Novo material composto reduz a temperatura do painel EV

Novos compostos de polímero podem ter múltiplas funções e usos finais em EVs futuros.
FONTE:http://xeric.eu/wp-content/uploads/4_Steiner.pdf

A eletromobilidade está ganhando força na Alemanha. Conforme relatado pelo Instituto Fraunhofer para Durabilidade Estrutural e Confiabilidade do Sistema (Fraunhofer LBF, Darmstadt, Alemanha) em julho, o número de veículos elétricos (VEs) quase dobrou em 2017 para 93.000. “Para aumentar ainda mais as vendas de veículos elétricos, é necessário não apenas otimizar o desempenho, como autonomia, mas também aumentar o conforto do ocupante. Entre outras coisas, isso inclui um gerenciamento térmico sensível e voltado para o cliente no interior do veículo”, diz Paul Becker, que lidera o projeto de pesquisa Optimized Energy Management and Use (OPTEMUS) na Fraunhofer LBF.



Um objetivo secundário do OPTEMUS era desenvolver novos materiais para o painel EV para dissipar o calor causado pela radiação solar da superfície do painel. Fraunhofer LBF resolveu isso desenvolvendo um material composto de polietileno (PE) preenchido com grafite que é integrado ao sistema de resfriamento EV. A equipe conseguiu uma redução de 46% na temperatura e reduziu a energia necessária para operar o sistema de ar condicionado, o que beneficia a autonomia do veículo.

OPTEMUS

Um projeto financiado pela UE e apoiado por uma grande equipe de empresas, OPTEMUS visa superar uma das maiores barreiras para a adoção generalizada de veículos elétricos (VEs):limitação de alcance devido à capacidade limitada de armazenamento de baterias elétricas. Iniciado em junho de 2015 e terminando em fevereiro próximo, OPTEMUS pretende desenvolver uma série de tecnologias de núcleo inovadoras e tecnologias complementares combinadas com controles inteligentes.

FONTE:Fraunhofer LBF
O demonstrador é um EV do segmento A (Fiat 500e). Este protótipo da vida real combinado com a prototipagem virtual das tecnologias listadas abaixo demonstrará os seguintes objetivos:

• Redução mínima de 32% no consumo de energia para resfriamento de componentes e 60% para conforto dos passageiros
• Redução adicional de 15% de energia disponível para tração,
• A redução de energia permite um maior driving range em condições climáticas extremas> 44 km (38%) em ambientes quentes e 63 km (70%) em ambientes frios.

FONTE:www.optemus.eu

Compostos como materiais de mudança de fase

Materiais de mudança de fase (PCMs) foram desenvolvidos por mais de uma década para uso em edifícios, eletrônicos e agora em carros. PCMs são materiais que derretem e solidificam em certas temperaturas com a capacidade de armazenar ou liberar grandes quantidades de energia durante essa mudança de fase. Observe que os PCMs de gás sólido e gás líquido também foram investigados. Os PCMs podem ser compostos orgânicos ou inorgânicos, mas normalmente incluem um enchimento condutor, que é onde o grafite entra. Outros PCMs usam nanotubos de carbono (CNTs).

ompositos estão sendo desenvolvidos como materiais de mudança de fase (PCMs) usando grafite, grafeno e nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNTs).
FONTE:steemkr.com/science (à esquerda) e International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 120 , maio de 2018, páginas 33-41 em ScienceDirect.com (à direita).

Os pesquisadores do Fraunhofer LBF fizeram experiências com diferentes materiais de transporte e cargas, como nitreto de boro e grafite. Acabaram ficando com um substrato feito de polietileno, polímero já muito utilizado em interiores automotivos, e grafite como preenchedor. O grafite supostamente dá ao composto uma condutividade térmica muito boa e rápida dissipação de calor, bem como excelente armazenamento de energia.

Os princípios de trabalho para o PCM composto de grafite / PE foram concluídos dentro do "Smart Cover Panel" par do OPTEMUS. Para demonstrar os benefícios do novo material, os pesquisadores o incorporaram ao painel do protótipo do Fiat 500e e o conduziram pelas fases de aquecimento e resfriamento. O resfriamento foi fornecido por elementos Peltier, que são transdutores eletrotérmicos, resfriados, por sua vez, por ventiladores externos. A energia para os elementos Peltier e radiador EV vem de uma bateria adicional de 12 volts alimentada por células fotovoltaicas.

Grafite / polipropileno PCM composto instalado no painel do veículo protótipo Fiat 500e.
FONTE:Fraunhofer LBF

Os pesquisadores do LBF usaram a energia liberada durante a transição de fase entre aquecimento e resfriamento para ligar os elementos Peltier apenas por um determinado período de tempo. Assim, os ventiladores não funcionam constantemente na potência máxima. O sistema de resfriamento é acoplado à temperatura do material por meio de regulamentação apropriada. Fraunhofer acredita que isso estenderá a expectativa de vida dos componentes eletrônicos. O Smart Cover Panel é na verdade controlado pela própria luz do sol, o que significa que o resfriamento só começa nos dias quentes de verão, enquanto o calor permanece no painel durante o inverno.

O novo PCM composto de Fraunhofer LBF foi experimentalmente comparado ao composto de polipropileno-talco usado em painéis convencionais. Após 1000 segundos de exposição a 1200 watts / m ² de potência radiante, a diferença de temperatura na superfície dos corpos-de-prova foi de aproximadamente 41 ° C, o que corresponde a uma redução de 46% na temperatura.

Fraunhofer LBF alcançado Redução de 46% da temperatura usando o novo (“neu”) grafite / composto PE PCM no painel em comparação com o composto de painel de polipropileno-talco convencional. FONTE:Fraunhofer LBF.