Von der ISS zum E-Auto
Weniger als 5 Minuten: Nasa-Technologie reduziert Ladezeit für E-Autos
13.10.2022, 13:07 Uhr
Die amerikanische Raumfahrtbehörde hat gemeinsam mit einem Team der Purdue-Universität einen neuartigen Kühlmechanismus erarbeitet, berichtet die Nasa in einem Blogeintrag. Das Projekt wurde "Flow Boiling and Condensation Experiment" (FBCE) benannt, was im deutschen soviel wie "Strömungssieden und Konsendensationsexperiment" bedeutet. Das resultierende System ermöglicht die effektive Übertragung von Wärme, die effektive Kühlung von Systemen sowie die Steuerung von Temperatur.
FBCE-System: Kühlsystem für Weltraummissionen
Das FBCE-System wurde bereits im August 2021 an die Internationale Raumstation ISS geschickt, so die Nasa. Seit Anfang 2022 liefert sie auch Daten, die genutzt werden können, um zukünftige Weltraumtechnik mit Temperatur-regulierenden Systemen auszustatten. Die Forscher der Purdue-Universität stellten für FBCE einen weiteren Nutzen fest: Die Weltraumtechnologie soll auch bei E-Autos enorme Vorteile bringen können. Durch das neue Kühlungssystem soll das Aufladen dieser Fahrzeuge künftig drastisch verkürzt werden.
Das System funktioniert so: Eine Flüssigkeit durchfließt einen Kanal im Kühlkörper. Die Forscher installierten dann die wärmeerzeugenden Geräte entlang des Kanals, erklärt die Nasa. Während die Geräte im Verlauf ihrer Nutzung erhitzen, fängt auch die Flüssigkeit an sich zu erwärmen und dann zu kochen. Anschließend bildet das siedende Wasser an den Wänden des Kanals Wasserblasen - dadurch wandert das Wasser vom inneren Teil des Kanals an die Kanalwände. Der Prozess überträgt effektiv die Hitze, indem die anfangs niedrige Temperatur der Flüssigkeit genutzt wird, sowie auch den Phasenwechsel von flüssig zum Dampf.
Bevor E-Autos in Massen mit dieser Technik aufgeladen werden können, müssten einige Probleme zuvor gelöst werden, erklärt die Nasa. Einerseits muss ein Netzwerk aus Ladestation gebaut werden, das auch entlang Autobahnen existiert. Zweitens muss die Ladezeit von E-Autos drastisch verkürzt werden. Derzeit dauert das Aufladen zwischen 20 Minuten (bei einer Aufladestation) bis hin zu mehreren Stunden (bei der Heim-Aufladestation).
Nasa-Kühlsystem in Einsatz auf der Erde
Grund für die Dauer sind die auf dem Markt erhältlichen Ladekabel. Um die Ladezeit zu verkürzen, muss mehr Strom schneller das Kabel durchfließen. Ein höherer Stromfluss führt jedoch zum Erhitzen des Kabels. "Der Durchfluss von elektrischem Strom durch einen beliebigen Leiter führt zu einer begrenzten Wärmeerzeugung, und je höher der Strom, desto größer die erzeugte Wärme", erklären die Experten. Derzeit können öffentliche Lader lediglich 520 Ampere tragen, die Ladekabel für private Kunden nur 150 Ampere. Die Nasa errechnet, dass ein Ladesystem einen Durchfluss von 1400 Ampere ermöglichen muss, um das industrielle Ladeziel von 5 Minuten zu erreichen.
Um das Problem anzugehen, machten sich die Forscher ihr FBCE-System zu Nutze. Das Team fügte die Technik dem Ladesystem elektronischer Fahrzeuge hinzu. Dazu wurde flüssiges Kühlmittel in das Kabel eingearbeitet, welches die Wärme im Kabel einfängt. Die Kühlflüssigkeit ermöglicht, dass 4,6-mal mehr Strom durch den Lader fließt. Das Forscherteam konnte damit 24,22 Kilowatt an Hitze aus dem Kabel entfernen - und das Kabel war dann in der Lage, ganze 2400 Ampere zu liefern. Dies übersteigert das Ziel von 1400 Ampere deutlich und ermöglicht eine Ladezeit von unter 5 Minuten. Die Forscher konnten somit eines der Hauptprobleme der E-Auto-Wende beseitigen. Wann die Kühltechnik kommerziell übernommen wird, bleibt jedoch noch offen.
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