Aerodynamik bei Autos: Gegen den Strom

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Aerodynamik bei Autos: Göttinger Ei und schlaue Felgen Fotos
Daimler

Je windschnittiger das Auto, desto weniger Sprit verbraucht es. Deshalb spielt die Aerodynamik auch bei der Reduzierung der CO2-Emission eine wichtige Rolle. Bei der Optimierung des Luftwiderstands scheitern die Entwickler aber an einer Hürde: den Wünschen der Kunden.

Um ein Auto so sparsam wie möglich zu konstruieren, müssen drei wesentliche Probleme überwunden werden: das Gewicht, der Rollwiderstand und der Luftwiderstand. Nachdem sich die Ingenieure in den vergangenen Jahren vor allem auf den ersten Aspekt konzentrierten und die Fahrzeuge leichter gemacht haben, rückt nun auch die Aerodynamik wieder mehr in den Vordergrund. Bestes Beispiel ist ein Superlativ, den Mercedes vor kurzem präsentierte.

Die Schwaben verkündeten, mit der Limousine CLA das derzeit windschnittigste Serienfahrzeug gebaut zu haben. Als Beleg dafür dient der cW-Wert, also das Maß, mit dem die sogenannte Windschlüpfigkeit gemessen wird. Im Ringen um jedes Gramm CO2-Reduktion spielt dieser Wert eine wichtige Rolle: Je windschnittiger das Auto, desto weniger Kraft muss der Motor zum Fahren aufbringen - und desto geringer ist der Verbrauch.

Beim CLA beträgt er 0,22. Teddy Woll, Aerodynamik-Chef bei Mercedes, erklärt, was das heißt: "Eine Verbesserung des cW-Wertes um 0,01 bedeutet im Prüfzyklus ein Gramm CO2 weniger. Bei 150 km/h sind es bereits fünf Gramm."

Glaubt man Jochen Wiedemann, wird die Bestmarke des CLA noch eine Zeit lang Bestand haben. "Fast alle reden nur vom Leichtbau", sagt der Aerodynamik-Experte am Forschungsinstituts für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart (FKFS). Der Grund: Auf den Normzyklus, mit dem der offizielle Verbrauch ermittelt wird und bei dem die Durchschnittsgeschwindigkeit bei realitätsfernen 32,5 km/h liegt, hat das Gewicht einen größeren Einfluss als die Windschlüpfigkeit. Sie wird dafür umso wichtiger, je schneller ein Auto fährt.

Die Hersteller machen die Jalousien dicht

Um die Windschnittigkeit zu verbessern, kann man beispielsweise den Unterboden des Fahrwerks so verkleiden, dass er der Luft möglichst wenig Angriffsfläche bietet, oder Anbauteile wie Außenspiegel und Türgriffe optimieren. Auch die Luftzufuhr für den Motor lässt sich intelligenter regeln. Weil weniger Widerstand entsteht, wenn die Luft um das Fahrzeug herum als durch den Kühler hindurch strömt, haben manche Modelle spezielle Jalousien am Bug. Sie öffnen sich nur dann, wenn die Maschine tatsächlich Kühlluft braucht.

Außerdem funktioniert ein alter Angebertrick auch im Hinblick auf die Spartechnik: Tiefergelegte Autos haben eine bessere Aerodynamik, deshalb wird auch bei Autos wie dem VW Golf Blue Motion die Karosserie im Vergleich zum normalen Modell abgesenkt. Autos der Luxusklasse wie der Land Rover Range Rover, der Audi A8 oder die Mercedes S-Klasse ducken sich dank einer variablen Federung erst bei höherem Tempo tiefer auf den Asphalt.

