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Wann kommt endlich der 1-Liter
Hummer??
Frühling 2011: Volvo stellt einen neuen Hybridwagen vor: den V60 Plug-In Hybrid. Geht das?? Der Wagen hat immerhin eine Leistung von total 285 kW und ein Leergewicht von schätzungsweise 1.7 Tonnen! Als Ingenieur gestatte ich mir, nachfolgend einige physikalische Tatsachen aufzulisten, die es erlauben, unkompliziert und schnell herauszufinden, ob ein Hersteller einen neuen Werbetrick herausgefunden hat oder ob jetzt wirklich das Wunderauto da ist, nachdem andere Hoffnungsträger (z.B. VW Lupo) mit der Hälfte Leergewicht und einem Bruchteil an Leistung nur knapp die 3-Liter-Marke unterschritten hatten... Die Berechnung funktioniert so: 1. Schritt: Wir berechnen die Kraft, die nötig ist, um ein Brett mit dem Querschnitt des Fahrzeuges mit einer gewissen Geschwindigkeit durch den Wind zu stossen. Und geben den sog. cW-Wert dazu, der die Strömungsgünstigkeit des Fahrzeuges bewertet. Moderne PW's haben cW-Werte um 0.3, d.h. der Luftwiderstand ist 30% des im ersten Schritt berechneten Wertes. 2. Dies entspricht einer gewissen Menge Kilowattstunden (kWh) bei elektrischem Antrieb, einer gewissen Literzahl Brennstoff bei Benzin- und Dieselmotoren. 3. Schritt: Wir geben noch einen Wert für den Rollwiderstand und diverse nicht näher erfasste Verbraucher ein (z.B. Klimagerät, Lichtmaschine etc.). In einer ersten groben Abschätzung setzen wir hier 15% des Luftwiderstandes ein, was wirklich nur eine Näherung ist. Bei geringem Tempo ist dieser Anteil höher, bei hohem Tempo event. geringer. Wir erhalten nun eine Zahl sowohl in Kilowatt (kW) als auch in Litern Diesel und in Litern Benzin. Diese Werte haben nichts mit Motorentechnik zu tun, sondern sind die reinen physikalischen Leistungs- bzw. Energiewerte, die aufgewendet werden müssen, um eben das Brett oder die Karrosserie mit einer gewissen Geschwindigkeit vorwärts zu schieben. Dabei nehmen wir an, dass ein Elektromotor einen Wirkungsgrad von ca. 90% aufweist (der Wirkungsgrad der Stromerzeugung ist hier noch nicht berücksichtigt!), ein Dieselmotor einen Wirkungsgrad von ca. 35% und ein Benzinmotor von ca. 30% aufweist. In der Praxis werden diese Werte kaum erreicht (vor allem nicht im Teillastbereich, in dem die heutigen überdimensionierten Motoren meistens betrieben werden), sodass der effektive Energiebedarf in Litern Treibstoff ausgedrückt höher liegt. 4. Nun geben wir dem Fahrzeug noch ein Gewicht, das erst dann in die Rechnung einfliesst, wenn es bergauf geht! Wir berechnen die sog. Hubarbeit bzw. Hubleistung, d.h. den Energie- oder Leistungsbedarf, um ein gewisses Gewicht pro Sekunde so und soviel höher zu hieven (die Bergfahrt also). Auch das hat wieder nichts mit Motorentechnik zu tun, sondern ist elementare, simple Physik, die kein neues Motorenkonzept überlisten kann. Setzen wir beispielsweise folgende Werte ein (in etwa die Werte des eingangs zitierten Volvos): - Breite: 1.8 m Die Kraft, die aufgewendet werden muss, um einen Wagen (mit einem cW-Wert von 0.28) mit 120 km/h durch den Wind zu schieben, beträgt rund 16 kW. Ein Blick auf den Akku-Volvo: Die Kapazität seines Akkus beträgt rund 9 kWh, d.h. er kann eine Leistung von 9 kW während einer Stunde abgeben. Brauchen wir nun 16 kW nur schon zur Ueberwindung des Luftwiderstandes, ist der Akku nach rund 30 Minuten oder 60 km leer. Wir gehen an die Steckdose und warten 3 bis 7 Stunden (Werksangabe Volvo), bis der Akku wieder geladen ist. Oder wir fahren mit einem grossen Ballast Akkus die nächsten paar hundert Kilometer weiter, und zwar als reiner Diesler! Und dies nicht mehr mit elektrischer Unterstützung. Nun brauchen wir das Aequivalent in Litern Diesel, was rund 4.3 Liter sind. Achtung: dieser Wert stimmt nur bei gleichmässiger Geschwindigkeit und geradeaus, also keine Steigungen, keine Beschleunigungen! Geht es nun plötzlich 10% bergauf und wir fahren weiter mit 120 km/h, steigt der Leistungsbedarf auf 77 kW! Und dies entspricht einer Menge Diesel von 20 Litern auf 100 km! Oder des Volvo's Akku ist nach 7 (sieben) Minuten leer! Nun ist der Werbetrick demaskiert. Fazit: Es gibt nur energieeffiziente Fortbewegung für Fahrzeuge: - mit kleinem Querschnitt Solange schwere und grosse Autos unsere Strassen befahren, gibt es keine Energieeffizienz, ganz unabhängig davon, ob mit Benzin, Diesel, Wasserstoff, elektr. Strom oder Werbefürzen betrieben! Und kein Wunderpatent lässt uns diese Fahrzeuge mit einem Liter Verbrauch betreiben! Verschrotten Sie den Hummer, er wird mit einem Liter Diesel nicht weit kommen.
Die nachfolgende Berechnung erlaubt Ihnen, auf einfache Weise herauszufinden, wo die Grenzen für eine bestimmte Fahrzeugkategorie liegen. |
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