Elektrobus-Heizung: Wärmespeicher zur Reichweiten­erhöhung

Durch den Einsatz von thermischen Speichern kann die Batterie von Elektrobussen im Winter entlastet und die Reichweite so erhöht werden. Im Rahmen des Forschungsprojekts LatHe.GO untersuchen wir die Anwendung metallischer Latentwärmespeicher als Heizung für Elektrobusse.

Stefan Rauscher

Stefan Rauscher

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January 20, 2022

© gastas / 123RF.com

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Aufgrund der hohen Wirkungsgrade von Elektromotoren entsteht beim Betrieb kaum Abwärme. Im Gegensatz zu Bussen mit Verbrennungsmotoren können Elektrobusse daher nicht über den Kühlkreislauf des Motors beheizt werden. Wenn auf eine fossile Zusatzheizung verzichtet werden soll, muss die zum Beheizen des Elektrobusses benötigte Energie von der Batterie bereitgestellt werden. Dadurch kann sich die Reichweite im Winter um bis zu 50% reduzieren.

Eine Lösung für das Problem der Reichweitenreduktion besteht in der Verwendung eines zusätzlichen thermischen Speichers. An dieser Stelle setzt das Forschungsprojekt LatHe.GO an: das Ziel des Forschungsprojekts besteht in der Entwicklung und Applikation bedarfsgerecht ausgelegter metallischer Latentwärmespeicher für die Anwendung als Heizsystem in elektrifizierten Fahrzeugen. Aufgrund des hohen Temperaturniveaus können mit diesen thermischen Speichern bis zu 2,5-mal höhere Speicherdichten als bei einer Batterie erreicht werden.

Im Rahmen des Forschungsprojekts soll die Technologie metallischer Latentwärmespeicher umfänglich weiterentwickelt werden. Dies beinhaltet u.a. die Erarbeitung von Grundlagen auf materialtechnischer Ebene, die Entwicklung und Auslegung eines Speichersystems sowie die thermische und regelungstechnische Integration in das Fahrzeug. Die Arbeiten münden in einer umfänglichen experimentellen Untersuchung eines Funktionsmusters in Laborumgebung.

Durch die erzielten Ergebnisse kann das Potential metallischer Latentwärmespeicher als Heizung in Elektrobussen demonstriert werden. Weiterhin kann die Grundlage für weiterführende Arbeiten, die die Technologie näher an den Markt bringen, geschaffen werden. Neben der Automobilanwendung lassen sich die grundlegenden Erkenntnisse zu Speichermaterialien und Einhausungen potenziell auch auf andere Industriezweige, wie zum Beispiel die Gießerei-Industrie, übertragen.

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Forschungspartner

Beim dem Forschungsprojekt LatHe.GO handelt es sich um ein Verbundprojekt von vier Forschungspartnern.

Das Institut für Materialphysik im Weltraum des DLRs übernimmt die experimentelle Charakterisierung und Bewertung metallischer Phasenwechselmaterialien sowie potenzieller Einhausungsmaterialien. Das Institut für Fahrzeugkonzepte des DLRs verantwortet die Entwicklung des Speichersystems sowie den Aufbau und die Laboruntersuchung eines Funktionsmusters. Unser Projektpartner ACCESS e.V untersucht simulativ die thermophysikalischen Einflüsse auf das Speichersystem. Wir als TLK Energy sind für Ermittlung der fahrzeugspezifischen Anforderungen an das Speichersystem (z.B. Heizlastberechnung der Fahrzeugkabine) sowie für dessen thermische und regelungstechnische Fahrzeugintegration zuständig.

Das Forschungsprojekt wird durch den Einsatz von Mitteln aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) 2014 -2020 „Investitionen in Wachstum und Beschäftigung“ gefördert.

EFRE Förderhinweis
Stefan Rauscher

M.Sc.

Stefan Rauscher

Simulation & Optimization

TLK Energy

Stefan Rauscher hat an der RWTH Aachen Maschinenbau mit der Vertiefungsrichtung Energietechnik studiert. Er arbeitet seit 2018 bei der TLK Energy und hat sich seitdem intensiv mit der Simulation, Regelung und Optimierung von thermischen Systemen auseinandergesetzt. Er leitet außerdem regelmäßig Schulungen zur Simulation von thermischen Systemen mit der Modellbibliothek TIL.

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