Auf die Klimatisierung der Fahrgastzelle kann bei Elektroautos nicht verzichtet werden. Wird für die Bereitstellung von thermischer Energie jedoch elektrische Energie aus der Batterie verwendet, so wird Antriebsenergie kannibalisiert. Bei Serien-Elektrofahrzeugen konnte im Realbetrieb eine Halbierung der ohnehin geringen Reichweite durch die elektrische Heizung im Winter festgestellt werden. Es wird daher ein Konzept zur batterieunabhängigen und damit Reichweiten-optimalen Klimatisierung von Elektrofahrzeugen auf Basis eines thermischen Adsorptions-Speichers für Kälte und Wärme untersucht. Um den Einsatz eines geschlossenen Adsorptionssystems im Fahrzeug zu realisieren, ist es erforderlich Energie- und Leistungsdichte zu optimieren und auf die Anforderungen abzustimmen. Für den Aufbau des Adsorber-Wärmeübertragers wird ein neuartiges Kompositmaterial betrachtet. Es handelt sich um offenporigen Aluminiumschwamm, der kostengünstig in einem Druckgussverfahren hergestellt wird. Auf dessen innerer Oberfläche wird ein mikroporöses Adsorbens synthetisiert, wobei in Laborproben ein Adsorbens-Volumenanteil von 40% erzielt werden konnte, wodurch auf eine hohe volumetrische Energiedichte geschlossen werden kann. Da der Aluminiumschwamm an Wärmeübertrager-Strukturen angegossen werden kann, wird zudem eine hohe Leistungsdichte mit diesem Adsorberkonzept erzielt. Anhand numerischer Simulation wird die Auslegung und Optimierung von Adsorber-Wärmeübertragern, die auf dem oben genannten Kompositmaterial aufgebaut sind, beschrieben. Die verwendeten Simulationsmodelle wurden mit Laboruntersuchungen an Proben des Kompositmaterials validiert.
Potenzial von Adsorbens-beschichtetem Aluminiumschwamm als Wärme- und Kältespeicher
2012
12 Seiten, 17 Bilder, 11 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Datenträger
Deutsch
Batterie als Wärme- / Kältespeicher zur Klimatisierung von Elektrofahrzeugen
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