Wie Auto-Klimaanlagen das Spritsparen lernen

Auf ihre Klimaanlage wollen viele Autofahrer gerade an heißen Sommertagen nicht verzichten. Allerdings erhöht sich durch das Kühlsystem für den Innenraum auch der Spritverbrauch schnell um einen Liter pro 100 Kilometer und mehr.

Forscher der Technischen Universität (TU) Chemnitz arbeiten jetzt daran, Auto-Klimaanlagen so zu verbessern, dass der Kraftstoffverbrauch sinkt, ohne dass der Fahrkomfort darunter leidet. „Hierfür wurde ein mathematisches Modell entwickelt, mit dem sich für beliebige Umgebungszustände und Fahrgewohnheiten die Vorgänge im Kältekreislauf und im Fahrzeuginnenraum sehr genau beschreiben lassen“, erläutert Dr. Rico Baumgart, Teamleiter für Modellbildung und Entwicklung von energieeffizienten Fahrzeugkomponenten an der TU-Professur für Maschinenteile. Derzeit werde dieses Modell bereits in verschiedenen Projekten mit der Automobilindustrie eingesetzt, um Klimaanlagen effizienter zu machen.

Ziel der Forschung

Ziel der Forschung ist die Optimierung der Kältemittelverdichter in der Klimaanlage. Diese Bauteile seien derzeit noch mit so viel Leistungsspielraum konstruiert, dass auch „unter extremen Umgebungsbedingungen bei Motorleerlaufdrehzahl eine ausreichende Kälteleistung erzeugt wird“, so Baumgart. Im normalen Betrieb auf deutschen Straßen werde der Verdichter daher meist nur im Teillastbereich mit sehr schlechtem Wirkungsgrad betrieben. Daher sehen die Chemnitzer Forscher hier noch viel Verbesserungspotenzial. Denn, was viele Autofahrer nicht wissen: „Diese Verdichter werden auch bei ausgeschalteter Klimaanlage, zum Beispiel in den Wintermonaten, vom Verbrennungsmotor weiter angetrieben. Dabei wird zwar keine Kälteleistung erzeugt, jedoch entstehen im Verdichter Reibungsverluste“, berichtet der Chef der Forschungsgruppe.

Um diese Verluste zu vermeiden, wollen die Wissenschaftler den Kältemittelverdichter mit einer modernen Riemenscheiben-Magnetkupplung versehen, die keinen dauerhaften Stromverbrauch verursacht. „Hiermit kann bei Wetterbedingungen, wie sie in Deutschland vorherrschen, der klimaanlagenbedingte jährliche Mehrverbrauch um 23,6 Prozent reduziert werden“, verspricht Klima-Experte Baumgart. Auch verschiedene Betriebsarten für verschiedene Situationen seien denkbar. Die Klimaanlage von morgen soll dann selbständig erkennen, ob das Auto nach dem Parken in der Sommersonne schnell mit voller Kraft herunter gekühlt werden muss oder bei Dauerbetrieb im Spritsparmodus betrieben werden kann.

Allerdings ist diese Technik derzeit noch sehr aufwendig und somit teuer. „Dennoch werden im Zuge der immer strenger werdenden Emissionsvorschriften auch diese Lösungen für eine Serienfertigung zunehmend interessant“, sind die Wissenschaftler überzeugt. BMW beispielsweise bietet in seinem aktuellen 1er-Modell im „Eco-Pro-Modus“ bereits eine per Knopfdruck aktivierbare strom- und somit spritsparende Betriebsart für die Klimaanlage an. Auch für die Klimatisierung von Elektrofahrzeugen ist der Ansatz von großer Bedeutung. Der Grund liegt auf der Hand: Jedes bei Hilfssystemen wie der Klimaanlage eingesparte Watt führt direkt zu einer Erhöhung der zurzeit noch stark begrenzten Reichweite von E-Mobilen.