Mit dem Prototyp Zero Emission Drive Unit (Generation 1, kurz ZEDU-1) hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit dem Autounternehmen HWA ein Straßenfahrzeug entwickelt und erfolgreich getestet, das eine fast vollständig emissionsfreie Mobilität ermöglichen soll. Es sei damit im Betrieb das umweltfreundlichste Straßenfahrzeug der Welt, heißt es. Denn das Elektroauto reduziere auch weitestgehend den Ausstoß von Feinstaub und Mikroplastik, der durch den Abrieb von Bremsen und Reifen entsteht.
Den Prototyp haben DLR und HWA Ende September in Stuttgart erstmals der Öffentlichkeit vorgestellt. Das Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg hat das Projekt mit sechs Millionen Euro gefördert.
„Für uns stehen die Gesundheit der Menschen und eine unbelastete Umwelt im Vordergrund. Das Projekt ZEDU-1 konzentriert sich auf die Komponenten, die bislang eher wenig Beachtung gefunden haben und nun von der EU-Kommission nach und nach durch gesetzgebende Maßnahmen in ihren Emissionen geregelt werden: nämlich Bremsen und Reifen. Mit dem heute vorgestellten Prototyp ZEDU-1 zeigen wir Lösungen, wie wir in Zukunft auf der Straße so gut wie emissionsfrei unterwegs sein können. Unser Konzept besitzt einen hohen Wirkungsgrad, ist ausgesprochen kompakt, alltagstauglich und vielseitig einsetzbar ist. Es lässt sich direkt auf zukünftige PKW und Nutzfahrzeuge übertragen“, so Tjark Siefkes, Direktor des DLR-Instituts für Fahrzeugkonzepte.
Im Video erklärt DLR-Projektleiter Franz Philipps das Konzept und die Technologie von ZEDU-1 und gibt Einblicke in die ersten Tests mit dem Prototyp auf dem DLR-Rollenprüfstand sowie auf der Strecke des Prüfzentrums Boxberg.
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Technologisch hat das Projektteam neue Wege beschritten: Die klassische Scheibenbremse im Radkasten gibt es nicht mehr. Stattdessen wird die Bremse aus dem Rad herausgenommen und über den Ansatz einer Lamellenbremse in die geschlossene Elektromotor-Getriebe-Einheit integriert. In Kombination mit einer speziell entwickelten Hochleistungselektronik kann die Bremsenergie laut den Entwicklern nahezu vollständig zurückgewonnenen – also rekuperiert – werden. Das ermögliche es, die Größe der Bremsenkomponenten auf ein Minimum zu reduzieren und die Antriebseinheit sehr kompakt zu bauen. Die Lamellen befinden sich in einem Ölbad. Der Abrieb landet im Öl, das laufend durch einen Filter gepumpt und gereinigt wird. Zusätzlich zur mechanischen Lamellenbremse hat das Team für den ZEDU-1-Prototyp eine Induktionsbremse entwickelt. Diese Induktionsbremse soll fast bis zum Stillstand verschleißfrei funktionieren und nutzt die Kraft von Magnetfeldern, um eine Bremswirkung zu erzeugen.
Umgestalteter Radkasten saugt Mikroplastik weg
Das Verlagern der Bremse vom Radkasten ins Fahrzeuginnere erzeugt den Platz für neue technologische Ansätze, um den Reifenabrieb zu verringern. Grundlage dafür ist die Einhausung der Räder. Der für das ZEDU-1 charakteristische geschlossene Radkasten ist aerodynamisch so ausgelegt, dass beim Fahren ein Unterdruck entsteht. Der Reifenabrieb sammelt sich dadurch an einer bestimmten Stelle. Eine Lüftereinheit in der Frontpartie des Fahrzeugs saugt die Partikel dort ab und schickt sie durch ein Filtersystem – ähnlich wie bei einem Staubsauger. So trete ausschließlich gereinigte Luft aus dem Fahrzeug aus, erklären die Entwickler.
„ZEDU-1 ist ein absoluter Prototyp. In diesem Fahrzeug sind alle Komponenten neu entwickelt, der Antrieb in Form einer Elektromotor-Bremseinheit genauso wie die Einhausungen der Reifen und die aerodynamisch angepassten Komponenten am Fahrzeug“, fasst Projektleiter Philipps vom DLR-Institut für Fahrzeugkonzepte zusammen. „Das zu testen, dafür gibt es nur zwei Möglichkeiten: auf speziellen Anlagen wie dem Rollenprüfstand des DLR in Stuttgart und auf Testgeländen.“
Auf dem Gelände des Prüfzentrums Boxberg und auf dem institutseigenen Rollenprüfstand untersuchten die Forschenden im Sommer 2022, wie gut die neuen Komponenten des ZEDU-1-Prototyp den Ausstoß von Feinstaub und Mikroplastik unter realen Bedingungen senken konnten. Im Fokus der Analysen standen die Gesamtmenge an Feinstaubemissionen und die Größenverteilung der Partikel. „Wir haben dazu unterschiedliche Fahrprofile und Fahrzyklen nachgefahren. Dazu gehörte auch der sogenannte WLTC. Die Abkürzung steht für ‚Worldwide harmonized Light vehicles Test Cycles’, ein von internationalen Fachleuten entwickeltes Messverfahren, um Emissionen zu bestimmen. Zudem haben wir auch spezielle Bremsmanöver durchgeführt und dabei ebenfalls Emissionsmessungen gemacht“, berichtet Philipps.
