Titelaufnahme

Titel
Untersuchungen zur Wirkungsgradsteigerung in Kraftfahrzeuganwendungen durch thermochemische Energiespeicher / von Stefan Dvořak
VerfasserDvořak, Stefan
Begutachter / BegutachterinHofmann, Peter ; Jakobi, Michael
Erschienen2014
UmfangVI, 86 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2015
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Wärmespeicher / Sorptionsprozess / Absorption von Salzhydraten / Kaltstart / Thermomanagement
Schlagwörter (EN)heat storage / chemical sorption / absorption of salt hydrates / cold start / thermal management
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-68367 Persistent Identifier (URN)
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Untersuchungen zur Wirkungsgradsteigerung in Kraftfahrzeuganwendungen durch thermochemische Energiespeicher [5.08 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Im Bereich der Kraftfahrzeugentwicklung ist die weitere Nutzung überschüssiger thermischer Energie zur Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades von großem Interesse. Deren Speicherung ermöglicht etwa die Erwärmung der Betriebsflüssigkeiten bzw. der Motorstruktur, sowie die Lieferung der notwendigen Aktivierungsenergie für die Abgasnachbehandlung. Entsprechende sensible und latente Wärmespeicher wurden bereits bis zur Serienreife entwickelt. Im Speziellen chemische Wärmespeicher lassen aber durch ihre hohe Energiedichte im Vergleich zu anderen Speicherkonzepten auf ein größeres Potenzial schließen. Im Rahmen der vorangegangen Forschungsarbeit wurde ein Prototyp eines chemischen Wärmespeichers für die Anwendung im Kraftfahrzeug entwickelt. Dieser basiert auf der Hydration ausgewählter Salze und soll Energie aus dem Kühlkreislauf speichern, um bei einem Kaltstart die schnel-lere Erwärmung des Kühlmittels zu ermöglichen. Im Rahmen dieser Arbeit erfolgt zunächst eine Beurteilung des Prototyps durch eine simulative Bewertung der Speicherleistung bei einer Integration in ein entsprechendes Gesamtfahrzeugmodell. Es zeigt sich, dass der Speicher durchaus in Konkurrenz zu anderen Thermomanagement-Maßnahmen treten kann, die Leistung des Speichers aber noch hinter dem theoretischen Potenzial des Speichermaterials zurückliegt. Zur weiteren Erschließung dieses Potenzials werden Untersuchungen zur Verbesserung des Speicherprozesses durchgeführt. Der Fokus liegt dabei auf dem Einsatz von Trägermaterialen zur Bildung eines Verbundwerkstoffes mit den Salzhydraten. Dies soll einerseits die Hydration erleichtern, um somit die gespeicherte Energie schneller und effektiver freisetzen zu können und andererseits den Wärmeübergang und die Stabilität des Speichermaterials positiv beeinflussen. Es werden unterschiedliche Materialien auf deren Eignung überprüft, darunter Metalle, Kunststoffe sowie anorganische Werk-stoffe wie Glas- bzw. Keramikwerkstoffe. Die Ergebnisse und Erkenntnisse der Untersuchungen dienen in Folge als Grundlage für die Weiterentwicklung des Speicherprozesses bzw. den Aufbau eines weiteren Prototyps.

Zusammenfassung (Englisch)

Driven by an increasing focus on fuel efficiency, the use of excess thermal energy has attracted significant interest in automotive engineering in recent years. Thermal energy storage systems facilitate a faster increase in both engine and operating liquid temperatures or provide the necessary activation energy for exhaust aftertreatment systems. Whereas systems based on sensible or latent heat storage technologies are already sufficiently mature for production use, thermochemical storage systems that offer a higher energy density and therefore a higher application potential are still in an early stage of development. In prior research a prototype for such a system was developed and tested. It is based on the sorption process using selected salt hydrates and stores thermal energy from the cooling circuit for release during the next cold start procedure. This thesis evaluates the performance of the prototype in an overall vehicle system through computer simulation. Compared to other thermal management methods, the chemical storage system performs adequately, but its output currently remains far below the theoretic potential. To further improve the capability of the technology, exami-nations with emphasis on the application of a carrier material to form a composite with the salt hydrate, are performed. This should enhance the hydration process and lead to faster and more effective heat release. In addition to the heat transfer, the structural stability of the embedded salt is also improved. Various materials such as metals, synthetics and inorganic materials like glass and ceramic are reviewed and evaluated. The outcome of the investigations provides a basis for the improvement of the storage system and the development of an enhanced prototype in the future.