Thermomanagement - Neue Perspektiven für das E-Auto
Mit dem Einzug des Elektroautos geht die Wärmequelle Verbrennungsmotor verloren. Bisher nutzte man seine Abwärme ohne großen Aufwand. Nun müssen neue Perspektiven für das Thermomanagement in Betracht gezogen werden. Denn die Energie der Batterie soll zum Fahren, nicht zum Klimatisieren verwendet werden. Aus anderen Branchen kann man hierzu noch viel lernen. Fahrzeugentwickler sollten sich Konzepte der thermischen Isolation oder der Infrarot-Reflexion aus anderen Bereichen - insbesondere der Passivhaus-Bauweise - genauer ansehen.
In Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor wurde die Abwärme des Motors als Energiequelle umsonst mitgenutzt, um den Fahrzeuginnenraum zu beheizen. Ein kostenloses Prinzip, das bei Elektroautos nicht mehr funktioniert. Denn der elektrische Antrieb arbeitet mit einem Wirkungsgrad von über 90 Prozent. Das bedeutet: Es steht fast keine Abwärme mehr zur Verfügung, mit der ein Fahrzeuginnenraum beheizt werden kann. Laut Behr geben Batterien nur fünf Prozent als Abwärme ab. Für sicheres Autofahren während der kalten Jahreszeit ist aber eine freie Sicht durch freie Scheiben unerlässlich. Aus diesem Grund benötigt jedes Fahrzeug eine Heizung mit rund 4,5 kW Leistung, damit die Scheiben während der Fahrt nicht beschlagen oder vereisen. Ein Elektroantrieb produziert aber mit Motor, Batterie und Steuerung nur 0,45 kW Abwärme (ein Verbrennungsmotor lieferte 10 kW).
Auch bei sommerlichen Temperaturen möchte man die kostbare elektrische Energie, die in der Batterie nur limitiert vorhanden ist, vor allem zur ersten Aufgabe eines Automobils, dem Transportieren, und nicht für Komfortfunktionen wie dem Kühlen des Innenraums und der Insassen nutzen.
Daher gilt es, neue Ansätze zu verfolgen, über den Tellerrand zu schauen. Wie machen es andere Branchen? Ein Blick in die Gebäudetechnik lohnt, denn hier gibt es seit 20 Jahren die Passivhaus-Bauweise. Das heißt, das Haus benötigt so gut wie keine Fremdenergie mehr. Allein die Wärme der Bewohner, der elektrischen Geräte und einer Solaranlage auf dem Dach reichen aus, die Räume zu temperieren. Sein Erfinder Prof. Dr. Wolfgang Feist, Leiter des Passivhaus-Instituts in Darmstadt, erläutert für die ATZ, was die Auto-Ingenieure an Synergien nutzen können. Der Pionier dieser Technik spannt im
den Bogen von der Technikakzeptanz über Ein-Liter-Autos und Zugluft bis zu IR-Beschichtungen auf der Scheibe.
Die
zuvor in einem Überblick, wie den Herausforderungen hinsichtlich Sonneneinstrahlung und alternativen Antriebskonzepten begegnet wird. Eine Lösung wäre die Kapselung des Motors. Nur wenn alle Komponenten des Gesamtsystems in das Thermomanagement einbezogen würden, ließen sich die Vorteile des innovativen E-Antriebs voll ausschöpfen.
Mit einem
möchte die RWTH Aachen Aussagen über die Luftverteilung und den Energiebedarf treffen, um die Effizienz neuer Klimatisierungskonzepte und den thermischen Komfort zu bewerten. Als neue Form wird an die Umsetzung einer Flächenkühlung gedacht.
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