Heizen mit Nanoröhren bringt Reichweitenschub

Die Reichweite von E-Autos ist laut Studien einer der wichtigsten Aspekte bei der Kaufentscheidung für diesen Fahrzeugtyp. „Das energieeffiziente Beheizen elektrischer Fahrzeuge ist deshalb eine der wichtigsten Fragestellungen für die Fahrzeugindustrie“, so Prof. Christian Schäfers, der an der Hochschule Osnabrück das Labor für Karosserieentwicklung und Leichtbau leitet.

Testfahrten von Automobilclubs haben ergeben, dass sich die nominelle Reichweite bis auf die Hälfte reduzieren kann, wenn draußen statt sommerlicher 20 Grad Temperaturen um den Gefrierpunkt herrschen. 

In einem neuen Forschungsprojekt unterstützt Schäfers den Energietechnikhersteller Osnatech GmbH aus Bissendorf. Die Kooperationspartner wollen ein energieeffizientes Flächenheizsystem für Elektrofahrzeuge entwickeln. 

Die heute üblichen Fahrzeugheizungen nutzen die Abwärme des Verbrennungsmotors, die per Lüfter im Wagen verteilt wird. Das funktioniert bei E-Fahrzeugen nicht. Hier werden deshalb in der Regel ein klassisches Heizgewebe oder eine Wärmepumpe zur Wärmegewinnung eingesetzt: Und das kostet Strom.

 

In Zukunft soll stattdessen eine Kerntechnologie von Osnatech zum Einsatz kommen: "Die Erwärmung von Materie mittels Carbon Nano Tube-Technologie“, schildert Unternehmensgründer Bene Nintemann. Bereits seit Jahren entwickelt und fertigt der Bissendorfer Spezialist elektrische Heizsysteme auf Basis der CNT-Technologie.

Kohlenstoff-Nanoröhren sind nur wenige Nanometer (Millionstel Millimeter) lang und bestehen in der Regel aus einer einzigen Lage wabenförmig angeordneter Kohlestoff-Atome − quasi eine aufgerollte Lage Graphen. Für Heizanwendungen sind sie aufgrund von zwei Eigenschaften des Materials besonders interessant: Zum einen liegt ihre Strombelastbarkeit etwa beim 1.000-fachen von Kupferdrähten. Zum anderen gelten sie als exzellente Wärmeleiter.

Schon bei niedrigeren Temperaturen erzeugen CNT-Heizsysteme einen nennenswerten infraroten Strahlungsanteil mit geringerem Energiebedarf, als das mit klassischen Werkstoffen möglich ist. In der Gebäudetechnik wird dieses Verfahren bereits angewendet. Für die Serienfertigung in Elektrofahrzeugen bedarf es jedoch einer komplexen Weiterentwicklung.

Die spannendste Entwicklungsfrage für Osnatech lautet: Wie lässt sich die CNT-Technologie auf komplex konstruierte und geformte Fahrzeugteile aufbringen? Hier kommt das Labor für Karosserieentwicklung und Leichtbau der Hochschule Osnabrück ins Spiel. Dort soll nun ein Verfahren entwickelt und optimiert werden, das die Nanopartikel in einem Schichtaufbau auf das Trägermaterial aufbringt, etwa auf die Karosserieteile. 

Bei handgefertigten Prototypen ist das bereits gelungen, zum Serienprodukt ist es aber noch ein weiter Weg. Ein entsprechendes Verfahrenspatent dazu hat die Osnatech GmbH vor kurzem aber bereits angemeldet. „Wir alle wollen, dass man in nicht allzu langer Zeit über ein E-Auto sagen kann: ‚Es fährt und fährt und fährt‘“, so Prof. Christian Schäfers.