicherheit in der Kfz‐Elektronik nur punktuelle Bedeutung. Selbst dort, wo eine Absicherung von Daten vorteilhaft war, wurden nicht immer Maßnahmen ergriffen, da derartige Maßnahmen oft eine Rechenleistung erforderten, die ein kleiner, billiger Mikrocontroller nicht bietet. Dies ändert sich, da einerseits immer mehr Anwendungen im Fahrzeug eine Absicherung erfordern und anderseits die Rechenleistung moderner Mikrocontroller stärker steigt, als deren Preis.Während in der PC‐Welt und mit zunehmender Vernetzung der Produktion auch dort Angriffe meist aus der Distanz über das Internet erfolgen, ist der Angreifer eingebetteter Systeme oft unrechtmäßig oder rechtmäßig in deren Besitz, was ihm weitere Möglichkeiten eröffnet. Hier stellt sich neben den technischen Fragen auch die Frage, wie weit der geläufige Begriff „Angreifer“ überhaupt gerechtfertigt erscheint, wenn es sich beim Angreifer um den Nutzer, womöglich gar um den rechtmäßigen Eigentümer handelt. Daraus leitet sich die rechtliche Frage ab, ob Maßnahmen, die den Zugriff des Eigentümers beschränken, einen unzulässigen Eingriff in dessen Eigentum darstellen. Wie die folgenden Beispiele zeigen, scheint eine pauschale Beantwortung dieser Frage unmöglich (insbesondere bei Systemen wie der Wegfahrsperre, die gerade dem Schutze des Eigentums dienen), vielmehr sind in jedem Einzelfall zu schützende Rechtsgüter gegeneinander abzuwägen.

Prof. Dr.-Ing. Kai Borgeest

6. Datenkommunikation im Fahrzeug

Die Elektronik im Fahrzeug erfüllt zahlreiche unterschiedliche Funktionen, z. B. die Motorsteuerung oder die Getriebesteuerung, wobei sich diese Funktionen wiederum in kleinere Teilfunktionen unterteilen lassen. Diese Aufteilung der Fahrzeugfunktionen in Unterfunktionen wird Partitionierung genannt. Diese vielfältigen Aufgaben müssen von den Entwicklungsingenieuren auf physikalisch vorhandene Steuergeräte im Fahrzeug verteilt werden. Diese Abbildung von Funktionen auf physikalische Geräte wird Mapping oder ebenfalls Partitionierung genannt.Ein zunächst nahe liegender Gedanke wäre, die zahlreichen elektronischen Systeme im Fahrzeug in wenigen oder gar in einem einzigen Steuergerät mit entsprechender Leistung zu vereinen. Bedenkt man, dass die teuersten Komponenten von Steuergeräten im Fahrzeug meist das Gehäuse, der Steckverbinder und die Leiterplatte sind, ließen sich dadurch Kosten senken. Dieser extreme Ansatz, alle Funktionen in einem einzigen Zentralsteuergerät (VCU, Vehicle Control Unit) unterzubringen, ist in Abb. 6.1 angedeutet. Es gibt vereinzelte Forschungsprojekte, die diesen Ansatz verfolgen. Derzeit sind noch viele im Fahrzeug verteilte Steuergerät vorhanden, die über Bussysteme wie den CAN-Bus, FlexRay, LIN und weitere Bussysteme hochgradig vernetzt sind. Zunehmend wird auch Ethernet im Fahrzeug eingesetzt.

Prof. Dr.-Ing. Kai Borgeest

4. Hybridantriebe und elektrische Antriebe

Der Übergang zwischen konventionellen Fahrzeugen über Hybridfahrzeuge zu Elektrofahrzeugen verläuft fließend. Insofern steht dieses Kapitel in einem engen Zusammenhang mit den vorhergehenden Kapiteln über Bordelektrik und Energiespeicher. Dieses Kapitel stellt hybride und elektrische Antriebe vor, sowie weitere Komponenten (elektrische Maschinen und Umrichter) für solche Antriebe.

