07-10-10: Sagen wir also doch einfach: "Hi Britt!"

Nicht nur auf der IAA hat es mich verwirrt. Jeder spricht über Dinge, von denen er einfach nichts versteht. Das heißt: er versteht die Dinge nicht im Detail. - Aber kommt es darauf an? - Ich verstehe es auch nicht. Aber ich kenne Details die Sie nicht kennen. Viele reden eben nur, um darüber zu sprechen, worüber man eben derzeit spricht. Ich möchte auch mitreden. Aber mir fehlen Informationen. Obwohl ich mich bemüht habe. - Andere scheinen fehlende Kenntnisse nicht zu stören. Sie plappern mit. Und die Zuhörer nicken. Weil sie auch keine Ahnung haben. Ich höre: Hybride haben Potentiale. - Toll! - Was ist denn "Effficient Dynamics"? - BMW-Manager plaudern davon. - Haben die keine Hybride? - Und Micro-Hybird? - Ist das so etwas wie "ECOnetic"? - Und was macht man mit "Bluetec"? - Oder sollte man lieber "Bluemotion" wählen? - Aber beschäftigen wir uns doch einfach mal mit dem, was auch lt. FIA-Aussage in ein paar Jahren die Formel 1 antriebstechnisch bestimmen soll: Hybrid. - Das hört sich so wissenschaftlich an, während wir doch gerne normale, begreifbare Dinge um uns herum hätten.

Sagen wir also doch einfach: "Hi Britt!"

07-10-10/09. - Ehrlich! - Die Dame kenne ich auch nicht. Und damit kann ich mich dann auch um "Hybrid" bemühen. Darum ranken sich viele Märchen und Legenden. Ist das wirklich das Allheilmittel bei einer drohenden Klimakatastrophe? - Oder gibt es keine Katastrophe? - Wird nur damit gedroht? - Warum gab es in diesem Jahr in Australien einen so kalten Winter, dass Bäume und Sträucher erfroren sind? - Dabei sollte es doch insgesamt auf der Erde wärmer werden.

Ich bin verwirrt. Ich denke, wir sollten - wie die Kinder im 1. Schuljahr - mal mit dem Anfang beginnen. Ich habe auf der IAA mit Leuten gesprochen, die von sich behaupteten, sie wären Ingenieure. Aber eigentlich hatten die kein Basiswissen zum Thema Hybrid. Aber sie haben davon gesprochen. Aber sie konnten meine ganz einfachen Fragen nicht beantworten. (Weil ich dumm bin, konnte ich auch nur dumme Fragen stellen.)

Wer viel fragt, bekommt viele Antworten. Danach habe ich gehandelt. Und ich gebe Ihnen jetzt Antworten auf Fragen, die Sie selbst noch gar nicht stellen konnten. Weil Sie keine Ahnung hatten. - Genau wie ich. - Vor meinen Recherchen.

Haben Sie schon mal etwas von Motorschleppmoment gehört? - Das spüren Sie, wenn man nach einiger Zeit der Fahrt "unter Last" (wo man vom Motor etwas fordert) dann vom Gas geht, weil man sich vielleicht einer Kurve nähert. Nun wird das Automobil vom Motor gebremst. Je mehr Volumen der Motor hat, desto deutlicher ist die Bremswirkung ohne Bremse. Bei sportlicher Auslegung der Motorisierung (soll z.B. bei BMW vorkommen) ist die Bremswirkung des Motors via Motorschleppmoment so stark, dass die Entwicklungsingenieure solchen Automobilen ein Sperrdifferential verordnet haben. Nein, sie haben es nicht eingebaut, um in der Beschleunigungsphase (z.B. aus einer Kurve hinaus) gezielt mehr Gripp zu erreichen (aber das sagen natürlich Marketing und Werbung), sondern um den Fahrer vor den Auswirkungen des Motorschleppmoments auf das Fahrverhalten zu schützen.

Was wir daraus lernen sollten: die meiste kinetische Energie wird bei normaler Fahrweise nicht durch die Bremse vernichtet, sondern durch das Motorschleppmoment. Darum ist es auch nicht korrekt, wenn einige Hersteller die Energierückgewinnung beim Bremsen so in den Vordergrund stellen, als würde der Gewinn an Energie mit 1:1 dem entsprechen, was durchs Bremsen an Energie vernichtet wird.

Bei normaler Auslegung von Motor, Getriebe und Bremse entspricht der Gesamtwirkungsgrad der elektrischen Energierückgewinnung bestenfalls um 30 Prozent!

Aus diesem Grund haben Toyota und Honda z.B. aufwendige technische Lösungen entwickeln müssen, damit durch das Motorschleppmoment die Bremse nicht entlastet wird und man so bei Rückgewinnung der Energie einen höheren Wirkungsgrad erzielt. Toyota hat ein variables Getriebe entsprechend ausgelegt, Honda nutzt eine aufwändige Zylinderabschaltung.

