Klimawindkanal bei VW

Mit einer Geschwindigkeit von bis zu 200 km/h bahnt sich ein Orkan seinen Weg durch einen Tunnel in Norddeutschland und erfasst ein Auto mit voller Wucht. Allerdings ist es weder ein natürlicher Orkan noch ist es ein gewöhnlicher Tunnel. Die Szene findet nämlich im Klimawindkanal von VW in Wolfsburg statt. Es handelt sich um einen Windkanal, in dem alle neuen Fahrzeugmodelle getestet werden, bevor sie auf den Markt kommen.

Ein Windkanal hat in erster Linie den Zweck, die Fahrsicherheit und die Aerodynamik zu verbessern. Je aerodynamischer ein Fahrzeug ist, desto geringer ist sein Kraftstoffverbrauch. Und das reduziert die Emissionen wie zum Beispiel Kohlendioxid. Da die Aerodynamik auf der Fahrzeugoberseite seit Jahrzehnten getestet und sehr stark optimiert wurde, bietet nun die Unterseite das größte Potential für weitere Verbesserungen. Wenn alle Tests auf der Straße durchgeführt würden, wären die Ergebnisse stark beeinflusst von unkontrollierbaren natürlichen Wetterbedingungen, wie zum Beispiel Windböen aus ständig wechselnden Richtungen, Regen und sich ändernden Temperaturen. Dagegen hat die Simulation der Fahrbedingungen im Windtunnel den Vorteil, dass alle Tests jederzeit wiederholt werden können, bis ins letzte Detail.

Um die Möglichkeiten und die Auswahl an Klimabedingungen in der Simulation zu erhöhen, wurde 1985 ein zweiter und wesentlich kleinerer Klimawindkanal in Auftrag gegeben. Er misst 33 x 13 x 8 m. Diese computerbetriebene Anlage bietet ein größeres Angebot an Parametern und ist mit einem zweiachsigen Rollenprüfstand ausgerüstet. Tests des Klima-, Heiz- und Kühlsystems des Autos können dort durchgeführt werden. Die Temperatur in diesem Tunnel kann von –30 bis +60 °C eingestellt werden. Funktionstests an Modellen in voller Größe kann man in diesem zweiten Kanal trotz seines kleineren Strömungsquerschnitts ausführen. Aerodynamische Tests an Fahrzeugen und Modellen in voller Größe sind jedoch nur im großen Tunnel möglich, egal ob es sich um normalen Wind oder einen Orkan handelt.

Im Windkanal kommen elf Wärmetauscher von Alfa Laval (www.alfalaval.de) zum Einsatz, die in den Heizkreisläufen und Kühlsystemen im geschlossenen Kreislauf genutzt werden. Sie versetzen Volkswagen in die Lage, die Temperaturen sehr schnell zu ändern. Ein Schlüsselelement im Kühlsystem bei VW ist die freie Kühlung, das heißt die Kühlung funktioniert ohne Kältemaschine. Dank Alfa Lavals Wärmetauschern funktioniert die freie Kühlung, solange der Unterschied zwischen der Temperatur draußen und der im Klimawindkanal groß genug ist. Von den elf Wärmetauschern sind vier Teil der Kältemaschine, drei werden zum Erhitzen verwendet, zwei für die freie Kühlung (ohne Kältemaschine) und zwei zur Koppelung zweier Kälteanlagen. Diese übertragen die Wärme zwischen verschiedenen Temperaturniveaus. Während die Gesamtleistung 20 MW beträgt, erzeugen die Wärmetauscher für die Kälteanlage 9,4 MW und die zum Erhitzen 4,2 MW.

Beide Windkanäle sind mit Wärmetauschern für die freie Kühlung ausgestattet. Die Voraussetzung für ihre Nutzung ist ein Unterschied zwischen Außen- und Innentemperatur von mindestens 12 K. Beide Temperaturen sind variabel. Die Hälfte der Zeit können die Testsysteme mit freier Kühlung betrieben werden. Das macht sie sehr energieeffizient.

Das Kühlmittel in beiden Kältemaschinen ist Ammoniak, ein natürliches Kältemittel, das im Falle einer Leckage keine Umweltschädigung bedeutet. Wenn ein Wärmetauscher ausfällt, kann er von einer Kältemaschine ersetzt werden. Somit sind die Systeme semiredundant, um eine sehr hohe Anlagenverfügbarkeit sicherzustellen.