章节内容:桥上车队特别注重环保,无论在驱动方式、建造材料还是车架结构方面,都是选择最可持续的解决方案。
桥梁上有电能车和氢能车。桥上必要的充能点不仅为桥上的专门车辆充能,还可以为桥下原本道路上的电动车充电,而氢能汽车则可以在桥上的七个外桥以及桥环上的加氢站为其能源箱充能。
可持续车辆的第二重点是通过结构优化、大幅减少用车数量和延长车辆的生命周期来节省材料。
此外,重点选择可持续的建造材料,并尽可能使用可再生的原料。
结合创新的驱动形式与专门为自动驾驶设计的路线,可以让车辆的可持续性有了新的实现方式。由于计划的耐用度为100年,就可以节省大量生产和运营过程中所需要的二氧化碳排放量和材料。此外,中央智能控制下的车辆行驶也能大大减少能源消耗。
桥梁上有电能车和氢能车。桥上必要的充能点不仅为桥上的专门车辆充能,还可以为桥下原本道路上的电动车充电,而氢能汽车则可以在桥上的七个外桥以及桥环上的加氢站为其能源箱充能。
可持续车辆的第二重点是通过结构优化、大幅减少用车数量和延长车辆的生命周期来节省材料。
此外,重点选择可持续的建造材料,并尽可能使用可再生的原料。
当谈到气候环境友好的驱动方式,到底使用锂电池还是使用氢能源好,这还没有答案。
法兰克福大桥队对两种技术各取所长,因为我们假设,在根据地理位置和各自的运输任务的不同,总有一种技术比另一种技术更环保,那混用就可以让整体的生态足迹变得"更好"。
由于德国汽车工业出口全球,在国内外都有巨大的影响力,因此,在法兰克福桥这样的德国本土化"创新实践"中,就应当领先把两种有潜力技术视为未来的驱动方式。
由于研究人员目前还在努力开发不使用有害或有争议材料的电池,因此氢能和锂电池之间的比拼还没有明确的结论。关那桥上交通的概念构想就是在考虑到每种技术的优缺点后,以两种技术各取所长而开发的。
由于桥梁上的重型车辆需要非常重的大型电池,所以它们基本上是以氢能驱动,那小汽车则用锂电池驱动。
首先,这两种类型的车辆都是电力驱动的。因此需要产生电流才能行驶。
区别在于:锂电池汽车有一个提供电力的电池。在氢能汽车中,氢气要通过燃料电池转化为电能。氢能汽车只有一个小型电池来暂时储存电量。
锂电池的生产需要特殊的原材料,特别是锂、钴和镍,他们的开采条件和其他因素都要经过特别的考虑。而氢气可以通过电解器生产然后储存在罐子里,它的生产就不需要特别的原材料。另外,氢能可以较长时间储存也不会有太大的损失,而那些同等的大型锂电池,电量就可能只能存储几周甚至几天。
在法兰克福大桥的配合下,会产生出来的多余的电量,既可短期用于液流电池或锂电池的充能,也可长期以氢气的形式保存。
大桥上的加氢站在设计时就考虑到,要为所有桥上氢动力车自动加注氢气。这意味着自动驾驶车辆会自动驶入加氢站,先停留在那,直到加氢结束。
而且不仅是桥上的车辆,大桥还将为法兰克福的市民设有位于法兰克福不同地点的7个加氢站。
法兰克福桥生产着大量的绿色能源,因为桥面上配备了许多光伏板。这些能源不仅可为桥上的家庭和企业供电,而且还为锂电池电动车充电。此外,居民还可以使用桥梁支柱上的充电点为他们的电动汽车充电。
光伏生产的盈余可以为桥上充电柱供电,即便有些充电站位于城市中更偏远的地方。
法兰克福的桥上有100辆氢气电动车,它们可以从桥梁的能源基础设施中获得能源。其次绿色氢气的产量也很高,以至于由法兰克福运输公司所运营的约80辆本地公交车同样可以使用它--这相当于法兰克福用于20%公交线路的公交车。
此外,法兰克福周围的高速公路及国道沿线的(桥梁以外的)能源带也有剩余的能源,剩余的电力通过这些能源带输送到城市外围地区的加氢站中,由电解器使用。
法兰克福的加氢站会尽可能设在主要道路的出口上,因为它服务目标是重型货运车辆。
由于可能不会提供除了加氢以外的其他服务,并且氢气罐和电解器一样,将被安装在地下,这非常节省空间,因此安装完全可以紧邻现有的加油站。
中央控制系统可确保自动驾驶车辆顺畅行驶,且只在必要时停车。这样他们就避免了多余的刹车和重新启动步骤,而这些动作在一般城市交通中消耗会很大比重的能源。
在电动驾驶汽车发生制动时,能源会被电机回收到电池中,这被称为再生制动。
BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung - TU Dresden Professur für Elektrische Maschinen und Antriebe - ZSW Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoff Forschung - Forschungszentrum Jülich IEK Institut für Energie und Klimaforschung - Forschungsnetzwerke Energie - DWI Leibnitz-Insittut für Interaktive Materialien
没有"多余"的行程:不绕路,不空载,不会有大车少乘客的现象--这也只有在集中控制下的交通方案才能实现。
一个智能且按需行驶的方案中只要更少的车辆保持待命,就可以满足每个人的需求。
