So steigern Infrarot-Heizpaneele die Reichweite von E-Autos

Geht es um die Reichweite von Elektrofahrzeugen, stehen deren Entwickler vor besonders vielschichtigen Herausforderungen. Neben der Batteriekapazität und der Effizienz des Antriebsstrangs spielen die Außenbedingungen eine entscheidende Rolle. Extreme Temperaturen, sei es Hitze oder Kälte, beeinträchtigen die Reichweite erheblich, da Klimaanlage beziehungsweise Heizung zusätzliche Energie verbrauchen.

Dieser Aspekt ist nicht nur technisch relevant, sondern hat auch direkte Auswirkungen auf die Akzeptanz von Elektrofahrzeugen durch Konsument:innen. Im Gegensatz zu her-kömmlichen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor, die die Abwärme des Motors nutzen, müssen Elektroautos die Energie für die Heizung direkt der Batterie entnehmen, was zu erheblichen Einbußen bei der Reichweite führen kann.

Besseres Wärmemanagement

Ein europäisches Forschungskonsortium unter der Leitung des AIT Austrian Institute of Technology will nun Abhilfe schaffen und das Wärmemanagement von Elektrofahrzeugen effizienter machen. Im Rahmen des Projekts strebt das Konsortium, das aus insgesamt elf europäischen Partnern aus Forschung und Industrie besteht, die Entwicklung eines batterieelektrischen IVECO eDaily Minibus‘ an. Dieser soll bei 0 Grad Celsius Umge-bungstemperatur eine um 20 Prozent verbesserte Reichweite aufweisen. Angaben des AIT zufolge werde dies durch den Einbau von hocheffizienten Infrarot-Heizpaneelen erreicht, die von einer „optimierten thermischen und energetischen Betriebsstrategie“ geregelt werden.

Bei derzeit am Markt befindlichen Elektrofahrzeugen werden in der Regel konventionelle PTC-Heizer für die Innenraum-Wärmeerzeugung eingesetzt. Diese Heizelemente bestehen aus keramischem Material und basieren auf der positiven Temperaturkoeffizient-Technologie (PTC). Das PTC-Material zeichnet sich durch die Eigenschaft aus, seinen Widerstand mit steigender Temperatur zu erhöhen. Dies geht jedoch mit einem signifikanten Energiebedarf einher, der direkt von der Antriebsbatterie bezogen wird und somit die Reichweite vermindert.

Um dieser Herausforderung zu begegnen, setzt das Forschungsprojekt auf den Einsatz von innovativen Infrarot-Heizpaneelen. Deren Strahlungswärme führe zu einer Reduzierung des Gesamtwärmebedarfs und berge somit ein erhebliches Potenzial zur Energieeinsparung, so das AIT weiter. Die geschickte Platzierung dieser Paneele soll die Raumtemperatur um bis zu 5 Grad Celsius absenken – und dies ohne Beeinträchtigung der Behaglichkeit, da die Wärmestrahlung von Infrarot-Heizpaneelen von Nutzer:innen als angenehmer empfunden wird.

Validierung per Digital Twin

Zusätzlich erforscht das Projekt neuartige Methoden zur Vorhersage von Fahrer:innen-Entscheidungen mithilfe von Künstlicher Intelligenz, um das Energiemanagement weiter zu optimieren. In diesem Zusammenhang wird eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (Human-Machine-Interface, HMI) entwickelt, um eine leichte Bedienbarkeit des Systems zu gewährleisten. Die „optimale“ Dämmung des Fahrzeuginnenraums zählt ebenfalls zu den Schwerpunkten der Projektarbeit.

Zur Validierung der Ergebnisse wird der Personentransporter auf einem klimatisierten Rollenprüfstand vermessen, um die Performance der Heizpaneele bei 0 Grad Celsius zu demonstrieren. Die Simulation des Fahrzeug-Digital-Twin-Modells soll den Antriebsstrang, die Heiz- und Klimatisierungssysteme sowie KI-basierte Vorhersagen des Fahrverhaltens umfassen. Laut AIT ermöglicht dies die Bewertung der thermischen und energetischen Betriebsstrategie.