Formel E verbessert Elektroautos Rasen für mehr Reichweite

Bessere Akkus, bessere Motoren, bessere Software: Deutsche Autohersteller entdecken die Formel E zunehmend als Techniklabor für Pkw. Die Formel 1 hat in dieser Hinsicht ausgedient.

BMW

Jens Marquardt kennt den Motorsport seit 23 Jahren in- und auswendig - doch was derzeit in der Formel E passiert, beeindruckt ihn. "Einen derart intensiven Transfer zwischen Serien- und Renntechnologie wie bei der Entwicklung unseres Formel-E-Autos habe ich noch nie erlebt", sagt der Motorsportdirektor von BMW.

Für die Münchner verantwortet Marquardt das Debüt in der elektrischen Rennserie Formel E. Dort gibt es inzwischen Motorsport auf Topniveau zu sehen. Marquardt und seine Leute betreiben zugleich aber Grundlagenforschung für künftige Straßen-Elektroautos der weiß-blauen Marke.

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Formel E: Labore auf Speed

Beim Techniktransfer in den Serienautobau hat die Formel E die Formel 1 abgelöst. Die in der Traditionsrennserie erreichten Fortschritte spielen für normale Autos fast keine Rolle mehr - sie sind zu abgehoben und kreisen in einem eigenen Kosmos.

Anders in der Elektroautorennserie. BMW und Audi, DS und Jaguar, Nissan und Mahindra, die Elektroautomarken Nio und Venturi wollen dort Know-how sammeln, das künftige Elektroautos besser machen soll. Auch Mercedes ist faktisch dabei, mit dem HWA Racelab aus dem schwäbischen Affalterbach. Der Rennstall ist ein Platzhalter für die Stuttgarter, bis sie in der Saison 2019/20 mit einem Werksteam selbst in die Formel E einsteigen werden.

BMW ist schon weiter. "Für BMW ist die Formel E ein perfektes Versuchslabor für die Serienentwicklung", sagt Entwicklungsvorstand Klaus Fröhlich. Dabei profitieren beide Seiten wechselweise. So erlebt die Technik aus dem BMW-Elektroauto i3 im neuen Rennwagen eine zweite Karriere auf neuem Niveau, weil die Effizienzverluste im Antriebsstrang des Rennautos halbiert werden konnten. "Dabei wurde im Vergleich zum i3-Antrieb die Leistung verdoppelt, das Gewicht halbiert und die Drehzahlfestigkeit auf 40.000 Touren erhöht", sagt Motorsport-Chef Marquardt.

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Autogramm Audi E-tron F05: E wie extrem

Der nächste Elektro-BMW für die Straße werde zwar kaum in die Drehzahlhöhen des Rennautos vorstoßen, aber dennoch profitieren. Etwa durch Material- und Fertigungsknowhow. Eine Rohrmanschette, die 40.000 Umdrehungen verkraftet, dürfte in einem Standard-Elektroauto praktisch unkaputtbar sein. "Alles, was wir lernen, um die Effizienz des Formel-E-Rennwagens zu optimieren, fließt zurück in die Serienentwicklung, um die Reichweite unserer zukünftigen E-Fahrzeuge zu vergrößern", sagt Marquardt, der beim Formel-1-Motorenbauer Ilmor arbeitete und Chef des Formel-1-Teams von Toyota war.

Wie eng Rennautos und die zivile Modellpalette verbandelt sind, zeigt sich bei BMW auch an mancher Personalie. Die E-Maschine des Renners wurde von den gleichen Ingenieuren entwickelt, die auch die E-Maschinen für BMW i3 und BMW i8 konstruiert haben.

Fahrt im E-Auto soll so komfortabel sein wie im Verbrenner

Ähnlich wie BMW argumentiert Audi. Zwar gebe es nicht "diese Schraube oder jenes Kabel, das aus dem Rennauto eins zu eins in die Serienfertigung gelangt", wie eine Audi-Sprecherin sagt. Wohl aber würden Softwarelösungen aus dem Rennwagen in die E-tron-Serienmodelle gelangen. Diese regeln beispielsweise die Temperatur des Akkus und versorgen den Motor bedarfsgerecht mit Strom.

Es geht darum, die Energiemenge aus dem Akku optimal auszunutzen. Je besser das gelingt, desto eher kann ein Rennfahrer auf der Zielgeraden noch einen Konkurrenten überholen. Ein Elektroautofahrer würde einige Kilometer Reichweite dazugewinnen.