Rund ein Drittel des gesamten Luftwiderstands entsteht an den Rädern und im Radkasten. Deshalb hat zum Beispiel BMW spezielle Kanäle in Stoßfänger und Verkleidung eingelassen, damit sich der Fahrtwind wie ein Vorhang vor die Felgen legt. Das neue Modell 3er GT hat zudem Öffnungen in Bumerangform im unteren Teil des Kotflügels. Durch sie soll die Luft besser aus den Radkästen entweichen.

Dass es kaum Fahrzeuge mit voll verkleideten Radhäusern gibt, liegt allerdings nicht allein an den thermischen Problemen mit den Bremsen. Vielmehr sind die Räder wichtige Designelemente und die Autohersteller verdienen reichlich Geld mit besonders gestalteten Felgen.

Der Traum vom Tropfen

Generell stoßen die Aerodynamiker viel früher an ihre Grenzen, als es die Technik erfordert, beklagt sich Jochen Wiedemann. Das liegt vor allem am Geschmack der Kunden: "Ein windschlüpfiges Auto ist nicht automatisch auch ein schönes Auto." Wer aerodynamische Überflieger wie den unförmigen Kamm-Wagen von BMW anschaut, glaubt das sofort.

Eine Verbesserung des cW-Werts um 0,2 ist nach Ansicht von Wiedemann ohne große ästhetische Abstriche machbar. Jede weitere Optimierung erfordert allerdings Kompromisse. Stufenhecklimousinen wären dann beispielsweise undenkbar. "Eine Karosserie in Idealform würde aussehen wie ein Tropfen", sagt der Wissenschaftler - und ahnt schon: "Da würden die Kunden wohl nicht mitziehen."

Wiedemann ist sich trotzdem sicher, dass der Einfluss der Aerodynamik auf den Autobau zunehmen wird. "Je höher der Benzinpreis steigt, desto weniger können sich Autofahrer ihren bisherigen Geschmack noch leisten", sagt er. "Wenn es irgendwann um die Alternative Auto oder Fahrrad geht, werden vermutlich sogar tropfenförmige Autos attraktiv."

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insgesamt 212 Beiträge
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1. Naja...
austin mini 16.03.2013
Zitat: "Ein windschlüpfiges Auto ist nicht automatisch auch ein schönes Auto." Stimmt. Siehe Mercedes CLA. Hässlicher geht kaum...
2. keine Ahnung
ma_fer 16.03.2013
aber schön geschrieben. "Je windschnittiger das Auto, desto weniger Kraft muss der Motor zur Beschleunigung aufbringen" Je leichter ein Auto ist, desto weniger Kraft muss der Motor zur Beschleunigung aufbringen. Je windschlüpfiger ein Auto ist, desto geringer fällt der Verbrauch bei hohen Geschwindigkeit aus.
3. Klar doch...
danyffm 16.03.2013
und wie sieht der CW-Wert und die CO2 Belastung aus wenn die meisten von uns zu Fussgängern geworden sind und der Benzinpreis Staat und Mineralölindustrie Milliarden in die Kasse gespült haben?
4. Halbe Wahrheit
Pezzo 16.03.2013
Der CW-Wert ist nur eine relative Größe, interessant wird die sache erst, wenn mindestens auch die Stirnfläche weiß. Die gibt aber kein Hersteller an. So ließe sich der absolute Luftwiderstand auch durch eine geringere Stirnfläche verringern, aber das kauft ja keiner, Autos müssen immer größer werden, jeder will ein SUV.Es ist im Gegenteil sogar einfacher, bei einem großen Auto einen guten CW-Wert zu erzielen als bei einem kleinen.
5. Realitätsfern?
rotfink 16.03.2013
Der Europäische Fahrzykus ist keineswegs "realitätsfern". Laut Wikipedia besteht er "aus einem 780 Sekunden dauernden City-Zyklus (städtische Bedingungen) und einem 400 Sekunden dauernden Überland-Zyklus (außerstädtischen Bedingungen)." Selbst sind PKWs nicht schneller als 20 bis 30km/h in der Stadt schnell. Rechnet man das Problem parken dazu, ist man tatsächlich schon heute sehr häufig mit dem Fahrrad schneller unterwegs - obwohl dank Straßenverkehrsführung so ziemlich alles getan wird, um das Fahrrad auszubremsen.
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CO2-Emissionen

