KONVEKTA AG

Konvekta CO2 Wärmepumpe

CO2-Wärmepumpe 2.0

Der Elektromobilität gehört die Zukunft, doch müssen noch einige Aufgaben bewältigt werden. Das zentrale Thema ist die Reichweite, die durch stetige Optimierungen aller Komponenten erhöht werden muss. Hinzu kommt, dass Elektrobusse keine Abwärme produzieren, die sich für die Beheizung des Passagierraums verwenden lässt. Die Elektromobilität erfordert somit hocheffiziente Nebenverbraucher und eine ganzheitliche Heiz- und Abkühlstrategie.

Die Idee: ein Klimasystem für E-Busse, welches die Reichweite erhöht, im Bereich Service und Wartung bares Geld spart und dabei ökologisch wertvoll ist.

Das Ergebnis: Ein ganzheitliches Thermomanagementsystem für Elektrobusse - zu 100% bedarfsgerecht und individualisierbar, mit maximaler Effizienz – die Konvekta CO2 Wärmepumpe.

  • Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

    Das Prinzip ist ganz einfach: Einer natürlichen Energiequelle (Luft) wird Wärme oder Kälte entzogen, um sie für den Heizbetrieb im Winter oder Kühlbetrieb im Sommer zu nutzen. Aus 1 KW Energie werden 4 KW Leistung. (COP Coefficient of Performance = 3)
    Die Konvekta CO2-Wärmepumpe nutzt CO2 (R-744) als Trägermittel.
    Im Kreislauf der Wärmepumpe übernimmt das Kältemittel CO2 (R-744) die Aufgabe, die Wärme oder Kälte zu übertragen und zu transportieren.


  • Schritt 1: Das Kältemittel CO2 (R-744) „verdampft“

    Im Verdampfer „kocht“ das Kältemittel schon bei sehr niedrigen Temperaturen und die
    dabei aufgenommene Energie/Wärme wird gespeichert.

  • Schritt 2: Unter Druck wird das Gas heiß

    Jetzt wird das Volumen des Kältemittelgases CO2 (R-744) im Verdichter reduziert = verdichtet.
    Dabei steigen der Druck und die Temperatur des Kältemittels.

  • Schritt 3: Kältemittel CO2 (R-744) kühlt ab und nimmt erneut Wärme auf

    Das heiße Kältemittel strömt nun weiter zum Gaskühler (Kondensator).
    Hier wird die gewonnene Umweltwärme auf den Innenraum des Fahrzeugs übertragen und das Kältemittel kühlt sich ab. 

  • Schritt 4: „Entspannung“ durch das Expansionsventil

    Durch das Expansionsventil wird das Kältemittel anschließend auf niedrigeren Druck und Temperatur entspannt und kann somit wieder neue Wärme aus der Umwelt aufnehmen. Der Kreislauf beginnt also wieder von vorne.

Das Konvekta CO2 Wärmepumpensystem 2.0 - Aus 100 km werden 140 km

Die neue Konvekta-CO2-Wärmepumpe 2.0 ist ein umfassendes und lastsynchrones Thermomanagement.
Dieses System besteht aus der Dacheinheit und zwei neuen Konvekta-Energieträgermodulen. Durch diese neuen Bausteine können gewünschte Nebenverbraucher gleichzeitig beheizt oder gekühlt werden. Zum Beispiel können die Frontbox und die Konvektoren im Innenraum geheizt und gleichzeitig die Batterien gekühlt werden. Somit ist die 2. Generation der Konvekta-CO2-Wärmepumpe flexibel auf alle Bustypen individualisierbar.

CO2 Wärmepumpe

Mit uns erreicht Ihr E-Bus das Ziel – 40% mehr Reichweite

Die maximale Anpassungsfähigkeit des Klimasystems garantiert das optimale Temperaturfenster für die empfinden und kostspieligen Batterien. Dieses ist nötig, um das Höchstmaß an Leistung abzurufen und die Lebensdauer zu verlängern. Das synchrone Zusammenspiel der neuen Einzelkomponenten und die Verwendung des Kältemittels CO2 (R-744) erhöhen die Reichweite des Fahrzeuges um bis zu 40%.

Wir sparen bares Geld für Sie

Das gesamte Klimasystem wurde noch leistungsfähiger und kann nicht nur die Nebenverbraucher gleichzeitig beheizen und kühlen, sondern auch nahtlos zwischen dem Kühl- und Heizzustand wechseln. Die zukünftige 2. Generation der Konvekta-CO2-Wärmepumpe 2.0 wird einen thermischen Wirkungsgrad (COP = Coefficient of Performance) von 4 besitzen und ist damit energetisch hoch effizient.

100 % Klimaabdeckung im Jahr heißt:

Jedes System braucht eine Zusatzheizung. Die Frage ist nur wie oft man eine Zusatzheizung benötigt .

Wenn man das durchschnittliche Klima in Deutschland betrachtet, stellt man fest, dass es ein Temperaturfenster gibt von -13°C bis 35. (Fahrtzeit von 5:00 - 23:00 Uhr) 

Die Konvekta CO2 Wärmepumpe 2.0 deckt 98% dieses Fensters ab. Das heißt: auch bei einer Außentemperatur von -10°C ist es im Fahrzeuginneren angenehm warm und im Sommer ist es auch bei 40°C noch angenehm kühl.

Bei den anderen Varianten benötigt man schon sehr früh eine Zusatzheizung, diese kostet Geld oder reduziert die Reichweite des Fahrzeugs.