Neue Materialien werden im Renneinsatz erprobt

Oft geht es um Nuancen. So setzt BMW beim Formel-E-Rennwagen erstmals eine neue Siliciumcarbid-Technologie im Umrichter ein. Der wandelt Gleichstrom aus dem Akku in dreiphasigen Wechselstrom für den E-Motor um. Das ist ein hochkomplexer Vorgang, denn Frequenz und Spannung des Wechselstroms werden permanent an die Fahrsituation angepasst. Mit dem neuen Material werden sogenannte Durchlassverluste geringer. Den Rennwagen macht das schneller. Wird die neue Siliciumcarbid-Bauweise in Elektroautos eingesetzt, steigt deren Reichweite.

Nach vier Jahren Schattendasein elektrisiert die Formel E auf einmal die Autoindustrie, weil Hersteller zunehmend Elektroautos auf den Markt bringen. Im kommenden Jahr wird auch Porsche in der Rennserie starten. Das Unternehmen erwarte sich davon "wichtige Impulse für unsere zukünftigen Serienmodelle", sagt Malte Huneke, der Technische Projektleiter des Formel-E-Programms beim Zuffenhausener Hersteller. "Die Weiterentwicklung von Schlüsseltechnologien wie Elektromotor und Umrichter, Getriebe und Kühlsystem sowie das Energiemanagement stehen hier im Mittelpunkt."

Einheitsrennauto macht Wagenwechsel überflüssig

In der Formel E ist der technische Wettbewerb klar begrenzt. Wesentliche Komponenten sind weiterhin für alle Teams identisch, was Entwicklungskosten dämpfen soll. Einheitlich ist etwa das Chassis aus Carbon mit verkleideten Vorderrädern und zwei Heckflügeln.

Darunter verbirgt sich eine bedeutende Neuheit, die ebenfalls in allen Autos steckt: der Lithium-Ionen-Stromspeicher von McLaren Applied Technologies. Er wiegt 374 Kilogramm und bietet 52 kWh nutzbare Kapazität. Damit wird der bislang in der Formel E übliche Autowechsel während des Rennens überflüssig. Jeder WM-Lauf dauert nun 45 Minuten plus eine Runde.

Akkus werden leistungsstärker - und brauchen nicht mehr Platz

Auch diese Innovation weist den Weg für käufliche Elektroautos: Ihre Akkus erhalten nach und nach mehr Kapazität pro Kilo und nehmen dabei nicht mehr Raum ein. BMW bekommt inzwischen 42,2 Kilowattstunden im i3 unter, wo vor einigen Jahren lediglich die Hälfte an Strom gebunkert werden konnte.

Auf der Rennstrecke wird es darauf ankommen, die im Akku gespeicherte Energie passgenau einzusetzen. "Es ist deutlich komplexer, einen Formel-E-Rennwagen zu fahren als ein konventionelles Rennauto", sagt BMW-Motorsportdirektor Marquardt. "Bei jeder Entscheidung im Cockpit muss der Fahrer bedenken, wie sich ein möglichst großer Teil der eingesetzten Energie wieder rekuperieren lässt." Die dabei genutzte individuelle Technologie der einzelnen Teams entscheidet mit über Sieg und Niederlage.

Aus deutscher Sicht wird sich die Spannung im Dezember 2019 nochmals steigern. In der sechsten Saison treten mit Audi, BMW, Mercedes und Porsche gleich vier heimische Werksteams an - das gab es auf so hohem Motorsportniveau noch nie.

Das Timing ist nicht ganz zufällig. Spätestens Ende 2019, wenn die übernächste Formel-E-Saison beginnt, haben alle der beteiligten deutschen Marken auch mindestens ein Elektroauto für Privatkunden im Angebot.

