Reichweitenstarke Elektroautos dank Wärmepumpe - 1

Hochschule RheinMain Reichweitenstarke Elektroautos dank Wärmepumpe Teil 1

Der Verbrennungsmotor hat viele Jahrzehnte treue Dienste geleistet. Die Automobilindustrie hat seinen Wirkungsgrad zwar immer weiter verbessert und seinen Verbrauch immer weiter senken können, doch scheint seine Zeit nun vorbei. Denn sein Verbrauch an fossilen Brennstoffen ist wenig nachhaltig und es gibt inzwischen Alternativen. Die Alternative, an der Prof. Dr.-Ing. Stefan Rusche an der Hochschule RheinMain am Campus Rüsselsheim forscht, steht schon länger in den Startlöchern: der Elektromotor. Der Elektromotor gilt als wesentlich umweltfreundlicher als sein älterer Bruder, da er im besten Fall mit erneuerbaren Energien wie Solar- oder Windenergie betrieben werden kann. Um einen Elektromotor in einem Fahrzeug zu betreiben, muss man allerdings ein wenig umdenken, denn: „Elektromotoren erzeugen keine Abwärme“, beschreibt Prof. Rusche eine der Herausforderungen. „Konnte man bei Verbrennungsmotoren die Abwärme in den kälteren Monaten auch als Heizung für den Innenraum des Fahrzeuges nutzen, muss man bei Elektromotoren die Energie zum Heizen aus der ohnehin knapp bemessenen Autobatterie speisen. Dies geschieht natürlich immer zulasten der Reichweite.“ Und die Reichweite ist die Achillesferse von Elektroautos.

Hier kommen nun Prof. Rusche und sein Team ins Spiel. Rusche lehrt und forscht seit 2011 im Bereich der Heiz- und Kühltechnik an der Hochschule RheinMain. „Und seitdem beschäftigen wir uns auch mit dem Heizen und Kühlen von elektrischen Fahrzeugen.“ Dabei stieß das Team auf Wärmepumpen, eine Technologie, die aus dem Hausbau schon lange bekannt ist.

Das Prinzip einer Wärmepumpe ist recht einfach erklärt. Eine Wärmepumpe entzieht der Umwelt Wärme und macht sie nutzbar. Sie funktioniert dabei im Prinzip wie ein Kühlschrank – nur umgekehrt. Die Technologie bietet also alles, was man für die Lösung dieses Problems benötigt: Sie kann den Innenraum eines Fahrzeuges in den kälteren Monaten heizen und im Sommer kühlen – doch braucht sie dafür auch Platz. Für ein mittelgroßes Haus hat eine Wärmepumpe einen Platzbedarf von etwa einem Kubikmeter, bei einem Fahrzeug muss man in anderen Dimensionen denken, ist hier doch jeder Kubikzentimeter wertvoll. Und auch das Gewicht einer solchen Wärmepumpe mit den passenden Wärmespeichern in einem Elektrofahrzeug ist eine Variable, die es zu beachten gilt. Sich dieser Herausforderung anzunehmen, ist Teil der Forschung von Prof. Dr.-Ing. Stefan Rusche an der Hochschule RheinMain.

„Ein berufsbegleitender Student hatte damals die Idee, Wärmepumpen im Pkw-Bereich mit Wärmespeichern zu verbinden“, blickt Prof. Rusche auf die Anfänge seiner Forschung zurück. „Wir haben dann ein Patent geschrieben und irgendwann festgestellt, dass durchaus ein Bedarf an diesem Thema besteht.“ Sind die Herausforderungen zum Einbau einer Wärmepumpe mit Wärmespeichern in einem Pkw nicht ganz ohne, sieht es bei anderen Fahrzeug-Gattungen schon etwas besser aus.

„Busse schienen uns hier am Anfang der Forschung die klügere Wahl“, beschreibt der Forscher sein Hauptaugenmerk. „Nehmen wir nur Shuttle-Busse am Flughafen. Diese stehen mehr herum, als dass sie fahren, und die meiste Energie wird darauf verwendet, den Bus im Winter zu heizen und im Sommer zu kühlen. Sie sind groß genug, um diese Technologie aufzunehmen, und da lag es auf der Hand, die Fahrzeuge am Flughafen zu elektrifizieren und mit Wärmepumpen auszustatten.“ Ein Versuchsfeld, das schon viel zum Umweltschutz beitragen kann.

Das Forschungsvorhaben von Prof. Dr.-Ing. Stefan Rusche konnte auch das Gremium des hessischen LOEWE-Forschungsförderungsprogramms überzeugen und wurde deshalb mit Forschungsgeldern unterstützt. LOEWE steht dabei für „Landes-Offensive zur Entwicklung wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz“ und setzt damit wissenschaftspolitische Impulse und stärkt die hessische Forschungslandschaft nachhaltig.

13.02.2023