Hochschule Bochum
Labor für Nachhaltigkeit in der Technik
Am Hochschulcampus 1
44801 Bochum
Das Projekt KREISRAD zielt darauf ab, die Kreislauffähigkeit von Light Electric Vehicles (LEVs) am Beispiel von E-Lastenrädern zu verbessern. Dafür werden End-of-Life-Strategien (EoLS) untersucht und mit lebensdauerverlängernden Maßnahmen verglichen, um die Umweltauswirkungen von E-Lastenrädern weiter zu reduzieren. Aufgrund der Übertragbarkeit der Ergebnisse können weitere LEV-Typen wie E-Scooter, E-Bikes oder E-Mopeds von den Maßnahmen profitieren.
LEVs nehmen eine zunehmend wichtige Rolle im urbanen Verkehr ein. Ob sie jedoch eine kostengünstige und wirkungsvolle Alternative zu weniger umweltverträglichen Verkehrsmitteln darstellen, hängt maßgeblich von ihrer Nutzungs- und Lebensdauer ab. Die Auswahl passgenauer EoLS kann ökologische Belastungen deutlich verringern und helfen Kosten zu sparen. Damit Unternehmen ressourceneffiziente und umweltverträgliche Geschäftsmodelle und Produkte entwickeln können, müssen entsprechende Forschungs- und Datengrundlagen aufgebaut, erweitert, prototypisch angewendet und zugänglich gemacht werden. Die Basis für einen Digitalen Produktpass (DPP) kann hierfür künftig eine wichtige Datengrundlage bieten. KREISRAD greift diesen Ansatz auf und entwickelt eine Digitale Produktakte, die Herstellern eine fundierte Entscheidungsgrundlage bietet.
Um die Kreislauffähigkeit von LEVs zu verbessern und deren Umweltauswirkungen ganzheitlich zu reduzieren werden EoLS und Maßnahmen zur Lebensdauerverlängerung am Beispiel eines E-Lastenrads untersucht. Das Projekt geht dabei deutlich über den bisherigen Stand der Technik hinaus, da EoLS bislang nur punktuell – vor allem mit Blick auf den CO2-Fußabdruck von Batterien – betrachtet werden. KREISRAD weitet diese Perspektive auf alle umweltrelevanten Komponenten und zusätzliche Umweltwirkungen wie Ressourcenverbrauch aus.
Folgende Arbeitsschritte werden zur Erreichung der Ziele durchlaufen:
Zunächst wird das E-Lastenrad bezüglich sicherheits-, funktions- und nachhaltigkeitsrelevanter Komponenten analysiert. Anschließend werden ausgewählte Bauteile auf einem neu entwickelten Prüfstand beschleunigten Belastungstests unterzogen, um Lebensdauer und Degradationsverhalten präzise zu bestimmen. Auf Grundlage dieser Daten werden geeignete EoLS identifiziert und mithilfe von Lebenszyklusanalysen hinsichtlich ihrer ökologischen Wirkung bewertet. Darüber hinaus werden auch soziale und ökonomische Auswirkungen einbezogen, um daraus ein umfassendes Entscheidungsmodell zu entwickeln, das Langlebigkeit und unterschiedliche EoLS erstmals systematisch miteinander vergleicht. Parallel entsteht eine cloudbasierte Digitale Produktakte, in der Produktdaten entlang des gesamten Lebenszyklus gebündelt werden. Damit schafft KREISRAD eine wichtige Grundlage für künftige Digitale Produktpässe im LEV-Bereich, für die es bislang keine übertragbaren Konzepte gibt. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen in den Bau eines kreislaufwirtschaftlich optimierten Prototyps sowie in einen Handlungsleitfaden für Hersteller ein.
Bisherige Ergebnisse
Im Rahmen des Projekts konnten bereits wesentliche umweltrelevante Komponenten des E-Lastenrads identifiziert werden. Insbesondere Akku, Elektromotor und Korb wurden als zentrale Hotspots der Umweltwirkungen entlang des Produktlebenszyklus bestimmt. Aufbauend darauf wurde in der Software openLCA ein Entscheidungsmodell entwickelt, das ökologische, ökonomische und soziale Nachhaltigkeitsaspekte integrieren wird. Dieses Modell bildet eine wesentliche Grundlage für die Entwicklung und Bewertung eines kreislaufwirtschaftlich optimierten Prototyps des E-Lastenrads im weiteren Projektverlauf.
Darüber hinaus wurde die Wiederverwendbarkeit sowie Recyclingfähigkeit sämtlicher Bauteile umfassend untersucht. Für die Bewertung der Bauteillebensdauer wurde ein Prüfstand für beschleunigte Degradationsuntersuchungen etabliert. Zusätzlich zu den Prüfstanddaten werden praxisnahe Belastungs- und Verformungsdaten aus dem Feldbetrieb erfasst und in das Entscheidungsmodell überführt. Die gewonnenen Erkenntnisse ermöglichen verbesserte Prognosen zur Restlebensdauer einzelner Komponenten und unterstützen die Entwicklung geeigneter Second-Life-Konzepte.
Zur Stärkung des Wissenstransfers und der Praxisnähe wurde im Projekt ein Beirat mit Vertreter:innen aus Industrie und relevanten Fachverbänden etabliert. Der kontinuierliche Austausch liefert wertvolles Feedback und trägt dazu bei, die Übertragbarkeit und Anwendbarkeit der Projektergebnisse sicherzustellen.
Die gewonnenen Erkenntnisse schaffen eine fundierte Grundlage für die gezielte Optimierung des Produktdesigns und die Entwicklung nachhaltiger, kreislauffähiger Lösungen für den Bereich der E-Lastenräder.