Neue energieeffiziente Klimaanlage für Elektrofahrzeuge
Gegenwärtig wird eine beträchtliche Menge an Energie benötigt, um Klimatisierungssysteme in Elektrofahrzeugen zu betreiben, wodurch die Batterie stark beansprucht und die Reichweite des Autos begrenzt wird. Das EU-finanzierte Horizont 2020-Projekt XERIC (Innovative Climate-Control System to Extend Range of Electric Vehicles and Improve Comfort) hat sich dieser Herausforderung angenommen und ein energiesparendes Klimatisierungssystem entwickelt, das dazu in der Lage ist, den Komfort der Fahrgäste zu gewährleisten und die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu erhöhen. Ein innovativer Ansatz Die Konsortiumsmitglieder entwickelten eine Lösung, die auf einem Hybridsystem basiert, das einen flüssigen Trockenmittelzyklus, der die Feuchtigkeit bekämpft, mit einem traditionellen Dampfkompressionszyklus kombiniert, der sich mit der Temperatur befasst. Während ein herkömmliches Klimatisierungssystem Wasser kondensiert, entfernt das XERIC-System Wasser mithilfe eines innovativen und hochkompakten Three-fluid Combined Membrane Contactor (3F-CMC), der gleichzeitig mit Luft sowie einer Trockenmittellösung und einem Kältemittel arbeitet. „Die Feuchtigkeit in der Luft wird von der Membranoberfläche aufgenommen, so dass trockene Luft im Fahrzeug zirkulieren kann und die Menge an Energie reduziert wird, die die Batterie benötigt, um die Luft zu entfeuchten“, so Projektkoordinator Gaeta Soccorso. Die Forscher erstellten Modellierungswerkzeuge zur Vorhersage der Leistung des gesamten Klimatisierungssystems sowie des 3F-CMC und führten eine Ökobilanz und Lebenszykluskostenanalysen durch. Darüber hinaus entwickelten sie hydrophobe Polytetrafluorethylen- und Polyvinylidendifluorid-Membranen mit einer durchschnittlichen Porengröße von 0,2 Mikrometern und konstruierten ein elektronisches Steuersystem basierend auf einem Kompressor mit variabler Frequenz und einem bürstenlosen Gleichstrommotor mit einem Wirkungsgrad von 85-95 %. Eine effizientere Nutzung von Energie Die Projektpartner demonstrierten den Prototyp des Klimatisierungssystems von XERIC erfolgreich bei verschiedenen Außenlufttemperaturen in einer Klimakammer, die die relevanten Umgebungsbedingungen nachahmt. „Wir haben gezeigt, dass der Prototyp die Menge an Energie, die für die Erwärmung, Kühlung und Entfeuchtung der Luft benötigt wird, über das ganze Jahr hinweg um mehr als 50 % reduzieren kann, wohingegen bestehende Systeme im Winter auf eine elektrische Direktheizung angewiesen sind. Zudem kann er den Energieverbrauch für die Kühlung und Entfeuchtung der Luft unter extremen Sommerbedingungen um bis zu 33 % senken“, erklärt Soccorso. Obwohl XERIC diese bahnbrechenden Technologien speziell für die Erweiterung der Reichweite von Elektrofahrzeugen entwickelt und getestet hat, reicht ihr Potenzial weit über diese spezielle Anwendung hinaus. Das System eignet sich auch zur Verbesserung der Klimatisierung in herkömmlichen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor, was einen geringeren Kraftstoffverbrauch und somit auch eine geringere Luftverschmutzung zur Folge hat. Außerdem kann das Klimatisierungssystem von XERIC leicht an andere Transportmittel wie Busse, Straßenbahnen, Züge, Wohnwagen und sogar Boote angepasst werden. Allgemein kann das System in den verschiedensten Situationen Einsatz finden, in denen die Luftfeuchtigkeit reduziert und die Energieeffizienz verbessert werden soll, wie beispielsweise in öffentlichen Gebäuden, Krankenhäusern und der Industrie (z. B. für Kühlräume). „Mit seinem innovativen System wird XERIC die Markteinführung von Elektrofahrzeugen erleichtern und ihre Nutzung fördern, wodurch sowohl die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen als auch die Luftverschmutzung verringert wird“, schließt Soccorso. Bereit für die Anforderungen des Marktes Die funktionierenden Prototypen können nun an die Marktbedürfnisse angepasst werden, weshalb die Projektpartner Möglichkeiten für industrielle Partnerschaften, insbesondere mit Erstausrüstern und Tier-1-Lieferanten, untersuchen, um das innovative XERIC-System auf die erforderlichen Abmessungen abzustimmen. Öffentliche Behörden und Endnutzer, die sich der globalen Erwärmung zunehmend bewusst werden, setzen sich immer häufiger und intensiver mit dem Thema Energieeffizienz auseinander. Zusammen mit JOSPEL und OPTEMUS, zwei weiteren europäischen Projekten aus derselben Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen im Bereich umweltfreundliche Fahrzeuge, entwickelte XERIC nicht weniger als 15 konkrete und ergänzende Lösungen zur Bewältigung der globalen Herausforderung in Bezug auf die Energieeffizienz in Elektrofahrzeugen.
Schlüsselbegriffe
XERIC, Klimatisierungssystem, Klimaanlage, Elektrofahrzeuge, Energieeffizienz, Feuchtigkeit, Temperatur, Membran, Batterie, Three-fluid Combined Membrane Contactor (3F-CMC)
