Metallische Latentwärmespeicher; Der innovative Energiespeicher für die Elektromobilität

Abstract

Eine Herausforderung bei der Entwicklung zukünftiger Fahrzeuge stellt die Temperierung des Fahrzeuginnenraumes dar. Bereits bei leicht hybridisierten Fahrzeugkonzepten muss ein Teil der elektrisch gespeicherten Energie für das Thermomanagement der Fahrgastzelle verwendet werden, was die Effizienz des Antriebsstrangs deutlich reduziert. Auf dem Weg zu rein elektrisch betriebenen Fahrzeugen wird diese Problemstellung weiter in den Vordergrund rücken. Reichweitenminderungen von bis zu 50 % im Winterbetrieb sind ohne geeignete Maßnahmen nicht zu vermeiden. Eine Möglichkeit diesem Reichweitenverlust entgegen zu wirken, besteht in der Verwendung thermischer Energiespeicher. Mittels Konditionierung eines solchen Speichers parallel zu dem Ladevorgang an der Ladestation, lässt sich thermische Energie bedarfsgerecht transportieren und bietet somit ein großes Effizienzsteigerungspotential bei zukünftigen Fahrzeugkonzepten. Die hier vorgestellte Arbeit befasst sich mit der Untersuchung und Entwicklung potentieller thermischer Speichersysteme für die Verwendung im elektrifizierten Kraftfahrzeug. Folgende Themenschwerpunkte werden präsentiert: 1. Anforderungen an zukünftige Fahrzeugkonzepte - Am Beispiel eines Kleinwagens wurde der Heizbedarf im Winterbetrieb rechnerisch ermittelt. Aus den Ergebnissen konnten die notwendige Heizleistung sowie die notwendige Speicherkapazität eines Wärmespeichers abgeleitet werden. 2. Thermische Energieträger im Vergleich - Es bestehen eine Vielzahl an Möglichkeiten, thermische Energie in Form von Wärme zu speichern. Nach den Anforderungen im Automobil wurden diese miteinander verglichen und eine Auswahl für die technisch sinnvollste Lösung getroffen. 3. Einsatzmöglichkeiten in Hybrid- und Elektrofahrzeugen - In Abhängigkeit des Elektrifizierungsgrades kommen unterschiedlichste Anwendungsszenarien in Betracht. Exemplarisch wurden hierbei Anwendungsfelder verglichen und potentielle technische Lösungen diskutiert. 4. Blick in das Labor und Funktionsdemonstration anhand eines exemplarischen Aufbaus - Der experimentelle Funktionsnachweis ist wichtiger Bestandteil im Rahmen der Technologieentwicklung. Mittels eines speziell für diese Untersuchungen aufgebauten Prüfstands wurden experimentelle Untersuchungen an dem entwickelten Speichersystem durchgeführt und die Funktionalität im Labor unter Beweis gestellt.