一辆汽车在其使用寿命中最多有90%的时间是处于非行驶状态,也就是说,它只有10%的时间被真正使用(更甚,根据科隆大学社会和经济研究所的一项研究,这个使用时间只有5%)。
在桥梁自动驾驶的方案下,无论公共汽车,轻轨还是小汽车,每辆车都会服务很多乘客。因此,人们不必因为方便快捷而要购买这些车辆,完全可以根据需要通过应用程序调用它们。
由于这个方案具有吸引人的价格,预计城市里越来越多的人会觉得自己不再需要拥有私家车。这减少了城市对汽车总量的需求--因此也减少了对锂电池和其他材料的需求。为了实现这一目标,我们特别关注车辆提供良好的清洁度和便捷的预订方式。
车身将在大师级学院中部分手工制作。装饰元素和对古董车典型细节的关注将使车辆的美丽更加明显。我们的目标是摆脱随意丢弃的文化,回到对事物的欣赏上来。这大大节省了材料和能源。
中央控制和自主驾驶模式可以非常可靠地防止事故。由于自主系统在任何时候都能可靠和正确地控制,车辆通常不能因事故或粗心而毁坏。可以排除过度自信和疏忽的情况。桥梁上的车辆可以进行相应的精心设计。
对于法兰克福大桥上的车辆来说,100年或更长时间的使用寿命是目标。经常使用的车辆也有可能达到这样的寿命,这一点在今天的古巴和摩洛哥等国家的五、六、七十年代的适航汽车上仍有体现。车辆的寿命必须通过定期维护和保养,以及在必要时及时维修来确保: 通过 "预测性维护",车辆知道什么时候需要检查或维修,并驶向车间。在那里,他们被检查,部件在出现缺陷前不久就被修复,或者--如果不可能--被替换。车辆的模块化设计使其有可能更换个别零件。这意味着,即使只有一个部件有缺陷,也不必像今天这样,更换整个综合体。
制造车辆的材料在设计时始终考虑到环境相容性--在开采和加工以及处置方面--即使这只是在100年或更长时间内发生。其目的是考虑所有材料的完整生命周期,即从开采到处置和可能的再利用。如果你看一下旧的木制轨道,它的使用寿命之长令人印象深刻。
只要有可能,就会使用可再生的原材料,例如在轨道的结构中使用木材,或者在内部镶板和配件中使用麻、亚麻和其他天然纤维。例如,对于绝缘材料,甚至可以使用爆米花。许多不同的可持续投入材料都可以在法兰克福大桥上进行尝试。在可能的情况下,所有的材料都应该在其使用寿命结束后返回到原材料循环中,或者能够通过向上、向下或回收的方式重新使用。
纤维复合材料在可回收性方面存在问题,在法兰克福大桥的车体建造中基本不需要: 在纤维复合材料中,玻璃或碳纤维被编织到载体材料中,然后与树脂粘合在一起。这使得该材料具有高强度和耐用性。然而,这两个部件不能再相互分离。然而,完全没有纤维复合材料是没有意义的: 例如,氢气罐是由纤维复合材料制成的,它比钢轻得多。纤维复合材料的可回收性较差,但车辆的使用寿命较长,这一点得到了补偿。
桥梁上的车辆最重要的框架条件:它们必须是轻量级的! 这有几个原因。一方面,较轻的车辆可以节省建造桥梁的材料,因为车辆不会给它带来那么多的额外压力。另一方面,由于自主系统和 "生物圈环境 "的存在,车体中沉重的碰撞结构可以省去。 为了实现这一目标,所有的 "质量",即各个车辆部件的重量,都被编入 "质量平衡"。在接下来的步骤中,每个部件都被检查,看是否以及如何使其比以前更轻。 虽然老一辈的人仍然用沉重的内燃机开车,并有沉重的钢制车身,但今天有燃料电池技术作为替代,并有广泛的轻质材料来构建车身。
一个造成了另一个: 那些开得快的人在发生事故时受到更大的力量。为了保护乘员,制造商加强了车身,并将许多安全设备装入汽车。 结果是:汽车变得更重了。这导致了材料和能源的浪费: 一方面,用于汽车制造的原材料产量增加,另一方面,更重的汽车需要更多的能量来加速。
无论是公共汽车、火车还是汽车--整个车队都采用了轻质结构,这是因为事故风险大大降低,冲击力减少。这是因为所有车辆都由中央计算机控制,该计算机始终了解所有车辆的位置、速度和下一步动作,从而防止事故发生。此外,车辆行驶速度不超过每小时30公里,这意味着今天常见的车身加固也在很大程度上是不必要的。而每少一克,也就节省了驱动能量:法兰克福大桥上的车辆比传统汽车的重量少了约20%至40%。这导致能源消耗减少约10%。以大桥上最长的公交车和最长的火车为例,已经开发了一个轻量级模型(更多->....)
德国航空航天中心(DLR)已经开发了一些轻量级的汽车车身--例如这种含有高比例纤维强化塑料的多材料车身结构。
车辆主要部件的重量被输入一个质量平衡表。通过这种方式,可以对车辆的重量作出相对准确的估计。 为了更好地了解情况,这些重量被分为不同的类别:"车架、车身和底盘"、"自主系统、气候、轻型元件"、"传动系统 "和 "乘客"。每个类别都有广泛的单独清单,包括各自的组件和重量。
"框架"、"内部 "和 "外部:外面的木板 "区域的重量以简化形式显示,作为原始质量平衡文件的摘要。这些区域的最重要的重量成分可以从列表中提取。
由于在桥梁上可以实现 "轨道生物圈",桥梁车辆所承受的负荷大大降低: 驾驶速度低,碰撞风险接近零,翻车的风险也几乎不存在--所有这些因素都有利于可持续的材料选择和低材料消耗(因此重量低)。尽管在道路上实现类似的交通可能还需要几十年的时间,但未来车辆世界的正确特性可以在这里提前开发和应用。