Norwegen ist ein Land der Superlative. Neben fast 240.000 Inseln1, 1.000 Fjorden2, 2.000 Wasserfällen3 und 200.000 Elchen4 gibt es dort auch jede Menge E-Autos. Das ist kein Wunder, sondern Strategie: Seit 30 Jahren fördert das Land die Elektromobilität, denn grüner Strom ist in Skandinavien oft günstiger als Benzin oder Diesel. Auch für die Ausstiegs-Deadline haben die Erben der Wikinger die größten Ambitionen: Bis spätestens 2025 sollen keine neuen Pkws und leichten Nutzfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren mehr verkauft werden. Die Bedingungen sind also perfekt für die Transformation hin zu einer nachhaltigen und emissionsarmen Mobilität.
Wirklich? Denn eigentlich sind die Witterungsbedingungen in einem Land, in dem es im Winter bis zu elf Meter Schnee und Temperaturen von bis zu minus 40 Grad Celsius gibt, ganz und gar nicht optimal für die Technologie der Elektromobilität. Damit die hochempfindliche Batterie trotzdem ihre volle Leistungsfähigkeit behalten kann – egal ob kalt oder warm – müssen unsere Ingenieurinnen und Ingenieure das Temperaturmanagement im Fahrzeug ganz neu denken.
Kälte in der Elektromobilität? Nein danke!
Wer schon einmal beim Skifahren war, weiß: Akkus sind empfindlich. Das gilt für Batterien im Smartphone genauso wie für jene im Pedelec oder im Elektrofahrzeug. Sie fühlen sich einfach nicht wohl bei Sommerhitze, Winterkälte, extremen Bedingungen. Denn besonders Kälte verlangsamt die elektrochemischen Prozesse, die Akkuspannung sinkt und es droht eine für die Batterie schädliche Tiefenentladung. Das Problem: Elektrische Energie, die durch die falsche Temperatur verloren gegangen ist, lässt sich nicht mehr zurückgewinnen. Deswegen ist die Leistungsfähigkeit einer elektrischen Fahrzeugbatterie am höchsten in einem Temperaturkorridor zwischen 15 und 40 Grad Celsius. Und genau deswegen haben unsere Leitungssysteme einen unmittelbaren Einfluss auf die Reichweite von E-Autos.
Ganz schön lange (Kühl-)Leitung
Grundsätzlich ist die Konstruktion bei Elektrofahrzeugen deutlich weniger komplex als bei jenen mit Verbrennungsmotoren: Ein Benziner mit Schaltgetriebe kommt zum Beispiel auf ungefähr 1.400 Teile, einem E-Auto genügen gerade einmal 200 Einzelkomponenten. Ausnahme: Kühl- und Wärmeleitungen. Denn während im Verbrenner nur der Motor selbst gekühlt werden muss und die erzeugte Wärme für die Kabinenheizung genutzt werden kann, ist das Leitungssystem im Elektrofahrzeug deutlich verzwickter. Hier muss die Temperatur für mehrere Kreisläufe gemanagt werden, für den Powertrain, die Klimaanlage und schließlich die Batterie.
Je nach Außentemperatur braucht der Akku also entweder Kühlung oder Wärme. In der Regel werden hierfür heute getrennte Systeme genutzt, die durch einen Wärmetauscher verbunden sind. Und so verdoppelt sich die Gesamtleitungslänge im Vergleich zum Verbrenner auf fast 30 Meter. Dasselbe gilt für die Anzahl der nötigen Steckverbindungen, Schnellkupplungen und Schellen. In einem großen Nutzfahrzeug können das schon einmal fast 100 Einzelrohre und -schläuche sein, plus nochmal so viele Übergangselemente.
Hauptsache dicht
Die wichtigste Eigenschaft für Leitungen im elektrisch angetriebenen Fahrzeug: absolute Dichtigkeit. Denn durch die Rohre und Schläuche fließt eine Mischung aus Wasser und einem Kühlmittel wie zum Beispiel Glycol. Daher müssen die verwendeten Materialien auch die entsprechende chemische Beständigkeit mitbringen. In der Vergangenheit wurden für flexible Schläuche EPDM-Werkstoffe genutzt, für die stabileren Rohre kam Aluminium oder Stahl zum Einsatz. Heute treten an die Stelle peroxidisch vernetzter Gummimischungen zunehmend thermoplastische Elastomere, Aluminium sowie Stahl werden durch PA-, PP- oder PPS-Kunststoffe ersetzt. Je nach OEM-Anforderung können diese Materialien für die optimale Lösung auch miteinander kombiniert und über entsprechende Konnektoren verbunden werden.
Übrigens sind in der Zusammenarbeit mit den Herstellern durchaus unterschiedliche Expertisen gefragt. Etablierte OEMs haben oft schon sehr detaillierte und konkrete Vorstellung an die Konstruktion, sodass die Zeit eher in die Entwicklung und Freigaben von verschiedenen Materialoptionen investiert wird. Unsere Start-up-Kunden im eMobility-Bereich lassen unseren Ingenieurinnen und Ingenieuren gerne mehr Designfreiheiten und verlassen sich bei der Materialauswahl für Schläuche, Rohre & Co. auf unser langjähriges Know-how.
Nachhaltigkeit + Elektromobilität = Zukunft
Wie immer in der Elektromobilität spielt das Thema Nachhaltigkeit auch beim Material eine besondere Rolle. Und das nicht nur, weil die Endkonsumenten immer größeren Wert auf Ressourcenschonung und langlebige Produkte legen. Glücklicherweise sind die Leitungen in einem Fahrzeug generell so konzipiert, dass sie nicht ausgetauscht werden müssen. Das alleine verringert den Ressourcenverbrauch. Darüber hinaus achten unsere Entwicklerinnen und Entwickler besonders auf das Gewicht der Komponenten. Denn aufgrund des hohen Akkugewichts soll anderswo jedes mögliche Gramm eingespart werden. Durch neue Materialien, die trotz einer geringeren Wandstärke genauso stabil und dicht sind wie ihre Vorgänger, konnten wir im Vergleich schon mehr als 50 Prozent Gewicht einsparen.
Nachhaltigkeit ist auch in der Continental-eigenen Produktion Trumpf. Wir wollen unseren CO2-Rucksack weltweit durch negative Emissionen neutralisieren – inklusive der Produktion, der Lieferkette und dem Ende der Nutzungsphase. Unser Fokus liegt dabei auf Fahrzeugen ohne Antriebemissionen. Und das ist keine kleine Herausforderung. Denn die meisten Leitungen und Schläuche, ob nun EPDM, TPE oder andere Kunststoffe, bestehen nicht nur aus einer einzigen Schicht und der eingearbeitete Festigkeitsträger lässt sich nur schwer von anderen Schichten trennen. Trotzdem sind sogenannte Monolayer durchaus denkbar. Auch recyceltes Granulat zum Beispiel aus alten PET-Flaschen könnten eingesetzt werden. Unsere Materialexpertinnen und –experten sehen hier noch viel ungenutztes Potenzial. Und hier schließt sich der Kreis: Das grüne Norwegen nimmt auch seine Recycling-Pflichten sehr ernst – schon bald soll die erste Recycling-Anlage für Batterien aus Elektroautos in Fredrikstad den Betrieb aufnehmen.
1https://www.laenderdaten.info/inseln-nach-land
2https://www.visitnorway.com/things-to-do/nature-attractions/fjords/the-fjords-explained/
3https://www.worldwaterfalldatabase.com/country/Norway/list
4https://www.nordlandblog.de/elche-norwegen-beobachtung-safari/
