Mehr Reichweite für Elektrofahrzeuge
Elektroantriebe sind ein wichtiger Baustein auf dem Weg zu klimafreundlichen Verkehrssystemen. Eine der Herausforderungen dabei ist der Reichweitenverlust der Fahrzeuge im Winter.
Kraftstoffbetriebene Fahrzeuge heizen mit der Abwärme des Motors, die beim Verbrennungsprozess entsteht. Bei Elektroautos hingegen muss dieselbe Batterie für die Wohlfühltemperatur belastet werden, die auch den Antrieb gewährleistet. Folglich verliert die Batterie zusätzlich an Energie und die Reichweite des Autos reduziert sich an kalten Tagen um bis zu 50 Prozent.
Die Wärmespeichertechnologie, entwickelt von DLR-Wissenschaftlern des Instituts für Fahrzeugkonzepte in Stuttgart in Kooperation mit dem Institut für Materialphysik im Weltraum am Standort Köln sowie weiteren Partnern aus Industrie und Forschung, kann die Heizleistung in einem Elektrofahrzeug übernehmen und damit die Reichweite von Elektrofahrzeugen bei niedrigen Außentemperaturen deutlich erhöhen.
Durch die Verwendung metallischer Latentwärmespeicher konnten die Forscher ein Energiespeichersystem entwickeln, das in der Lage ist, Wärme auf einem sehr hohen Energieniveau zu speichern und somit die Antriebsbatterie vollständig vom Heizen des Fahrzeuginnenraums zu entlasten. Metallische Latentwärmespeicher, wie beispielsweise eine Aluminium-Silizium-Legierung, bringen hierfür eine sehr hohe spezifsche Energiedichte mit sich, was in kleinen und leichten Speichersystemen resultiert.
Latentwärmespeicher nehmen bei einem Phasenwechsel, zum Beispiel von fest zu flüssig, sogenannte latente oder verborgene Wärme auf und können diese wieder freigeben. Ein bekanntes Beispiel dafür sind Taschenwärmer, die Wärmeenergie freigeben, wenn die Flüssigkeit im Inneren erstarrt. Auf einem kleinen Volumen und einer geringen Masse speichern sie mehr Energie als andere Formen von thermischen Speichern und sind somit gut für den platzsparenden Einbau in Elektroautos geeignet.
Neben der Erhöhung von Reichweite und Komfort soll der Wärmespeicher auch die Kosten für Elektrofahrzeuge reduzieren. Durch den Einsatz kostengünstiger und verfügbarer Speichermaterialien, kombiniert mit einem einfachen Systemdesign, sind thermische Hochleistungsspeicher für die Anwendung in Elektrofahrzeugen deutlich günstiger als Traktionsbatterien und können somit zu einer nachhaltigen und bezahlbaren Mobilität beitragen.
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Mirko Klein Altstedde · E-Mail: mirko.kleinaltstedde@dlr.de · DLR.de