Nun muss eine solche "rückgewonnene" Energie auch gespeichert werden. Da gibt es zwei Arten von Zwischenspeichern: Batterien (oder Akkus) und so genannte Supercaps. Die unterliegen keinem Verschleiß, weil es sich praktisch um einen Hochleistungspuffer in Form von Kondensatoren handelt, während in der Batterie ständig chemische Prozesse durch die ständigen Lade- und Entladungsvorgänge ablaufen, die dann auch zu einer Alterung und einem Nachlassen der Leistungsfähigkeit führen.

Es gibt noch einen wesentlichen Unterschied: Batterien können "viel" Energie aufnehmen, aber nur wenig Leistung. Supercaps können viel Leistung aufnehmen, aber nur wenig Energie. Was beide gemeinsam haben: Sie brauchen relativ viel Platz und einen temperaturunkritischen Einbauraum. Der ist beim Automobil nur schwer zu finden, denn diese Zwischenspeicher sollten z.B. nicht im Fahrgastraum "versteckt" werden. Es gibt bei beiden chemische Reaktionen, deren beteiligte Elemente bei Freisetzung mehr oder weniger gesundheitsschädlich sind. Jedenfalls nicht gesund.

Bei einem Kraftstofftank ist die dort (über den Treibstoff) gespeicherte Energie bis zum letzten Tropfen nutzbar. Der Elektroantrieb ist aber an einen gewissen Spannungshub gebunden. Das bedeutet, dass die Gesamtkapazität des Speichers nur zu einem Teil sinnvoll nutzbar ist. Verlassen Sie sich also bitte nicht auf die Ihnen in Prospekten genannten Energieangaben. Nur 50 - 70 Prozent davon sind wirklich nutzbar.

Supercaps, in einem Automobil verwendet, eignen sich sehr gut zu einem kurzzeitigen Unterstützen der Motorleistung beim Beschleunigen. Die Batterieleistung wird am besten zum gleichmäßigen "Bummeln über längere Strecken genutzt. Wenn Sie mal darauf achten: bei Hybridfahrzeugen wird die Reichweitenangabe bei Nutzung der Batterie immer (überwiegend) mit "bis zu..." angegeben. Diese Werte sind nur bei extrem verbrauchsgünstiger Fahrweise (z.B. gleichmäßige Fahrt bei 80 km/h Geschwindigkeit) erreichbar. Wenn man das einmal anders rechnen würde: die maximale, durch elektrische Kraft realisierbare Reichweite liegt bei der eines kleinen Glases Kraftstoff. (Bei betriebswarmem Verbrennungsmotor.)

Auch der Aufwand für Steuerung und Regelung des elektrischen Kraftflusses wird erheblich unterschätzt, genauso übrigens, wie die Verluste im so genannten Steuergerät. Die Leistungshalbleiter verkraften nach Auskunft von Spezialisten gerade mal 100 bis 120 A. Für jedes Kilowatt elektrischer Leistung benötigt man demnach ca. 4 Volt bei drei Phasen, was bedeutet, dass man für 100 kW Leistung dann 400 Volt benötigt.

Wird ein solcher Kraftstrang wirklich intensiv genutzt, müssen drei Komponenten (wasser-)gekühlt werden: Batterie, E-Motor und die Elektronik. Leider haben Elektromotoren auch die unangenehme Eigenschaft, bei steigenden Temperaturen erheblich an Leistung zu verlieren, weil dann die Magnetwirkung sinkt. Das sind bereits Temperaturen, die über 60 Grad Celsius liegen. Die Maximaltemperatur, denen solche Motoren notfalls noch ausgesetzt werden können, liegen bei 150 Grad Celsius.

Ein lieber Kollege, dessen Namen ich hier nicht nennen möchte, erinnerte mich im August an einen Absatz in dem ich zum Thema Formel 1 geschrieben hatte:

"Ein geradezu unglaublicher Unsinn wäre die Anwendung des Hybridantriebs in
der Formel 1. Jeder Ingenieur und Techniker mit dem eigentlich notwendigen
technischem Sachverstand würde das für einen schlechten Scherz halten."

Daraufhin habe ich ihm dann versprochen, eine Begründung - nicht nur für ihn - nachzuliefern. Denn dieser Kollege stellte zu meiner Darstellung, 
dass die Anwendung eines Hybridantriebs in der Formel 1 ein geradezu unglaublicher Unsinn wäre, nicht nur eine Frage, sondern bezeichnete meine
Darstellung als den "größeren Schwachsinn", wie Sie nachfolgend nachlesen können.

Der Kollege arbeitet für ein Wissenschaftsmagazin, wo man aber auch wohl nur schreibt und liest, was man von der Industrie vorgesetzt bekommt.

