Energieeffizienz und Klimaschutz

Effizienzsteigerungen und der verstärkte Einsatz erneuerbarer Energien sind die Kernelemente der Energiewende und damit des Klimaschutzes. Die Energieeffizienz des Busverkehrs kann generell durch fahrzeugtechnische oder betriebliche Maßnahmen erhöht werden. Im eBus-Cluster schaffen wir Lösungen, die es Herstellern und Betreibern ermöglichen, die Energieeffizienz ihrer Fahrzeuge deutlich zu verbessern.

Führend in diesem Teilprojekt haben sich Aurora, Bitzer, Cellofoam und Sioux Logena – gemeinsam mit allen anderen Partnern im eBus-Cluster – ein Ziel gesetzt:

Die Thermoregelung des E-Busses wird so optimiert, dass die Effizienz des Busses maximiert und damit der Energiebedarf minimiert wird. Hierfür werden selbstlernende Regelsysteme für das Thermomanagement entwickelt, die den Energiebedarf auf das Zusammenspiel verschiedenster relevanter Parameter optimal und flexibel anpassen.

Überblick über das neue AURORA HKL-System
Die neue HEAVAC-Wärmepumpe ist modular aufgebaut und zeichnet sich durch eine sehr kompakte Bauweise aus. Die dezentraler Positionierung auf dem Dach oder im Fahrzeug schafft Platz für Batterien und ermöglicht optimale Temperaturverteilung (Heizung/Klima). Das Luft/Wasser Wärmepumpenkonzept stellt gleichzeitig heißes und kaltes Wasser zur Verfügung. Auch ist damit das Heizen und Entfeuchten der Fahrer- und Windschutzscheibe möglich. Durch den kompakten Kältemittelkreislauf ist der Kältemittelbedarf deutlich geringer als bei herkömmlichen Heiz-/Klimasystemen. Da die Kältemittelleitungen nicht im Innenraum verlaufen, ist perspektivisch auch der Einsatz von „grünen Kältemitteln“ mit geringem GWP-Wert möglich. Mit dem neuen HKL-System wird nicht nur Wärme mittels aufbereiteter Innenraumluft aus dem Kaltwasserkreislauf zurückgewonnen, es erfolgt zudem Wärmerückgewinnung aus Antrieb und Batterie durch Temperierung über die Wärmepumpe.

Die HKL-Auslegung erfolgt als 5-Zonen-Anlage, bei der in Fahrerarbeitsplatz und 4 Fahrgastzonen unterschieden wird. Zeitgleich werden nicht nur sämtliche relevanten Parameter wie Drücke, Temperatur und COP-Werte sondern auch die Auswirkung auf die Innentemperatur durch Türöffnung und Fahrgastbelegung erfasst.

Für ein ganzjährig effizientes und nachhaltiges Thermomanagement ist die Verwendung von „grünen Kältemitteln“ vorzusehen. Hier leistet BITZER mit dem im Projekt zur Verfügung gestellten neu entwickelten SPEEDLITE Verdichter einen wichtigen Beitrag zum Erfolg des Clusters. Der langlebige und besonders kompakte, halbhermetische Scrollverdichter mit einem integrierten und für den mobilen Einsatz optimierten Frequenzumrichter sorgt für höchste Voll- und Teillasteffizienz. Darüber hinaus ermöglicht diese neue Verdichter-Generation die Verwendung umweltfreundlicher Kältemittel. Damit ist der SPEEDLITE Verdichter der optimale Beitrag für das ganzheitliches Systemkonzept des eBus-Cluster.

Die gesamte HKL wird mit einem einzigen Steuerungsmodul gesteuert:

Die AURORA Aranea ist über einen direkten HMI-Zugang einfach

zu bedienen und ist CAN-Bus fähig. Sie kontrolliert dank intelligenter

Smart Sensoren automatisch Temperatur, Druck, Luftverteilung, Filter etc. und

regelt das System vollautomatisch.

Damit wird der Energieverbrauch minimiert.

Doch nicht nur die Wärmepumpe sorgt für angenehmes und gleichzeitig energieeffizientes Klima im Fahrzeug: Die von CELLOFOAM in die Seitenwandverkleidung eingebrachten, innovativen, sensorgesteuerten Heizelemente mit Schnell-Latentwärmespeicher (Quick PCM) ermöglichen eine exakte Wärmeverteilung und bessere Wärmespeicherung. Durch partiell-steuerbare Sensorerkennung werden systematisch nur die Bereiche erwärmt, an denen auch Fahrgäste sitzen oder stehen. Diese Heizelemente strahlen gleichmäßig Wärme ab. Ein Wärmeverlust bei Öffnen der Türen wird dadurch minimiert. Dieses System stellt einen bedeutenden Fortschritt hinsichtlich Energieeinsparung dar. Selbstverständlich werden auch diese Daten mit dem Internet of Things verknüpft, verarbeitet und entsprechend an die Klimasteuerung des Fahrzeuges weitergegeben.

Ein weiterer wichtiger Bestandteil der Erhöhung der Energieeffizienz des Fahrzeuges sind auch leistungsfähige Isolierungen. Auch hier bringt Cellofoam seine Expertise ein: Innovative, im Praxiseinsatz erprobte Rohrleitungsisolierungen aus der Reihe Cello®-Pipe Insulation aus marmoriertem, anthrazitfarbenem Polyestervlies. Cello®-Pipe Insulation sind wasser- und ölabweisend und mit Aluminium- oder Polyesterfolie kaschiert. Damit wird der Wärme-/Kälteverlust minimiert.

Schunk Carbon Technology mit dem innovativen als Dachstromabnehmer ausgelegten SLS 102 Pantographen ermöglicht innovative Ladeinfrastruktur, die sich an alle gängigen Ladestrategien anpassen lässt. Im eBus-Cluster wurde die Option „bottom-up“ integriert. Das System ist im 4-polige Design gemäß der CCS-Mode 4 Communication mit vorauseilenden Kontakten ausgelegt. Die Kontaktierung zwischen Ladeinfrastruktur und Fahrzeug erfolgt völlig automatisch und kompensiert problemlos Parktoleranzen oder Kneeling-Funktionen. Bei Puls-Ladung ist das Fahrzeug dann nach nur wenigen Sekunden wieder vollständig aufgeladen.

Die vom Fraunhofer IVI entwickelte Softwarelösung sammelt alle zur Verfügung gestellten Daten vom Fahrzeug (z.B. Türöffnungen, Belegungsdaten, Innenraumtemperatur etc.) und des integrierten Heizungs-, Lüftungs- und Klimasystems (Drücke, COP-Werte etc.), kombiniert diese mit für die Heizung und Klimatisierung relevanten Daten aus dem Internet (wie Witterungsdaten und Streckenprofil), speichert, verarbeitet die Daten und spielt die relevanten Ergebnisse an die AURORA Aranea-Steuerung zurück.

Die kontinuierliche Erfassung, Verarbeitung und Rückgabe aller relevanten Daten an die einzelnen Systeme ermöglichst so eine selbstlernende Regelung der Klimaanlage. Denn durch den Abgleich von Basisdaten (z.B. Internet) plus historisch gemessenen und aufgezeichneten Daten mit zu aktuellen und zu erwartenden Einflüssen und der Rückgabe an die einzelnen Systeme wird der Energiebedarf des Fahrzeugs optimiert, z.B. durch Temperaturanpassung im Fahrzeug je nach Witterung, Fahrzeugbelegung etc.