Smøreolie sikrer ikke blot en friktionsfri drift – men kan også have en vigtig kølende effekt. Den egenskab tager vi udgangspunkt i, når vi udvikler produkter til nye forretningsområder. Målet er, at nye typer væske både skal kunne kontrollere temperaturen i eldrevne køretøjers drivsystem og køle udstyret i store datacentre. Til dette anvendes en ny proces, hvor hele enheder sænkes ned i kølervæske.
Tykke olier, dryppende smørefedt og en skarp duft af kemikalier i luften – det er almindelige associationer, som mange får, når de tænker på fremstilling af smøremiddel. Men dette billede passer ikke længere, i hvert fald ikke for os hos FUCHS. Faktum er, at vi længe har arbejdet ud fra omverdenens krav om bæredygtighed og øget digitalisering ved konstant at udvikle nye og innovative produkter. I moderne laboratoriemiljøer udvikler vores eksperter kølervæsker og smøreolier, som sætter standarden for hele branchen.
Et fokusområde er e-mobility. Motorerne, effektelektronikken og højspændingsbatterierne i elbiler bliver meget varme. Et eldrevet køretøj kan gå i brand, hvis systemet til varmekontrol ikke fungerer, som det skal. ”En effektiv køling er derfor utrolig vigtig” forklarer Thomas Kraft, Business Development Manager E-Mobility.
Thomas’ team har startet en offensiv udviklingsfase, for at de komplicerede varmestrømme i elbiler kan kontrolleres endnu mere effektivt. På den måde bygger vi bro mellem den gamle og den nye teknologi inden for køretøjsbranchen. Også i konventionelle køretøjer har olien altid haft en kølende funktion, ud over sin hovedopgave – at smøre. De erfaringer, vi har inden for dette område, kan også anvendes til e-mobility.
De dyre batteriopsætninger i el køretøjer består af en masse mindre battericeller og er yderst følsomme. ”Det ville være ideelt, hvis arbejdstemperaturen kunne holdes inden for et interval på 20-40 °C," forklarer Thomas. Det ville sikre den længst mulige levetid for batterierne og den længste rækkevidde for køretøjet.
Men at holde temperaturen inden for dette interval er en kompliceret opgave for temperaturreguleringssystemer – især når elbilen er koblet til en station med hurtig opladning. Effekten i lade kablet er 350 kW og forventes at blive endnu højere fremover. ”Der planlægges allerede med lade effekter på 1000 kW for eldrevne lastbiler” fortsætter Thomas. Med denne ekstremt høje effekt kan lade tiden reduceres yderligere – og inden for en nær fremtid kan den være nede på blot 10 minutter. På den anden side frembringer så korte lade tider enorme mængder varme, og de almindelige køleprocesser er ikke tilstrækkelige.
Hårde laboratorietest
Derfor investerer vi i en ny proces for immersionskøling beregnet til el køretøjer. Ved denne fremgangsmåde anvendes ikke længere køleledninger, men i stedet sænkes hele elektroniske moduler helt ned i en speciel væske, som kaldes varmeoverføringsvæske. Temperaturfordelingen bliver dermed mere ensartet, hvilket gør processen mere effektiv, samtidig med at omkostningerne er rimelige.
Men der er strenge krav til disse varmeoverføringsvæsker. De må ikke angribe materialet og skal samtidig være flammehæmmende. Immersionskøling anvendes også allerede i visse superbiler. Her benytter fabrikanterne sig af fluorholdige kølervæsker, hvilket stiller særlige krav, når det gælder håndtering under produktion, bortskaffelse eller ved eventuelt udslip i miljøet. Hvis disse kølervæsker kommer ud i atmosfæren, kan de få en betydelig negativ indflydelse på vores vandløb.
FUCHS arbejder derfor på at finde et alternativ. ”Vi anvender traditionelle olier, som består af kulbrintekæder, og som kan bortskaffes på en miljørigtig måde”, fortæller Thomas. I et trygt og sikkert laboratoriemiljø forsker vores specialister i de egenskaber, som disse varmeoverføringsvæsker skal have. Dette arbejde er meget kompliceret. Kortkædede kulbrinter har f.eks. lavere viskositet og kan derfor lettere pumpes gennem kølesystemet, men er til gengæld mere letantændelige.
Her skal produktudviklerne finde den bedst mulige balance mellem disse to egenskaber. Udviklerne tester de nye produkter under virkelige forhold og undersøger, hvordan batteriopsætningerne reagerer ved eventuel brand, når forskellige væsker cirkulerer rundt omkring dem. ”Ud over perfekt funktion er sikkerheden omkring vores produkter altid vores højeste prioritet” fremhæver Thomas, ”selvom omkostningerne også skal ligge på et rimeligt niveau”.
Udviklingsarbejdet er ikke begrænset til el køretøjer alene. Immersionskøling kan anvendes lige så effektivt inden for andre områder. Et sådant anvendelsesområde er datacentre, som nu skyder op som svampe over hele verden.
Enorme datamængder passerer konstant gennem netværksknuder eller gemmes i skyen. Dette kræver ikke blot processorkraft, men udvikler også varme, som igen øger energiforbruget yderligere. I henhold til en ny undersøgelse udført af Borderstep Institute for Innovation and Sustainability, steg energibehovet til servere og datacentre i Tyskland med syv procent til 16 milliarder kilowatt-timer alene i løbet af 2020. Og trenden tyder på fortsat øgning.
Hidtil har kraftfulde blæsere blæst luft ind for at køle de mere og mere kraftfulde servere og routere i datacentrene. Men dette vil snart ikke længere være tilstrækkeligt. Branchen forsøger derfor at finde andre alternativer til varmehåndtering. ”Immersionskøling kan være en vigtig del af løsningen” udtaler David Baier, Head of Global Product Management Industrial Oils.
Tæt samarbejde
Han har derfor hyppige samtaler med driftsoperatørerne for datacentrene samt med deres leverandører og hardwareproducenter. De kølervæsker, der anvendes, og de tekniske komponenter skal være kompatible med hinanden. ”Væskerne må under ingen omstændigheder være ledende”, kommenterer David. De må ikke skade elektronikken, og de skal kunne fordeles effektivt. Kun når disse forudsætninger er opfyldt, kan hele servere sænkes ned i olie.
FUCHS i Polen er en pioner inden for immersionskøling for datateknik. I samarbejde med en banebrydende kunde og specialister fra FUCHS i Tyskland, har de allerede udviklet en kølervæske til enheder som anvendes ved kryptominering, dvs. skabelse af virtuel valuta som f.eks. bitcoin. Denne komplekse proces forbruger en enorm mængde elektricitet. ”Med immersionskøling kan vi reducere energiforbruget betydeligt”, udtaler Bogdan Mista, Product Manager hos FUCHS i Polen. Pilotprojektet resulterede også i nogle uventede opdagelser. For denne kunde var det meget vigtigt, at varmeoverføringsvæskerne havde en neutral lugt, hvilket overhovedet ikke prioriteres særlig højt i andre brancher.
Immersionskøling til data- og servercentre er stadig i sin vorden. Men udviklingsarbejdet fortsætter. I fremtiden bør den frembragte varme kunne anvendes til opvarmning af rum eller vand. Her er det helt klart afgørende, at man vælger den rigtige type kølervæske. Vores specialister er allerede begyndt at arbejde med ideen.
E-mobility
Udviklingen af elbiler stiller køretøjsindustrien over for nye udfordringer.
Mikrobiologi
Mikrobiologi – et våben i kampen mod forureninger.