Im Fokus des Forschungsprojekts stand die Bewertung von Maßnahmen zur Wärmerekuperation im Nutzfahrzeug. Hierfür wurden Simulationsmodelle aufgebaut und am Prüfstand validiert. Mit einem Gesamtfahrzeugmodell wurden die Potenziale via Co-Simulation bewertet.
Die europäischen Nutzfahrzeughersteller haben sich das Ziel gesetzt, den Kraftstoffverbrauch bis zum Jahr 2020 um 20 % zu reduzieren (Vergleichsbasis: 2005). Selbst bei den heutigen hocheffizienten Nutzfahrzeug-Antriebssträngen wird noch über die Hälfte der Kraftstoffenergie in Form von Wärme ungenutzt an die Umgebung abgegeben. Ein Teil der Energie ist über thermodynamische (z. B. Rankine-Cycle, RC) oder thermoelektrische Prozesse (thermoelektrischer Generator, TEG) in den Antriebstrang rückführbar. Technologische Ansätze sind im Forschungsbereich bereits erkennbar und versprechen Verbrauchseinsparungen von bis zu 5 %.
rechts: Temperaturverlauf im TEG (Quelle: MAN Truck & Bus AG Research, Vehicle Dynamics & Simulation Technology (ERV))
Zur vollständigen Beherrschung der Systeme ist fundiertes Grundlagenwissen zu den physikalischen Effekten innerhalb der Komponenten und Stoffkreisläufe erforderlich. Dieses lässt sich über detaillierte Modellierungsansätze in der Simulation aufbauen, was zum besseren Systemverständnis verhilft. Im Projekt wurden alle wesentlichen Komponenten eines RC (Expander, Verdampfer, Kondensator etc.) sowie TEGs in unterschiedlichen Bauformen in Simulationsbibliotheken aufgebaut und zu einem variablen Teilsystem verschaltet. Ein besonderer Anspruch bestand in der Co-Simulation unterschiedlicher, für die jeweilige technische Domäne spezialisierter Simulationssysteme.
An einem Antriebsprüfstand wurden zur Validierung der Simulationsmodelle alle wesentlichen Komponenten systematisch vermessen. Mit Hilfe der Modelle lassen sich funktionale und energetische Aussagen zu Kreislaufkonzepten treffen. Auch eine zielgerichtete Dimensionierung jeder Komponente für die optimale Funktion im dynamischen Fahrbetrieb ist mit diesem Werkzeug möglich.
