Forschung

Kühle Materialien erhöhen Reichweite von E-Autos

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mid Groß-Gerau - Messergebnisse: Die Grafik dokumentiert einen deutlichen Temperaturunterschied zwischen konventionellem und neuem Material. Fraunhofer LBF

Abkühlung ist die größte Sehnsucht vieler Menschen in diesem Rekordsommer. Auch Autos haben es lieber angenehm kühl als siedend heiß. Wie sich mit geschicktem Thermomanagement nicht nur die Temperatur im Fahrzeug, sondern auch die Reichweite von Elektromobilen positiv beeinflussen lässt, zeigen nun Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts.

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Abkühlung ist die größte Sehnsucht vieler Menschen in diesem Rekordsommer. Auch Autos haben es lieber angenehm kühl als siedend heiß. Wie sich mit geschicktem Thermomanagement nicht nur die Temperatur im Fahrzeug, sondern auch die Reichweite von Elektromobilen positiv beeinflussen lässt, zeigen nun Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF.

Präsentiert wurde das Konzept im Rahmen des EU-Forschungsprojektes "OPTEMUS". Im Zentrum steht ein neu entwickeltes Kompositmaterial, das bei konstanter Sonneneinstrahlung die Oberflächentemperatur am Armaturenbrett eines Elektrofahrzeugs deutlich senkt. Die Forscher erzielten dabei eine Temperaturreduzierung um 46 Prozent. Darüber hinaus spart die neuartige Struktur die Energie ein, die für den Betrieb der Klimaanlage nötig ist. Das kommt der Reichweite des Fahrzeugs zugute.

"Um den Absatz von Elektrofahrzeugen weiter zu steigern, ist es nicht nur notwendig, die Performance, wie beispielsweise die Reichweite, zu optimieren, sondern auch den Komfort der Insassen zu steigern", sagt Paul Becker, der das Forschungsprojekt im Fraunhofer LBF leitet. Dazu gehöre unter anderem ein sinnvolles und kundenorientiertes thermisches Management im Fahrzeuginneren.

Teilziel des Projekts "OPTEMUS" war es, neuartige Materialien für den Einsatz im Armaturenbrett zu entwickeln, die die maßgeblich von der Sonneneinstrahlung verursachte Wärme von der Oberfläche ableiten und damit die Wärmestrahlung verringern. Diese Aufgabe lösten die Wissenschaftler des Fraunhofer LBF mithilfe eines Kompositmaterials und des Kühlsystems. Im Projekt wurde der gesamte Produktentstehungsprozess von der Definition der Anforderungen, Design, Herstellung des Materials und experimentellen Materialcharakterisierung sowie Fertigung eines Prototyps umgesetzt.

Im Laufe des Projekts experimentierten die Darmstädter Forscher an unterschiedlichen Trägermaterialien und integrierten verschiedene Füllstoffe wie Bornitrid und Graphit. Am Ende stand ein Material, das einen Phasenübergang durchlaufen kann. Hierbei verleiht Graphit dem Kompositmaterial eine sehr gute thermische Leitfähigkeit und bewirkt eine schnelle Wärmeableitung. Der PCM-Anteil sorgt für eine besonders effektive Energiespeicherung.

Das neu entwickelte Material wurde mit einer konventionell in Armaturenbrettern verwendeten Stoffmischung verglichen. Dazu beanspruchten die Wissenschaftler beide Materialien mit einer Strahlungsleistung von 1.200 Watt pro Quadratmeter. Nach der Versuchsdauer von 1.000 Sekunden beträgt die Temperaturdifferenz auf der Oberfläche der Probekörper rund 41 Grad Celsius. Das entspricht einer Temperaturreduktion von immerhin etwa 46 Prozent - ein Labsal in diesen Tagen.

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