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15. Karlsruher Fahrzeugklimasymposium

Kühlen und Beheizen von Elektro- und Hybridfahrzeugen

Aber eingangs gab es am Vorabend für die schon angereisten Teilnehmer einen Übersichtsvortrag zum Entwicklungsstand und der Anwendungsreife von Elektrofahrzeugen von Prof. Martin Wietschel vom Geschäftsfeld Energiewirtschaft des Frauenhoferinstituts für System- und Innovationsforschung. Er stellte die Situation in Deutschland im Vergleich zu anderen Ländern dar und vertrat die Überzeugung, dass der elektrische Strom der Kraftstoff der Zukunft ist. Er klärte eingangs darüber auf, welche Vielfalt von elektrischen Antrieben für Kraftfahrzeuge existiert und dass die ambitionierten Klimaschutzziele nur mit dekarbonisiertem Verkehr zu erreichen sind. Bei Energieeffizienz und Treibhausgasemissionen sind Elektrofahrzeuge allen anderen Antriebsarten überlegen. Die aktuellen Herausforderungen an die Entwicklung sind weitere Verbesserungen der Reichweite, der Wirtschaftlichkeit und der Umweltbilanz. Die Tendenz für Neuzulassungen von Hybrid- und Batteriefahrzeugen zeigt zunehmend nach oben, in Deutschland werden für 2030 etwa 600 000 Neuzulassungen erwartet. Auch im Straßengüterverkehr ist Elektromobilität eine interessante Option, aber viele Fragezeichen existieren hier noch.

An diese allgemein gültigen Gesichtspunkte der Elektromobilität schlossen sich dann die Vorträge zum Thermomanagement am Folgetag an. Eingangs gab Michael Stalter vom TWK einen Überblick über die vielfältigen thermischen Querbeziehungen im Elektrofahrzeug, die von der Kühlung und Heizung der Kabine bis zur Einbeziehung des Temperierens der Batterie, der Wärmepumpen-Quellen aus dem Kfz selbst bis zur Bioethanol-Heizung reicht. Michael Reiser von der TKI Automotive GmbH widmete sich der Kombination der von Stalter beschriebenen Vielfalt der thermischen Beziehungen durch entsprechende Softwareentwicklung und Darstellung der Entwicklungsmethodik und der Schritte mit dem Ziel, ein Maximum an Systemreife und Funktionssynergien zu erreichen.

Florian Wieschollek von der Pierburg GmbH stellte die Wärmepumpenheizung als notwendige Lösung zur Reichweitenoptimierung in den Mittelpunkt und beschrieb ein Thermomodul für die Kühlung und Heizung, das sämtliche dazugehörige Komponenten zusammenfügt und das als kompakte Einheit im Fahrzeug integriert werden kann. Die Schnittstelle zum Fahrzeug sind die beiden Wärmeübertrager zum Heizen und Kühlen, die in einen Glykolkreislauf eingebunden sind.

Eine geeignete Wärmepumpe beschrieb ein Autorenkollektiv unter Werner Hünemörder, DENSO AUTOMOTIVE Deutschland GmbH. Ein Teil der Fahrzeugwärme wird über Kühlwasserkreisläufe verteilt. Damit liegt es nahe, auch die Klimatisierung der Kabine über Kühlwasser vorzunehmen. So wurde eine optimierte und sehr kompakte Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmepumpe als Baueinheit entwickelt, mit der der gesamte Heiz- und Kühlbedarf im Fahrzeug gedeckt werden kann. Dabei kompensiert das effiziente Kältemittel Propan die Verluste des indirekten Systems.

Peter Schrank VIRTUAL VEHICLE Resarch Center, Graz, stellte ein ganzheitliches Thermomanagement für Elektro- und Hybridfahrzeuge mittels einer indirekten R744-Kälteanlage mit Wärmepumpenfunktion vor, das die Einbindung weiterer Wärmequellen und -senken ermöglicht. Die thermisch vorkonditionierte Traktionsbatterie kann in Verbindung mit in den Zwischenräumen der Batteriezellen eingelagertem PCM-Material zur Verbesserung des Thermomanagements beitragen und so einen Anteil von einigen Prozent zur Steigerung der Reichweite liefern.

In weiteren Vorträgen, die nur indirekt mit dem Heizen und Kühlen verbunden waren, befassten sich die Referenten mit dem Kühlen im Sommer und dem Heizen im Winter für die Batterien selbst, mit Kältemaschinenölen für Elektrofahrzeuge mit alternativen Kältemitteln und mit Kunststoff-Klimaleitungen für PKW-Anwendungen. Prof. Elbel von der University of Illinois berichtete über zweckmäßige Schaltungen und Betriebsweise von umschaltbaren Wärmepumpen-Kühlsystemen.

Die Teilnehmer konnten also sowohl zu der direkten Thematik des Symposiums die aktuellen Entwicklungen kennen lernen als auch zu Neuerungen an den Randgebieten etwas erfahren. Dabei wurde aber auch deutlich, dass die Entwickler des Fahrzeug-Thermomanagements nicht selten ihr Mitteilungsbedürfnis bremsten bzw. recht allgemein hielten. Damit muss man bei derartigen neuen Entwicklungen rechnen und sich selbst weiter führende Gedanken machen. Auch das kann ein gewichtiger Grund sein, den Besuch der Veranstaltung als lohnend zu bezeichnen.

(UA)