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Themenseite - Elektromobilität

Förderung von Forschung und Entwicklung durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Einleitung

Auf dem Weg - Elektromobilität in Deutschland

Die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie zur Elektromobilität umfassen alle Komponenten der Elektromobilität. Dazu zählen die Themen Antriebstechnik, Batterieforschung, Standardisierung, Wertschöpfungskette, Netzintegration sowie die intelligente Abrechnung von Strom an Ladesäulen und Infrastruktur.

Im Förderprogramm "ELEKTRO POWER II: Elektromobilität - Positionierung der Wertschöpfungskette" fördert das BMWi derzeit 13 Forschungs- und Entwicklungsprojekte zur Elektromobilität mit rund 25 Millionen Euro, um Deutschland bei der Elektromobilität im internationalen Wettbewerb entscheidend voranzubringen.

Das Förderprogramm ist Bestandteil eines umfangreichen Maßnahmenpakets, mit dem das BMWi die Ziele des Nationalen Entwicklungsplans Elektromobilität umsetzt. Neuer Schwerpunkt der Förderung ist die Elektromobilität als Baustein eines modernen Strommarktdesigns - ein zentraler Teil der Energiewende in Deutschland. Das Programm zielt außerdem darauf ab, die elektromobile Wertschöpfungskette im Bereich Produktion zu stärken, induktive Ladesysteme im öffentlich zugänglichen Raum weiterzuentwickeln sowie Querschnittthemen aus den Bereichen Normung & Standardisierung, Recht, Sicherheit und Datenschutz zu behandeln.

Mit dem Förderprogramm unterstützt das Bundeswirtschaftsministerium gezielt die Vernetzung der Automobilbranche mit der Energiewirtschaft, den Leitbranchen der Elektrotechnik sowie der Informations- und Kommunikationstechnologie. Durch die Forschungs- und Entwicklungsarbeit in den Projekten sollen in der elektromobilen Wertschöpfungskette Produktionsverfahren verbessert, Innovationen im Bereich Infrastruktur vorangetrieben, Normen und Standards geschaffen sowie Produktionskosten gesenkt werden. Dabei werden Erkenntnisse der Industrie 4.0 berücksichtigt. ELEKTRO POWER II schafft auf diese Weise forschungsbasierte Anreize, um die Akzeptanz von Elektromobilitätslösungen sowohl auf Anbieter- als auch auf Anwenderseite zu erhöhen.

Projekte im Förderprogramm ELEKTRO POWER II:

  • BiLawE - Bidirektionale, induktive Ladesysteme wirtschaftlich im Energienetz
  • DELTA - Datensicherheit und -integrität in der Elektromobilität beim Laden und eichrechtkonformen Abrechnen
  • eBusCS - Leverage E-Mobility Standardisation for the eBus Charging System
  • EMO-STAR 2K - Förderung der Elektromobilität durch Standardisierung, Koordination und Stärkung der öffentlichen Wahrnehmung
  • FlexJoin - Prozesssichere System- und Fügetechnik zur flexiblen Produktion von Batteriemodulen
  • POLICE - PrOlonged Life Cycle for Electric vehicle / Verlängerte (Erst-)Nutzungsdauer durch updatefähige Fahrzeugkonzepte
  • PRO-E-Traktion - Automatisierte und robuste Produktionssysteme für E-Traktionsantriebe
  • InnoDeLiBatt - Innovative Produktionstechnologien für die Herstellung demontagegerechter Lithium-Ionen Batteriespeicher
  • SmartBodySynergy - Smarte Rohbauzellen für einen synergetischen Hochlauf elektrifizierter Fahrzeuge
  • LADEN 2020 - Konzept zum Aufbau einer bedarfsgerechten Ladeinfrastruktur in Deutschland von heute bis 2020
  • SD-SE - Schnittstellendesign zwischen Strom- und Elektromobilitätssystem unter besonderer Berücksichtigung der Bereitstellung und Finanzierung öffentlich zugänglicher Ladeinfrastruktur für die Elektromobilität
  • IILSE - Interoperabilität von induktiven Ladesystemen für E-Pkw
  • STILLE - Standardisierung induktiver Ladesysteme über Leistungsklassen

Ansprechpartner:

Die Projekte werden betreut vom DLR Projektträger. Ansprechpartner ist Dr. Bernd Bauche.

