Schaltschrankkühlung Prima Klima in der Autoproduktion?

Eine energie- und kosteneffiziente Klimatisierung im Karosseriebau hat sich die Innovationsallianz »Green Carbody Technologies« (Projekt InnoCat 4.2.1) auf die Fahnen geschrieben. Das Forschungsinteresse konzentriert sich dabei auf die Reduzierung des Energieaufwands, der für die Kühlung von Schaltschränken benötigt wird.

Gerade in der Automobilindustrie zeigt sich, dass neben dem Hauptenergiebedarf für die Fertigung ein nicht unwesentlicher Teil an Energie in die Klimatisierung von Schaltschränken geht. Die Kühlung mit Hilfe von Lüftungs- und Kälteanlagen ist infolge der Verlustwärme der eingebauten elektrischen Geräte notwendig.

Auf Grund der oftmals sehr inhomogenen Wärmeverteilung im Schaltschrank, den so genannten Wärmenestern, richtet sich die Kühlung zudem nach den höchsten Temperaturbereichen im Schaltschrank. So haben sich neben Lütze als Teilnehmer weitere 20 Projektpartner zum Ziel gesetzt, den Energiebedarf für die Schaltschrankkühlung um bis zu 15 Prozent zu senken und den Platzbedarf zur Aufstellung von Schaltschränken um bis zu 30 Prozent zu reduzieren.

Wichtige Etappen hierzu sind die Optimierung von Verdrahtungssystemen, um eine laminare (turbulenzfreie) Luftströmung im Schaltschrank zu erzeugen, und die Vermeidung von Wärmenestern. Für die Hersteller von Kühlgeräten stellt sich darüber hinaus die Aufgabe, den Energiebedarf zu verringern. Dabei spielt die Optimierung der Kühlgeräte mit Hilfe modularer, adaptiver Steuer- und Regelungssysteme eine zentrale Rolle. Positiver Nebeneffekt: Mit der Senkung der Verlustwärme im Schrank erhöht sich die Lebensdauer und damit die Betriebsdauer der elektrischen Bauteile im Schaltschrank.

Optimale Platzausnutzung

Erfahrungen der letzten Jahre mit dem Schaltschranksystem »LSC« von Lütze zeigen, dass »intelligente« Konzepte für die Luftzirkulation im Schaltschrank den Kühlbedarf ganz erheblich reduzieren und damit auch den Wärmestress für Bauteile minimieren können.

Um das zu erreichen, nutzt das LSC-System eine weitere Ebene in der Tiefe des Schaltschrankes.

Die Verdrahtung wird von der traditionellen Position zwischen den Schaltgeräten auf deren Rückseite verlegt.

Das spart zum einen Platz im Schaltschrank und ermöglicht zum anderen eine bessere Luftzirkulation zwischen den Geräten (Bild 1).

Dadurch verbessert sich der Wärmeübergang zur Luft deutlich. Das heißt konkret: Wärmenester werden weitgehend vermieden. So zeigen Studien der letzten Jahre, dass Entwärmung mit dem LSC-Verdrahtungssystems bis zu 15 Prozent besser ist, als bei vergleichbaren konventionellen Schaltschränken.

Im Rahmen des Forschungsprojektes wird derzeit bei Volkswagen das thermische Verhalten mit Hilfe von 48 Sensoren im Schaltschrank in situ - also unter Praxisbedingungen - aufgezeichnet und analysiert (Bild 2).

Parallel wird ex situ - also unter Laborbedingungen - das thermische Verhalten im Schaltschrank nachgebildet. Mit Hilfe der Variation diverser veränderlicher Parameter soll ein Modell für die Veränderungen von Temperatur und Strömungsfeld simuliert werden.

Ziel dieser Simulation ist es, Maßnahmen und Parameter für die Energieeffizienz aufzuzeigen und zu quantifizieren.

Was ist die Innovationsallianz »Green Carbody Technologies«?
Welche Bedeutung hat die Klimatisierung von Schaltschränken für eine ressourcen- und energieeffiziente Fahrzeugfertigung? Dies ist eine der vielen Fragen, die Volkswagen im Rahmen der Innovationsallianz »Green Carbody Technologies« beantworten möchte. Zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) in Chemnitz wurde darum im Jahr 2009 die Innovationsallianz ins Leben gerufen. Gefördert wird das Forschungsprojekt vom Bundesministerium für Bildung und Forschung. Sechzig Unternehmen in Deutschland im Verbundprojekt, davon zwanzig Unternehmen im Teilprojekt 4, haben sich mittlerweile zur Innovationsallianz zusammengefunden, darunter so bekannte Namen wir Rittal, Phoenix Contact und Lütze. Für die Projekte ist eine Laufzeit von drei Jahren vorgesehen.

Nach Unterlagen der Firma Friedrich Lütze