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Für die Beheizung bei niedrigen Temperaturen sind moderne Konzepte für Elektroautos gefragt
Tesla Motors

Für die Beheizung bei niedrigen Temperaturen sind moderne Konzepte für Elektroautos gefragt

Der Sommer neigt sich langsam aber sicher seinem Ende zu und die Menschen müssen sich wieder auf kühlere Temperaturen einstellen. Das gilt freilich auch für Autofahrer – und bereitet Elektroauto-Fahrern Sorge, schließlich gilt die Heizung als reichweitenraubender Energiefresser.

Fraunhofer Forscher haben sich dieses Problems angenommen und präsentieren auf der IAA einen Demonstrator einer besonders energieeffizienten Heizung für Elektroautos: Eine beschichtete Folie, die eine flächige Wärmestrahlung erzeugt.

Serhat Sahakalkan, Projektleiter am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart, beschreibt das Grundproblem des Gebrauchs konventioneller Elektroauto-Heizungen im Winter: "Im ungünstigsten Fall kann man mit dem Auto dann nur noch die halbe Strecke fahren wie sonst." 

Das könnte sich künftig ändern: Die IPA-Wissenschaftler haben eine Flächenheizung auf Folienbasis entwickelt, die in Elektroautos rasch für wohlige Wärme sorgt und dadurch, gerade auf kurzen Fahrten, effektiver und effizienter 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", so Sahakalkan. Die Heizung funktioniert nach dem Joul‘schen Gesetz: Fließt Strom durch die Folie, stößt er auf einen natürlichen Widerstand zwischen den einzelnen Nanopartikeln, wodurch Wärme entsteht.

Ultradünne Folienheizung spart Energie und Kosten

 

Zwar nutzen auch herkömmliche elektrische Widerstandsheizungen, die bereits in Elektroautos zum Einsatz kommen, dieses Prinzip, setzen dabei jedoch meist auf in Silikonmatten eingebetteten Kupferdraht als leitfähiges Material – was relativ sperrig ist. Die Folienheizung besteht dagegen aus einer nur wenige Mikrometer dicken Leitschicht und lässt sich flexibel auf unterschiedlichste Oberflächen aufbringen. Dies spart Energie und Kosten.

Da die CNTs selbst nur über eine geringe Wärmespeicherkapazität verfügen, geben sie die erzeugte Wärme unmittelbar an die Umgebung ab. Zudem verteilt sich die Wärme im Gegensatz zur drahtbasierten Variante dabei homogen über die gesamte Folienfläche, was einen erhöhten Wirkungsgrad zur Folge hat. Wird die Heizung abgeschaltet, kühlt das Material rasch ab."Diese schnellen Reaktionszeiten sind gerade für kurze Strecken wie Stadtfahrten ideal", erklärt Sahakalkan.

Ein weiterer Vorteil: Punktuelle Defekte beeinträchtigen die Funktionsfähigkeit der Folienheizung nicht. Bei drahtbasierten Heizungen können dagegen schon winzige Brüche im Metall zum Ausfall führen. Wichtig ist es, die Folie gleichmäßig und ohne Falten auf die gewölbte Türverkleidung aufzubringen, um eine homogene Wärmeverteilung zu gewährleisten. Dafür unterteilen die Forscher sie in kleine Module und kleben sie dann abschnittsweise auf die Verkleidung auf.

Längerfristig wollen die Stuttgarter Experten das Verfahren noch vereinfachen und die CNT-Dispersion direkt auf die entsprechenden Autobauteile aufsprühen, was den Herstellungsprozess deutlich wirtschaftlicher machen würde, besonders im Vergleich zu drahtbasierten Lösungen.

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