Maschinenbauabsolvent der HKA erhält Studienpreis der SEW-EURODRIVE-Stiftung
Jonas Schmitt befasst sich in seiner Masterarbeit mit dem Einsatz von CO2 in der Klimatisierung von Elektrofahrzeugen
27. Mai 2024
Der akademische Nachwuchs ist die Wissenschaftselite von morgen. Der SEW-EURODRIVE-Stiftung ist es daher ein ganz besonderes Anliegen, diese jungen Menschen mit allen zur Verfügung stehenden Mitteln zu fördern und zu motivieren. Mit dem Studienpreis in Höhe von 2.500 Euro zeichnet die SEW-EURODRIVE-Stiftung herausragende wissenschaftliche Arbeiten und Projekte in den Fachrichtungen Elektrotechnik, Maschinenbau und Wirtschaftswissenschaften aus
Einer der Preisträger 2024 ist Jonas Schmitt, Absolvent des Masterstudiengangs Maschinenbau der Hochschule Karlsruhe (Die HKA), der diesen bei der Ernst-Blickle-Preisverleihung am 17.05.2024 im Kundencenter der SEW-EURODRIVE GmbH & Co KG in Graben-Neudorf in Empfang nehmen durfte.
Jonas Schmitt befasste sich in seiner Masterarbeit, die von Prof. Robin Langebach am Institut für Kälte-, Klima- und Umwelttechnik betreut wurde, mit der Entwicklung eines neuen CO2-Verdichters für den Einsatz in Klimaanlagen batterieelektrischer Fahrzeuge.
Bisher kommen in Pkw-Klimaanlagen vor allem sogenannte synthetische Kältemittel zum Einsatz, die, wie sich mit der Zeit herausgestellt hat, zum Klimawandel beitragen und durch ihre Abbauprodukte zu unerwünschten Umweltauswirkungen führen können. Das natürliche Kältemittel CO2 ist dagegen eine umweltfreundliche Alternative. Aus technischer Sicht bringt CO2 aber auch einige Herausforderungen mit sich. Es muss im Vergleich zu synthetischen Kältemitteln bei deutlich höheren Systemdrücken betrieben werden – je nach Betriebszustand bei über 100 bar. Neben der höheren Belastung für die Wärmeübertrager, Rohrleitungen und anderen Komponenten ergibt sich ein weiteres Problem , die Geräuschemissionen.
Gerade bei batterieelektrischen Fahrzeugen ist das ein Problem, denn hier gibt es keinen Verbrennungsmotor, der die Lautstärke des Kältemittelverdichters überdecken könnte. Die Akustik das Verdichters wird deshalb viel leichter von den Fahrzeuginsassen wahrgenommen und damit zum Problem. Dabei ist nicht nur die Lärmentwicklung relevant, die der Verdichter durch den enthaltenen Elektromotor oder die Wälzlager selbst abstrahlt, sondern auch die sogenannten Druckpulsationen. Diese entstehen, da ein Verdichter das Kältemittel nicht kontinuierlich fördert. Stattdessen wird mit jedem Arbeitszyklus, pro Sekunde können das über 100 sein, ein „Schwall“ Kältemittel ausgeschoben, der sich zusammen mit einer Druckspitze im Kältemittelkreislauf ausbreitet. Wenn eine solche Druckspitze ein Rohr durchläuft, wird das Rohr minimal gedehnt, sein Durchmesser wird also leicht vergrößert, wodurch wiederum die Luft außen am Rohr in Schwingungen versetzt wird. Diese Schwingungen sind dann schließlich als Schall hörbar.
Tatsächlich tritt in Verbrennungsmotoren ein ganz ähnliches Verhalten auf. Auch hier stoßen die Kolben zyklisch Abgase aus, die dann über den Auspuff in die Umgebung gelangen und das charakteristische Motorengeräusch erzeugen. In Pkw werden schon seit Jahrzehnten Abgasschalldämpfer, die nach dem sogenannten Reflexionsprinzip arbeiten, eingesetzt, um die Motorengeräusche zu dämpfen. Ähnliche Schalldämpfer können auch in Kälteanlagen eingesetzt werden. Jonas Schmitt nutzt in seiner Masterarbeit numerische Strömungssimulationen, um zu untersuchen, ob die Berechnungsgrundlagen für Abgasschalldämpfer auf Kältemittelschalldämpfer übertragen werden können. Sein Fazit: In mancher Hinsicht ja, in anderer eher weniger. Aber für diese kann er bereits einen weiteren Lösungsansatz empfehlen.
Diese Meldung wurde am 3. Juni 2024 redaktionell geändert.
