@phdthesis{Schmicke2020, author = {Schmicke, Christian}, title = {Energiebilanzen beim w{\"a}rmegef{\"u}hrten Einsatz einer Kraftw{\"a}rme/-k{\"a}ltekopplung zur Klimatisierung von Elektrofahrzeugen}, doi = {10.25968/opus-2553}, institution = {Fakult{\"a}t I - Elektro- und Informationstechnik}, school = {Hochschule Hannover}, pages = {152}, year = {2020}, abstract = {Die Problematik der aktuell batteriebetriebenen Elektrofahrzeuge liegt in der geringen Reichweite, einem geringen Fahrtgastkomfort, sowie den langen Ladezeiten und einer nicht ausreichenden Ladeinfrastruktur. Diese Tatsachen stellen f{\"u}r die Nutzer eine H{\"u}rde f{\"u}r den Umstieg zu batteriebetriebenen Fahrzeugen dar. Eine schon heute verf{\"u}gbare Br{\"u}ckentechnologie ist der Range Extender. Diese, meist im Fahrzeug integrierten Einheiten, liefern zus{\"a}tzliche Reichweite, bei einer elektrischen Leistung von meist {\"u}ber 15 kWel und einem durchschnittlichen Anlagenwirkungsgrad von Ƞ RE ≈ 29 \%. In dieser Arbeit wird ein modulares Konzept eines erweiterten Range Extenders untersucht, welches die Funktion der Kraft-W{\"a}rme-Kopplung und Kraft-K{\"a}lte-Kopplung nutzt. Diese Hilfseinheit soll zum einen den Nachteil der geringen Reichweite aufgrund der eingeschr{\"a}nkten Batteriekapazit{\"a}ten, zum anderen den geringen thermischen Innenraumkomfort von batteriebetriebenen Fahrzeugen ausgleichen. Das Konzept einer Kraftw{\"a}rme/-k{\"a}ltekopplung zur Klimatisierung von BEV wird in der vorliegenden Arbeit mit Hilfe eines Versuchsaufbaus messtechnisch und theoretisch mittels Simulation untersucht, sowie anhand der ermittelten Kennfelder beurteilt. Die Simulation basiert dabei auf empirisch ermittelten Daten. In den gew{\"a}hlten Fahrzeugklassen Kleinstwagen, Kompakt- und Mittelklasse wird der mittlere Gesamtwirkungsgrad der Anlagenkomponenten in Abh{\"a}ngigkeit von Klimadaten (Wetterdaten) bestimmt. Dieser ermittelte Wirkungsgrad ist abh{\"a}ngig von {\"a}ußeren thermischen Anforderungen und der Ausnutzung der Anlagenkomponenten. Der modulierbare Leistungsbereich des mikro Blockheizkraftwerks mit Kraft-K{\"a}lte-Kopplung hat zum Heizen einen thermischen Leistungsbereich von 5,7 - 13,0 kWthh. Der mechanische Leistungsbereich von 2,0 - 14,5 kWme wird in zwei Bereiche aufgeteilt. Zur K{\"u}hlung wird ein thermischer Bereich von 1,0 - 7,0 kWthk und zur elektrischen Stromerzeugung ein Leistungsbereich von 1,0 - 6,0 kWel verwendet. Basierend auf den in dieser Arbeit experimentell ermittelten Kennfeldern, die unter Ber{\"u}cksichtigung der lokalen klimatischen Bedingungen in Deutschland berechnet wurden, kann der Anlagenwirkungsgrad f{\"u}r Kleinstwagen mit Ƞ Kl = 58,9 ± 3,5 \%, f{\"u}r die Kompaktklasse mit Ƞ Ko = 62,2 ± 5,5 \% und f{\"u}r die Mittelklasse mit durchschnittlich Ƞ Mk = 65,2 ± 4,8 \% ermittelt werden. Die zus{\"a}tzlich gewonnenen Reichweiten, die durch Einsparung von batterieelektrischer Energie f{\"u}r die Klimatisierung und durch Einspeisung von erzeugter elektrischer Energie erreicht werden, liegen bei den Kleinstwagen bei 246 ± 31 km, in der Kompaktklasse bei 296 ± 103 km und in der Mittelklasse bei 314 ± 104 km. Eine Abtrennung des Klimakompressors von der Verbrennungskraftmaschine f{\"u}hrt dabei zus{\"a}tzlich zu einer teilweisen Verbesserung der ermittelten Werte. Im Vergleich dazu, l{\"a}sst sich ein durchschnittlicher Reichweitenzuwachs von 103 km, ohne den Einsatz eines Kraftstoffes, nur durch Nutzung eines effizienteren Systems erreichen, wenn eine W{\"a}rmepumpe eingesetzt wird. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass der Einsatz der Kraftw{\"a}rme -K{\"a}ltekopplung zur Klimatisierung von Elektrofahrzeugen nachhaltig und sinnvoller erscheint, als der Einsatz eines konventionellen Range Extender, denn der Einsatz eines zus{\"a}tzlichen Kraftstoffes sollte so effizient wie m{\"o}glich genutzt werden.}, subject = {Elektrofahrzeug}, language = {de} }