22.04.2019

12.04.2019

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Thermomanagement bei E-Autos

Bei der Frage nach den größten Herausforderungen für einen Umstieg auf die E-Mobilität werden zumeist zwei Argumente angeführt: mangelnde Infrastruktur und fehlende Reichweite. Letzteres ist abhängig von der Leistungsfähigkeit der Batterie. Ein entscheidender Baustein sind dabei Thermomanagement-Systeme, die die optimale Betriebstemperatur der Batterie sicherstellen.

Thermomanagement bei E-Autos zoom
Mitarbeiter im Werk der NORMA Group in Qingdao bei der Fertigung eines PS3-Steckverbinders

Man kennt es vom Handy: Ist es frostigen Temperaturen ausgesetzt, macht der Akku leicht schlapp. Die Leistung von Elektromotoren wird ebenfalls von Umgebungstemperatur beeinflusst. Anders als im Handy werden hier Thermomanagement-Systeme verbaut, die eine Auskühlung verhindern. Und umgekehrt kühlt das System bei drohender Überhitzung die Batterie auf die optimale Betriebstemperatur.

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Diese optimale Temperatur ist notwendig, soll die Batterie auch ihre maximale Leistung erbringen. Und die Leistung ist entscheidend, immerhin wird für den Durchbruch der Elektromobilität vor allem eines benötigt: eine höhere Reichweite der E-Autos. 

Ein Unternehmen, das sich darauf spezialisiert hat, diese Herausforderung anzugehen ist die NORMA Group aus dem hessischen Maintal. Das Unternehmen hat in den letzten Jahrzehnten bereits viel Erfahrung mit der Entwicklung und Produktion von Kühlwassersystemen für klassische Antriebsformen gesammelt.

Ein wichtiges Thema ist dabei auch die Sicherheit: Wo Batterien und Kühlwasser zusammentreffen, könnten erhebliche Sicherheitsrisiken für die Autoinsassen drohen. Leckagen in den Systemen mit ihren meterlangen Schläuchen sind deshalb unbedingt zu vermeiden. Daher haben sich die NORMA-Ingenieure auf die Standards besonnen, die sie bereits bei der Entwicklung sicherer Kraftstoff-Leitungen zugrunde legen. Sie werden nun auf die Entwicklung und Produktion von Thermomanagement-Systemen für die E-Mobilität übertragen.

Neue Materialien sparen Gewicht

Diese Weiterentwicklung ist nicht trivial. Ein Thermomanagement-Schlauchsystem eines einzigen Autos ist bis zu 20 Meter lang. Die Herausforderung dabei liegt insbesondere darin, an allen Stellen des Systems die gleiche Temperatur herzustellen. Immerhin muss die Kühlflüssigkeit zahlreiche Windungen durchfließen, möglichst ohne Druck- und Reibungsverluste. Lösen ließe sich das zwar durch Einbau weiterer Pumpen ins System. Das würde allerdings auch dessen Gewicht erhöhen und zulasten der Reichweite gehen.

Die Ingenieure der NORMA Group haben sich deswegen anderen Lösungen zugewandt: Zum einem haben sie die Form der Schläuche so optimiert, dass trotz vieler Windungen wenig Druckverlust entsteht. Zum anderen setzen sie auf Schläuche aus Kunststoff, die gegenüber Gummischläuchen bis zu zwei Drittel weniger Gewicht auf die Waage bringen. Die Batterie an Bord der E-Stromer entlastet das spürbar – wodurch wiederum höhere Reichweiten drin sind. Eine Lösung also, die exakt die Anforderungen der Kunden erfüllt.

Thermoplastische Leitungen mit PS3-Steckverbindern.
Thermoplastische Leitungen mit PS3-Steckverbindern.

Auf dem Markt sind die Thermomanagement-Systeme entsprechend nachgefragt. Rund eine halbe Million Systeme für batterieelektrische Fahrzeuge werden die Hessen im Rahmen eines kürzlich besiegelten Großauftrags an einen großen chinesischen Kraftfahrzeughersteller liefern. Die Komplettsysteme kühlen nicht einfach die Batterie, sondern bringen gleichzeitig Elektromotor, Leistungselektronik und Ladetechnologie auf optimale Betriebstemperatur. Hergestellt werden die Systeme für den Kunden übrigens vor Ort in der ostchinesischen Millionenmetropole Qingdao, wo die NORMA Group eine von insgesamt vier eigenen Produktionsstätten im Reich der Mitte betreibt. Strategisch macht das Sinn: China hat sich zum größten Markt für Elektroautos gemausert, nicht zuletzt dank üppiger Subventionen und rigider Gesetze.

Umsatztreiber asiatisch-pazifischer Raum 

Manager aus der Automobil- und Zulieferindustrie blicken gebannt gen Osten. Auch für die NORMA Group ist der Markt schon heute einer der attraktivsten: Ihre Umsätze im asiatisch-pazifischen Raum zeigten in den vergangenen Jahren stets zweistellige Wachstumsraten. Mehr als jeden achten Euro erwirtschaftet der Konzern inzwischen in dieser Region. Auch andernorts laufen die Geschäfte blendend: Der Konzernumsatz stieg nach vorläufigen, ungeprüften Zahlen im Geschäftsjahr 2018 auf 1.084 Millionen Euro, ein Plus von über sechs Prozent gegenüber dem Vorjahreszeitraum. 

„Die Nachfrage nach unseren Produkten ist unvermindert groß“, sagt Bernd Kleinhens, Vorstandsvorsitzender der NORMA Group. Bei alternativen Antrieben sei man bereits gut aufgestellt. Die NORMA Group wolle hier ihre „Technologieführerschaft in der Verbindungstechnik weiter ausbauen“, so der Top-Manager. 

Dass das Thema Elektromobilität noch viele Herausforderungen und Arbeit bereithält, ist auch der Rasanz der Entwicklung geschuldet. Im hessischen Maintal setzt man daher neben dem klassischen Prototypenbau verstärkt auf neue Simulationsverfahren, mit denen sich die Folgen selbst kleinster Änderungen quasi live nachvollziehen lassen. Diese Simulationen sind nicht nur ein Vielfaches schneller als die Erarbeitung eines Prototyps. Sie sind auch spürbar nachhaltiger: Virtuelle Prototypen müssen schließlich weder gebaut noch entsorgt werden. Das schont die Kosten genauso wie natürliche Ressourcen.

Quelle: UmweltDialog
 

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