Standpunkt vor 161 Tagen

Entwicklung beschleunigen – QUANTiNO auf der Überholspur

Forschungsimmanenter Zufall bringt den langersehnten Durchbruch

Die nanoFlowcell Test-Crew trifft am ehemaligen Militärflughafen in Interlaken ein. Das Gelände ist abgelegen. Es herrscht kaum Verkehr auf der angrenzenden Straße und so sind nur wenige Zaungäste zu erwarten. Der "Flugplatz" besteht aus einer Geraden von rund zwei Kilometern mit großen Wenderadien an den Kopfenden der Strecke - ungewohnt, doch ausreichend für die spontan angesetzte und außerplanmäßige Testfahrt mit dem QUANTiNO.

Die schneebedeckten Berge ringsherum stellen die perfekte Kulisse - doch leider ist es auch sehr frisch. Immerhin steht der Winter vor der Tür und trotz Sonnenschein steigen die Außentemperaturen nicht über frostige 4 Grad Celsius hinaus.

Der QUANTiNO wird ausgeladen. Heute findet der erste Testversuch eines nanoFlowcell-angetriebenen Elektrofahrzeugs ohne Superkondensatoren (supercapacitors oder supercaps) statt. Die Elektromotoren sollen direkt mit der Energie aus der Flusszelle versorgt werden, ohne zwischengeschalteten Pufferspeicher. Sollte die Versuchsanordnung nanoFlowcell à Elektromotor wie erwartet auch unter "Stress" funktionieren, so ist dies ein weiterer Meilenstein in der Entwicklung von automobilen Flusszellenantrieben.

Die Versorgungsbatterie stellt lediglich die Elektrizität für die Türöffnung und den Systemstart der nanoFlowcell bereit. Geladen wird diese während der Fahrt von der nanoFlowcell sowie durch Rekuperationsenergie.

Bereits seit Jahren wurde an dieser vereinfachten und kostengünstigeren Lösung geforscht, doch die Simulationen zeigten bislang keine zufriedenstellenden Resultate, als dass man diese Versuchsanordnung in der Praxis an einem Prototyp hätte testen wollen. Doch nun gab es seit Wochen immer wieder Schwierigkeiten mit der Steuerungssoftware der Superkondensatoren im QUANTiNO. Kurzerhand hatte man sich dazu entschlossen, die Superkondensatoren systemseitig zu umgehen, denn das Testfahrzeug ist eine wichtige Forschungsplattform für die Weiterentwicklung der nanoFlowcell und soll unter allen Umständen einsatzbereit bleiben.

Die bi-ION Tanks im Testfahrzeug. In einem Serienfahrzeug wird eine reguläre Tankgröße viel Platz im Kofferraum freigeben.

Wieso wurden überhaupt Superkondensatoren verwendet? Superkondensatoren werden im QUANTiNO genutzt, um den Energiefluss während der Beschleunigung und der Fahrt zu regulieren. Der Stromfluss der nanoFlowcell konnte bislang nicht reguliert werden, da die Flusszelle nur zwei Modi kannte - "an" (liefert Energie) oder "aus" (liefert keine Energie). Um den Stromfluss zu regulieren, beispielsweise weniger Strom bei geringen Geschwindigkeiten und viel Strom bei hohen Geschwindigkeiten, wurden Superkondensatoren zwischengeschaltet, über die der Stromfluss an den Elektromotor - entsprechend der "Gas"-Pedalstellung - reguliert werden konnte.

Doch theoretisch kann eine Flusszelle in einem 48-Volt Niedervoltsystem wie im QUANTiNO die Elektromotoren auch direkt mit Energie versorgen - vorausgesetzt man passt die Leistung der Flusszelle entsprechend dem maximalen Energiebedarf des Antriebssystems an. Ob die theoretischen Berechnungen der Ingenieure auch in der Praxis die gewünschten Resultate erbringen, wird sich heute zeigen. Es ist eine neue und bislang noch nicht getestete Versuchsanordnung, die das Entwickler-Team heute erproben will. Man ist bereit, ein verringertes Beschleunigungsverhalten und eine geringere Spitzengeschwindigkeit in Kauf zu nehmen, um die Einsatzfähigkeit des QUANTiNO für weitere Tests mit der nanoFlowcell zu gewährleisten.

QUANTiNO auf dem Militärflughafen in Interlaken

Der QUANTiNO fährt die Start- und Landebahn mit Geschwindigkeiten um die 150 km/h entlang. Permanente Beschleunigungen auf den Geraden, mehrere Runden bei Geschwindigkeiten um die 70 km/h. Die Flusszelle liefert konstante Energieströme, nun jedoch nicht an die Superkondensatoren, sondern über einen DC/DC-Wandler direkt an den 80kW Elektromotor.

Das System wird permanent gefordert - non-stop. Insgesamt mehr als 5 Stunden ohne Unterbrechung liefern die Systeme im QUANTiNO Messdaten, bis die Dunkelheit und einsetzender Wildwechsel den Abbruch der Testfahrt erzwingen. Am Ende des Tages wurden ausreichend Messdaten erhoben, um die theoretischen Berechnungen zu bestätigen: Die messregeltechnische Steuerung einer Flusszelle in einem automobilen Elektroantrieb ist möglich! Für einen Außenstehenden mag dies lapidar klingen, doch für das nanoFlowcell-Entwicklerteam hat QUANTiNO heute Geschichte geschrieben - die erste Fahrt in einem Elektroauto mit einer messregeltechnisch gesteuerten Flusszelle!

nanoFlowcell kompakt – aktentaschengroße Ausführung der Flusszelle im QUANTiNO 48VOLT

Eine elektroautomobile Systemarchitektur ohne Superkondensatoren bedeutet letztendlich eine deutliche Gewichtsreduzierung und Kosteneinsparung. Konstruktiv ein Meilenstein in der Entwicklung des nanoFlowcell-Systems. Sicherlich ist die Entwicklung einer regeltechnisch-gesteuerten nanoFlowcell damit noch nicht abgeschlossen. Die nun folgenden präzisen Auswertungen und Analysen der Messprotokolle werden den Entwicklern aufzeigen, wo sie anzusetzen haben, um das System im Detail zu verbessern.

Der QUANTiNO hat als einziges straßenzugelassenes Elektrofahrzeug ein Niedervoltantriebssystem (48 Volt) und ist somit das Elektrofahrzeug mit der größtmöglichen funktionalen Sicherheit. Sein nanoFlowcell-Antrieb macht ihn darüber hinaus zum umweltattraktivsten Elektrofahrzeug. Mit dem Wegfall der Superkondensatoren wurde das nanoFlowcell-Niedervoltantriebssystem derart verschlankt, dass der QUANTiNO durch die Gewichts- und Produktionskostenvorteile nun auch unter ökonomischen Gesichtspunkten das derzeit effizienteste EV-Konzept ist.

Das nanoFlowcell-Niedervoltantriebssystem zieht in puncto Effektivität und Effizienz an den heutigen Verbrennungsmotoren und batterieelektrischen Antriebssystemen vorbei und zeigt sich zukunftsweisend für das technische Design moderner Elektrofahrzeuge.

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