Prof. Dr.-Ing. Kai Borgeest

3. Energiespeicher

Die zum Betrieb des Fahrzeugs erforderliche elektrische Energie wird bei laufendem Motor durch den Generator bereitgestellt. Ein hoher Energiebedarf entsteht vor allem beim Starten des Motors durch den Anlasser, bei Dieselmotoren auch für die Glühkerzen (s. Kap. 4). Ausgerechnet in dieser energieaufwändigen Phase kann der Generator bei noch stehendem Motor noch keine Energie liefern. Gelöst wird dieses Problem durch die Starterbatterie, die im Betrieb durch den Generator aufgeladen wird, um dann beim Start die benötigte Energie bereit zu stellen. Da immer mehr Verbraucher auch im Stillstand des Fahrzeugs Strom verbrauchen, muss die Starterbatterie auch diese Energie liefern oder eine zweite Energiequelle (APU, Auxiliary Power Unit) für diese Verbraucher zur Verfügung gestellt werden. Mit den Fortschritten bei elektrischen Antrieben gewinnt eine dritte Anwendung von Batterien im Fahrzeug an Bedeutung, nämlich Traktionsbatterien, die den Fahrstrom für den Antrieb liefern.

Prof. Dr.-Ing. Kai Borgeest

S

Florian Langenscheidt, Peter May

Kapitel 7. Batterien und Akkumulatoren

Eine Batterie (Primärelement) wandelt chemische Energie irreversibel in elektrische Energie und Wärme um und ist nicht wiederaufladbar. Ein Akkumulator (Sekundärelement, engl. secondary battery) ist wiederaufladbar, wobei der Ladevorgang das galvanische Element erzeugt. In der internationalen Fachliteratur steht „battery“ oftmals auch für wiederaufladbare Systeme.

Peter Kurzweil

Kapitel 8. Brennstoffzellen

Eine Brennstoffzelle ist keine thermische Maschine, sondern eine Batterie. Der Brennstoff, meist Wasserstoff, verbrennt nicht mit Feuererscheinung und Wärmefreisetzung, sondern wird still mit Luftsauerstoff elektrochemisch oxidiert. Brennstoffzellen wandeln die im Brennstoff gespeicherte chemische Energie direkt in Elektrizität um — ohne Umweg über Wärme! Innere Energie wird nicht als Wärme auf ein Arbeitsmedium wie Wasser oder Dampf übertragen.

Peter Kurzweil

Kapitel 5. Magnetismus

Was Sie in diesem Kapitel lernen Sie erkennen die Analogien des Magnetismus zur Elektrizitätslehre und zur Mechanik. Dadurch können Sie auch beliebig gemischte Systeme simulieren.

Axel Rossmann

Kapitel 7. Entwicklung eines integrativen Modelles für nachhaltige und verantwortungsvolle Geschäfte Im Kontext von Digitalisierung und innovativen Veränderungen

Das letzte Kapitel umfasst zwei Studien im Themengebiet Digitalisierung und Inno-vation. Wie bereits zu Beginn der Arbeit herausgearbeitet, sind Innovationen und technische Entwicklungen entscheidende Einflussgrößen in Kontext des Strebens nach nachhaltiger Entwicklung. Mit dem technologischen Fortschritt seit der ersten industriellen Revolution hat sich die Umwelt, Gesellschaft und Wirtschaft stark verändert und die Entwicklungszyklen verkürzen sich, so dass die Veränderungen schneller aufeinander folgen und teilweise sich gegenseitig überholen oder wie es gern gesagt wird, disruptieren. Um sich dem Thema anzunähern werden die Hauptentwicklungsschritte der Industrie und des Internets angefangen bei der ersten industriellen Revolution bis hin zur aktuellen vierten Revolution inklusive einiger statistischer Daten vorgestellt. Zum besseren Verständnis der Thematik werden die Hauptbegriffe der aktuellen Revolution kurz erläutert. Anschließend werden, die Definition von Smart Services hergeleitet, die Hauptvoraussetzungen für die Einrichtung und Bereitstellung und die Chancen und Herausforderungen im Zusammenhang mit Smart Services untersucht und präsentiert. Einführend in das zweite Forschungsgebiet werden die Begriffe Disruption und disruptive Innovationen beleuchtet und deren Eigenschaften anhand ausgewählter historischer und aktuellerer innovativer Produkte und Dienstleistungen erforscht. Als nächster Schritt werden mittels dieser, nachweislich disruptiven Innovationen, deren Auswirkungen auf Unternehmen und Mitarbeiter analysiert und ein verallgemeinertes Modell bezüglich der Effekte disruptiver Innovationen auf Wirtschaft und Gesellschaft präsentiert. Im letzten Abschnitt dieses Kapitels wird ein integratives Modell entwickelt, welches in sich die Erkenntnisse der durchgeführten Studien vereint und als Leitfaden für die Transformation dienen kann. Dieses Modell basiert auf dem vereinfachten Modell der Nachhaltigkeit mit seinen drei Bereichen, Umwelt, Gesellschaft und Wirtschaft, und setzt die beeinflussenden Faktoren, die Megatrends und die übergreifenden Aspekte, Digitalisierung, Innovation und Qualität in Relation zu den unternehmensinternen Gesichtspunkten. Das Modell, seine Elemente und die Kausalitäten werden nachfolgend erläutert.

