Intelligente Kühltransporte – mit Regelungstechnik der TU Wien
Warentransporte im gekühlten LKW werden durch eine Zusammenarbeit der TU Wien und den Unternehmen Liebherr-Transportation Systems GmbH & Co KG und dem Fahrzeugwerk Bernard Krone GmbH nun verlässlicher und effizienter.
Ein großer Teil der frischen Nahrungsmittel, die wir im Supermarkt kaufen, muss mit gekühlten Lastkraftwägen angeliefert werden – damit sind allerdings Nachteile verbunden. Die Kühlung braucht Energie, das bringt CO2- und Schadstoffausstoß mit sich, und wenn sie ausfällt, muss man die Lebensmittel oft wegwerfen. In der EU sind ungefähr eine Million Kühltransporter unterwegs, das Verbesserungs- und Einsparungspotenzial in diesem Bereich ist also groß. An der TU Wien wurde nun in Zusammenarbeit mit Liebherr und Krone ein verbessertes Kühlsystem mit einem völlig neuen Regelungskonzept entwickelt. Damit sollen Kühltransporte nun verlässlicher, sparsamer und effizienter werden.
Dreifach hält besser
„Der Kern des neuen Kühlsystems CELSINEO ist, dass wir nicht nur ein großes Kühlaggregat verwenden, wie das bisher der Fall war, sondern drei kleine Kältemodule“, sagt Elisabeth Luchini, die an dem Projekt im Rahmen ihrer Dissertation bei Prof. Martin Kozek (Institut für Mechanik und Mechatronik, TU Wien) forschte. „Dadurch erhöhen wir die Ausfallssicherheit. Auch wenn eines der drei Module ausfällt, kann die Fracht immer noch kühl gehalten werden.“
Allerdings bedeutet das gleichzeitig, dass man bei der Steuerung des Kühlsystems verschiedene Möglichkeiten hat und komplizierte Optimierungsprobleme lösen muss: Soll eines der Kältemodule auf Volllast laufen und die anderen beiden nur wenig beitragen? Oder ist es besser, die Last gleichmäßig zu verteilen? Wenn man weiß, dass sich die Außentemperatur im Lauf des Tages ändern wird – kann man das in der Regelung des Kühlsystems bereits vorausschauend mitberücksichtigen? Dazu kommen noch andere Dinge, die man optimieren möchte – etwa die Lautstärke, speziell beim Entladen in der Stadt, wo der Lärm lästig sein könnte, oder den Verschleiß der Kältekompressoren.
„Genau das macht die Aufgabe regelungstechnisch interessant: Man verfolgt eine Kombination aus unterschiedlichen Optimierungszielen, die einander teilweise widersprechen“, sagt Martin Kozek. So ist es etwa für den Kältekompressor nicht gut, wenn er allzu oft ein- und ausgeschaltet wird, denn gerade die ersten Umdrehungen beim Anlaufen verursachen den größten Verschleiß. Genau deshalb ist eine vorausschauende Regelungstechnik so wichtig: Das System soll so gut wie möglich voraussehen können, wie sich die Temperatur und die Betriebsanforderungen in nächster Zeit entwickeln werden, um nicht ständig nachjustieren zu müssen, sondern längerfristig planen zu können.
Patentiert und erprobt
So wurde ein nichtlineares System entwickelt, das aus Sensordaten und vorgegebenen Anforderungen – auf Basis eines vorausblickenden mathematischen Modells – die optimalen Handlungsstrategien berechnet und die Kältemodule entsprechend steuert.
Im Lauf des Projekts wurden drei Patente zum neuen Regelkonzept angemeldet. Nach internationalen Feldtests wurde die neue Marke CELSINEO von den Entwicklungspartnern Liebherr und Krone präsentiert. Mit seinem einzigartigen Konzept stellt CELSINEO eine neue Klasse von Kühlsystemen für Trailer dar. Die Vorteile sind offensichtlich: „Wir messen bei unserem System eine deutliche Reduktion der Temperaturschwankungen“, berichtet Elisabeth Luchini. „Und durch die Dreifachkühlung ist die Ausfallssicherheit und Anwendungsflexibilität viel größer – diese Redundanz ist ein Alleinstellungsmerkmal von CELSINEO, die noch kein Konkurrenzunternehmen anbieten kann.“
