Mit herkömmlichen Heizungen kommen Elektrofahrzeuge schnell an ihre Grenzen: Müssen Fahrer im Winter stark heizen, sinkt die Reichweite. Anders sieht es bei Infrarotheizungen aus. Sie sind wesentlich energieeffizienter und sorgen schneller als herkömmliche Systeme für Behaglichkeit in der Fahrerkabine. Ingenieure um Professor Dr. Roman Teutsch und Dr. Peter Kosack haben eine Infrarotheizung entwickelt, die einfach in Fahrzeugen zum Einsatz kommen kann.
Das Phänomen kennt jeder: Im Winter reichen wenige Sonnenstrahlen aus, damit Menschen Wärme spüren. Im Schatten ist es nach wie vor kalt. Verantwortlich dafür sind Infrarotstrahlen. Sie sorgen für Behaglichkeit, auch wenn die Lufttemperatur gering ist. Diesen Effekt nutzt man auch bei Infrarotheizungen. „Im Vergleich zu herkömmlichen Heizsystemen wird nicht die Luft in einem Raum erwärmt, sondern vorwiegend nur die Oberflächen“, sagt Dr. Peter Kosack, der an der Technischen Universität Kaiserslautern den Arbeits-Kreis Infrarot leitet. „Dies reicht aus, um das Wärmeempfinden zu erhöhen.“
Auch für Fahrzeuge ist die Methode interessant. „Vor allem bei Autos und Nutzfahrzeugen mit Elektroantrieb macht sie Sinn, da hier zum Heizen beispielsweise keine Abwärme des Motors genutzt werden kann“, fährt Kosack fort. „Muss der Fahrer in den Wintermonaten stark heizen, sinkt die Reichweite deutlich, teilweise um die Hälfte.“
Am Zentrum für Nutzfahrzeugtechnologie beziehungsweise im Arbeits-Kreis Infrarot forscht ein Team um Dr. Kosack und Professor Teutsch schon lange an dieser Technik: Es hat eine Infrarot-Heizung entwickelt, die in Fahrerkabinen zum Einsatz kommen kann. Sie besteht aus Matten (Pads) verschiedener Größen. In den Matten befindet sich stromleitendes Material, das die Oberflächen der Pads aufheizt, die dann Infrarotlicht abstrahlen. „Die Pads können punktuell an verschiedenen Stellen in der Fahrerkabine verbaut werden, zum Beispiel an der Innenseite der Türen, im Dach oder in der Armatur“, sagt Professor Teutsch, der das Lehrgebiet für Konstruktion in Maschinenbau und Fahrzeugtechnik leitet und dem Zentrum für Nutzfahrzeugtechnologie vorsteht. Beim Einbau müsse man nur darauf achten, dass die Pads nach außen hin gut isoliert sind, damit die Wärme nicht nach außen verloren geht.
Auf dem Campus haben die Ingenieure ihre Technik im Modell einer Fahrerkabine getestet und untersucht, wie das Heizsystem am besten eingebaut wird. Dabei haben sie auch festgestellt, dass ihr System deutlich weniger Energie verbraucht als herkömmliche Methoden. „Klassische Heizungen kommen auf eine Leistung von rund 4.000 bis 6.000 Watt, wir liegen lediglich bei circa 1.200 Watt“, so Teutsch. Auch heizt die Technik wesentlich schneller. „In rund einer Minute strahlen die Pads Wärme ab und sorgen für Behaglichkeit“, nennt Teutsch als Vorteil.
Die Forschung zu diesem Heizsystem steckt gewissermaßen noch in den Kinderschuhen: Die Kaiserslauterer Ingenieure zählen zu den wenigen Wissenschaftlern, die sich mit diesem Forschungsgebiet befassen. Beim Workshop auf dem Campus [*] stellen sie ihr Verfahren vor und zeigen, wie es sich in Autos und Nutzfahrzeugen sinnvoll einsetzen lässt.
Zugleich geht es bei der Veranstaltung auch darum, wie die Heiztechnik in Gebäuden Verwendung findet. „Sie eignet sich nicht für jeden Gebäudetyp“, sagt Kosack, der sich gemeinsam mit Professor Teutsch auch in der Interessengemeinschaft Infrarot (IG Infrarot) engagiert. Verbrauchern rät er deshalb, sich an die IG Infrarot zu wenden, wenn sie sich für das System interessieren. „Ansonsten kann es teuer werden, wenn die Heizung nicht fachgerecht eingebaut wird.“
[*] Am 4. April 2019 ab 9:30 Uhr findet in der „Rotunde“ der TUK in Gebäude 57 der Workshop „Infrarotheizungen in Fahrzeugen und Gebäuden – Konzepte, Gemeinsamkeiten, Forschungsergebnisse“ statt. Außerdem geht es bei dem Workshop um die Nutzung dieser Heizungssysteme in Gebäuden. Info und Anmeldung hier.
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