Heiz- und Klimatisierungssysteme für Stadtbusse

Die allgemeinen Bestrebungen Energieeffizienz zu steigern und CO2-Emissionen zu reduzieren, erfordern im Hinblick auf Stadtbusse eine Optimierung und Weiterentwicklung aller Energieverbraucher. Aufgrund ihres Anteils am Gesamtenergieverbrauch von bis zu 43 Prozent [1], gilt es dabei die Nebenaggregate in besonderem Maße zu berücksichtigen. Einen der bedeutendsten Nebenverbraucher stellt das Heiz- und Klimatisierungssystem (HLK) dar.

Neben dem Ziel der Reduktion von Emissionen und Betriebskosten offenbart der Trend zur vollständigen Elektrifizierung von Stadtbussen einige weitere Herausforderungen im HLK-Bereich:

  • in vollelektrischen Stadtbussen fehlt der Verbrennungsmotor als zentrale Wärmequelle zur Beheizung des Fahrgastraumes
  • unter der Vorgabe lokaler und globaler Emissionsfreiheit ist der Einsatz von brennstoffbetriebenen Zusatzheizgeräten kritisch zu bewerten
  • begrenzt verfügbare Energie aus den elektrischen Energiespeichern verschärfen zusätzlich die Anforderungen hinsichtlich der Effizient von HLK-Systemen
  • elektrische Energiespeicher und Leistungselektronik müssen innerhalb vorgegebener Temperaturbereiche betrieben werden, dies erfordert ggf. das Beheizen bzw. Kühlen dieser Komponenten

Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich das Fraunhofer IVI vielseitig mit  
HLK-Systemen im Bereich der Elektromobilität.

Erarbeitet und erprobt werden dabei Konzepte für eine effiziente Beheizung des Fahrgastraumes von Elektrobussen unter der Nutzung von Verlustwärme, Wärmepumpen und Wärmespeichern.

Weiterhin entwickelt und realisiert das Fraunhofer IVI verschiedene innovative Konzepte zur Kühlung von Leistungselektronik und Traktionsbatterien speziell für den Einsatz im elektrischen Stadtbus.

Ein weiteres Arbeitsgebiet ist die wärmetechnische Langzeitsimulation von Bussen, um den Kühl- und Wärmebedarf für einen gewählten Zeitraum bis hin zu Jahresverläufen bestimmen zu können.

Die entwickelten Lösungen werden schließlich als Teil des Gesamtsystems zertifiziert, als Komponente in das Fahrzeug integriert und in Beispielanwendungen demonstriert.

 

[1] Hausberger, S.; Kies, A.; u. a.: Reduction and Testing of Greenhouse Gas Emissions from Heavy Duty Vehicles - LOT 2, 2012

Leistungsangebot

  • Vergleich und Bewertung verschiedener HLK-Konzepte für Busse (Stadt-, Überland- und Reisebusse) bezüglich ihres Energiebedarfs und ihrer Leistungsfähigkeit
  • Abschätzung der jährlichen Betriebskosten für Fahrzeugflotten für den Einsatz verschiedener HLK-Lösungen unter Verwendung kundenspezifischer Kurs- und Klimadaten

Referenzprojekte

  • Lastsynchrones Thermomanagement
  • SEB-EDDA: Kühlkonzept Leistungselektronik und Batterie,
  • HVACCO2SIM: Simulationstool für die CO2-Bilanzierung von HLK Systemen
  • AutoTram® Extra Grand: Batteriekühlung
  • Bilanzierung Heizungssystem eines Linienbusses im Einsatz