Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI

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Faster, greener, scooter? An assessment of shared e-scooter usage based on real-world driving data

2024 , Krauß, Konstantin , Gnann, Till , Burgert, Tobias , Axhausen, Kay W.

In recent years, few transportation modes have gained so much attention so quickly as shared e-scooters. Debates focus on usage patterns over shift effects to environmental impacts. Previous research has mainly been conducted in Asia and North America and in metropolitan areas. Potential interdependencies have been analysed mostly towards public transport (PT). Surprisingly, investigations concerning the usage of shared e-scooters and other shared mobility services have been scarce. However, understanding possible (inter-)dependencies and potentials for inter- and multimodality is crucial for policymakers and transport planners to design efficient and sustainable transportation systems. This is why we draw on an original data set of 118,047 shared e-scooter trips in Karlsruhe, a non-metropolitan city in southwest Germany and add information about carsharing and PT. Apart from station information for both modes, we add departure information for tramways, and weather data. Shared e-scooter data is retrieved via the local providers from November 2020 to April 2021, information about the stations of carsharing and PT is added via OpenStreetMap, and tramway service data is retrieved via the local authority. We find an average trip distance of 1.40 km and substantially less usage on Sundays. The potential of combining shared e-scooters is higher for PT than for carsharing. Shared e-scooter trips show longer distances in times of lower or none PT service. Negative binomial regression models with fixed effects for the PT or carsharing stations show that the number of tram departures positively affects shared e-scooter usage, particularly at off-peak times. Applying mode shift scenarios and focusing on the usage phase, the energy consumption effect of shared e-scooters is found to be between -5 to +0.5 TWh. However, it requires providers to revisit their operations and policy to rethink regulation to get even close to the multimodal or energy consumption potential.

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Analyse des Fuhrparks der Polizei Baden-Württemberg

2023 , Burgert, Tobias , Tröger, Josephine , Auf der Maur, Alex , Burghard, Uta , Dillmann, Simon , Brutsche, Andreas , Trachsel, Tim , Brune, Kai Lennart

Ziel des Projekts ist es, das Einsatzpotenzial von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben im Fuhrpark der Polizei BW zu ermitteln. Diese Potenzialermittlung erfolgt aus technischer, ökonomischer, ökologischer sowie sozialer Perspektive. Hierfür wurde eine Fahrdatenerhebung von etwa 100 repräsentativen Fahrzeugen im Fuhrpark der Polizei BW im täglichen Betrieb in unterschiedlichen Einsatzszenarien und bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen durchgeführt. Die erfassten Fahrprofile werden mit den technischen Daten von am Markt verfügbaren Fahrzeugen mit alternativem Antrieb verglichen, um das technisch mögliche Potenzial ermitteln zu können. Außerdem wurde untersucht, wie die bisherigen Erfahrungen mit den im Fuhrpark der Polizei BW verfügbaren Fahrzeugen mit alternativen Antrieben ausfallen und wie sich die Bereitschaft der potenziellen Nutzer:innen, entsprechende Fahrzeuge zu nutzen, darstellt. Dafür wurde eine umfassende Onlinebefragung von Nutzer:innen und Nichtnutzer:innen (N > 2000) durchgeführt und nach wissenschaftlichen Standards ausgewertet. Darüber hinaus wurden Interviews mit Entscheider:innen geführt, um die Entscheidungsprozesse bei der Beschaffung von Fahrzeugen besser verstehen zu können. Weiterhin ist es Ziel der Begleitforschung, für drei technisch mögliche Elektrifizierungsszenarien des Fuhrparks der Polizei BW zu ermitteln, mit welchen Kosten diese Szenarien verbunden wären sowie welche Treibhausgaseinsparungen damit realisiert werden könnten. Hierfür wurde eine Total-Cost-of-Ownership Berechnung sowie Methoden zum Life Cycle Assessment bzw. zur Treibhausgasbilanzierung durchgeführt. Die Ergebnisse werden im Bericht ausführlich zusammengefasst und entsprechende Handlungsempfehlungen abgeleitet.

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Einsatz von Wasserstofftechnologien in Mobilität und Transport

2022 , Bürger, Stefan , Horch, Felix , Geiling, Johannes , Öchsner, Richard , Kolb, Gunther , Groos, Ulf , Semmel, Malte , Schaadt, Achim , Köhler, Jonathan

Wasserstoff gilt wegen seines geringen Gewichts und seines hohen Energiegehalts als vorteilhafte Option für die Mobilität der Zukunft. Der Beitrag zeigt und diskutiert die verschiedenen Optionen für wasserstoffbasierte Antriebe wie Verbrennung und Brennstoffzelle, Speichermöglichkeiten wie Druckspeicher, Hydride und synthetische Kraftstoffe. Erörtert wird zudem, für welche Arten der Mobilität sich welche wasserstoffbasierten Antriebe eignen.