Ich habe das mal von einem Fachmann ausrechnen lassen, weil ich das nicht gelernt habe: Um ein Automobil mit einem Eigengewicht von 1500 Kilogramm mit einer Verzögerung von moderaten 3 m/s² aus einer Geschwindigkeit von 200 km/h zu verzögern, benötigt man rund 240 kW Bremsleistung. Um mal mit runden Zahlen zu rechnen: Bei einer Vollverzögerung mit 10 m/s² bei einem Fahrzeug von 2.000 Kilogramm Gesamtgewicht aus 200 km/h werden an den Radbremsen 1000 kW umgesetzt.

Und jetzt muss ich dann verdeutlichen, warum im Formel 1-Sport die Nutzung der Bremsenergie für eine spätere Beschleunigung keinen Sinn macht. Sie können das mit einem Taschenrechner überprüfen:

Um einen Formel 1 mit einem (jetzt von mir der Einfachheit der Rechnung wegen) angenommenen Gewicht von 500 Kilogramm aus einer Geschwindigkeit von 200 km/h mit einer Verzögerung von 2g (= 20 m/s²) zum Stand zu bringen, bedarf es einer Bremsleistung von ca. 500 kW.
Diese nur über die Hinterräder umzusetzen ist leider physikalisch unmöglich. Deshalb müssen nicht nur die Hinterräder mit je einer E-Maschine ausgerüstet sein. Vorne erhalten sie dann 2 x je 150 kW, hinten 2 x je 100 kW. Nun benötigt man in der Formel 1 dann - wegen dem großen Drehzahlunterschied von maximal 250 km/h bis 0 - ein Vorgelege, wir können es auch Getriebe nennen. Sonst würden entweder die E-Maschinen nicht überleben oder - andernfalls - kein brauchbares Moment unterhalb 150 km/h abgeben.

Nach obiger Rechnung benötigt man rund 600 Volt, um die Leistung in den vier Steuergeräten verarbeiten zu können. Batterien wären mit einem solchen Leistungsangebot heillos überfordert. Also nehmen wir Supercaps. Selbst wenn die sehr großzügig dimensioniert wären (so etwa sechs Schuhkartons groß) könnten die nur einen Teil der anfallenden Energie speichern. Dann blieben für den Vortrieb noch etwa 150 kW für ein paar Sekunden übrig.

Mit anderen Grundwerten würden sich die Zahlen zwar verschieben, aber bleiben wir doch einfach mal bei denen aus obiger Rechnung. Daraus ergibt sich in einem Formel 1 die interessante Kombination von 600 Volt Spannung und (sagen wir mal) gut 100 Liter Treibstoff. - Ob sich ein Ralf Schumacher noch in ein solches Fahrzeug setzen würde? (Ich habe den erwähnt, weil der es derzeit am nötigsten hätte, ein Angebot zu bekommen.)

Aber man könnte natürlich in der Formel 1 noch mehr Spannung aufbauen - für die Zuschauer - indem man vielleicht abwechselnd fünf Runden Otto-Motor und eine Runde E-Motor vorschreiben würden. Das würde zu völlig neuen Strategien und Taktiken führen. Und auch die Kommentatoren der Fernsehsender in ihren Einschätzungen beflügeln. Zumal es auch zulässig sein müsste, die Batterien der F1 an den Boxen aufladen zu lassen. Man weiß ja aus eigener Erfahrung, wie schnell so etwas geht. Aber da alle gleichermaßen betroffen sind... -

Wenn sich die Formel 1 in letzter Zeit nicht geradezu zu einer Farce entwickelt hätte, würde ich mich kaum trauen, die von Max Mosley (FIA) angekündigte Veränderung der F1 in Richtung Hybrid so "durch den Kakao zu ziehen". Aber ich kann das so noch "innovativ" ausbauen:

Als Anregung für die Erbauer neuer Rennstrecken und Rennstrecken-Architekten: Man könnte gleich ein paar Kabel unter dem Asphalt verlegen und die notwendige Energie induktiv - aber nur auf der Ideallinie - übertragen. In Fortsetzung dieses Gedankens, könnte man auch dann gleich auf die Fahrer verzichten, zumal man den dann entstehenden freien Raum für den Ausbau des Hybridantriebs sinnvoll nutzbar machen könnte.

Und dann Norbert Haug gegen Mario Theissen am Joystick. Und Kai Ebel von RTL mit guten Ratschlägen gleich daneben.

Aber lassen Sie mich noch einmal kurz sachlich werden und etwas zu bekannten Hybrid-Automobilen sagen. Wir haben - s.o. - gelernt, dass die Umsetzung der Energierückgewinnung nicht den Einspareffekt bringt, wie er verallgemeinernd oft dargestellt wird. Versuchen wir einmal den Einspareffekt bei bestimmten Fahrzeugen aufzuschlüsseln:

Toyota Prius: hier entfällt etwa 50 Prozent des Einspareffekts auf optimierten Luft- und Rollwiderstand, 25 Prozent auf den verbrauchsoptimierten Motor und 25 Prozent auf das Hybridsystem.

