Sparsame Heizung im Elektroauto
Den Innenraum von Elektroautos zu mit Strom zu beheizen, kostet einiges an Reichweite. Dem will Webasto mit einer neuen Hochvoltheizung begegnen, die sparsamer als die bisherigen Heizungen arbeiten soll
Gilching, 13. November 2012 – Im Winter sind Elektroautos in zweierlei Hinsicht mit einem Handikap behaftet. Zum einen sinkt die Reichweite, weil die Batterien bei frostigen Temperaturen etwas an Kapazität verlieren, zum anderen fehlt die bei einem Verbrennungsmotor reichlich vorhandene Wärme zum Aufheizen des Innenraums. Die Firma Webasto will den letztgenannten Punkt mit einem Hochvoltheizer lösen.
Keine Wärme da
Elektromotoren erreichen problemlos einen Wirkungsgrad von mehr als 90 Prozent. Moderne Verbrennungsmotoren erreichen als Benziner bis zu 35 Prozent, Diesel bis etwa 45 Prozent. Die restliche Energie wird nicht in Bewegung umgesetzt. Der größte Teil der Verluste geht in Wärme über, die zumindest zum Heizen verwendet werden kann. Diese Möglichkeit gibt es beim E-Motor nicht, seine Abwärme ist äußerst gering. Wird nun elektrisch geheizt, sinkt die Reichweite, die bei Kälte ohnehin abnimmt, noch weiter. Im Winter über eine Kraftstoffheizung für angenehme Temperaturen zu sorgen, erscheint auch nicht sonderlich erstrebenswert – wer will mit einem Elektroauto schon an die Tankstelle fahren, um dort seine Heizung zu befüllen?
Sparsame Heizung im Elektroauto (7 Bilder)
Unter anderem in einem Mitsubishi I-MiEV wurde die neue Heizung zu Testzwecken eingebaut
Heizschicht
Mit einer besonders sparsamen Zusatzheizung will Webasto dem Konflikt zwischen Reichweite und Wärme zu Leibe rücken. Der Hochvoltheizer (HVH) wird in den Kühlwasserkreislauf eingebunden. Im Gehäuse des HVH sitzt ein Schichtheizelement, das aus einer dünnen, mit Strom beheizten Fläche und einer hauchdünnen Isolierschicht besteht. Das Wasser wird auf bis zu 70 Grad erhitzt und mit einer Pumpe durch den Kühlwasserkreislauf geschickt. Die Temperatur wird durch eine variable Stromaufnahme der Heizfläche geregelt, die stufenlos regelbare Leistungsaufnahme reicht von 0,2 bis 5 kW. Das ist ein wesentlicher Unterschied zur Heizung in Autos mit Verbrennungsmotor, denn dort bestimmt der Fahrer mit dem Griff zum Temperaturregler nur, wie viel er von der Abwärme des Motors nutzen möchte. Der Rest des HVH funktioniert wie in einer normalen Pkw-Heizung: Ein Wärmetauscher, der im Prinzip einem Kühler ähnelt, aber mit feineren Rippen ausgestattet ist, gibt die Hitze des Kühlwassers an die vorbeiströmende Luft ab. Die erwärmte Luft strömt in den Innenraum und heizt ihn auf.
Schneller warm
Der Hochvoltheizer arbeitet mit einer Spannung zwischen 250 und 450 Volt. Das soll ihn flexibel einsetzbar machen. Er ist etwa so groß wie ein Tablet-PC und wiegt 1,9 Kilogramm. Der Wirkungsgrad soll bei 99 Prozent liegen, sagt Webasto. Der Hauptvorteil liegt aber in der geringeren Leistungsaufnahme in den ersten Minuten. Die in E-Autos häufig eingesetzten PTC-Heizungen (PTC: Positive Temperature Coefficient), die mit Hilfe eines Kaltleiters funktionieren, nehmen anfangs bis zu 7,5 kW auf, der HVH maximal 5 kW. Nach etwa 2,5 Minuten liegen beide etwa gleichauf, was die Leistungsaufnahme betrifft. Der Fahrer spürt den Unterschied zwischen den Heizungen deutlich, denn der HVH erreichte in einem Mitsubishi i-MiEV nach knapp über sechs Minuten 20 Grad, mit einer PTC-Heizung waren für diesen Wert fast elf Minuten nötig.
Bis zum Serieneinsatz wird es aber noch dauern. Zwar arbeitet Webasto schon seit 2010 an dem Hochvoltheizer, doch erst Anfang 2013 sollen die ersten Prototypen damit ausgestattet werden. Ab Werk wird es die neue Heizung wohl nicht vor 2015 geben. (mfz)