Die Begleit- und Wirkungsforschung zum Programm wird federführend durch das Institut für Innovation und Technik in Berlin (Ansprechpartner: Uwe Seidel) und die TÜV Rheinland Consulting GmbH in Köln (Ansprechpartner: Dr. Sören Grawenhoff) durchgeführt. Ansprechpartner für die Presse ist die LoeschHundLiepold Kommunikation GmbH (Ansprechpartner: Christian Wust).

Evaluation der Förderinitiative ELEKTRO POWER

2011 startete das BMWi die mittlerweile abgeschlossene Förderinitiative ELEKTRO POWER. Im Rahmen einer unabhängigen Evaluation untersuchte ein Team des Instituts für Innovation und Technik zwischen 2014 und 2016 die Umsetzung und Wirkung der Förderinitiative und legte am 17. März 2017 einen Abschlussbericht (PDF: 6 MB) vor. Darin kommt das Evaluationsteam zu dem Schluss, dass das Programm insgesamt als sehr erfolgreich bewertet werden kann. So wurde der Zugang von KMU zum Zukunftsmarkt Elektromobilität erleichtert und eine Stärkung der diesbezüglichen Wertschöpfungsketten in Deutschland erreicht. Auch wurde im Rahmen der geförderten Projekte die Entwicklung notwendiger Schlüsseltechnologien vorangetrieben und damit der Aufbau technologischer Kompetenz gesichert.

Weiterführende Informationen

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie setzt sich dafür ein, dass die Fahrzeuge verschiedener Hersteller Strom aus der Infrastruktur unterschiedlicher Betreiber beziehen können. Ziel ist es, das Fahrzeug so mit der intelligenten Ladeinfrastruktur zu verbinden, dass beide Teile miteinander kommunizieren können. Dabei gilt das im Regierungsprogramm enthaltene Ziel, wonach der zusätzliche Bedarf an elektrischer Energie in diesem Sektor durch Strom aus erneuerbaren Energien gedeckt werden soll.

Im Rahmen der Normung müssen Ladestecker und -buchsen und die Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladeinfrastruktur kompatibel gemacht werden. Nur international gültige Standards gewährleisten, dass Nutzerinnen und Nutzer mit einem Elektrofahrzeug überall hin fahren und auch im Ausland unproblematisch laden und bezahlen können. Dafür müssen Standards für die Kommunikation erarbeitet und auch sicherheitsrelevante Absprachen für den Umgang mit der Hochvolttechnik getroffen werden. Solche konsensual gefundenen Sicherheitsstandards finden dann oft über die Normung Einzug in hoheitliche Regelungen, wie beispielsweise denjenigen für die Teilnahme am Straßenverkehr von Kraftfahrzeugen.

Von einheitlichen Standards - nicht nur für den Ladevorgang - profitieren Unternehmen sowohl in Europa wie auch international. Schließlich werden in Deutschland hergestellte Fahrzeuge, Ladesäulen, Batterien und die entsprechende Produktionstechnik weltweit exportiert und dann eingesetzt.

Der Dialog zwischen deutschen Normungsexperten und ihren jeweiligen Partnern weltweit wird immer wenn nötig vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aktiv unterstützt. In diesem Rahmen werden enge bilaterale Beziehungen zwischen dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie und Ministerien in USA, China und vielen anderen Ländern gepflegt.

Einige Beispiele hervorgehobener Projekte zu "Normung & Standardisierung":

Elektromobilität - Umsetzung der Normungsroadmap: Im Projekt werden die deutschen Aktivitäten zur Umsetzung der Normungsroadmap der NPE koordiniert und in die relevanten internationalen Normungs- und Standardisierungsgremien eingebracht. Zudem wird während der Projektlaufzeit weiterer Normungs- und Standardisierungsbedarf zum Beispiel aus laufenden Forschungs- und Entwicklungsvorhaben ermittelt und in den Normungsprozess mit einbezogen. Themen sind unter anderem die Sicherheit von Elektrofahrzeugen einschließlich des Energiespeichers während der Fahrt, beim Ladebetriebe, beim Einspeisen von Strom und nach einem eventuellen Unfall sowie die Schnittstellen zwischen Fahrzeug und Stromnetz sowohl auf der elektromechanischen als auch auf der kommunikationstechnischen Ebene. Fragen zur Netzstabilität werden ebenfalls adressiert. Beteiligt sind das Deutsche Institut für Normung e. V. (DIN), der Normungsausschuss im Verband der deutschen Automobilhersteller (VDA-NAAuto) sowie die Deutsche Kommission Elektrotechnik im DIN und VDE (DKE im VDE). Interessierte Kreise aus Wirtschaft und Wissenschaft sowie strategisch wichtige internationale Stakeholder werden eingebunden. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Beteiligung von KMU am internationalen Normungsprozess.

