Auto-Wohlfühlklima bald auch umweltgerecht

Schon bei 27°C Außentemperatur erhöht sich bei PKW mit Klimaanlage der Kraftstoffverbrauch um bis zu zehn Prozent, und nach den Kältemitteln FCKW droht das „Aus“ nun auch den FKW mit ihrem immer noch erheblichen Treibhauspotenzial. Die Lösung scheint gefunden: Kohlendioxid besitzt als Kältemittel ein über tausendfach geringeres Treibhauspotenzial. Doch die völlig neue Klimatechnik kann erst entwickelt werden, wenn spezielle Schmierstoffe zur Verfügung stehen. RUB-Ingenieure lösen das Problem mit einer speziellen Apparatur – der Hochdrucksichtzelle.

Zum Jahr der Technik: MaschinenbauRUBIN erschienen

Wer sie einmal hat, möchte sie nie mehr missen – die Klimaanlage im Auto. Dabei wird sie der Umwelt bisher nicht gerecht: Schon bei 27°C Außentemperatur erhöht sich der Kraftstoffverbrauch um bis zu zehn Prozent und nach den Kältemitteln FCKW droht das „Aus“ nun auch den FKW mit ihrem immer noch erheblichen Treibhauspotenzial. Die Lösung scheint gefunden: Kohlendioxid besitzt als Kältemittel ein über tausendfach geringeres Treibhauspotenzial und wie erste Prüfstandsversuche zeigen, verbraucht die CO2-Klimaanlage 25 Prozent weniger Benzin. Doch die völlig neue Klimatechnik kann erst entwickelt werden, wenn spezielle Schmierstoffe zur Verfügung stehen. Prof. Dr.-Ing. Eckhard Weidner und Dr. Sabine Kareth (Lehrstuhl Verfahrenstechnische Transportprozesse) lösen das Problem mit einer speziellen Apparatur – der Hochdrucksichtzelle.

Kohlendioxid braucht neue Kältetechnik

Vor allem wegen der in einer CO2-Klimanlage auftretenden hohen Drücke muss die Klimatechnik für den Einsatz von Kohlendioxid als Kältemittel völlig neu konzipiert werden. Forschungs-Priorität hat dabei der Verdichter und insbesondere dessen Schmierung, die ausreichend vor Verschleiß schützen muss. Mit einer speziellen Apparatur gelang es den Ingenieuren, das Phasenverhalten von Schmierstoffen und Kohlendioxid bei im Kältekreislauf realistischen Temperaturen und Drücken zu beobachten. Auf dieser Basis entwickelten sie auch Computerprogramme, mit denen sich entsprechende Kältekreisläufe berechnen lassen. Schließlich deuten erste Prüfstandsversuche darauf hin, dass sich durch die größere Kälteleistung von Kohlendioxid erheblich Kraftstoff sparen lässt.

Kühlen und heizen mit CO2

Der CO2- Ausstoß bei der Verbrennung fossiler Rohstoffe hat das essenzielle Molekül der Natur in Verruf gebracht. Dabei hat Kohlendioxid viele Vorteile: Es ist weder giftig noch brennbar und umweltverträglicher als herkömmliche Kältemittel. In einer Klimaanlage werden lediglich 1,5 kg Kohlendioxid für die Lebensdauer eines Autos benötigt – und das in einem geschlossenen System. In diesem Zeitraum setzt ein Auto fast 2 000 kg CO2 über den Auspuff in die Umwelt frei. Die Forscher überlegen nun, ob sich Kohlendioxid auch für eine Heizung verwenden lässt, indem der Kältekreislauf nur in umgekehrter Richtung betrieben wird. Gerade für verbrauchsminimierte Fahrzeuge mit wenig Abwärme könnte Kohlendioxid das Wohlfühlklima dann auch im Winter sichern.

Themen in MaschinenbauRUBIN

Energietechnik: Ganzheitliche Energiebilanzen von Windkraftanlagen, Aeorodynamische Stabilität in Windkraftverdichtern; Automatisierungstechnik: Neue Testmethode für elektronische Steuereinheiten, Mikrooptische Frequenzselektive Schalter, Dienstleistungsgesellschaft von morgen, Konstruktionstechnik: Unterirdisches Transportsystem auf dem Modellprüfstand, E-Services als Wettbewerbsvorteil, Oxidkeramische Brennstoffzelle neu konstruiert, Großgetriebeprüfstand im Einsatz für die Schadensprognose; Thermo- und Fluiddynamik: Erdgaszustandsgleichung als internationaler Standard, Automobile umweltgerecht klimatisiert, Werkstoffe: „Metal Matrix Composites“ widerstehen dem Verschleiß, Moderne Konzepte für den Korrosionsschutz.
MaschinenbauRUBIN ist in der Fakultät für Maschinenbau der Ruhr-Universität (Tel. 0234/32-26190) zum Preis von 6 Euro erhältlich und steht im Internet unter www.rub.de/rubin/maschinenbau .

Weitere Informationen

Prof. Dr.-Ing. Eckhard Weidner, Dr. Sabine Kareth, Lehrstuhl Verfahrenstechnische Transportprozesse, Institut für Thermo- und Fluiddynamik, Fakultät für Maschinenbau der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Tel.: 0234/32-23083, Fax: 0234/32-14277, E-Mail: weidner@vtp.ruhr-uni-bochum.de