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BioKompass 2021. Diskurse über Transformation anregen

2021 , Höfling, Christina , Hüsing, Bärbel , Kimpeler, Simone , Lux, Alexandra , Parrisius, Martina , Pohsner, Ute , Roßmanith, Eva , Schirrmeister, Elna , Theiler, Lena , Voglhuber-Slavinsky, Ariane

Unsere Gesellschaft befindet sich an der Schwelle zu einem Zeitalter der Bioökonomie, deren konkrete Ausgestaltung in vielen Bereichen noch gesellschaftlich ausgehandelt werden muss. Die in verschiedenen Wirtschaftsbereichen möglichen biotechnologischen Produkte und Verfahren sowie Rohstoffe und Materialien sind vielfältig und bieten zugleich Chancen und Herausforderungen im Hinblick auf die Kosten, den Nutzen und die Auswirkungen auf Biodiversität, ökologische, wirtschaftliche und gesellschaftliche Nachhaltigkeit sowie Lebensqualität. Die Transformation hin zu einer nachhaltigen Bioökonomie steht in enger Wechselwirkung mit sich wandelnden Werte- und Konsummustern, Lebensstilen und passenden politischen Rahmenbedingungen. Zudem wird sie unterschiedliche Bereiche der Gesellschaft erfassen, nicht nur die Landwirtschaft, die industrielle Produktion oder das Gesundheitswesen, sondern auch die Mobilität, das Wohnen, Arbeiten, Lernen, die Ernährung und den Konsum - alles Aktivitäten mit hohem Energie­ und Rohstoffbedarf. Im Projekt BioKompass, gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), wurden dafür verschiedene partizipative Ansätze entwickelt und erprobt. Aufgrund der langfristigen Perspektive der Bioökonomie, die sich erst in den kommenden 10 bis 20 Jahren breit entfalten wird, wurden im Projekt mit Expert:innen, Schüler:innen und Bürger:innen alternative Zukunftsszenarien für das Jahr 2040 entwickelt, die als inhaltlicher Bezugspunkt aller Aktivitäten dienten. Die Erkenntnisse aus dem Projekt und der begleitenden Evaluation bilden die Grundlage dieses Leitfadens für die Nutzung von Zukunftsszenarien für partizipative Dialogformate.

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Unsere forschungspolitischen Empfehlungen zur "Zukunftsstrategie Forschung und Innovation"

2024 , Doll, Claus , Eul, Ursula , Fulga-Beising, Simina , Hauser, Anett , Henning, Hans-Martin , Ehrenwirth, Mathias , Hebling, Christopher , Inninger, Wolfgang , Pretzsch, Sebastian , Kraljevic, Ivica , Lohse, Felix , Plötz, Patrick , Prasuhn, Pierre , Ragwitz, Mario , Wietschel, Martin

Die Ausgangslage: Der Innovationsstandort Deutschland befindet sich mitten in einer Zeit historischer Herausforderungen: die Klimakrise, geopolitische Machtverschiebungen, internationale Systemwettbewerbe und die Digitalisierung. In diesen Zeiten muss Deutschland seine Innovationsfähigkeit sichern, die richtigen Weichen für resiliente Wertschöpfungsketten stellen und sich als Forschungs- und Wirtschaftsstandort neu erfinden. Dies gelingt nur als gemeinsame Kraftanstrengung mit Politik, Wissenschaft, Wirtschaft und Zivilgesellschaft. Die Bundesregierung hat mit der »Zukunftsstrategie Forschung und Innovation« ein übergreifendes forschungs- und innovationspolitisches Konzept für den Hightech-Standort Deutschland vorgelegt. Die Fraunhofer-Gesellschaft begrüßt die Zukunftsstrategie und die Vielzahl an richtigen Zielen, die darin verankert sind. Diese sind wichtig für Deutschlands Wettbewerbsfähigkeit. Gleichzeitig decken sie sich mit den Impact-Zielen und strategischen Forschungsfeldern, welche die Fraunhofer-Gesellschaft in den vergangenen Jahren definiert hat. Die Zukunftsstrategie zielt darauf ab, die Transformation in Richtung Nachhaltigkeit voranzutreiben, die zukünftige Wettbewerbsfähigkeit sicherzustellen und über technologische Souveränität selbstbestimmt die Zukunft gestalten zu können. Unser Blick auf die Mission 1 mit dem Fokus auf Mobilität/ nachhaltige Energieträger und -quellen Eine leistungsfähige Mobilität von Personen und Gütern ist Voraussetzung der vernetzten Welt von morgen. Dabei fördern moderne Mobilitätslösungen nicht nur die Innovationskraft und Lebensqualität, sowohl in urbanen Regionen als auch in ländlich geprägten Regionen, sondern gehen mit der Energiewende Hand in Hand. Viele Herausforderungen unserer Zeit stehen in enger Verbindung mit Mobilitätslösungen: Klimakrise, gesellschaftliche Teilhabe, Fachkräftemangel etc. Die angewandte Forschung liefert Lösungsansätze, wie diese Herausforderungen nicht trotz, sondern gerade mit nachhaltigen und zukunftsfesten Mobilitätslösungen angegangen werden können. Mit der Zukunftsstrategie Forschung und Innovation Mission 1 hat die Bundesregierung wichtige Handlungsfelder adressiert und Ziele hin zu einer vernetzten und nachhaltigen Mobilitätswende aufgezeigt. Jedoch fehlt es zur schnelleren Umsetzung von Innovationen, z. B. beim automatisierten und vernetzten Fahren im ÖPNV, oft sowohl an Freiheiten als auch an unterstützenden regulativen und bürokratiearmen Rahmenbedingungen. Zudem sind in nahezu allen Bereichen Aus- und Weiterbildungen für entsprechendes Fachpersonal erforderlich.