„Was wir jetzt schon sagen können, ist, dass wir den Bremsabrieb komplett vermeiden können. Beim Reifenabrieb haben unsere Messungen gezeigt, dass wir bis zu einer Geschwindigkeit von 50 Kilometern pro Stunde, den Reifenabrieb komplett vermeiden und bei höheren Geschwindigkeiten um 70 bis 80 Prozent reduzieren können. Nächste Schritte sind, die Technologie gemeinsam mit der Industrie weiterzuentwickeln, um sie erfolgreich in Serie bringen zu können.“
Der Abrieb von Reifen auf den Straßen ist Untersuchungen nach weltweit für mehr als ein Viertel der Mikroplastik-Emissionen verantwortlich. Die kleinen Partikel gelangen bei Regen in die Kanalisation und damit in den Wasserkreislauf. Allein in Deutschland sind das rund 110.000 Tonnen im Jahr. Auch beim Bremsen entsteht Abrieb von Bremsscheiben und Bremsbelägen. Dieser besteht zu über 90 Prozent aus Teilchen mit geringer Größe, sogenannten ultrafeinen Partikeln. Diese gelten als besonders umweltbelastend und gesundheitsschädlich. Denn sie können tief in die Atemwege eindringen, sich dort ablagern und in die Blutbahn gelangen. Verkehrsbedingte Abriebe tragen somit zu einer schlechten Luftqualität in Städten sowie zur gesundheitlichen Belastung durch den Straßenverkehr bei.
Volker Adamietz meint
Mich würde interessieren, ob durch die Einhausung der Räder auch die Geräusch-Emissionen spürbar vermindert werden.
Gerade bei höheren Geschwindigkeiten – über 50 km/h ist das Elektroauto leider fast genau so laut, da hauptsächlich die Reifen am Asphalt rauschen.
hier gäbe es sicher noch viel Potential zu forschen…
FahrradSchieber meint
In der „Nach-Verbrenner-Zeit“ werden BEVs die Hauptverursacher von Feinstaub im Straßenverkehr sein und dann auch dementsprechend im Fokus von z. B. Autogegnern stehen.
Von daher ist es wichtig, frühzeitig in diesen Bereichen zu forschen.
David meint
Gar keine Frage, das Thema Bremse beim Elektroauto muss weitgehend durch Rekuperation erledigt werden. Den Rest kann man in der Tat über eine Lamellenbremse lösen. Gruß an Tesla, deren Fahrzeuge eine extrem schwache Rekuperationsleistung haben. An Reifen für Elektroautos wird indessen großflächig geforscht, da passiert gerade viel.
Franz mueller meint
Eine Bremse im Getriebe? Soll wohl ein Witz sein. Der Bremsabrieb setzt jeden Filter zu. Das funktioniert nur mit sehr kurzen Ölwechsel, alle anderen Eantriebe haben mittlerweile Lifetime öl
Petzi meint
Lieber alles weiter in die Luft blasen?
Das Filterproblem wird sich sicher lösen lassen.
Wie oft hat man schon gehört das kann nicht funktionieren? Und das ging es doch wie durch Wunder.
FahrradSchieber meint
„Das funktioniert nur mit sehr kurzen Ölwechsel“
Alles eine Frage der Dimensionierung.
Und alle paar Jahre das Öl wechseln zu lassen ist immer noch besser, als nicht mehr in Feinstaubzonen fahren zu dürfen.
Es wird dann rote, gelbe und grüne Plaketten für BEVs geben.
Nur weil irgendwann nur noch BEVs rumfahren, werden sich „Feinstaubaktivisten“ nicht arbeitslos machen lassen ;-)
David meint
Blödsinn! Eine Lamellenkupplung im Ölbad arbeitet quasi sehr ähnlich und ist vielen aktuellen Automatikgetrieben verbaut. Der Abrieb ist überschaubar. Aber es gibt ihn und er ist übrigens der Hauptgrund, warum man seit einiger Zeit das Thema Getriebespülung kennt. Da reden wir von 80-100.000 km.
DIGITAL meint
naja interessant, wie soll das bei Schnee und Regen funktionieren oder auf Feld-/Forstwegen?