eNterop: Ziel des Projektes ist die standardisierte Kommunikation zwischen Elektrofahrzeugen und Ladeinfrastruktur - eine zentrale Voraussetzung für eine breite Marktakzeptanz der Elektromobilität. Grundlage des Vorhabens ist die kürzlich verabschiedete Norm der Schnittstellen zwischen Fahrzeug und Ladesäule, die einen - trotz der unterschiedlichen nationalen Regulierungen - weltweiten Markt für entsprechende Komponenten ermöglichen soll. Im Projekt werden automatisierbare Testabläufe auf einer offenen Plattform in Hard- und Software realisiert, die die Interoperabilität prüfen. Diese Plattform kann anschließend für den Wissenstransfer und als Implementierungsreferenz für Konformitätstests auch von Unternehmen oder sogar von Modellregionen frei genutzt werden. Damit erhalten die vorwiegend mittelständischen Zulieferunternehmen ein Werkzeug, mit dem sie die Konformität ihrer Produkte nachweisen können.

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) unterstützt Bemühungen um den Aufbau eines bundesweiten Schnellladenetzes. Für eine reibungslose Versorgung elektrisch betriebener Fahrzeuge ist der zügige Aufbau eines flächendeckenden Netzes von Ladestationen erforderlich. Schnellladesäulen, die das Aufladen der Batterien auf rund 80 Prozent der Gesamtkapazität in weniger als einer halben Stunde ermöglichen, können maßgeblich zu einer weiter steigenden Attraktivität der Elektromobilität beitragen. "SLAM - Schnellladenetz für Autobahnachsen und in Metropolen" heißt das im April 2014 gestartete Großprojekt, mit dem Partner aus Unternehmen und Wissenschaft den Aufbau einer Schnellladeinfrastruktur innerhalb Deutschlands voranbringen wollen.

Das BMWi fördert das Forschungsprojekt SLAM mit rund 18 Millionen Euro. Dieses Projekt umfasst die Entwicklung von Betreiber- und Geschäftsmodellen zum Schnellladen, die Erarbeitung von Kriterien für geeignete Standorte sowie den Aufbau eines Forschungsladenetzes. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse werden den SLAM Partnern und Investoren zeitnah und schrittweise zur Verfügung gestellt, um die Festlegung der Standorte und den Betrieb der Schnellladestationen zu optimieren. Im Forschungsprojekt SLAM wurden wichtige Grundlagen gelegt, die den flächendeckenden Ausbau von Ladeinfrastruktur in Deutschland durch private Investoren unterstützen.

Der Antriebsstrang ist das Herzstück eines Kraftfahrzeugs. Seine Elektrifizierung eröffnet neue Potentiale für den motorisierten Verkehr. Elektrofahrzeuge können viel bewirken - sie tragen zum Beispiel als Personenkraftwagen oder Zweirad zu mehr Effizienz und Umweltverträglichkeit der individuellen Mobilität bei. Busse und leichte Nutzfahrzeuge mit elektrifizierten Antriebssträngen können die Städte bei verkehrsbedingten Schadstoffemissionen und Lärm entlasten. Die Ziele des Regierungsprogramms Elektromobilität von Mai 2011 sind ambitioniert und erfordern insbesondere große Anstrengungen im Bereich der technologischen Innovationen. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie unterstützt daher mit der Forschungsinitiative "ATEM - Antriebstechnologien für die Elektromobilität" vom 13.Oktober 2011 Technologieentwicklungen für die Antriebssysteme von Elektro- und Hybridfahrzeugen der nächsten Generation, die ein energetisch und wirtschaftlich optimiertes elektrisches Fahren erlauben. Der Fokus liegt auf der Weiterentwicklung des gesamten Antriebsstrangs mit Optimierung der Fahrdynamik, Energieeffizienz sowie verbesserter Integration und Zusammenspiel von Einzelkomponenten. Dadurch werden zusätzlich eine Erhöhung der Reichweite und eine deutlich größere Sicherheit der Fahrzeuge angestrebt.

