Um den mit dem Mobilitätsboom einhergehenden Herausforderungen wie etwa der Abhängigkeit von fossilen Energieträgern, Schadstoffemissionen und überlasteten Verkehrswegen zu begegnen, hat die TU Wien das Forschungsfeld „Nachhaltige und emissionsarme Mobilität“ etabliert. Die Forscher und Forscherinnen verfolgen dabei einen vielschichtigen Ansatz, der sich nicht nur auf die Entwicklung einzelner Schlüsseltechnologien wie etwa der Elektromobilität konzentriert, sondern auch systemische, politische, wirtschaftliche und soziale Aspekte einbezieht. Ziel ist die Schaffung eines multimodalen Verkehrsmix, in dem sich individuelle und öffentliche, motorisierte und nicht motorisierte Mobilität zu einem nachhaltigen und emissionsarmen System ergänzen.

Technologie in Bewegung

Besonderes Augenmerk legen die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen auf die Entwicklung alternativer Antriebsstränge für Elektro-, Hybrid-, Brennstoffzellen- und Gasfahrzeuge. Dies beinhaltet neben der Erstellung von Gesamtsystemkonzepten und Betriebsstrategien auch die (Weiter-)Entwicklung einzelner technischer Komponenten wie etwa Elektromotoren und Hochleistungs-Regelungselektronik. Viele der Entwicklungen passieren in einem ersten Schritt rein virtuell am PC. Neben einem ausgeprägten Know-how im Bereich solcher Modellierungen - sowohl von einzelnen Motoren als auch ganzen Antriebssträngen - verfügen die Institute der TU über umfangreiches Equipment zur tatsächlichen Messung von relevanten Parametern wie etwa Komponenten-, Motoren- und Rollenprüfstände sowie Klimakammern. Zudem besitzen sie die Infrastruktur, Prototypen von Antriebskomponenten (Elektromotoren, Leistungselektronik, Steuerungstechnik) zu entwerfen und aufzubauen.

Abgesehen von der Antriebstechnik sind es unzählige andere Komponenten in einem Fahrzeug, die entscheidend für dessen ökologischen Fußabdruck sind. So lassen sich mit dem Einsatz von Leichtbaumaterialien, wie sie an der TU Wien erforscht werden, hohe Treibstoffersparnisse erzielen. Die Expert und Expertinnen im Bereich der Tribologie wiederum haben es sich zum Ziel gesetzt, die Reibung von bewegten Teilen zu minimieren und somit deren Lebensdauer und Effizienz zu erhöhen.
Damit moderne Fahrzeuge in Echtzeit auf die momentanen Gegebenheiten reagieren und alle Betriebsparameter optimieren können, braucht es eine ausgeklügelteste Sensorik, deren Informationen von einer entsprechenden Hochleistungselektronik verarbeitet werden. 

Energie und Infrastruktur

Kernstück eines umweltfreundlichen und zukunftsträchtigen Mobilitätskonzepts ist eine nachhaltige Energieversorgung. Ziel muss es sein, die Abhängigkeit von fossilen begrenzt verfügbaren Energieträgern zu verringern. Dies kann beispielsweise durch die Substitution von klassischen Kraftstoffen durch sogenannte Biotreibstoffe wie etwa Biodiesel oder Biogas passieren. An der TU Wien wird sowohl an deren Produktionsprozessen als auch an deren Einsatz in Verbrennungsmotoren geforscht. Des Weiteren beschäftigen sich die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen mit dem Potential von Wasserstoff als zukünftigem Energieträger.

Eine vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Kraftstoffen ist die Umstellung auf Elektromobilität. Die Bereitstellung der elektrischen Energie aus dem Stromnetz ist aufgrund der zu erwartenden Verbrauchsmengen eine spezielle Herausforderung, die neue Konzepte intelligenter Netzintegration erfordert. Ist die elektrische Energie erst einmal beim Fahrzeug, muss sie in diesem auch effizient und in ausreichender Menge gespeichert werden. Forscher und Forscherinnen der TU Wien arbeiten an den elektrochemischen Grundlagen für immer bessere Akkumulatoren und versuchen mit raffiniertem Batteriemanagement, das Maximum an Leistung aus diesen herauszuholen.
Obwohl ein fossiler Rohstoff, ist Erdgas bei den CO₂- und Feinstaubemissionen anderen konventionellen Energieträgern deutlich überlegen. Diesem Vorteil Rechnung tragend wird an der TU Wien an den vielfältigen Einsatzmöglichkeiten dieses Energieträgers geforscht.

Selbst das ausgeklügeltste Fahrzeug kombiniert mit der idealen Energieversorgung wird ohne die entsprechende Infrastruktur nicht sein volles Potenzial ausschöpfen können. Der Erfolg der Elektromobilität beispielsweise hängt unmittelbar von einem gut ausgebauten Ladestationen-Netz ab. Für die Planung eines solchen muss der Bedarf erhoben, die nachhaltige Energiebereitstellung gesichert und eine praxistaugliche Betriebsführung entwickelt werden.

Einem zukunftsorientierten Ansatz entsprechend liegt ein Schwerpunkt der Infrastrukturforschung auf öffentlichem und nicht motorisiertem Verkehr. Dazu zählt das vielfältige Gebiet des Schienenverkehrs, aber auch Konzepte und Technologien für Busse und nicht zuletzt für Zweiräder werden entwickelt. Bereits in naher Zukunft werden die einzelnen Verkehrsteilnehmer zudem miteinander vernetzt sein und laufend Daten über die aktuelle Verkehrssituation austauschen, um ein möglichst reibungsloses Vorwärtskommen zu gewährleisten. Dafür muss unter anderem die Position der einzelnen Fahrzeuge genau bekannt sein. Insbesondere die Steuerung von autonomen Fahrzeugen benötigt hierbei höchste Präzision, einer Herausforderung, der sich die Expert und Expertinnen auf dem Gebiet der Navigation stellen.

Mobilität mit Konzept

Um all diese Entwicklungen in die Wege leiten und adäquat auf die verschiedenen Anforderungen reagieren zu können, benötigen Entscheidungsträger aus Politik, Wirtschaft und Wissenschaft gut aufbereitete Analysen und Konzepte. Diese werden von Forscher und Forscherinnen im Bereich Verkehrskonzepte und Mobilitätsmanagement erstellt. In den Analysen werden neben aktuellen Verkehrsdaten auch die politischen Rahmenbedingungen, das Nutzerverhalten, die ökonomischen und ökologischen Aspekte sowie die Wechselwirkungen dieser Bereiche untereinander berücksichtigt. Auf Basis dieser Untersuchungen werden Szenarien entwickelt und regionale Verkehrskonzepte erstellt.

So vielfältig der Themenbereich Mobilität ist, so unterschiedlich sind die Ansätze der Forscher und Forscherinnen an der TU Wien. Gemeinsames Ziel aller Anstrengungen ist es aber, mittels nachhaltiger Technologien und Konzepte den Energieverbrauch des Verkehrs zu reduzieren, die Energiewende voranzutreiben und somit eine zukunftsfähige Mobilität für die Menschheit zu ermöglichen.

Alle angegeben Daten und Informationen beziehen sich auf die Forschungsperiode 2016-2018 (in Anlehnung an die Periode der Leistungsvereinbarung).