Lexus RX400h, GS450h, LS600h: der Haupteinspareffekt entsteht hier dadurch, dass mit einem (vergleichsweise) kleinen Motor Fahrleistungen wie mit einem deutlich größeren Motor realisiert werden können. Durch die kurzzeitige Unterstützung beim Beschleunigen durch den Elektroantrieb beschleunigen RX400h und GS450h mit ihrem Sechszylindermotor (mindestens) so schnell von Null auf 100 km/h, wie Vergleichsfahrzeuge mit Achtzylindermotor, sind jedoch per Saldo im Verbrauch um zwei bis drei Liter/100 km sparsamer. Der LS600 beschleunigt besser als die Zwölfzylinder, verbraucht aber um rund vier Liter weniger auf die Distanz von 100 Kilometer.

Das elektrische "Anfeuern" beim Beschleunigen ist nur für wenige Sekunden möglich. Mehr können die Batterien selbst im Neuzustand nicht leisten. Auch die Leistungselektronik wäre überfordert, sollte sie mehr als nur eine kurze Zeit (über Sekunden) die volle Leistung verarbeiten. Die Höchstgeschwindigkeit dieser Automobile wird also rein von der Leistung des Verbrennungsmotors bestimmt. Genau deshalb ist sie auch z.B. beim Lexus RX400h begrenzt, während der Luxus LS600h die als Höchstgeschwindigkeit im Prospekt genannten 250 km/h auch ohne Elektrounterstützung halten kann. Beim Prius ist sie aus den genannten Gründen auch auf 170 km/h begrenzt worden.

Bei den Verbrennungsmotoren in Hybridfahrzeugen ergibt sich noch ein weiterer Spareffekt beim Verbrauch dadurch, dass sie durch die im Beschleunigungsfall einsetzende Drehmomentunterstützung durch E-Motor deutlicher auf einen Spareffekt ausgelegt werden können, als das bei Automobilen ohne E-Motor-Unterstützung (weil "auf sich alleine gestellt sind") möglich ist.

Kleine, leichte Automobile machen als Hybridfahrzeuge wenig Sinn, weil man bei denen sicher bei jedem zweiten Beschleunigungsvorgang erst den Ladezustand der Batterie überprüfen müsste, ob es noch zum Überholen reicht. - Oder bleibt vielleicht auf halbem Wege die Power weg?

Insgesamt muss man sagen, dass einem gerade bei der Beschäftigung mit den Problemen der Hybridfahrzeuge klar wird, welches Potential der Verbrauchssenkung bei unseren "normalen" Automobilen noch brach liegt. Leider werden sie durch eine Verbrauchsoptimierung nicht billiger werden. Oder es müsste ein Umdenken beim Käufer stattfinden, die auch durch ein entsprechendes Vordenken bei der Presse unterstützt werden müsste. Wir brauchen keine fahrenden Wohnzimmer als Fortbewegungsmittel und müssen uns auch wieder der Sparmaßnahmen erinnern, die auch früher schon genutzt wurden: Luftwiderstand, Gewicht senken, Leichtlaufmaßnahmen (Motor, Räder, Reifen) verbessern.

Natürlich müsste auch noch an der Qualität der Fahrer gearbeitet werden. Denn da liegt auch noch Sparpotential brach.

Wenn man sich einmal intensiv mit dem Hybridthema beschäftigt, dann kommt man zu der Feststellung, dass man der deutschen Automobilindustrie zwar in der Vergangenheit eine Menge Fehler vorwerfen kann, aber nicht den, auf den Hybridantrieb gesetzt zu haben.

Leider hat man bei der deutschen Industrie versucht die sich abzeichnende Situation auszusitzen. In bewährter Manier. - Und jetzt versucht man die eigene Situation zu kaschieren. Mit tollen Reden, mit tollen Studien auf der IAA. - Die aber nichts an der derzeitigen Situation ändern, die Öffentlichkeit nur vertrösten sollen. Aus dieser Sicht wäre ein wenig Hybrid besser gewesen, als gar nichts zu tun.

Daran ändern auch die aktuellen Marketingaktionen nichts, die mit "Bluetec", "Bluemotion" und anderen Worthülsen nur "Augenwasser" darstellen.

Hi Britt! - Finden Sie nicht auch, dass die potentiellen Privatkäufer auf dieses Theater nur noch verstört mit Nichtkauf reagieren können?

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Alle neuen Technologien kann man nicht kennen. - Aber alle reden darüber. - Wissen Sie, wovon gesprochen wird? - Ich nicht!

Sagen wir also doch einfach: "Hi Britt!"