Die Förderbekanntmachung wurde 2013, 2014 und 2015 fortgeschrieben. Insgesamt werden 22 Verbundvorhaben mit 89 Partnern und 5 Einzelvorhaben mit einem Gesamtvolumen von ca. 65 Millionen Euro gefördert, wobei der Bundesanteil rund 38 Millionen Euro beträgt. Hierbei handelt es sich überwiegend um Verbundvorhaben mit typischerweise dreijähriger Laufzeit, die anwendungsorientierte Themen adressieren und eine technische Demonstration der Ergebnisse beinhalten. Derzeit partizipieren Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft mit ca. 55 Prozent an den Fördermitteln, tragen aber rund drei Viertel der projektbezogenen Gesamtkosten. Innerhalb dieser Gruppe sind ein Fünftel der Zuwendungsempfänger kleine und mittelständisch geprägte Unternehmen. Eine starke Beteiligung von Forschungspartnern (überwiegend Hochschulen, rund 45 Prozent des Fördervolumens) kommt dem Kooperationsbedarf und damit einhergehenden Know-how Transfer zugute, was für die fach- und branchenübergreifende Thematik der elektrischen Traktion von erheblicher Bedeutung ist.

Beispielhaft werden im Folgenden zwei Projekte kurz vorgestellt:

BEREIT - Bezahlbare Elektrische Reichweite durch Modularität:

Plug-In-Hybridfahrzeuge stehen neben dem batterieelektrischen Antrieb im Stadtverkehr auch für längere Strecken durch den Einsatz von Verbrennungskraftmaschinen zur Verfügung. Aus Nutzersicht bleibt jedoch das Problem der höheren Kosten bestehen, weil derzeit konventionelle Antriebsstränge um spezifische und damit teure elektrische Komponenten ergänzt werden. In dem industriell geprägten Verbundvorhaben "BEREIT- Bezahlbare Elektrische Reichweite durch Modularität" fokussieren sechs Projektpartner die Entwicklung und technologische Umsetzung eines kostengünstigen, skalierbaren und modular aufgebauten Antriebsstrangs für ein Plug-In-Hybridfahrzeug. In der Laufzeit von Januar 2013 bis Dezember 2015 wird die Tauglichkeit und Effizienz des Konzepts durch zwei prototypische Fahrzeuge demonstriert.

MEHREN - Multimotor Elektrofahrzeug mit Höchster Raum- und Energieeffizienz und kompromissloser Fahrsicherheit:

Mit dem Projekt "MEHREN - Multimotor Elektrofahrzeug mit Höchster Raum und Energieeffizienz und kompromissloser Fahrsicherheit" wird in einer Konzeptstudie und in Technologieträgern das Potenzial getriebeloser, hochintegrierter Radnabenantriebe für den praktischen Einsatz in Stadtfahrzeugen realisiert. Damit nutzt man die begrenzte Verkehrsfläche in Ballungsräumen optimal und erhöht die Sicherheit durch eine innovative Fahrdynamikregelung.

Weitere Informationen zu geförderten Projekten im Rahmen der Förderbekanntmachung finden Sie auf der Internetpräsenz des vom BMWi beauftragten Projektträgers im Deutschen Zentrum für Luft und Raumfahrt e. V.

Batterien sind das zentrale Element für die Elektrifizierung des Antriebs. Für einen breiten mobilen Einsatz müssen Batterien noch leistungsfähiger, langlebiger, sicherer und kostengünstiger werden. Batterien können auch Beiträge zur Integration erneuerbarer Energien in das Gesamtsystem leisten.

Deshalb greift BMWi das breite Thema "Stromwirtschaftliche Schlüsselelemente der Elektromobilität" auf. Im Energieforschungsprogramm werden die Aktivitäten in den Bereichen "Energiespeicher" und "Netze" gebündelt". Ziel ist es, durch verbesserte Materialien und weiterentwickelte Fertigungsmethoden die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit der Batterien zu steigern und diese für mobile Anwendungen optimal in das Energiemanagement des Fahrzeugs einzubeziehen. Dies trägt dazu bei, dass in Deutschland gefertigte Elektrofahrzeuge eine hohe Reichweite haben, oft aufgeladen werden können und sicher bleiben.

Das Elektroauto ist immer online

Moderne Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) steuern alle wichtigen Funktionen im Elektrofahrzeug und bilden die Grundlage für dessen Integration in zukünftige intelligente Energie- und Verkehrssysteme. Mit dem Förderprogramm "IKT für Elektromobilität III: Einbindung von gewerblichen Elektrofahrzeugen in Logistik-, Energie- und Mobilitätsinfrastrukturen" setzt das BMWi die Forschungsaktivitäten im Bereich der gewerblichen Nutzung der Elektromobilität fort.