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Ansatz einer wirtschaftlichen Bewertung von Batterien im Zusammenhang mit Oberleitungs-LKW auf Basis spezifischer Fahrprofile

2022 , Hagen, Markus , Miller, Martin , Burgert, Tobias , Dollinger, Andreas

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Development perspectives for lithium-ion battery cell formats

2022 , Link, Steffen , Neef, Christoph , Wicke, Tim , Hettesheimer, Tim , Diehl, Marcel , Krätzig, Oliver , Degen, Florian , Klein, Franziska , Fanz, Patrik , Burgard, Matthias , Kleinert, Ricardo

The Fraunhofer Institutes ICT, IPA, ISI and the Fraunhofer facility FFB have presented a study on the development of lithium-ion battery cell formats. In it, the most important trends on battery chemistry, cell formats, cell production and safety are considered and compared with the requirements of various battery applications. Special attention is paid to announcements by car manufacturers, e.g. on large-format cells. The new publication is an update of the Fraunhofer study „Development prospects for cell formats of lithium-ion batteries in electromobility“ published in 2017.

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Critical Materials for Climate Technologies in the EU. An overview of five renowned studies

2023-01 , Barkhausen, Robin , Schmidt, Patrick Alexander , Gervais, Estelle , Heumann, Johannes , Hofmann, Alexander

Against the backdrop of the climate crisis, countries worldwide agreed in the Paris agreement to keep global warming below 2°C compared to the pre-industrial era, ideally below 1.5°C. The EU set out the goal to reach carbon neutrality by 2050 - a goal for which the energy sector will play a central role, as the production and use of energy is responsible for more than 75% of greenhouse gas emissions. To transition to low carbon energy production, photovoltaic and wind turbines, coupled with energy conversion technologies such as electrolysers, fuel cells, and batteries, are believed to be key solutions. But these technologies require substantial amounts of scarce raw materials with EU import dependency and environmental and social problems connected to extraction and refining. The vulnerability of the EU energy sector became apparent in 2022 at the example of its dependency on Russian oil and gas. The supply chain for clean energy technologies could be equally vulnerable and jeopardise the achievement of EU climate targets. A plethora of studies dealing with resource scarcity has been performed. These studies, however, differ in their results regarding the most critical materials and often only provide vague recommendations on how to increase the resilience of the production and supply chains. Hence, it is of interest to synthesize the findings of major studies from renowned institutions, identify commonalities as well as differences, filter out areas with need for immediate action and create an overview of critical materials in climate technologies.

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Aktuelle technische Erkenntnisse zum eHighway-System aus Feldversuch und Begleitforschung

2022 , Jöhrens, Julius , Lehmann, Michael , Bramme, Matthias , Brauer, Clemens , Bulenda, Alexander , Burghard, Uta , Kaßens-Noor, Eva , Linke, Regina , Burgert, Tobias , Öztürk, Özgür , Staub, Markus , Werner, Markus , Schöpp, Ferdinand , Wilke, Jürgen , Worbs, Markus , Doll, Claus

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Hydrogen technologies in mobility and transportation

2022 , Groos, Ulf , Semmel, Malte , Schaadt, Achim , Bürger, Stefan , Horch, Felix , Geiling, Johannes , Öchsner, Richard , Kolb, Gunther , Köhler, Jonathan

With its low weight and high energy content, hydrogen is viewed as a promising option for transport in the future. This chapter outlines and discusses various options for hydrogen-powered drives such as combustion and fuel cells as well as storage options such as pressure tanks, hydrides and synthetic fuels. It also discusses the types of hydrogen-powered drives that are suitable for different kinds of transportation.

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