Kontakt: Kai Jagielski, M. Sc. Institut für Arbeits- und Sozialmedizin, Uniklinik RWTH Aachen

Motivation

Die Elektromobilität gilt derzeitig als möglicher Lösungsansatz zur Verminderung der Luftverschmutzung in Großstädten und Nutzung regenerativer Energiequellen im Straßenverkehr. Mit diesem Ziel erfährt die Elektromobilität große Aufmerksamkeit und wird gezielt durch die Bundesregierung gefördert. Durch den Zuwachs elektrischer Anwendungen im Alltag, so auch der Elektromobilität, begegnen wir vermehrt damit verbundenen elektromagnetischen Feldern (EMF). Die elektrischen Anfahrtsströme eines Elektrofahrzeugs von bis zu 500 A erzeugen starke teils gepulste Magnetfelder, die sowohl auf den Fahrer als auch auf weitere Insassen einwirken. EMF haben ab einer bestimmten Stärke nachgewiesene gesundheitliche Wirkungen, wie beispielsweise Wärmewirkungen oder Nervenstimulationen (Auslösung von Muskelkontraktionen oder Lichterscheinungen im Sichtfeld des Auges, sog. Magnetophosphene). Zum Schutz der Allgemeinbevölkerung vor diesen unmittelbaren Wirkungen werden durch die International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP) Grenzwerte für EMF auf Grundlage des aktuellen wissenschaftlichen Kenntnisstandes empfohlen. Gerade im schnell wachsenden und wandelndem Bereich der Elektromobilität, in dem Industriestandards zum Umgang mit EMF und zur Messung in Elektrofahrzeugen noch in der Entstehung sind, sind unabhängige Überprüfungen der ICNIRP-Grenzwerte in Hinblick auf gesundheitliche Wirkungen wichtig. Aufgrund der vielen neu eingeführten Fahrzeugmodelle sind aktuelle wissenschaftliche Veröffentlichungen zur Emission magnetischer Felder durch rein elektrisch betriebene Fahrzeuge noch selten.

Zielsetzung

Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll eine umfassende Analyse der auftretenden elektromagnetischen Felder an Elektrofahrzeugen durchgeführt werden. Neben dem Fahrtbetrieb sollen auch die zugehörigen induktiven oder kabelgebundenen Ladesysteme mitberücksichtigt werden. Aufgrund der vergleichbaren Technik und der Übertragbarkeit der Fragestellungen ist das Themengebiet nicht auf E-PKW beschränkt, sondern erschließt ebenfalls EMF an E-Bikes und E-Bussen. Die Erkenntnisse dieser Arbeit sollen einen Beitrag zur EMF‑Sicherheit in der Elektromobilität leisten und in zukünftige technische Entwicklungen und Leitfäden zur Bewertung der EMF einfließen.

Vorgehen & Methoden

Bisherige Erkenntnisse zu EMF an Elektrofahrzeugen zeigen, dass sowohl die Feldstärke als auch die Frequenz von vielen verschiedenen Einflussfaktoren abhängen. Für eine gesundheitliche Bewertung ist es infolge unabdingbar, dass alle relevanten Einflussfaktoren sowohl im Normalfall als auch im Worst-Case (dem ungünstigsten, wenn auch unwahrscheinlichen, Expositionsfall) berücksichtigt werden. Hierfür werden geometrische Einflüsse (z.B. Abstände, Sitzplätze), fahrzeugspezifische Einflüsse (z.B. Leistung, Akku-Kapazität, Ladesystem) und belastungsabhängige Einflüsse (z.B. Beschleunigung, Bremsung, Lenkung) ausgewertet. Ebenfalls müssen die EMF‑erzeugenden Bauteile genau identifiziert und charakterisiert werden, um den Grad des Einflusses zu bestimmen und die Erfassung des Worst-Case zu ermöglichen. Aufgrund bisheriger Messungen an Hybrid-Fahrzeugen ist bekannt, dass magnetische Felder die maßgebende Komponente für die gesundheitliche Bewertung darstellen und somit auf die Messung rein elektrischer Felder verzichtet werden kann. Die Messung der Magnetfelder erfolgt im Frequenzbereich von 1 Hz – 400 kHz. Das dafür aufgebaute, mobile Messsystem soll Messungen im Fahrtbetrieb ermöglichen, die Zeitsignale der Magnetfelder bereits bei der Aufzeichnung analysieren und für spätere komplexere Auswertungen speichern.