Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Effiziente Heizung für Elektroautos

02.09.2015

Wer im Elektroauto nicht frieren möchte, muss Abstriche bei der Reichweite machen, denn die Heizung frisst einen beträchtlichen Teil des Stroms. Fraunhofer-Forscher zeigen auf der IAA den Demonstrator einer besonders energieeffizienten Heizung für Elektroautos: Eine beschichtete Folie, die eine flächige Wärmestrahlung erzeugt.

Wer ein Elektroauto fährt, hat einen Grund mehr, den Sommer zu lieben: Im Winter sinkt die Reichweite der Fahrzeuge durch den zusätzlichen Energiebedarf der Heizung deutlich. Anders als bei konventionellen Pkw, wo Motorabwärme im Überfluss vorhanden ist, um das Fahrzeuginnere aufzuheizen, fällt bei Elektroautos so gut wie keine Abwärme an. Eine zusätzliche elektrische Heizung ist notwendig.


Um die Heizwirkung der Folien für Pkw zu analysieren, schlossen die Forscher sie an eine Spannungsquelle an und beobachteten sie mit einer Thermokamera.

© Fraunhofer IPA

Diese wird über die gleiche Batterie mit Strom versorgt, die auch den Motor beliefert. »Im ungünstigsten Fall kann man mit dem Auto dann nur noch die halbe Strecke fahren wie sonst«, sagt Serhat Sahakalkan, Projektleiter am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart.

Forscher des IPA haben eine Flächenheizung auf Folienbasis entwickelt, die in Elektroautos schnell für wohlige Wärme sorgt und dadurch – vor allem auf kurzen Fahrten – effektiver ist als bisherige Elektroheizungen. Das Heizkonzept basiert auf einer Folie, die mit leitfähigen Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) beschichtet ist. Dazu sprühen die Wissenschaftler eine CNT-Dispersion hauchdünn auf.

»Die Folie wird auf die innere Türverkleidung aufgeklebt und erzeugt dort im Bereich der Armlehne in kürzester Zeit eine angenehme Wärme«, erklärt Sahakalkan. Die Heizung funktioniert nach dem Joul‘schen Gesetz: Fließt Strom durch die Folie, stößt er auf einen natürlichen Widerstand zwischen den einzelnen Nanopartikeln. Durch diese Zusammenstöße entsteht Wärme.

Hauchdünne Folie spart Energie und Kosten

Auch herkömmliche elektrische Widerstandsheizungen, wie sie bereits in Elektroautos zum Einsatz kommen, nutzen dieses Prinzip. Als leitfähiges Material kommt dabei in der Regel Kupferdraht zum Einsatz, der beispielsweise in Silikonmatten eingebettet wird. Die Lösung der Stuttgarter Forscher bietet jedoch einige Vorteile: Während heute verfügbare Kupferdrahtheizungen relativ sperrig sind und einigen Bauraum benötigen, besteht die Folienheizung aus einer nur wenige Mikrometer dicken Schicht aus leitfähigem Material.

Sie lässt sich flexibel auf unterschiedlichste Oberflächen aufbringen und trägt mit ihrem geringen Gewicht dazu bei, Energie und Kosten zu sparen. Die CNTs selbst verfügen über eine geringe Wärmespeicherkapazität, wodurch die erzeugte Wärme unmittelbar an die Umgebung abgegeben wird. Im Gegensatz zur drahtbasierten Variante verteilt sich die Wärme dabei homogen über die gesamte Folienfläche, was den Wirkungsgrad deutlich erhöht. Schaltet der Fahrer die Heizung aus, kühlt das Material ebenso rasch wieder ab.

»Diese schnellen Reaktionszeiten sind gerade für kurze Strecken wie Stadtfahrten ideal«, erläutert Sahakalkan. Die gewünschte Heizleistung lässt sich vom Nutzer stufenlos regeln. Selbst punktuelle Defekte beeinträchtigen die Funktionsfähigkeit nicht. Bei drahtbasierten Heizungen können dagegen schon winzige Brüche im Metall zum Ausfall führen.

Um die Folie gleichmäßig auf die gewölbte Türverkleidung aufzubringen, unterteilen die Forscher sie in kleine Module und kleben sie dann abschnittsweise auf die Verkleidung auf: »An den Wölbungen entstehen leicht Falten, was den Abstand der Elektroden zueinander verändert. Dann wäre keine homogene Wärmeverteilung mehr gewährleistet«, erklärt der Wissenschaftler. Längerfristig wollen die Stuttgarter Experten das Verfahren noch vereinfachen und die CNT-Dispersion direkt auf die entsprechenden Autobauteile aufsprühen.