Katrin Marquardt

Autonome Fahrzeuge in der innerstädtischen Paketzustellung

Durch technische und logistische Innovationen erweitern die Teilnehmer des KEP-Marktes den Handlungsspielraum einer zuverlässigen Paketzustellung in Innenstädten. Hierzu zählt insbesondere der Einsatz vernetzter und automatisierter Fahrzeuge in der innerstädtischen Paketzustellung, der in diesem Beitrag beleuchtet wird.Im ersten Teil werden die Bedeutung und Relevanz des KEP-Marktes aufgezeigt sowie die technischen Grundlagen des vernetzten und autonomen Fahrens dargestellt. Anschließend erfolgt die Betrachtung des urbanen Raums aus logistischer Perspektive sowie ein Überblick über die daraus resultierenden Anforderungen an automatisierte Transportfahrzeuge. Abschließend werden gegenwärtig genutzte und für die Zukunft konzipierte Transportfahrzeuge vorgestellt. Der Beitrag endet mit einem kurzen Fazit und einem Ausblick auf den zukünftigen Einsatz von autonomen Fahrzeugen in der innerstädtischen Paketzustellung.

Alex Vastag, Maximilian Schellert

Schlüsseltechnologien für intelligente, mobile Transport- und Automatisierungsplattformen

Autonome Plattformen könnten in der Industrie 4.0 viele neue Aufgaben übernehmen. Jedoch sind aktuell verschiedene Technologien noch nicht weit genug entwickelt, um die benötigte Flexibilität für die Smart Factory bereitzustellen. Dieser Artikel soll einen kurzen Überblick über verschiedene Schlüsseltechnologien bieten, die für die Erreichung dieses Zieles notwendig sind. Zudem werden einige Beispiele für solche Plattformen angeführt sowie mögliche Szenarien vorgestellt, die durch intelligente, mobile Plattformen ermöglicht werden können.

Christopher Kirsch, Sören Kerner, Alexander Bubeck, Matthias Gruhler

Kapitel 3. Elektrische Komponenten des E-Kfz

Dieses Kapitel ist den elektrotechnischen Grundlagen der elektrischen Komponenten im E-Kfz gewidmet. Zentrale Elemente eines batteriebetriebenen Elektrofahrzeugs sind die Traktionsbatterie und der Antrieb. Mit der Batterie sind mehrere Umrichter verbunden, über welche die Verbraucher mit elektrischer Energie unterschiedlicher Spannung versorgt und gesteuert werden. Im Elektrofahrzeug existieren zwei bzw. drei verschiedene Bordnetzspannungen. Dies ist notwendig, da die Verbraucher große Unterschiede in ihrer Leistungsaufnahme aufweisen. Nach der Beschreibung des Antriebsdesigns werden in diesem Kapitel unterschiedliche Ladetechniken besprochen. Eine wichtige Rolle spielt in Bordnetzen des E-Kfz die Leistungselektronik. Deswegen wird im Weiteren in wichtige Komponenten und Schaltungen der Leistungselektronik eingeführt und diese erläutert. Dem folgt die Beschreibung von elektrischen Maschinen, die als Antrieb im E-Kfz zum Einsatz kommen. Vor- und Nachteile unterschiedlicher Batteriesysteme, sowie auch der Energiespeicher werden diskutiert. Im letzten Teil dieses Kapitels werden die Grundlagen der Brennstoffzellentechnik dargelegt, die auch innerhalb von E-Kfz angewendet werden.

