Mit diesen Technologien will Castrol im Elektro-Zeitalter auftrumpfen

Thermomanagement und Getriebeöle: Schmierstoffe spielen auch in der E-Mobilität eine wichtige Rolle. Der Schmierstoffentwickler und -produzent Castrol sieht die Antriebstransformation und den Trend zur E-Mobilität daher als Chance.

"Der Großteil unserer Arbeit dreht sich heute um die E-Mobilität", erklärte Matthias Donner, Vice President Mobility & Industrial Products im Hamburger Driveline Technology Center von Castrol am 25. April im Rahmen eines Presse-Roundtables. Unter anderem in Hamburg entwickelt Castrol die Schmierstoffe für die Elektrokomponenten, auch im Auftrag von OEMs und Tier-One-Zulieferern.

Ein Beispiel für das Thermomanagement mit Fluiden: die Immersionskühlung von Lithium-Ionen-Batterien. Das Prinzip: Anders als bei der indirekten Kühlung, wo eine Barriere zwischen Batterie und Kühlmedium besteht, sind die Batteriezellen bei der Immersionskühlung komplett vom Kühlmittel umschlossen.

Vor allem bei hohen Ladeleistungen von über 250 kW spiele die Immersionskühlung ihre Vorteile aus, so Patrick Bauer, Teamleiter Product Development Thermal Management Fluids bei Castrol in Hamburg. Der Nachteil: Anders als für die indirekte Kühlung sind Wasser-Glykol-Gemische für die Immersionskühlung ungeeignet.

Denn das Kühlmittel dürfe keinen Strom leiten, zum Zwecke eines optimierten Wärmeübergangs solle es zudem eine niedrige Viskosität aufweisen, so Bauer. Als Flüssigkeitsmenge nennt Bauer 25 bis 50 Liter. Als Einnahmequelle für Werkstätten eignet sich das System allerdings nicht: Castrol plant eine Lebensdauerbefüllung, womit ein Flüssigkeitswechsel entfällt.

Als Vorteile der Immersionskühlung nennen die Hamburger höhere Ladeleistungen und durch das optimierte Thermomanagement auch eine höhere Haltbarkeit der Batterie. Castrol nennt dazu Zahlen aus Batterietests: Nach 2000 Ladezyklen habe eine immersionsgekühlte Batterie noch rund 92 Prozent Kapazität aufgewiesen, eine indirekt gekühlte dagegen lediglich 85 Prozent.

Mit etwa 30 Kilogramm bezifferte Patrick Bauer das Mehrgewicht einer immersionsgekühlten Batterie. Ein Nachteil, der sich aber mit Blick auf die höheren Ladegeschwindigkeiten durch kleinere Batterien lösen ließe. Teurer als indirekt gekühlte Akkus sollen die immersionsgekühlten Geschwister nicht werden.

Bauer: "Wenn man das Kühlsystem von vornherein in das Batteriedesign integriert, ist eine kostenneutrale Realisierung im Vergleich zur indirekten Kühlung realistisch." Serienmäßig vom Band laufen immersionsgekühlte Antriebsbatterien bislang ausschließlich für Plug-in-Hybrid-Systeme. Anfang 2025 will Castrol das System erstmals mit einem deutschen Hersteller für reine Elektroautos auf die Straße bringen.

Ebenfalls ein relevantes Forschungs- und Entwicklungsfeld am Castrol-Standort Hamburg: Getriebeöle für elektrische Antriebe. Sie ermöglichten neue elektrische Antriebsarchitekturen wie Motor-Getriebe-Einheiten oder nasse Bremsen, führten zu mehr Effizienz sowie höheren Reichweiten und böten mehr Schutz vor Verschleiß, so Thomas Hellwig, Teamleiter Product Development Driveline & EV Transmission Fluids bei Castrol in Hamburg.

Ein wesentlicher Parameter der Effizienz sei dabei die Viskosität der Öle. Allein durch den Wechsel auf ein Getriebeöl mit niedrigerer Viskosität ließen sich bei Elektroautos Effizienzgewinne beim Verbrauch und damit auch Reichweitensteigerungen realisieren, so Hellwig. Dabei ist das Getriebeöl in Elektroautos allein aufgrund der höheren Drehzahlen der Elektromotoren besonderen Anforderungen ausgesetzt.

Integriert man Motor und Getriebe in einer Antriebseinheit, müssten die Öle außerdem weitere Voraussetzungen erfüllen. Beispiele sind die erforderliche Kupferverträglichkeit beziehungsweise generell die Anpassung an neue Baustoffe wie Drahtlacke oder Kunststoffe, die beim Getriebe allein nicht zu berücksichtigen sind. Auch um bestimmte thermische und elektrische Eigenschaften geht es bei der Entwicklung von Ölen für elektrische integrierte Motor-Getriebe-Einheiten.

Mit Blick auf die Getriebeöle betonte Hellwig außerdem die Relevanz des Recyclings. Derzeit würden lediglich 50 Prozent des Altöls gesammelt, davon lediglich 63 Prozent re-raffiniert, so Hellwig, der darin CO2-Einsparpotenziale sieht. Ab 2025 plant Castrol die Einführung von Getriebeölen auf Basis von Re-Raffinaten für den Erstausrüstermarkt. Bei Motorölen starte man damit aber bereits in diesem Jahr.