Alternative Antriebe Benzinkutsche am Ende?

Bild 2: Das Versuchsfahrzeug »Baldos«
(Quelle: www.baldos.se)

Knapp 150 Jahre war die »Benzinkutsche« in Sachen Mobilität das Maß aller Dinge. Doch die Endlichkeit des Rohstoffs Erdöl macht neue Konzepte nötig. »E-Mobilität« könnte eines heißen, doch auch für den Verbrennungsmotor scheint noch nicht die letzte Stunde geschlagen zu haben.

Heutige Autos mit ihrem Verbrennungsmotor als Antrieb gehen auf das Jahr 1886 und Carl Benz zurück. Wenig später folgten unabhängig davon Gottlieb Däumler (später: Daimler) und Wilhelm Maybach sowie Siegfried Marcus in Wien mit weiteren Fahrzeugen. Die »Benzinkutsche« hatte sich endgültig aufgemacht, die Pferdekutschen zu verdrängen und trat schließlich im 20. Jahrhundert dank Henry Ford und seinem fließbandgefertigten »Model T« ihren Siegeszug als Massentransportmittel an. Anders als beim Pferdegespann, das mit regelmäßigen Fütterungen mit ausreichend Hafer zufrieden war, »fraß« die Benzinkutsche mit ihrem Verbrennungsmotor eine leider endliche Ressource.

Das Bewusstsein für diesen Nachteil entwickelte sich allerdings erst nach und nach: Die Motorisierung war noch in vollem Gange, als Anfang der 1970er Jahre mit der Ölkrise der erste für jedermann ersichtliche Schock kam, nämlich dass die fossilen Energiequellen nicht unerschöpflich sind. Zugegeben, die Ölkrise war nicht aus ethischen und umweltpolitischen Gesichtspunkten entstanden, sondern eher durch eine Machtpolitik, dennoch trug sie zu einem Bewusstseinswandel bei. Und dieses Umdenken war auch bitter nötig: Schaut man sich die damaligen Durchschnittsverbrauchswerte der Fahrzeuge an, so waren zehn und mehr Liter auf 100 km keine Seltenheit.

Beispielhaft soll dies am Verbrauch des VW Käfer 1300 und seinen Nachfolgern Golf II und Golf IV verdeutlicht werden (Bild 1). Und so folgte auf diese Krise eine Zeit der Ingenieursvernunft, und die Fahrzeuge übertrumpften sich bis in die 1980er Jahre mit niedrigem Verbrauch und cw-Beiwerten. So war beispielsweise der Audi 100 Typ 44, Baujahr September 1982 das Fahrzeug, das mit einem cw- Beiwert von 0,30 einen Weltrekord und einen Langstreckenrekord von 4000 km mit nur einer Tankfüllung aufstellte (Audi 100 Avant TDI).

Was macht den Verbrauch eigentlich aus?

Es gibt eine ganze Reihe von Faktoren, mit denen sich die Ingenieure damals und heute auseinandersetzen müssen. Um ein Fahrzeug in Bewegung zu bringen, muss man im Wesentlichen vier verschiedene Kräfte, die am Fahrzeug wirken, überwinden:

■■ die Luftwiderstandskraft FL, die wiederum von einem Formfaktor cw, der projizierenden Fläche A in m2 des Fahrzeuges und der Geschwindigkeit zum Quadrat v2 in m2/s2 und der Dichte der Luft r in kg/m3 abhängt;

■■ die Reifenreibkraft FR, die wiederum von einem Reibbeiwert μ – je nachdem ob es eine trockene, eine nasse oder eine vereiste Fahrbahn ist – und der Gewichtskraft mg x g in N = kg x m/s2 des Fahrzeugs abhängt, wenn man einmal die Walgarbeit, also die Verformungsarbeit des Reifens vernachlässigt;

■■ die Beschleunigungskraft FB, die von der linearen Massenbeschleunigung mg des Fahrzeuges und der Summe aller rotatorischen Massenbeschleunigungen S(mrot) abhängt;

■■ die Steigungskraft FST, die zur Überwindung einer Steigung erforderliche Kraft in Abhängigkeit vom Steigungswinkel a.

Summiert man diese Kräfte und integriert dies über den gefahrenen Weg, so erhält man den Energiebedarf, beziehungsweise integriert man dies über die gefahrene Geschwindigkeit, so erhält man den Leistungsbedarf eines Fahrzeuges. Verbrauch wiederum wird mit dem so genannten Normverbrauch oder auch dem NEDC (New European Driving Cycle) ermittelt. Hierbei wird ein genormtes Streckenprofil auf einem Rollenprüfstand abgefahren und der Verbrauch ermittelt. Leider kann dieser Wert von dem dann in der Realität gefahrenen Streckenprofil stark abweichen. In den 1990er Jahren folgte eine Entspannung im Automobilmarkt, und die Fahrzeuge trumpften nicht mehr mit cw-Beiwerten und niedrigen Verbrauchen, sondern mit Leistung, Luxus und mit allerlei elektrisch Verstellbarem auf.