Bei Neuzulassungen 2012 in Deutschland (Flotten-Durchschnitt in g/km):

 

 

Quelle: Kraftfahrt-Bundesamt

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Mit diesen Tipps sparen Sie Sprit
Motor ausschalten
Machen Sie öfter mal den Motor aus. Das lohnt sich oft schon ab einer Standzeit von zehn Sekunden. Bei älteren Autos sollte sie jedoch eine halbe Minute betragen. Außerdem muss die Maschine die Betriebstemperatur erreicht haben und die Batterie voll aufgeladen sein.
Beim erneuten Anlassen des Aggregats sollten Sie auf keinen Fall das Gaspedal drücken, weil sonst der Einspareffekt ausbleibt.
Stromverbraucher ausschalten
Je mehr elektrische Verbraucher die Lichtmaschine belasten, desto höher ist der Verbrauch. Schalten Sie also Geräte wie Klimaanlage, Sitz- oder Heckscheibenheizung aus, wenn sie nicht gebraucht werden.
Niedrigtourig fahren
Mit geringer Motordrehzahl zu fahren, kann nach Angaben des Verkehrsclub Deutschland (VCD) bis zu 30 Prozent Kraftstoff sparen. Das gilt für alle Autos, die in den vergangenen 20 Jahren gebaut wurden. Der VCD berichtet, dass zum Beispiel ein Porsche 911 Carrera bei 50 km/h im zweiten Gang 15,1 Liter, im sechsten Gang jedoch nur 6,2 Liter Benzin verbraucht.
Fahren Sie ohne Ballast
Das Gesamtgewicht des Autos beeinflusst den Verbrauch enorm. 100 Kilogramm weniger auf der Waage bedeuten im Schnitt etwa 0,3 bis 0,5 Liter weniger Verbrauch. Fahren Sie also nicht mit leeren Getränkekisten, alten Reifen und sonstigen überflüssigen Gegenständen umher.
Auch einen unnötigen Dachgepäckträger sollten Sie demontieren. Das reduziert zusätzlich noch den Luftwiderstand. Wer zum Beispiel mit drei Fährrädern auf dem Dach unterwegs ist, muss mit einem Mehrverbrauch von bis zu vier Litern auf 100 Kilometern rechnen.
Vorausschauend fahren
Vor allem Anfahren und Beschleunigen verbraucht viel Kraftstoff. Fahren Sie zum Beispiel auf eine rote Ampel zu, nehmen Sie deshalb den Fuß vom Gas und rollen einfach auf den Haltepunkt zu. Im Idealfall kommen Sie also gar nicht erst zum Stehen, sondern das Signal schaltet vorher schon auf Grün. Allerdings sollten Sie darauf achten, den nachfolgenden Verkehr nicht zu behindern.
Früh schalten
Wenn Sie mit einem Auto mit manuellem Getriebe unterwegs sind, nutzen Sie den ersten Gang nur zum Anfahren. Bereits nach wenigen Metern sollte der Fahrer in den zweiten Gang schalten. Dann sollte mit viel Gas beschleunigt und bei 2000 Umdrehungen pro Minute in die nächsten Gänge gewechselt werden. Haben Sie die gewünschte Geschwindigkeit erreicht, fahren Sie am besten im höchsten Gang.
Reifendruck
Ein leicht erhöhter Reifendruck um maximal 0,2 bar über der Empfehlung des Hersteller bringt laut ADAC bei gemäßigter Fahrweise eine Spritersparnis von bis zu drei Prozent. Fahrer sollten aber nachschauen, ob dies laut der Bedienungsanleitung bei ihrem Wagen zulässig ist.


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