Zukünftige Fahrzeugkonzepte
Straßenfahrzeuge der Zukunft werden teil- bzw. vollelektrifizierte Antriebskonzepte aufweisen. Im Vergleich zu konventionell angetriebenen Fahrzeugen steht dabei vergleichsweise nur noch wenig Abwärme zu Klimatisierungs- und Temperierungszwecken zur Verfügung. Dieser Mangel an Abwärme, bei gleichzeitig steigenden Anforderungen an Effizienz und Komfort, stellt große Anforderungen an zukünftige Thermomanagement-Systeme. Besonders deutlich wird dies bei dem Thermomanagement von batterieelektrischen Fahrzeugen, insbesondere Bussen, an kalten Wintertagen. Standardmäßig eingesetzte elektrische Heizelemente verwerten elektrische Energie aus der Traktionsbatterie, um diese in Wärme zu wandeln. Die damit zum Heizen genutzte Energie geht dem Antrieb verloren, eine Verringerung der Reichweite des Fahrzeugs um bis zu 60 % ist die Folge.

Herausragende Thermische Leistungsfähigkeit
An genau diesem Punkt setzen Wärmespeichersysteme an: der Bereitstellung thermischer Energie durch vergleichsweise kleine, leichte, leistungsstarke und kostengünstige thermische Speichersysteme. In dem Speichersystem MonoTherm® des DLR werden hierfür die sensible Temperaturänderung sowie die im Phasenwechsel gespeicherte Energie des Speichermaterials genutzt. Beim Beladen des Speichermaterials erfolgt eine Erwärmung und Verflüssigung, beim Entladen eine Abkühlung und Erstarrung des Speichermaterials. Zum Einsatz kommt dabei metallisches Phasenwechselmaterial (mPCM) mit Betriebstemperaturen von 100 °C bis 600 °C. Solche, in dieser Anwendung, neuen Speichermaterialien weisen aufgrund ihrer thermophysikalischen Eigenschaften ausgezeichnete thermische Leistungsfähigkeiten bei gleichzeitig hoher spezifischer Speicherkapazität auf. Als potentiell geeignetes mPCM gilt beispielsweise die eutektische Legierung AlSi12, deren technischer Einsatz bereits aus Anwendungen im Gießereibereich oder als Kolbenwerkstoff für Verbrennungsmotoren bekannt ist.

Betriebsstrategie und Potentiale
Angewandt im Elektrobus kann das Wärmespeichersystem MonoTherm® die zentrale Komponente zur Beheizung des Innenraums, wie im Bild exemplarisch für einen Kleinbus  dargestellt, bilden. Auch in Kombination mit einer Wärmepumpe könnte ein MonoTherm® – Speichersystem als ergänzendes Heizsystem für niedrige Umgebungstemperaturen oder zur  Glättung von Leistungsspitzen gewinnbringend eingesetzt werden. Durch bedarfsgerechte Beladung des Speichers während der Ladung der Traktionsbatterie an der Ladestation wird die Reichweite von Elektrobussen erhöht. Die zusätzliche Möglichkeit zur Rekuperation von Bremsenergie kann die Batterie entlasten und damit die Effizienz der Fahrzeuge steigern. Mit Speicherdichten von bis zu 250 Wh/kg und 500 Wh/l scheinen im Vergleich zu Batterien bereits zum aktuellen Entwicklungsstand deutlich kompaktere, leichtere und günstigere Speichersysteme möglich. Darüber hinaus zeichnet sich das Speichersystem MonoTherm® durch den Verzicht auf seltene Rohstoffe sowie eine nahezu vollständige Recycelbarkeit aus