Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWMVon 2019-2023 beteiligte sich unser Bereich »Mathematik für die Fahrzeugentwicklung« am europäischen LIFE-Förderprojekt ECOTRAVID (»Emission and Consumption Optimized Transport Missions Using Virtual Drives«). Das Projektvorhaben zielte darauf ab, die Effizienz eines virtuellen Fahrsimulators zu demonstrieren, der auf der bei uns am Institut entwickelten Software »Virtual Measurement Campaign« (VMC) basiert und den Kraftstoffverbrauch von Schwerlastverkehr und die damit verbundenen CO2-Emissionen reduziert.
ECOTRAVID Project
Das europäische LIFE-Förderprojekt »ECOTRAVID« (»Emission and Consumption Optimized Transport Missions Using Virtual Drives«) zielt darauf ab, die Effizienz eines virtuellen Fahrsimulators zu demonstrieren, der auf der bei uns am Institut entwickelten Software »Virtual Measurement Campaign« (VMC) basiert und den Kraftstoffverbrauch von Schwerlastverkehr und die damit verbundenen CO2-Emissionen reduziert.
© iStockphoto / ECOTRAVID
Verbrauchsoptimiertes Planen von Transport-Missionen mithilfe virtueller Fahrsimulationen
EU-Projekt: ECOTRAVID: Emissions- und verbrauchsoptimierte Transportfahrten mit virtueller Fahrsimulation
Im Jahr 2050 werden nach wissenschaftlichen Prognosen rund 40 Prozent der CO2-Emissionen auf den Verkehrssektor fallen. Es wird erwartet, dass der Güterverkehr eine der Hauptquellen für die CO2-Emissionen des Landverkehrs sein wird. Umweltfreundlichere Transportmittel wie der Schienenverkehr können den Lkw in vielen Fällen (aus geografischen oder infrastrukturellen Gründen) nicht ganz ersetzen, und die begrenzte Lebensdauer der Batterien verhindert, dass Elektro-/Hybrid-Lkw in den kommenden Jahrzehnten als praktikable Lösung in Betracht kommen.
Daher ist es wichtig, Alternativen zu finden, die es ermöglichen, den Kraftstoffverbrauch von Lastwagen und die damit verbundenen CO2-Emissionen effizient zu optimieren und zu reduzieren. Hier setzt das Projekt an. In einem virtuellen Fahrsimulator – der auf unserer VMC-Software aufsetzt – demonstriert das Projektteam wie der Kraftstoffverbrauch von Trucks und die damit verbundenen CO2-Emissionen gesenkt werden kann.
VMC optimiert mit digitalem Zwilling
Um dieses Ziel zu erreichen, kombinieren wir methodisch zwei innovative Aspekte miteinander in unserem Softwaretool VMC:
- Einerseits berücksichtigen wir realistische Fahrzeugmodelle für Lastkraftwagen und Anhänger, den Einfluss des Fahrenden sowie eine Reihe möglicher Fahrzeugmodifikationen.
- Darüber hinaus nutzen unsere Algorithmen Daten aus der realen Welt, die die Umgebung von Fahrzeugen möglichst genau beschreiben – dazu gehören sowohl die Straßenverläufe selbst, aber auch Einflussfaktoren wie Topografie, Verkehr oder sogar Klima.
Unsere VMC-Simulationen berechnen anhand dessen detailliert den Verlust von Energie für spezielle Transportmissionen – einschließlich der Analyse verschiedener Arten von Verlusten (Luft-, Roll- und Steigungswiderstand).
Anwendung in der Praxis getestet
Die VMC-basierte Software wurde in die Flottenmanagement-Plattform des französischen Projektkoordinators Collecte Localisation Satellites integriert. Dieses System unterstützt dynamisch beim Planen und Entscheiden im Flottenmanagement. Es schlägt neben der kürzesten und der schnellsten Route weitere Verbrauchs-orientierte Alternativen vor. So wird sichtbar, wo Kraftstoff und damit Emissionen gespart werden können.
Um die Effizienz des innovativen Werkzeugs zu demonstrieren, wurde ein zweistufiger Pilotversuch mit 20 Lastkraftwagen und 20 Anhängern durchgeführt, die der französische Projektpartner Groupe SAMAT SA unter normalen Betriebsbedingungen und für verschiedene Transportaufgaben bereitgestellt hat. Die Simulationen haben in der ersten Phase eine Verbrauchsreduktion auf circa 30 Prozent der Fahrten vorhergesagt, basierend auf Daten von realen SAMAT-Aufträgen. Unter Berücksichtigung der Häufigkeiten der Fahrten ergab sich eine Gesamtreduktion des Kraftstoffverbrauchs von circa 3,5 Prozent.
In der zweiten Phase haben wir dies durch Messungen auf realen Transportstrecken bestätigt. Diese Herangehensweise konnten wir auf andere Anwendungen (z. B. der Belieferung von Supermärkten) ausdehnen – ebenso auf Basis von Simulationen.
Die Methoden (u.a. Streckenanalyse und Fahrzeugsimulation) und Techniken (Web-Services) werden auch nach Projektende weiterentwickelt, insbesondere in Richtung auf Anwendungen im Bereich E-Mobilität und alternative Antriebe.
Unsere Projektpartner
Projektlaufzeit und -förderung
Das Projekt wurde vom 15.06.2019 bis 14.02.2023 im Rahmen des LIFE-Programms gefördert, das 1992 geschaffene Finanzierungsinstrument der EU für Umwelt- und Klimaschutzmaßnahmen.
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