Chemie ist ... Teamplayer für Höchstleistung
Die Formula E-Rennserie begeistert immer mehr Motorsportfans weltweit. Die elektrisch angetriebenen aktuellen Gen4-Rennwagen haben eine maximale Rennleistung von 450 kW (612 PS), die im Attack Mode kurzzeitig 600 kW (816 PS) erreicht. Der Gen4 beschleunigt in nur 1,8 Sekunden auf 100 km/h und erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von mehr als 335 km/h. Damit wird die Rennserie zu einem Versuchsfeld für die Elektromobilität, denn die auf der Rennstrecke gewonnenen Erkenntnisse über Materialverhalten, Wirkungsgrad oder Zuverlässigkeit liefern wichtige Impulse für die Entwicklung von Serienfahrzeugen.
Dieser Technologietransfer betrifft insbesondere die Themen Elektrifizierung, Thermomanagement und Werkstoffe. Daher lassen sich Physik und Chemie kaum voneinander trennen. Die Chemie liefert bspw. Elektrodenmaterialien, Kühlmittel, Faserverbundwerkstoffe oder Flammschutz- und Wärmeleitmaterialien. Einige bekannte Werkstoffproduzenten sind Partner der Rennserie oder einzelner Teams. Die Physik, vor allem die Multiphysik-Simulation, zeigt, wie sich die Materialien unter Rennbedingungen verhalten und wie die Teilsysteme sich gegenseitig beeinflussen. Der Göttinger Softwareentwickler Comsol hat kürzlich eine mehrjährige Partnerschaft mit der Formula E vereinbart.
Mehr Leistung bedeutet mehr Abwärme, mehr elektrische und mechanische Belastung und höhere Sicherheitsanforderungen. Gleichzeitig verlangt das Nachhaltigkeitsziel Materialien, die sich recyceln lassen und trotzdem die Leistungsdaten erfüllen. Die Teams versuchen nicht, Physik und Chemie getrennt zu optimieren.
- Chemie liefert die Eigenschaften: Wärmeleitfähigkeit, Ionenleitfähigkeit, Festigkeit, Dichte, Flammschutz, Recyclingfähigkeit.
- Simulation übersetzt die Eigenschaften in Systemverhalten: Sie zeigt, wie die Materialien in der Zelle, im Pack, im Kühlkreislauf und in der Struktur zusammenwirken.
- Die Ergebnisse wirken zurück: Zeigt die Simulation etwa einen Hotspot, kann die Materialforschung eine bessere Wärmeleitung oder einen anderen Zellaufbau anbieten.
Gemeinsam treiben Chemie und Physik so den Fortschritt – nicht nur in der Elektromobilität – voran.
