Ein Problem bei E-Bussen, das noch nicht effizient gelöst ist, ist das Beheizung der Fahrgasträume, wenn man dieses emissionsfrei erreichen will. Ein Lösungsansatz sind Latentwärmespeicher auf Paraffinbasis.
In puncto emissionsloser Heizung geht die Forschung seit einiger Zeit neue Wege. Seit 2016 und noch bis Ende September dieses Jahres wird z. B. im Forschungsprojekt Heat2Go an einer schnellladefähigen, modularen Wärmespeicherheizung für vollelektrische Stadtbusse gearbeitet.
Hinter dem Entwicklungsvorhaben stehen das Fraunhofer Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme sowie die beiden Klimaunternehmen Aurora Konrad G. Schulz GmbH und die Konvekta Thermo Systems AG. Insgesamt steht dem Projekt immerhin ein Budget von ca. 1,5 Mio. Euro zur Verfügung.
Die Idee hinter dem Projekt ist es, an den Schnellladepunkten auf einer Buslinie nicht nur die Batterie der Busse per Pantographen wieder aufzufrischen, sondern auch die im Omnibus zusätzlichen verbauten Wärmespeicher innerhalb der Lademinuten elektrisch zu landen. Die hier nunmehr gespeicherte Wärmeenergie wird während der weiteren Fahrt kontinuierlich in den Fahrgastraum abgegeben und somit die Bordbatterien nicht belastet.
Verwendet werden dabei – und das ist der Clou der Sache – sogenannte Latentwärmespeichermaterialien. Darunter versteht man einen Wärmespeicher, der die zugeführte thermische Energie durch einen Wechsel des Aggregatzustand – von fest zu flüssig – speichert und bei um Umkehrung dieses Prozesses wieder abgibt. Daher nennte man diese Technik auch Phasenwechselspeicher. Bei Heat2Go setzen die Entwickler auf Paraffinwachs. Paraffin ist ungiftig, hat gegenüber Wasser eine 1,5-fache höhere Wärmekapazität und ist schnellladefähig.
Zudem ist der verbaute Paraffinspeicher nicht schwerer als herkömmliche Batterien, die man sonst für eine emissionslose Heizung benötigen würde.
Während die klassischen NMC-Batteriespeicher etwa 8.000 Ladezyklen durchhalten, also mindestens einmal in einem Busleben ausgetauscht werden müssen, sind Latentwärmespeicher auf Paraffinbasis theoretisch unbegrenzt in ihrer Lebenserwartung. Darüber hinaus kosten sie nur die Hälfte – die Forscher sprechen von ca. 20.000 Euro – und das Speichermedium ist zu 100 % recyclingfähig.
Die Untersuchungen dieser Machbarkeitsstudie finden sowohl in der Klimakammer als auch auf der Straße statt. Als Testwagen steht der sogenannte EDDA-Bus des Fraunhofer Instituts (12 m) zur Verfügung, dessen Akkus an einer 250-kw-Schnellladestation aufgeladen werden. Bestromt werden die Fahrbatterien dabei in unter sechs Minuten. Parallel wird die Paraffinspeicherheizung geladen (100 kW). Die geforderte Heizleistung von 15 kW, um einen Innentemperatur von 18 Grad Celsius zu erreichen (bei 43 Fahrgäste und in der mitteleuropäischen Klimazone) kann dabei bei einer Systemgröße von 10 kWh erreicht werden, so die Forschungsergebnisse.
Text: Dirk Sanne
Bild: Der Pantograph versorgt beim Versuchsträger neben der Batterie auch den Wärmeträger mit Strom
Bildquelle: Kovekta/Fraunhofer
