Streben nach energieeffizienteren Elektrofahrzeugen

Technologische Entwicklungen und der verstärkte Fokus auf alternative Energiequellen haben zu einem neuen Interesse an Elektrofahrzeugen geführt. Im Jahr 2017 wurden beinahe 1,3 Mio. Elektrofahrzeuge auf der ganzen Welt verkauft, was einen Anstieg um 57 % im Vergleich zu den Verkäufen vorheriger Jahre darstellt.

Da es keine Anzeichen dafür gibt, dass sich dieser Aufwärtstrend abschwächen wird, ist die Handhabung bestimmter Ineffizienzen von Elektrofahrzeugen eine Priorität. In diesem Zusammenhang liegt der Fokus des von EU-finanzierten Projekts JOSPEL auf der Senkung des Energiekonsums in Elektrofahrzeugen aus Gründen des Insassenkomforts.

Derzeitige Technologien für Beheizung, Belüftung und Klimatisierung reduzieren die potenzielle Reichweite von Elektrofahrzeugen um bis zu 25 %. Grund dafür ist, dass Motoren und Batterien von Elektrofahrzeugen Wärme nicht in derselben Art generieren, wie interne Verbrennungsmotoren herkömmlicher Fahrzeuge. Das Ziel von JOSPEL ist es, ein neues, energieeffizientes Klimatisierungssystem zu entwickeln, das die Temperaturregelung in Elektrofahrzeugen effizienter nutzt. Um dies zu erreichen, wurden im Rahmen von JOSPEL innovative Technologien basierend auf zwei wissenschaftlichen Theorien entwickelt: dem Joule-Lenz-Gesetz und dem Peltier-Effekt.

Joule und Peltier für effektivere Beheizung und Kühlung

Die Prinzipien des Joule-Lenz-Gesetzes wurden auf das Projekt angewendet, um eine energieeffizientere Beheizung zu erzielen. Auch als Erstes Joulesches Gesetz bezeichnet, beschreibt das Gesetz das Verhältnis, in welchem elektrischer Strom zu Wärmeenergie umgewandelt wird, wenn dieser durch einen Schaltkreis fließt. Die Strahlungsheizung des Joule-Lenz-Gesetzes erzielt dasselbe Wärmegefühl im Fahrzeuginnenbereich, wie eine herkömmliche Heizungsanwendung im Innenraum bei einer 3 °C höheren Temperatur erzielen würde. Die Relevanz eines einzigen Grads wird deutlich, wenn wir uns vergegenwärtigen, dass ein Temperaturabfall von 1 °C für 6 % an Energieersparnissen steht.

Das Kühlsystem des Projekts basiert hingegen auf der Peltier-Zelltechnologie. Gemäß dem Peltier-Effekt erhitzt sich ein Kontakt, wenn elektrischer Strom durch einen Schaltkreis fließt, der mit zwei verschiedenen Metallen erzeugt wird, und der andere wird gekühlt. Kühlsysteme, die Peltier-Zellen verwenden, bieten eine größere Kraftstoffeinsparung und geringere Treibhausgasemissionen, als deren standardmäßige Gegenstücke. Sie sind außerdem leichter, effizienter und kosten weniger, als Wärmepumpen mit Wechselrichter.

Bisherige Errungenschaften

Die beiden Phänomene wurden mit großer Wirkung nutzbar gemacht. Das Projektteam hat eine Reihe von bedeutenden Fortschritten in Bezug auf verringerten Energieverbrauch erzielt. Basierend auf dem Joule-Lenz-Gesetz verbraucht dieses Wärmesystem 30 % weniger Energie. Auf ähnliche Weise hat die Peltier-Zelltechnologie des Klimatisierungssystems eine Energiesenkung von 25 % erzielt. Es wurde außerdem eine Senkung des Batterieverbrauchs von 12 % aufgrund des optimierten Wärmemanagements erzielt. Zudem haben die Verbesserungen des Wärmemanagements anderer Komponenten von Elektrofahrzeugen und umweltfreundliche Fahrzeugtechnologien sowie das verringerte Gewicht des Fahrgastraums und eine verbesserte Isolierung zu einer weiteren Energiesenkung von 12 % in jedem dieser Bereiche geführt.

Nach dem Ende des Projekts im weiteren Verlauf des Jahres werden im Rahmen von JOSPEL (Low energy passenger comfort systems based on the joule and peltier effects) Heizungs- und Klimatisierungssysteme für die Einführung in der Elektrofahrzeugindustrie veröffentlicht. Andere Innovationen, die hiermit verfügbar gemacht werden, umfassen leichtere und effizientere Batterien, eine verbesserte Verglasung, Energieernte und Abtaumodule und -systeme sowie eine bessere IKT-Kommunikation. Unternehmen in der Kunststoff-, Automobil- und Energiebranche haben bereits ihr Interesse an JOSPEL ausgedrückt.


Weitere Informationen:
JOSPEL-Projektwebseite