»Dies würde den Herstellungsprozess deutlich wirtschaftlicher machen – gerade auch im Vergleich zu drahtbasierten Lösungen«, sagt Sahakalkan. Einen ersten Demonstrator der Folienheizung stellen die Wissenschaftler im September auf der IAA in Frankfurt vor. Die Messe dauert vom 17. bis 27. September, die Pressetage finden am 15. und 16. September statt.

Weitere Informationen:

http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2015/September/effiziente...

Jörg-Dieter Walz | Fraunhofer Forschung kompakt

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht AgiloBat: Batteriezellen flexibel produzieren
17.02.2020 | Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

nachricht Innovative Power-to-Gas-Technologien für die Energiewende
11.02.2020 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Lichtpulse bewegen Spins von Atom zu Atom

Forscher des Max-Born-Instituts für Nichtlineare Optik und Kurzpulsspektroskopie (MBI) und des Max-Planck-Instituts für Mikrostrukturphysik haben durch die Kombination von Experiment und Theorie die Frage gelöst, wie Laserpulse die Magnetisierung durch ultraschnellen Elektronentransfer zwischen verschiedenen Atomen manipulieren können.

Wenige nanometerdünne Filme aus magnetischen Materialien sind ideale Testobjekte, um grundlegende Fragestellungen des Magnetismus zu untersuchen. Darüber...

Im Focus: Freiburg researcher investigate the origins of surface texture

Most natural and artificial surfaces are rough: metals and even glasses that appear smooth to the naked eye can look like jagged mountain ranges under the microscope. There is currently no uniform theory about the origin of this roughness despite it being observed on all scales, from the atomic to the tectonic. Scientists suspect that the rough surface is formed by irreversible plastic deformation that occurs in many processes of mechanical machining of components such as milling.

Prof. Dr. Lars Pastewka from the Simulation group at the Department of Microsystems Engineering at the University of Freiburg and his team have simulated such...

Im Focus: Transparente menschliche Organe ermöglichen dreidimensionale Kartierungen auf Zellebene

Erstmals gelang es Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, intakte menschliche Organe durchsichtig zu machen. Mittels mikroskopischer Bildgebung konnten sie die zugrunde liegenden komplexen Strukturen der durchsichtigen Organe auf zellulärer Ebene sichtbar machen. Solche strukturellen Kartierungen von Organen bergen das Potenzial, künftig als Vorlage für 3D-Bioprinting-Technologien zum Einsatz zu kommen. Das wäre ein wichtiger Schritt, um in Zukunft künstliche Alternativen als Ersatz für benötigte Spenderorgane erzeugen zu können. Dies sind die Ergebnisse des Helmholtz Zentrums München, der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) und der Technischen Universität München (TUM).

In der biomedizinischen Forschung gilt „seeing is believing“. Die Entschlüsselung der strukturellen Komplexität menschlicher Organe war schon immer eine große...

Im Focus: Skyrmions like it hot: Spin structures are controllable even at high temperatures

Investigation of the temperature dependence of the skyrmion Hall effect reveals further insights into possible new data storage devices

The joint research project of Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) and the Massachusetts Institute of Technology (MIT) that had previously demonstrated...

Im Focus: Skyrmionen mögen es heiß – Spinstrukturen auch bei hohen Temperaturen steuerbar

Neue Spinstrukturen für zukünftige Magnetspeicher: Die Untersuchung der Temperaturabhängigkeit des Skyrmion-Hall-Effekts liefert weitere Einblicke in mögliche neue Datenspeichergeräte

Ein gemeinsames Forschungsprojekt der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und des Massachusetts Institute of Technology (MIT) hat einen weiteren...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Chemnitzer Linux-Tage am 14. und 15. März 2020: „Mach es einfach!“

12.02.2020 | Veranstaltungen

4. Fachtagung Fahrzeugklimatisierung am 13.-14. Mai 2020 in Stuttgart

10.02.2020 | Veranstaltungen

Alternative Antriebskonzepte, technische Innovationen und Brandschutz im Schienenfahrzeugbau

07.02.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Erste Untersuchungsergebnisse zum "Sensations-Meteoritenfall" von Flensburg

17.02.2020 | Geowissenschaften

Lichtpulse bewegen Spins von Atom zu Atom

17.02.2020 | Physik Astronomie

Freiburger Forscher untersucht Ursprünge der Beschaffenheit von Oberflächen

17.02.2020 | Materialwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics