У водителей электромобилей теперь есть еще одна причина любить лето, потому что зимой запас хода автомобиля заметно сокращается из-за дополнительной энергии, необходимой для системы отопления. Электромобили практически не выделяют тепла, в отличие от обычных легковых автомобилей, которые производят тепло двигателя более чем достаточно для обогрева салона.
Требуется дополнительный электрический обогреватель. Он питается от той же батареи, которая обеспечивает двигатель энергией. «В самом неблагоприятном случае вы можете проехать на автомобиле только половину обычного расстояния», — говорит Серхат Саакалкан, руководитель проекта Института производственной инженерии и автоматизации им. Фраунгофера в Штутгарте.
Исследователи из IPA разработали панельный обогреватель на основе пленки, который быстро обеспечивает комфортное тепло в электромобилях, что — особенно в коротких поездках — более эффективно, чем бывшие электрические обогреватели. Концепция нагрева основана на пленке, покрытой проводящими углеродными нанотрубками (УНТ).
Для этого исследователи распыляют очень тонкий слой дисперсии УНТ. «Пленка приклеена к внутренней обшивке двери и за очень короткое время создает там комфортное тепло в области подлокотника», — поясняет Саакалкан. Нагреватель работает в соответствии с принципом Джоуля: когда электричество проходит через пленку, между отдельными наночастицами возникает естественное сопротивление. Эти «столкновения» генерируют тепло.
Чрезвычайно тонкая пленка экономит энергию и затратыОбычные электрические резистивные нагреватели, используемые в электромобилях, также используют этот принцип. Обычно в качестве проводящего материала используется медная проволока, которая, например, заделана в силиконовые маты.
Однако решение исследователей из Штутгарта дает несколько преимуществ: хотя имеющиеся в настоящее время нагреватели с медной проволокой относительно «громоздки» и занимают довольно много места для установки, пленочный нагреватель состоит из слоя проводящего материала толщиной всего лишь несколько микрометров. Его можно гибко наносить на самые разные поверхности и способствует экономии энергии и затрат благодаря небольшому весу. Сами УНТ обладают низкой теплоемкостью, в результате чего выделяемое тепло напрямую выделяется в окружающую среду. В отличие от проволочного варианта, здесь тепло равномерно распределяется по всей поверхности пленки, что значительно увеличивает КПД.
Когда водитель выключает нагрев, материал так же быстро остывает. «Такое быстрое время отклика идеально подходит для коротких расстояний, например, городских поездок», — объясняет Саакалкан. Желаемая тепловая мощность может плавно регулироваться пользователем. Даже единичные дефекты не нарушают функциональность.
В системах обогрева на основе проволоки, например, даже незначительные поломки металла могут привести к выходу из строя.Чтобы равномерно нанести пленку на арочную обшивку двери, исследователи делят ее на небольшие модули, а затем приклеивают их к обшивке двери по частям: «На изгибах возникают небольшие складки, которые изменяют расстояние между электродами. Равномерное распределение тепла. тогда больше не будет гарантировано », — констатирует ученый. В долгосрочной перспективе специалисты из Штутгарта намерены еще больше упростить процедуру и распылить дисперсию УНТ непосредственно на соответствующие компоненты автомобиля. «Это сделало бы производственный процесс значительно более экономичным, особенно по сравнению с решениями на основе проводов», — говорит Саакалкан.
Первая демонстрационная модель пленочного нагревателя будет представлена учеными в сентябре на IAA во Франкфурте.