Volgens hun aanhangers zullen elektrische en hybride voertuigen (auto’s, fietsen, bussen en trams de stad veroveren. Er worden nieuwe concepten gevraagd voor het individuele en openbaar personenvervoer. In de Fraunhofer-Systemforschung Elektromobilität werken on-derzoekers aan oplossingen voor de mobiliteit van de toekomst. De AutoTram is hun proef-konijn.
De AutoTram is net zo lang als een tram en even wendbaar als een bus. Bovenleidingen zijn niet nodig, de bus-tram rijdt op autobanden en volgt de witte lijnen op de straat. Uitgestapte reizigers en passanten aan de bushalte hoeven in de toekomst geen uitlaatgassen meer op te snuiven als de bus stopt en weer wegrijdt.
De AutoTram dient als testplatform voor de Fraunhofer-Systemforschung Elektromobilität. Het voertuig is onderdeel van een samenwerking in het onderzoek van meer dan dertig Fraunhofer-instituten. Het samenwerkings-verband ontwikkelt functionele oplossingen om elektromobiliteit te verbe-teren. Met twee demonstratievoertuigen, de AutoTram en een personen-wagen, tonen de onderzoekers aan dat de nieuw ontwikkelde componenten in een samenspel functioneren.
De Duitse overheid heeft het twee jaar durende onderzoek met 48,5 miljoen euro ondersteund. Thema’s van het onderzoek in dit project zijn voertuig-concepten, energieopwekking, -verdeling en -omzetting, technieken voor energieopslag, technische systeemintegratie, betrouwbaarheid, testen, realisatie en maatschappelijke vraagstukken.
Opzet
De eerste constructie van de AutoTram ontstond een aantal jaren geleden bij het Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme (IVI). Het voertuig bood een geschikt platform om nieuwe ontwikkelingen niet alleen in simulaties maar ook in de praktijk te testen. Nieuwe modules zoals dubbellaags condensatoren voor energieopslag en koppelingen konden in dit voertuig hun mogelijkheden in de praktijk bewijzen.
De doelstelling van het onderzoek is om alle onderdelen in een combinatie te testen. Met behulp van simulaties kan men de ontwikkelingen versnellen. Maar pas als componenten en systemen de praktijktest doorstaan, kan men zeggen dat ze functioneren. Het IVI voegde modulen in in het totaal systeem van de AutoTram en configureerde de interfaces.
Batterijsysteem
Volgens dit instituut is de brede samenwerking binnen Fraunhofer de sleutel tot verder ontwikkeling. Samen bereiken de instituten meer dan de som van de aparte vestigingen. Zo werkten aan de ontwikkeling van het lithium ionen batterijsysteem voor elektrische voertuigen, dat onlangs werd ingebouwd, experts van elf Fraunhoferinstituten met de specifieke vakkennis mee. Der-gelijke batterijblokken zijn ook bruikbaar voor personenauto’s.
Het batterijsysteem bestaat uit veel cellen, die allemaal niet precies gelijk ontladen. Als aparte cellen uitvallen of niet meer het benodigde vermogen kunnen leveren, kan de totale batterijcapaciteit worden verlaagd. Een uit-gekiend energiemanagementsysteem regelt de packs. De elektronica meet hiertoe in fracties van seconden de stroom, de individuele spanning en de temperatuur van de cellen en bepaalt hiermee lading en verouderings-toestand. Voor elke cel kan worden bepaald of sprake is van overlading, diepe ontlading, te sterke verhitting of voortijdige veroudering. Anders dan bij auto’s, die gemiddeld 23 uur per dag stilstaan, zijn bussen en trams de hele dag onderweg. Er blijft dus weinig tijd om de batterijen te laden.
Een mogelijke oplossing is de plaatsing van snellaadstations bij haltes, in combinatie met een dubbele opslag in het voertuig. De tram tankt in 20-30 s de hoeveelheid energie die nodig is tot aan de volgende halte, terwijl de passagiers in- en uitstappen. Fraunhofer werkt aan de daarvoor benodigde modules zoals voor de energieopslag, omvormers met hoog vermogen en contactsystemen voor de overdracht van stroom. Voor noodgevallen, bij-voorbeeld als het volgende laadstation te ver weg is, staat een dieselmotor ter beschikking.
Overige innovaties
Onderzoekers werken ook aan een koppeling van het batterijsysteem en supercondensatoren voor het gebruik in stadsverkeer. Ook werken ze aan nieuwe ontwikkelingen voor elektronische vermogenscomponenten, zoals een gelijkspanningsomvormer die het spanningsniveau aanpast. Deze speciaal geproduceerde DC/DC-omvormers zijn noodzakelijk om de dubbellaagscondensatoren te koppelen met de aandrijflijnen. Hierbij zijn materialen, die standhouden bij dergelijke hoge stromen van elementair belang. De oppervlakken van de contacten moeten zeer stabiel en slijtvast zijn.
Vier instituten brengen hun ervaringen in op het gebied van magneto-rheologische motor-generator-koppeling. Hierbij verandert de geïntegreerde vloeistof onder invloed van een magnetisch veld zijn consistentie van vloeibaar naar vast. Het complete proces kan nauwkeurig en snel worden aangestuurd.
Toekomst
De onderzoeken lopen intussen verder. Momenteel bouwen de onderzoekers samen met onderzoekpartners, een middelgrote busfabrikant en openbaar vervoerbedrijven uit Dresden een voertuig, dat meer lijkt op een normale bus. Deze AutoTram II zal 30 m lang zijn, meerdere scharnierpunten hebben en worden toegelaten tot het wegverkeer.