Wirtschaftliche Vorteile - reduzieren Sie Kosten

  • Keine Kosten für Heizung

    Die Konvekta CO2 Wärmepumpe 2.0 (WP CO2) benötigt keine Diesel- Zusatzheizung und somit auch keine fossilen Brennstoffe (z.B. Dieselkraftstoff). Das heißt: es entstehen keine Kosten für die Beheizung des Fahrzeugs und auch keine Abgase.

    Andere Systeme (z.B. eine Wärmepumpe mit R134a) benötigen sehr oft im Jahr zusätzliche Heizenergie, um den Passagierraum zu klimatisieren. Hierdurch entstehen hohe Kosten.

    Um einen Stadtbus ein Jahr zu beheizen, benötigt man den gleichen Kraftstoffbedarf wie für ein kleines Einfamilienhaus. 

  • 25% weniger Kraftstoff

    Ein durch R-744 betriebenes System verfügt über einen höheren Wirkungsgrad als ein R-134a-System. Für die gleiche Kälteleistung wird etwa 25% weniger Kraftstoff benötigt (UBA 2008, ADAC 2008, Hrnjak, SAE ARCRP1, 2007). Somit werden nicht nur die Abgasemissionen reduziert sondern auch die Betriebskosten.

  • Einsparpotenzial der Servicekosten von ca. 70 %.

    Im Bereich Service und Wartung ergibt sich mit CO2 eine erhebliche Kosten- bzw. Zeitersparnis. Das ist darauf zurückzuführen, dass keine Notwendigkeit zur Rückgewinnung oder Entsorgung dieses Kältemittels (R744) nach eventuellen Wartungs- oder Reparaturarbeiten besteht.

    Durch die einfache und ungefährliche Handhabung von R-744 minimieren sich die Servicezeiten im Vergleich zu R-134a um mehr als die Hälfte. Da R-744 kein chemisches Kältemittel ist, unterliegt es nicht der ChemKlimaSchutzVO.
    Die Anschaffungskosten für das Kältemittel pro kg sind um über 90 % geringer.

    Ein weiterer Nutzen liegt in der Verwendung der UltraLight-Technologie. Der extrem leichte und stabile Hochleistungswerkstoff bildet die Basis für die Aufnahme aller Bauteile, wodurch das Tauschen von Komponenten denkbar einfach wird. In wenigen Sekunden werden Filter, Lüfter und andere Bauteile ersetzt.

    Dadurch ergibt sich im Ganzen ein Einsparpotenzial der Servicekosten von ca. 70 %.

Puschen Sie Ihr Image und werden Sie grün

Kältemittel CO2 – der Umwelt zu liebe
Der jährliche Ausstoß von Abgasen einer Diesel-Zusatzheizung beträgt 68.364.00mg. Diese Summe entspricht einem Dieselverbrauch von 2.700 Litern.
Dies trägt maßgeblich zur Feinstaubbelastung unserer Städte bei.
  

Was ist Feinstaub und was ist gefährlich daran?

Entwicklungsschritte: Generation 1

Durch die gewonnen Erkenntnisse und Erfahrungen der letzten Jahre auf dem Bereich CO2 betriebenen Wärmepumpen, wurden die Generation 1 thermodynamisch komplett saniert. Nach einem Lastenheft für die einzelnen Komponenten, wurde jedes noch so kleine Element analysiert und verbessert. So wurden die Wärmetauscher komplett neu entwickelt und in der eigenen Wärmetauscherfertigung in Thüringen produziert.
Die erste Generation der R744-betriebenen Konvekta-CO2-Wärmepumpe hat in den letzten Monaten nun weit mehr als 100.000 km zurückgelegt. Gemeinsam mit ausgesuchten Partnern haben 20 Wärmepumpen der ersten Generation ihr Potential im Feldtest mehr als bestätigt.

Die 2. Generation Konvekta-CO2-Wärmepumpe

Aus der Summe dieser Erfahrungen wurde parallel die zweite Generation der Konvekta-CO2-Wärmepumpe entwickelt. Viele Anforderungsprofile, die noch vor einem Jahr aus mangelnder Erfahrung nicht klar definiert werden konnten, stehen nun fest. Je nach Verkehrsbetrieb und Infrastruktur gibt es aktuell verschiedene Möglichkeiten die Batterien zu laden. Das Konvekta-CO2-Wärmepumpen-System wurde auf Fahrzeugen mit verschiedenen Lademöglichkeiten installiert. Von Fahrzeugen mit dem System der Nachtladung, bis hin zu induktiver Schnellladung innerhalb weniger Sekunden. Jedes Ladesystem und jeder unterschiedliche Fahrzeugtyp besitzt nun ein individuelles, klar definiertes Thermomanagement.

Auch in der Aufdachanlage wurden verschiedene Optimierungen an dem Konvekta-CO2-Wärmepumpen-System vorgenommen. Um die Leistung zu steigern, wurden einzelne Komponenten neu konstruiert und auch das Regelverhalten wurde für einen fließenden Übergang zwischen dem Heiz- und Kühlmodus verfeinert.

Das System besteht nun aus der Dacheinheit und zwei neuen Konvekta-Energieträgermodulen. Durch diese neuen Bausteine können gewünschte Nebenverbraucher gleichzeitig beheizt oder gekühlt werden. Zum Beispiel können die Frontbox und die Konvektoren im Innenraum geheizt und gleichzeitig die Batterien gekühlt werden. Somit ist die Konvekta-CO2-Wärmepumpe  2.0 flexibel auf alle Bustypen individualisierbar.