Przemyslaw Komarnicki, Jens Haubrock, Zbigniew A. Styczynski

Kapitel 4. Standards und Rahmenbedingungen

Eine weitgehende Standardisierung der Systemkomponenten und der verwendeten IKT-Protokolle eines E-Kfz muss im internationalen Maßstab vorgenommen und abgeschlossen werden, bevor die Elektromobilität als ein kommerzielles Produkt den Massenmarkt adressieren kann. Erst dadurch werden die Grundlagen für eine erfolgreiche Sektorenkopplung gegeben. So werden in diesem Kapiteln die Normen aus den technischen Bereichen der Elektromobilität (u. a. Ladeinfrastruktur, Fahrzeugtechnik) systematisiert vorgestellt und notwendige weitere Entwicklungen in diesem Bereich besprochen. Die Gremien, die sich mit der Thematik Standardisierung im Bereich E-Kfz beschäftigen werden benannt und die zweckmäßige Verzahnung unterschiedlichen Normen werden erklärt. Eine Vielzahl von technischen Details wird mithilfe von Beispielen und Darstellungen erläutert.

Przemyslaw Komarnicki, Jens Haubrock, Zbigniew A. Styczynski

Kapitel 6. Autonomes Fahren

Automatisiertes Fahren, also der autonome Ablauf von Lenk-, Beschleunigungs- und Bremsmanövern ohne menschliches Eingreifen, ist seit der flächendeckenden Etablierung von Kraftfahrzeugen von großem Interesse. Schon in den 1930er-Jahren wurden mit der Steuerung von außen, die ersten Versuche auf dem Weg zum vollautomatisierten Fahren unternommen.

Przemyslaw Komarnicki, Jens Haubrock, Zbigniew A. Styczynski

Kapitel 5. Elektromobilität als technisches System

Die Herausforderung im 21. Jahrhundert besteht darin, Elektrofahrzeuge in ein Gesamtsystem bestehend aus unterschiedlichen Infrastrukturen, wie Energie und Verkehr mit deren typischen unterschiedlichen Eigenschaften und Anforderungen, zu integrieren und technisch-wirtschaftlich sinnvoll mit diesem System interagieren zu lassen. Weitere Funktionalitäten und Dienstleistungen sollen darauf aufbauen können, die einerseits die Zuverlässigkeit der jeweiligen Struktur beibehalten bzw. sogar erhöhen und anderseits neue Geschäftsmodelle/Dienste ermöglichen. Zu diesen Diensten, die nur durch eine sektorübergreifende Kopplung realisierbar sind, gehören bspw. die Rückspeicherung der elektrischen Energie des E-Kfz ins Netz,Nach einer kurzen Beschreibung der Teilsysteme wird die Modellbeschreibung eines integrierten Mobilitätssystems angegangen. Dazu werden u. a. CIM-basierte Methoden vorgestellt und auf Basis von Ergebnissen aus dem BMWi Leuchtturm Projekt Harz.ErneuerbareEnergien-Mobility erläutert, wie man die Systemkomponenten mittels geeigneter Schnittstellen verbinden kann, um Konvergenzeffekte der Teilsysteme zu erreichen.

Przemyslaw Komarnicki, Jens Haubrock, Zbigniew A. Styczynski

Chapter 6. Exkurs Strukturwandel: Modern Automotive – Null Emissionen versus SUV

Das Klima verändert sich immer schneller und mit ihm die Mobilität der Menschen. Bereits jetzt sind unsere Infrastruktur- und Verkehrsnetze überlastet. Die Emissionen, vor allem in den großen Innenstädten, steigen stetig: Schadstoff-Emissionen und klimawirksame Emissionen, aber auch Lärm-Emissionen. Gelingt uns der zwingend notwendige Wandel hin zur klimafreundlichen Fortbewegung? In welchem Umfang nutzen wir hierfür die KI? Können wir nach so vielen Abgaslügen unserer Automobilwirtschaft noch vertrauen? Welche neuen Antriebskonzepte kommen, welche digitalen Kompetenzen werden benötigt und wie verhalten wir Kunden uns im Markt? Wir analysieren unsere Energie- und Datenzukunft sowie ihre wechselseitigen Abhängigkeiten. Mittendrin: der Mensch in seiner neuen Umwelt.

Rainer Gottschalk

Kapitel 4. Kein Mitarbeitergespräch ohne Zielvereinbarung

Die Vereinbarung von Zielen ist eine wichtige Voraussetzung, um Ergebnisse am Ende eines Betrachtungszeitraums auch messen zu können. Ziele sollten messbar, eindeutig, erreichbar und motivierend sein. Eine konsequente Buchführung über das Leistungsverhaltens des Mitarbeiters ist wichtig.

Doris Brenner
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