Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit optimierten Pkw-Klimaanlagen Kraftstoff sparen

10.06.2011
Da jubelt das Herz der Autofahrer

Wissenschaftler der Professur Maschinenelemente optimieren Pkw-Klimaanlagen und reduzieren so den Kraftstoffverbrauch – Industrieverein Sachsen 1828 e.V. würdigte herausragende Dissertation von Dr. Rico Baumgart

Gerade in heißen Sommermonaten wird während der Autofahrt häufig die Klimaanlage zugeschaltet. Allerdings wird dadurch mehr Kraftstoff verbraucht. An der Professur Maschinenelemente der Technischen Universität Chemnitz beschäftigten sich Wissenschaftler damit, Klimaanlagen so zu verbessern, dass zum einen der Kraftstoffverbrauch sinkt und zum anderen dabei der Fahrkomfort nicht beeinträchtigt wird.

"Hierfür wurde hierfür ein mathematisches Modell entwickelt, mit dem sich für beliebige Umgebungszustände und Fahrgewohnheiten die Vorgänge im Kältekreislauf und im Fahrzeuginnenraum nun sehr genau beschreiben lassen", sagt Dr. Rico Baumgart, Teamleiter für Modellbildung und Entwicklung von energieeffizienten Fahrzeugkomponenten an der Professur. Derzeit werde dieses Modell in verschiedenen Projekten mit der Automobilindustrie eingesetzt, um Klimaanlagen effizienter zu gestalten.

"In den heutigen Klimaanlagen kommen zumeist Kältemittelverdichter zum Einsatz, bei denen das Hubvolumen an den Kälteleistungsbedarf angepasst werden kann. Allerdings sind diese so ausgelegt, dass selbst unter extremen Umgebungsbedingungen bei Motorleerlaufdrehzahl eine ausreichende Kälteleistung erzeugt wird", erklärt Baumgart. Im normalen Betrieb werde der Verdichter dann nur im Teillastbereich mit sehr schlechtem Wirkungsgrad betrieben. Was viele nicht wissen: "Diese hubvolumengeregelten Verdichter werden auch bei ausgeschalteter Klimaanlage, zum Beispiel in den Wintermonaten, vom Verbrennungsmotor weiter angetrieben. Dabei wird zwar keine Kälteleistung erzeugt, jedoch entstehen im Verdichter Reibungsverluste", so Baumgart.

Um diese Verluste und den damit verbundenen Kraftstoffverbrauch einzusparen, ist die Automobilindustrie momentan bestrebt, den Kältemittelverdichter mit einer Magnetkupplung zu versehen, wie sie schon vor einigen Jahren an ungeregelten Verdichtern zum Einsatz kam. "Diese Kupplung hat aber den entscheidenden Nachteil, dass sie bei eingeschalteter Klimaanlage permanent mit elektrischer Leistung versorgt werden muss", sagt Baumgart. Wie die Simulationsrechnungen an der Chemnitzer Professur Maschinenelemente gezeigt haben, wird dadurch ein Großteil der Kraftstoffeinsparung, die man im Winter durch die Vermeidung der Reibungsverluste erreicht hat, im Sommer durch den zusätzlichen Strombedarf wieder aufgezehrt. "Über ein gesamtes Jahr betrachtet, lassen sich somit kaum Einsparungen erzielen", so das Fazit der Chemnitzer Wissenschaftler.

Aus diesem Grund werden derzeit an der Professur Maschinenelemente in Kooperation mit einem Automobilzulieferer zwei neuartige Riemenscheibenkupplungen entwickelt, die keinen dauerhaften Stromverbrauch verursachen. "Hiermit kann bei Wetterbedingungen, wie sie in Deutschland vorherrschen, der klimaanlagenbedingte jährliche Mehrverbrauch um 23,6 Prozent reduziert werden", erläutert Baumgart. Noch höhere Einsparungen seien möglich, wenn beispielsweise ein kleinerer hubvolumengeregelter Kältemittelverdichter eingesetzt wird, der mit einem Zwei-Gang-Miniaturgetriebe kombiniert wird. "Während der Abkühlphase, etwa nach längerem Parken in der Sonne, kann damit der Verdichter mit höherer Drehzahl angetrieben werden. Sobald in der Fahrgastzelle die Behaglichkeitstemperatur erreicht ist, wird die Verdichterdrehzahl verringert. Hierdurch arbeitet der kleine Kältemittelverdichter mit einem deutlich besseren Wirkungsgrad als die heutigen großen Verdichter", so Baumgart.

Bei hochsommerlichen Umgebungsbedingungen lässt sich damit bei einer Stadtfahrt durch Chemnitz der Verbrauch um 0,29 Liter pro 100 Kilometer reduzieren. Der durch die Klimaanlage verursachte jährliche Mehrverbrauch sinkt um 37,5 Prozent. Allerdings ist diese Technologie derzeit noch sehr aufwändig und teuer. "Dennoch werden im Zuge der immer strenger werdenden Emissionsvorschriften auch diese Lösungen für eine Serienfertigung zunehmend interessant", sind sich die Wissenschaftler einig. Auch für die Klimatisierung von Elektrofahrzeugen sind derartige Ansätze von Bedeutung, denn jedes eingesparte Watt führe direkt zu einer Erhöhung der zurzeit noch stark begrenzten Reichweite.

Übrigens: Für seine hervorragende Dissertation zum Thema "Reduzierung des Kraftstoffverbrauches durch Optimierung von Pkw-Klimaanlagen" wurde Baumgart kürzlich mit dem mit 5.000 Euro dotierten Förderpreis "Richard Hartmann" des Industrievereins Sachsen 1828 e.V. ausgezeichnet.

Weitere Informationen erteilt Dr. Rico Baumgart, Telefon 0371 531-35161, E-Mail rico.baumgart@mb.tu-chemnitz.de

Mario Steinebach | idw
Weitere Informationen:
http://www.tu-chemnitz.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Automotive:

nachricht IHP-Forschungsteam verbessert Zuverlässigkeit beim automatisierten Fahren
22.02.2017 | IHP - Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik

nachricht Das erste fliegende Auto kommt 2018
13.02.2017 | PAL-V International B.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Automotive >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2017

23.02.2017 | Veranstaltungen

Wie werden wir gesund alt? - Alternsforscher tagen auf interdisziplinärem Symposium in Magdeburg

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Heinz Maier-Leibnitz-Preise 2017: DFG und BMBF zeichnen vier Forscherinnen und sechs Forscher aus

23.02.2017 | Förderungen Preise

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Planeten außerhalb unseres Sonnensystems: Bayreuther Forscher dringen tief ins Weltall vor

23.02.2017 | Physik Astronomie