Erstes Batterie-Prüflabor mit CO2-neutraler Kältetechnik

Wer ist Voltavision?

Voltavision ist mit mehreren Prüflaboren mit einer Gesamtlaborfläche von 4.600 Quadratmetern, 195 Prüfkammern und 2111 Testkanälen für Zellen, Module und Batterien in Deutschland einer der führenden Testdienstleister von Hochvolt-Batterie-Prüfungen für Fahrzeuge in der Entwicklungsphase.

Verbundverdichtersatz/Flüssigkeitskühlsatz R290 für Batterie-Prüflabor

GWP kleiner 3 und ODP von 0

Um in den Prüflaboren die wichtigen Tests zu den Produkteigenschaften bei tiefen Temperaturen zuverlässig durchzuführen, nutzt Voltavision schon länger eigens entwickelte Temperiergeräte mit starker Leistung bei geringer Umweltbelastung.

Nun haben Ingenieure von Voltavision mit Unterstützung der Kältetechniker von Frigotechnik einen weiteren Durchbruch erzielt und eine Anlage konstruiert, die komplett auf natürliche Kältemittel setzt. Damit sind sie den von der EU schrittweise bis 2030 vorgeschriebenen Einschränkungen bei der Nutzung fluorierter Kältemittel weit voraus: Die Anlage erreicht einen GWP-Wert unter 3 und einen ODP-Wert von 0.

Technische Daten

• Kältemittel: R290 (Propan)
• 5 Stück Bitzer 6 Zylinder-Verdichter als Verbundverdichtersatz
• Kälteleistung: 190 kW, to = -23°C | tc = 45°C
• Kälteleistung je Anlage über 2 Stück Plattenwärmetauscher als Verdampfer
• Aufstellort: In Containern als Maschinenraum

Zentralkälteanlage versorgt acht Temperiergeräte

Die Entwicklung und Fertigung des neuen Verbundverdichter- /Flüssigkeitskühlsatz erfolgte parallel zum Bau des Prüflabors Riemke III in Bochum. Dort versorgt jetzt die Zentralkälteanlage acht modifizierte Voltacooler, die von Voltavision entwickelten und eingesetzten Temperiergeräte. Sie ermöglichen es, Batterien und andere HV-Komponenten unter verschiedensten Bedingungen zu testen, indem sie Temperierkreisläufe im Fahrzeug präzise nachstellen oder sehr hohe Temperaturgradienten provozieren können.

Zentralkälteanlage mit Propan-Betrieb

Die neue Anlage verfügt über eine Kälteleistung von 2 x 190 kW bei einer Verdampfungstemperatur von -20 °C und wurde speziell für die Anforderungen von Voltavision umgesetzt. Sie ist die erste in einem Batterie-Prüflabor, die mit Propan betrieben wird.

Propan bringt einige besondere Anforderungen mit sich, die gerade mit einer zentralen Kälteerzeugung gut kontrollierbar sind. Daher hat Voltavision eine Zentralkälteanlage entwickelt, die mit einer Verdampfungstemperatur von -23 °C betrieben wird. Die Anlage kühlt ein Ethylenglykol auf permanent -15 °C ab, welches eine Frostsicherheit von -45 °C aufweist. Das kalte Wasser-Glykol wird über eine große Ringleitung durch das Labor gepumpt.

Gekühlt wird in der Zentralkälteanlage mittels zwei redundant laufender Verbundanlagen mit jeweils fünf Verdichtern. Die Redundanz sorgt für Ausfallsicherheit bei technischen Fehlern, kann aber auch der Leistungsergänzung dienen. Die Leistung der Verbundanlage wird bedarfsgerecht von einer im eigenen Unternehmen entwickelten MSR-Anlage geregelt.
Frigotechnik: Hier geht's zur Niederlassung Wuppertal

Separater CO2-Boostersatz für noch tiefere Temperaturen

Das Glykol aus der Zentralkälte kühlt die in die Prüfkammer integrierten Voltacooler sowie den Prüfraum direkt über große Wärmetauscher. Somit kann jede Prüfkammer Temperaturen bis zu -10 °C direkt über die Zentralkälte, ohne zusätzlichen Kältekreis erzeugen, was deutlich weniger Energie benötigt als konventionelle Anlagen.

Der Einsatz eines CO2-Boosters sorgt dann für eine Temperaturabsenkung auf bis zu -40 °C innerhalb der Kammer und den Kühlkreisläufen für die Prüflinge. Hierzu wurden die Voltacooler entsprechend angepasst, sodass sie ebenfalls mit CO2 als Kältemittel betrieben werden können. Dabei wurden die stufenlos von 0 kW bis 20 kW regelbaren Voltacooler sowie die CO2-Booster in einem Gestell kompakt verbaut. Mit einer Grundfläche von lediglich 90 x 120 cm gelang dabei eine besonders kompakte Konstruktion, die sich an den Abmessungen der bisherigen Voltacooler orientiert.

Propan Kaltwassersatz für weitere Optimierung

Die Zentralkälteanlage wurde noch mit einem zusätzlichen Kaltwassersatz ergänzt, der eine Glykoltemperatur von +20 °C bei 100 kW bereitstellt und primär die Endstufen der Batterietester kühlt.

Er verfügt über einen Freikühler, damit das Glykol möglichst energiesparend über die Umgebung abgekühlt wird. Außerdem wird die Anlage an die neuen Voltacooler mit CO2-Booster angeschlossen, um als Enthitzerstufe für das CO2 zu agieren. Mit dem Kaltwassersatz werden so mit einem hohen Freikühlanteil die Batterietester gekühlt und zusätzlich wird für eine energetische Optimierung der CO2-Anlagen gesorgt.

In dem Zuge des Laboraufbaus Riemke III wird auch die Kühlung der Labore Riemke I und II modernisiert, um die gesamte Kälteproduktion effizienter und klimaneutral zu machen.
Hier geht's zu Voltavision