Die Zukunft des Öffentlichen Personennahverkehrs nimmt „elektrisch“ Fahrt auf, wie die neuesten Zulassungszahlen von Elektro- und Wasserstoffbussen beweisen. Nachdem viele ÖPNV-Betriebe ihre ersten elektrischen Solo- und Gelenkbusse erhalten und andere schon komplett auf Elektromobilität umgestellt haben, wächst auch der Bedarf an weiteren Busvarianten. So erweitert auch die hessische Konvekta AG ihr Produktportfolio um ein System für den elektrischen Doppelstockbus, eine weitere Variante für Solobusse und drei neue Module für die CO2-Wärmpumpe, die die Gesamteffizienz steigern.

 

CO2- Wärmepumpen-Thermomanagement für elektrische Doppelstockbusse

Elektrische oder hybride Doppelstockbusse, wie sie vor allem in England zur Anwendung kommen, zu klimatisieren, ist eine besondere Herausforderung. Diese Fahrzeuge haben nicht nur ein größeres Innenraumvolumen, sondern erstrecken sich auch über zwei Ebenen. Auch sind in der Regel die Ein- und Ausstiegsbereiche breiter, um den Passagierfluss zu bewältigen.  Dies alles erschwert die gleichmäßige Verteilung der kühlen oder warmen Luft. Aufgrund der Gesamthöhe des Fahrzeugs, kann das System nicht wie gewohnt auf dem Dach platziert werden. Das neue CO2- Wärmepumpen-Thermomanagement für Doppelstockbusse der Konvekta AG ist speziell für diese Anwendung entwickelt. Das Herzstück der Technologie ist eine kompakte CO2-Wärmepumpe im Heck des Fahrzeugs. Dieses System temperiert den Bus mit seinen beiden Decks sowohl im heißen Sommer als auch in kalten Wintermonaten punktgenau und auf Wunsch unabhängig voneinander. Wohlfühlklima für Fahrer und Fahrgäste - und das ohne den Einsatz von umweltschädlichem Kältemittel, fossilen Brennstoffen oder einer elektrischen Zusatzheizung.

 

Erweiterung des Produktportfolios: größeres UL 700 CO2-Wärmepumpensystem

Konvekta stellt im Rahmen der Busworld Europe 2023 darüber hinaus auch die leistungsstärkste der Konvekta CO2 Wärmepumpen-Thermomanagement-Varianten die „UL 700 EM CO2 Wärmepumpe“ zur Temperierung von Elektro- und Hybrid-Bussen aus. Diese Technologie debütierte vor rund fünf Jahren erstmals im Mercedes-Benz eCitaro und hat sich mittlerweile als ein Benchmark im Segment etabliert.

Das System setzt sich aus verschiedenen Bausteinen zusammen, die nicht nur die Temperaturregelung des Fahrzeugs und der Batterien gewährleisten, sondern auch vielfältige Möglichkeiten zur Energierückgewinnung und effizienten Energienutzung bieten ­­– ein wichtiger Baustein bei der Steigerung der Effizienz und Reichweite der Elektrobusse.

 

Die Kältemittelverlagerung als neuestes Modul der CO2-Wärmepumpe.  

CO2-Wärmepumpensysteme bieten ganzjährig sowohl effiziente Kühlung im Sommer als auch zuverlässiges Heizen im Winter. Dies ist eine große Herausforderung, da die optimale Kältemittelfüllmenge je nach Wärmebedarf, Außentemperatur oder Betriebsmodus variieren kann und somit einen direkten Einfluss auf die Leistung des Systems hat. Mit dem neuen Modul der Kältemittelverlagerung wird der Füllstand des Kältemittels präzise gesteuert, wodurch dem System immer die optimale Kältemittelmenge zur Verfügung steht. Die Leistung des Systems wird somit im Heizbetrieb um rund 10 Prozent gesteigert und der Energieverbrauch reduziert. Dadurch werden Kosten eingespart und Umweltressourcen geschont. Ein weiterer Vorteil der Kältemittelverlagerung ist, dass durch die gezielte Steuerung des Füllstands, das System immer in einem optimalen Bereich arbeitet und die Belastung der Komponenten im Gesamtsystem verringert wird. Dadurch wird die Lebensdauer des Systems verlängert und der Wartungsaufwand verringert.

 

Modul zur Batterietemperierung

Die Temperatur der empfindlichen Energiespeicher hat große Auswirkungen auf die Lebensdauer und die Leistung des Elektrobusses. Die Außentemperatur und auch Temperaturspitzen während des Ladevorgangs sind belastend für die Batteriepacks. Die Konvekta CO2 Wärmepumpen mit dem optionalen Modul Batteriekühlung temperieren die Batterien zuverlässig und punktgenau. Übermäßige Hitzeentwicklung während des Ladens oder auch zu niedrige Temperaturen im Winter werden so vermieden – ein wichtiger Sicherheitsaspekt bei der Ladung von Batterien.

Nur innerhalb eines sehr engen Temperaturfensters arbeiten die Energiespeicher im Optimalbereich. Ohne eine zuverlässige und konstante Temperierung kann dies zu einer beschleunigten Degradation der Batterie führen, sowie zu langfristigem Kapazitätsverlust und geringerer Leistung, was sich direkt auf die Lebensdauer, die Reichweite, Sicherheit und den Betrieb eines Elektrobusses auswirkt.

 

"AES-Mode Steuerungsmodul" für Vorkonditionierung von e-Bussen

Durch das neue Modul „AES-Mode“ ("Additional Energy Storage") kann das Konvekta CO2-Wärmepumpensystem die erzeugte Energie zu 100 Prozent bedarfsgerecht verteilen. Die zur Verfügung stehende Wärme kann zum Beispiel komplett für die Warm-Wasseraufbereitung genutzt werden. Ein weiterer Vorteil des Systems ist, dass es den gesamten Vorkonditionierungsvorgang auch bei niedrigen Temperaturen eigenständig übernehmen kann. Fahrzeuge mit AES benötigen somit gar keinen fossilen oder elektrischen Zusatzheizer, was bisher ein regelrechtes Handicap von Elektrobussen war.

 

Leistung eines Elektrozuheizers im Vergleich zur neuen Konvekta-CO2-Wärmepumpe mit AES-Mode.    Grafik: Konvekta AG

 

Konvekta AG setzt voll auf das natürliche Kältemittel CO2

Mit einem starken Fokus auf Nachhaltigkeit und Umweltverantwortung nutzt die Konvekta AG für alle neuen Entwicklungen im Bereich der Elektromobilität keine chemischen Kältemittel, sondern das natürliche Kältemittel CO2 (R744, Kohlendioxid). CO2 ist ein ideales Kältemittel für die Verwendung in Wärmepumpen. Im Vergleich zu herkömmlichen chemischen Kältemitteln wie z. B. R134a besitzt CO2 einen deutlich höheren Wirkungsgrad. Das heißt, dass ein mit CO2 betriebenes System im Sommer für die gleiche Kälteleistung etwa 25 Prozent weniger Energie benötigt im Vergleich zu einem mit chemischem Kältemittel betriebenen System, da es die Zieltemperatur schneller erreicht. Auch schädigt CO2 als Kältemittel das Klima 1.430-mal weniger als das chemische Kältemittel R134a und bildet keine umweltbelastenden Zerfallsprodukte. Es ist ein natürlich vorkommender Stoff und praktisch unbegrenzt verfügbar. Im Vergleich zu anderen natürlich vorkommenden Kältemitteln ist Kohlendioxid weder giftig noch brennbar.