Verzögern kann man größtenteils auch über den Motor / die Motoren, es würde auch andere Bremsen, die nicht auf Reibung setzen denkbar (Wirbelstrom,…) oder zumindest Trommelbremsen.
Reifenabrieb wird schwieriger, aber auch hier sind neue Technologien denkbar, z.B. Reifen ohne Luft, ob die dann ohne Abrieb auskommen, vermutlich nicht, kenn ich mich nicht aus. Andere Reifenmischungen / Materialien, die auf nachhaltigere Rohstoffe setzen solls ja auch schon geben.
Robert meint
Menno, schon wieder nicht zu Ende gedacht :-(
Elon anrufen!
LOL meint
du, total egal, irgendjemand hat daran gearbeitet, Geld verdient und vielleicht kann man dafür sogar noch eine Förderung rausschmatzen, passt schon ;-)
GrußausSachsen meint
🤣😊 sehr guter Humor 👍lieber Gruß!
Ich ruf morgen an 😉
GrußausSachsen meint
Stimmt besser Elon, als jemand bei VW.
Die haben nicht mal geschafft, die laaaaaaaaang angekündigte Umstellung ihrer Kohlekraftwerke umzusetzen – damit ist das CO2 / Klimaneutralitäts Geschwafel vom Tisch. d
Sich aber vorher noch schnell die Taschen mit Rückgabe von Gas-Zertifikaten (Garantien) gefüllt. Auf Druck der Politik natürlich. hahahaha
Siehe dazu Artikel im Handelsblatt
so kuhl die Woldsburcher. so kuhl. kliehn diessel hahaha
Robert meint
Deshalb sage ich ja, Elon anrufen!! :-)
DerMond meint
Bei den Kohlekraftwerken muss man mit heutigem Wissen sagen: Gut dass verzögert wurde.
bremse meint
Das Theater um die Bremse ist doch mega unnötig, wenn man ökologisch fährt (was die meisten nicht tun), kann man bereits heute quasi ausschließlich mit e-motor emissionsfrei bremsen.
Gibt auch nur einen Hersteller, bei dem das Bremspedal die Scheibenbremsen betätigt statt Induktionsbremse.
Bzgl. Reifenabrieb wird es Zeit, dass die Möchtegern Ökos entsprechende kfz Steuer bezahlen, da kann man dann Autos mit mehr Leistung wieder mehr zu Kasse bitten.
David meint
Welcher Hersteller ist das denn? Hahaha.
Petzi meint
Leider werden sich Hersteller und Kunden mit Händen und Füssen gegen so etwas wehren, wenn man die geliebten Alufelgen dann nicht sehen kann.
Also braucht es wieder Grenzwerte, damit sich eine solche notwendige Technik durchsetzen kann.
Quallest meint
Schaun wir mal wie es ab 2026 aussieht. Da sollen die Feinstaubemissionen von KFZ begrenzt werden……..
Entweder kleinere und leichtere Autos oder Staubabsaugung
MAik Müller meint
@Quallest Eautos haben doch praktisch Null Bremsstaub. Das Verkleidete Rad ist Unfug, extrem unpraktisch und wenn es eingerissen ist (Bordstein) ist sehr gefählich über Schnee und Ketten reden wir lieber nicht. Sicher ist das kommt so in keinem Fall.
LOL meint
das ist wieder so typisch, nicht die Ursache bekämpfen sondern nur die Wirkung mindern
warum sollte ich saugen, wenn ich erst gar keinen Schmutz mache? ;-)
OnlyAFoolUsesGoogleAndroid meint
„Eautos haben doch praktisch Null Bremsstaub.“
Da steht etwas von Reifenabrieb im Text. ;)
Muss halt der Standard für Bordsteine geändert werden!
MAik Müller meint
@LOL das steht was von Lamellenbremse im Text :) :)
Petzi meint
Auch E-Autos machen Bremsstaub, v.a. in der Stadt, um bis zum Stillstand zu bremsen und um die Bremsscheiben rostfrei zu halten. Dafür hat man hier die Scheibenbremsen durch Bremsen in Öl ersetzt.
Die Radverkleidungen sind für Feinstaub/Mikroplastik von den Reifen. Statt am Auto absaugen müsste man sonst das Regenwasser auf der Straße reinigen. Vermeiden kann man das wohl eher nicht.
TM3 meint
Blöd nur, dass man nicht immer auf so sauberen Wegen und schönem Wetter fährt wie auf dem Foto,
Das ist nur was für „Laborbedingungen“ nicht für die Praxis
Und bis zum Stillstand verzögern gute BEVs auch mit dem Motor
hu.ms meint
Unter guten autos verstehe ich welche, die beim betätigen des bremspedals nicht die bremsen einsetzten sondern zunächst einmal rekuperieren und die bremsen erst zuschalten, wenn die rekuperation zur verzögerung nicht mehr ausreicht.