Ziel des neuen Förderprogramms ist es, wirtschaftlich lohnende Anwendungen der Elektromobilität im Nutzfahrzeug-Segment zu identifizieren und ihnen zum Durchbruch zu verhelfen. Im Mittelpunkt der Forschungsarbeiten stehen auf IKT basierende Innovationen im Bereich Fahrzeugtechnik, wirtschaftliche Flotten- und Logistikkonzepte sowie Lade-, Kommunikations- und Plattformtechnologien. Ein weiterer Forschungsschwerpunkt ist die Einbindung von Elektrofahrzeugen in intelligente Energie- und Verkehrsnetze. Hierfür werden geeignete Technologien und Dienste entwickelt und im praktischen Einsatz getestet. Dabei spielen moderne IKT als zentrales Steuerungs- und Optimierungswerkzeug für die Umsetzung dieser Konzepte eine entscheidende Rolle. Zu diesem Zweck werden bis 2018 etwa 13 Pilotprojekte mit ganzheitlichen Lösungskonzepten und beispielhaften Systemlösungen gefördert, die Technologien, Dienstleistungen und Geschäftsmodelle integrativ berücksichtigen. Anwendungsfelder der gewerblichen Elektromobilität in den Forschungsprojekten sind zum Beispiel Schwerlastfahrzeuge in Werksverkehren und in der Stückgutlogistik, Pkw- und Nutzfahrzeugflotten im Wirtschaftsverkehr sowie ambulanten Pflegediensten, Elektrobusse, neuartige Elektroleichtfahrzeuge sowie die Elektromobilität in der landwirtschaftlichen Nutzung.

Die Elektromobilität stellt selbst versierte Fachleute vor ganz neue Herausforderungen: Forscher und Entwickler müssen sich über jüngste Erkenntnisse auch in Fachgebieten informieren, mit denen sie bisher kaum zu tun hatten. Geschäftsentscheider brauchen Auskünfte über gesetzliche Regelungen und internationale Normen. Politik und Verwaltung benötigen Einblicke in neueste technische Entwicklungen, um Entscheidungen über Infrastruktur-Vorgaben sachgerecht treffen zu können.

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert mit dem Projekt WISSMER die Entwicklung einer Fachdatenbank, die den Wissenstransfer und die Wissensvernetzung rund um das Thema Elektromobilität beschleunigen soll. Die webbasierte Wissensplattform Elektromobilität stellt das vielschichtig vorhandene Wissen aus derzeit über einer Million Veröffentlichungen (Fachzeitschriften, Konferenzen, Forschungsberichte, Normen) effizient und zielgenau Nutzern aus allen Sektoren der Elektromobilität zur Verfügung.

Vor allem kleine und mittelständische Unternehmen sollen vom erleichterten Zugang zu aktuellem Fachwissen profitieren. Um die Menge an Veröffentlichungsnachweisen zur Elektromobilität nutz- und auffindbar zu machen, kommen semantische Suchmethoden zur Anwendung, die neben bekannten auch neue, intuitive Arten der Abfrage erlauben. Beispielsweise sorgen Word Clouds dafür, dass Suchanfragen nicht explizit formuliert werden müssen und schnell geprüfte Informationen liefern.
Diese innovativen Technologien werden vom Institut der Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Informationsforschung e. V., IAI, an der Universität des Saarlandes entwickelt.

Projektpartner sind WTI-Frankfurt eG, IAI e.V. Saarbrücken und ecomotive media GmbH in München.

Weiterführende Informationen

Deutlich zugenommen haben in den letzten Jahren die Beiträge des Mittelstands zur technologischen Bewältigung der Herausforderungen der Elektromobilität. Mit dem "Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)" des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie wird die Innovationskraft und Wettbewerbsfähigkeit der mittelständischen Wirtschaft auch mit Blick auf die Elektromobilität nachhaltig unterstützt.

Auch im Rahmen der "Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)" werden Fördermittel für die Entwicklung der Elektromobilität bereitgestellt. Dort sind in einem Netzwerk Forscher und insbesondere mittelständische Unternehmen zusammengebracht. Gemeinsam werden die wichtigsten Komponenten des elektrischen Antriebsstranges, neuartige Ladeelektronik oder die Entwicklung neuartiger Werkstoffe betrachtet.

Über die Chancen auf ausländischen Märkten zur Elektromobilität informiert die Bundesgesellschaft "Germany Trade and Invest GmbH (GTAI)". Das Auslandsmesseprogramm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie erleichtert es, Konzepte zur Elektromobilität im Ausland zu präsentieren.

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