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insgesamt 73 Beiträge
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ceen 12.12.2018
1. Umweltfreundlich
DIe Formel E ist genauso dreckig, wie die Formel 1. Das bisschen Benzin was die Rennautos ausstoßen fällt wohl kaum ins Gewicht gegen Transport der Mannschaft und der gesamten Ausrüstung zum nächsten Kontinent.
Aquifex 12.12.2018
2.
Man darf bei aller Euphorie zwei Dinge nicht vergessen: Zum einen ist die Formel E die Rennserie mit ca. 6 Mio EURO pro Auto und Saison die mit den geringsten Kosten für die Teams bei gleichzeitig ge-hypter medialer Präsenz durch den aktuellen aber bisher durch eigentlich nicht zu rechtfertigenden Elektro-Hype generell, und zum anderen sind die wirklich interessanten Teile des Autos, nämlich die Batterie und die Leistungselektronik NICHT zur Entwicklung freigegeben. Man will das nicht, weil man dann ein Wettrüsten der Hersteller in diesen Bereichen befürchtet, was die Kosten explodieren lassen würde. Allerdings würde das sie Serie überhaupt erst wirklich interessant machen. Momentan wird sie von Motorsport-Fans nur deshalb verfolgt, weil sie die Fahrer kennen und im Winter sonst wenig "echten" Rennen laufen. Die Freigabe der Batterie-Entwicklung wäre allerdings etwas, was einen substanziellen Gewinn für die Strasse bedeuten würde, wenn man denn elektrisch fahren will. Leider gehen die Veranstalter diesen in meinen Augen etwas faulen Kompromiss ein. Schaut man in die Entwicklungen der Langstrecken-Serie WEC von 2012 bis heute, sieht man, was passieren kann. Audi, Porsche und Toyota leisteten sich in der LMP1 Klasse eine Technikschlacht vom Feinsten, die auf der Rennstrecke zu wirklich spannenden Rennen führte. (Man denke an das rundenlange Katz und Mausspiel von Jani und Fässler im Porsche bzw Audi in Silverstone 2015). Diese Entwicklung hatte zur Folge, daß die Kosten in den Bereich von 250 Mio EURO pro Team stiegen, so daß sich Audi und Porsche getrieben durch den Dieselskandal aus der Serie zurückzogen und heute nur noch Toyota die Fahne hochhält....und nicht geschlagen werden kan, so daß man nun das technische Reglement ändert. Auch hier gab es den Tech-Transfer von der Rennstrecke auf die Strasse, was z.B. die Hybridtechnologie betrifft. Die Hersteller profitierten von der Serie, technisch wie medial, trotz der Tatsache, daß die WEC mit Ausnahme der "24h von Le Mans" bei weitem nicht die Aufmerksamkeit erhielt oder erhält, wie es aktuell der Formel E zuteil wird. Soll heißen: Da der Formel E eine erstaunliche Medienpräsenz eingeräumt wird, sollte man erst Recht das Wettrüsten erlauben! Dann gäbe es deutlich interessantere Rennen und wesentliche Entwicklungen im Bereich E-Mobilität.
thrust26 12.12.2018
3. Nee
Zitat von ceenDIe Formel E ist genauso dreckig, wie die Formel 1. Das bisschen Benzin was die Rennautos ausstoßen fällt wohl kaum ins Gewicht gegen Transport der Mannschaft und der gesamten Ausrüstung zum nächsten Kontinent.
Den maximaler Beitrag zur Umweltverschmutzung tragen bei weitem die anreisenden Zuschauer bei. Da die FE direkt in der Stadt fährt und (noch) weniger Zuschauer hat als die F1, ist sie auch sauberer. Wobei, mit weitem Abstand am dreckigsten ist der Fußball.
mikko11 12.12.2018
4. Nachtanken
---Zitat--- Darunter verbirgt sich eine bedeutende Neuheit, die ebenfalls in allen Autos steckt: der Lithium-Ionen-Stromspeicher von McLaren Applied Technologies. Er wiegt 374 Kilogramm und bietet 52 kWh nutzbare..... ---Zitatende--- Gut - denn dieses "Nachtankprinzip" war an Peinlichkeit kaum zu übertreffen. Die vereinbarten 45 Minuten zeigen den Status Quo auf, mehr ist momentan wohl nicht zu schaffen. Wenn man kein attraktives Rahmenprogramm hinzubekommt, wird man wegen 45 Minuten Action nicht viele Life-Zuschauer anlocken können.
BeatDaddy 12.12.2018
5. Elektromobilität
ist und bleibt nur ein Zwischenschritt zu den wirklich interessanten Antriebsquellen, wie Wasserstoff oder Brennstoffzellen. Deutsche Autokonzerne hinken mal wieder hinterher. Es werden Abermillionen für Formel E-Autos ausgegeben, in der Hoffnung, daß diese Autos endlich mal ein ganzes Rennen durchhalten...Andererseits hilft es, die Steuerlast der Konzerne zu senken...Von der ganzen Investitionspolitik abgesehen sind diese Rennen auch noch Hundert Mal uninteressanter, als Formel1-Rennen. Und so lange die Zuschauer mit ihren "Stinke-Autos" anreisen, in Hotels mit Klimanlage übernachten, etc. braucht mir niemand etwas von "sauberem" Rennsport zu erzählen.
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