a3plus, 5. Ausschreibung (2011)

KARKUHL 2

Energieeffiziente Fahrzeugklimaanlage zur Kühlung von (E)-Fahrzeugen Phase 2: Oberfläche und Strömung

Der Betrieb von Klimaanlagen in Fahrzeugen bedingt für Österreich einen
jährlichen Mehrverbrauch von rund 380 Millionen Liter Treibstoff. Bis zu 50% der elektrischen Energie bzw. Reduktion der Reichweite von Elektrofahrzeugen kann für die Kühlung benötigt werden. KARKUHL2 erforscht Oberflächenbeschaffenheit, Konstruktion, Regelung sowie strömungstechnische Aspekte der besonders energieeffizienten Klimaanlage. Das Projekt soll die Basis für eine überzeugende österreichische Referenzanwendung einer Fahrzeugkühlanlage schaffen. Die Wiederverwendungsmöglichkeit des „Abwassers“ aus Brennstoffzellen soll erforscht werden.

Der Mehrverbrauch an Treibstoffen für den Betrieb von Klimaanlagen in Fahrzeugen mit fossilen Brennstoffen beträgt in Österreich rund 380 Millionen Liter/Jahr, der dadurch bedingte Schadstoffausstoß 0,9 Millionen Tonnen C02. Für Elektrofahrzeuge reduziert der derzeitige Energiebedarf einer Klimaanlage die geringe Reichweite der meisten Fahrzeuge von rund 100 – 150 km um nahezu weitere 20% bzw. im Stadtverkehr um bis zu 50%. Die Anwendung der projektierten karosserieintegrierter adiabatischer Kühlung, kann eine deutliche Verbesserung der Energie- und Umweltbilanz für Kraftfahrzeuge, Busse, Schienen und Wasserfahrzeuge für die Kühlung und eine signifikante Reichweitenverbesserung für Elektrofahrzeuge ermöglichen. Möglich wäre damit eine jährliche Einsparung von rund 300 Millionen Liter Treibstoff und der damit verbundenen Umweltbelastung. In einem ersten Projekt, (KARKUHL) konnten die Machbarkeit sowie grundsätzliche Forschungsergebnisse über die Effizienz unterschiedlicher Gestaltungsmöglichkeiten der Karosserieteile, der Einbringungsmöglichkeit von Flüssigkeit (Einspritzungsverfahren) in diese und die wesentlichen Parameter der Oberflächenbeschaffenheit erzielt werden.
Ziele KARKUHL2: Das vorliegende Projekt erforscht weitere Aspekte deren Bedeutung für einen Praxiseinsatz das erste Projekt aufgezeigt hat sowie die Möglichkeit der Wiederverwendung des „Abwassers“ aus Brennstoffzellen. Eine wesentliche Arbeitsaufgabe ist dabei die Erforschung der Oberflächenbeschaffenheit, die neben den hydrophil/hydrophoben Eigenschaften auch die Entstehung von in die Umwelt gelangenden Keimen verhindern muss und dabei neben ausgezeichneten wärmetechnischen Eigenschaften auch über Voraussetzungen für den modernen Karosseriebau und eine besondere Stabilität für Reinigungsverfahren und gegenüber Korrosionsprozessen aufzuweisen hat. Den neuesten Trends im Automobilbau folgend (geringes Gewicht bei gleichzeitig hoher mechanischer Stabilität) werden im Zuge dieser Arbeiten die Oberflächen von Leichtmetallen sowie von Verbundwerkstoffen untersucht. Im ersten Schritt werden planare Oberflächen der Werkstoffe mittels verschiedener Methoden funktionalisiert. Nach Einstellung der optimalen Oberflächeneigenschaften werden die Metalloberflächen mittels Einbau von Kupfer oder Silber als Legierungsbestandteil oder als Teil eines organischen Oberflächenfilms zusätzlich antimikrobiell funktionalisiert und ebenfalls eingehend charakterisiert. Eine weitere Kernaufgabe ist die erweiterte strömungstechnische Optimierung der Luftkanäle zur Verbesserung der Effizienz und Erzielung der Wärmeübertragung und die dazu erforderliche Regelung des Wasser und Luftstromes. Ergebnis des Projektes soll ein funktionsfähiges Konzeptfahrzeug sein, das die wesentlichen Merkmale der Oberfläche, der Strömungskanäle und Luftführung aufweist und als Basis der Entwicklung eines Serienproduktes dient. Zusätzlich soll die Möglichkeit der „Abwasser“-Nutzung aus Brennstoffzellen erforscht werden.

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