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Un système de chauffage à nanotubes de carbone pour véhicules électriques
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Un système de chauffage à nanotubes de carbone pour véhicules électriques

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Les chercheurs de Fraunhofer vont présenter le modèle de démonstration d’un système de chauffage à haut rendement énergétique pour les voitures électriques à l’IAA : un film qui se colle et qui produit une forte chaleur rayonnante.

Les conducteurs de voitures électriques ont maintenant une raison de plus d’aimer l’été, parce que durant l’hiver, l’autonomie du véhicule diminue nettement en raison de l’énergie supplémentaire exigée par le système de chauffage. Les voitures électriques ne génèrent presque pas de chaleur par opposition aux véhicules de tourisme classiques, qui produisent suffisamment de chaleur pour chauffer l’intérieur grâce au moteur thermique. Un dispositif de chauffage électrique supplémentaire est donc nécessaire pour les véhicules électriques. Celui-ci est alimenté par la même batterie qui fournit de l’énergie au moteur électrique. « Dans le cas le plus défavorable, vous ne pouvez conduire que la moitié de la distance habituelle avec la voiture », dit Serhat Sahakalkan, chef de projet à l’Institut Fraunhofer pour les techniques de production et d’automatisation IPA à Stuttgart.

Les chercheurs de l’IAP ont développé un panneau de chauffage basé sur un film, qui fournit rapidement une chaleur confortable dans les voitures électriques et qui est – en particulier sur les trajets courts – plus efficace que les radiateurs électriques actuels. Le concept de chauffage est basé sur un film qui est revêtu de nanotubes de carbone conductrices (NTC). Pour cela, les chercheurs les vaporisent en très fine couche. « Le film est collé à la garniture de porte intérieure et génère une chaleur confortable dans la zone de l’accoudoir en un temps très court », explique Sahakalkan. Le chauffage utilise le principe de Joule : lorsque le courant circule à travers le film, il passe à travers une résistance naturelle entre les nanoparticules individuelles. Des «collisions» génèrent alors de la chaleur.

Chauffage efficace pour les véhicules électriques

Des films chauffant extrêmement fins qui réduisent le coût et la consommation électrique

Les chauffages classiques à résistance électrique du type utilisé dans les voitures électriques, utilisent également le principe de Joule. Habituellement, le matériau conducteur utilisé est un fil de cuivre, qui est noyée dans des nattes de silicone, par exemple. La solution des chercheurs de Stuttgart, cependant, offre plusieurs avantages : Alors que les appareils de chauffage à fil de cuivre disponibles à l’heure actuelle sont relativement « encombrants » et prennent beaucoup d’espace d’installation, le film chauffant est constitué d’une couche de matériau conducteur avec une épaisseur de seulement quelques micromètres. Il peut être appliqué avec souplesse sur diverses surfaces et contribue à l’économie d’énergie et de coût en raison de son faible poids.

Les nanotubes de carbone eux-mêmes ont une faible capacité de stockage de chaleur, ce qui permet à la chaleur produite d’être directement rejetée dans l’environnement. Contrairement à la variante filaire, la chaleur est uniformément répartie sur toute la surface du film, ce qui augmente l’efficacité. Lorsque le conducteur arrête le chauffage, le matériau se refroidit tout aussi rapidement. « Ces temps de réponse rapides sont idéaux pour les courtes distances telles que les déplacements urbains« , explique Sahakalkan. La puissance de chauffage souhaitée peut être réglée en continu par l’utilisateur. Même les défauts isolés sur le film ne nuisent pas à la fonctionnalité. Dans les systèmes de chauffage à base de fils, par exemple, même des casses mineures dans le métal peuvent conduire à l’arrêt de la pièce complète.

Afin d’appliquer uniformément le film à la garniture de porte, les chercheurs le divisent en petits modules, puis le collent sur la garniture de porte dans les différentes sections : « De légers plis apparaissent dans les courbures, ce qui change l’écartement des électrodes. Une distribution linéaire de la chaleur ne pourrait alors plus être assurée », explique le scientifique. À plus long terme, les experts de Stuttgart ont l’intention de simplifier davantage la procédure et de pulvériser les nanotubes directement sur les composants du véhicule correspondants. « Cela rendrait le processus de production considérablement plus économique – en particulier par rapport à des solutions filaires », dit Sahakalkan. Un premier modèle de démonstration de film chauffant sera présenté par les scientifiques en Septembre à l’IAA de Francfort. Le salon aura lieu du 17 au 27 septembre.

Source : Fraunhofer

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