SPIEGEL ONLINE

SPIEGEL ONLINE

21. März 2012, 10:00 Uhr

Zehn Techniktricks gegen Spritverbrauch

Schluss mit durstig

Von

Benzin- und Dieselpreise steigen rasant, E-Mobile schaffen den Durchbruch bislang nicht. Deswegen fahnden Hersteller nach Wegen, um den Verbrauch beim Verbrennungsmotor zu verringern - zehn schlaue Techniken, die Sprit und Geld sparen.

"Das Ende der elektrischen Euphorie" - für viele Experten war dies die zentrale Botschaft des Autosalons in Genf. Die Mobilitätsrevolution fällt aus, der Wandel zur Elektromobilität wird noch ein sehr langer Weg. Die Gründe: Batterien sind noch viel zu teuer, für Brennstoffzellen als Stromerzeuger fehlen die Infrastruktur und das Interesse der Kundschaft. Das bedeutet, dass Verbrennungsmotoren noch auf lange Sicht der beherrschende Antrieb für Autos sein werden.

Für Autofahrer sind das schlechte Nachrichten, zumal steigende Spritpreise die tägliche Tour zum teuren Vergnügen machen. Ende vergangener Woche kletterte der Benzinpreis auf Rekordhöhe. Nach Angaben des ADAC erzielte ein Liter Super E10 mit 1,649 Euro im bundesweiten Schnitt einen neuen historischen Wert. Auch Diesel verteuerte sich weiter: Es wurden 1,528 Euro je Liter fällig, so viel wie seit Juli 2008 nicht mehr.

Deshalb werden in den Entwicklungsabteilungen der Hersteller und Zulieferer viel Geld und Energie in vergleichsweise konventionelle Technologien investiert. Vor allem geht es darum, bei herkömmlich angetriebenen Fahrzeugen den Verbrauch zu senken. Dabei werden erstaunliche Ergebnisse erzielt.

Hier sind die zehn wichtigsten Technologien, um den Spritdurst von Verbrennungsmotoren zu reduzieren.

Leichtbau - die schlanke Lösung

Leichtbau gilt als der Königsweg zum Spritsparen. Denn je weniger ein Auto wiegt, desto weniger Energie muss eingesetzt werden, um es zu bewegen. 100 Kilogramm weniger Gewicht, so die Faustformel, bedeuten im Durchschnitt etwa 0,3 bis 0,5 Liter weniger Verbrauch. Große Gewichtseinsparungen sind durch Karosserien aus Karbon möglich, weil der Kohlefaserverbundstoff nur einen Bruchteil von Stahl oder Aluminium wiegt.

Der Haken daran: Karbon ist extrem teuer und lässt sich bislang kaum in schneller Taktung maschinell verarbeiten. Deshalb beschränken sich die Anwendungen auf Supersportwagen wie den Lamborghini Aventador und exklusive Hightech-Autos wie den kommenden BMW i3. Viele Autobauer setzen beim Abspecken vorerst auf das Leichtmetall Aluminium. Ihre Neuheiten zeigten sie auf dem Genfer Autosalon: Mercedes setzt beim SL beispielsweise auf eine Karosserie aus Aluminium und reduziert damit das Gewicht um bis zu 140 Kilo.

Auch der Audi A3 wird durch Hauben und Kotflügel aus Aluminium um bis zu 80 Kilo leichter als das bisherige Modell, ebenso wie der neue Mazda 6, der im Herbst auf die Straße kommt und 100 Kilo weniger wiegt als sein Vorgänger. Das allerdings ohne den Einsatz teuren Leichtmetalls, sondern einfach durch eine intelligente Konstruktion mit dünneren, aber dennoch stabileren Blechen. Das Gute am Leichtbau: Er wird auch in Zukunft wichtig bleiben. Denn natürlich gilt auch für Autos mit alternativen Antrieben, dass sie umso weniger Energie benötigen, je leichter sie sind.

Aerodynamik - sparen mit Stromlinien

Die Aerodynamik ist die vielleicht billigste Art des Spritsparens, denn eigentlich braucht es nur die entscheidenden Ideen, um ein Auto windschnittig zu machen. Diese vom sogenannten Strömungswiderstandskoeffizienten (Cw-Wert) diktierte Disziplin war schon einmal populär - vor rund 80 Jahren, als Edmund Rumpler den Tropfenwagen erfand. Bereits in den achtziger Jahren erlebte die Aerodynamik ein Comeback, als Audi mit dem Modell Audi 100 mit einem Cw-Wert von 0,30 eine neue Bestmarke für Serienlimousinen aufstellte. Auch jetzt wird wieder akribisch im Windkanal gearbeitet. Zum Beispiel hat das Coupé der Mercedes E-Klasse einen Cw-Wert von 0,24.

"Dieser Feinschliff zahlt sich aus", sagt Mercedes-Chef-Aerodynamiker Teddy Woll. Eine Reduktion des Luftwiderstandsbeiwerts von 0,25 auf 0,24 spart im Normzyklus etwa zwar nur 0,04 Liter Benzin auf 100 Kilometer. Bei der alltäglichen Fahrt außerhalb des Labors liege der Verbrauchsvorteil allerdings bei 0,08 bis 0,12 Liter. Interessant wird es bei einer schnellen Autobahnfahrt. Da sind sogar 0,21 bis 0,42 Liter Ersparnis möglich. Bei 250 km/h bedeutet ein Minus von 0,01 sogar bis zu 0,67 Liter weniger Benzin, sagt der Mercedes-Mann.

Dabei ist nicht nur eine strömungsgünstige Karosserie wichtig: Es gibt auch ein paar aerodynamische Tricks, mit denen die Luft besonders widerstandsfrei am Fahrzeug vorbeigeführt wird. So hat zum Beispiel der neue BMW 3 einen sogenannten Air-Curtain; der Fahrtwind wird derart durch den Vorbau gelenkt, dass er sich wie ein Vorhang vor die Räder legt und so spritzehrende Luftverwirbelungen im Radkasten vermeidet.

Downsizing - kleiner ist mehr

Mehr Leistung mit kleinerem Hubraum und weniger Zylindern - so lässt sich der aktuelle Trend des Downsizings zusammenfassen. Kompensiert wird der geringere Brennraum in der Regel durch Turboaufladung und Direkteinspritzung.

Dass dabei dennoch der Verbrauch zurückgeht, liegt an zwei Faktoren: Zum einen sind die kleineren Motoren auch leichter und helfen so beim Gewichtsparen. Und zum anderen entstehen bei weniger Zylindern auch weniger Reibungsverluste, so dass im Umkehrschluss der Wirkungsgrad steigt. Das Downsizing setzte bereits vor einigen Jahren vor allem bei großen Limousinen und Geländewagen ein, als die bis dahin üblichen Achtzylindermotoren von Sechszylindermaschinen ersetzt wurden.

Mittlerweile sind alle Segmente davon erfasst: In der Mittelklasse werden Sechs- von Vierzylindermotoren verdrängt. Und bei den Kompakt- und Kleinwagen sind bereits Zwei- und Dreizylinderaggregate im Einsatz. Bei Ford geht jetzt der Kompaktwagen Focus mit nur drei Zylindern an den Start. Er verbraucht 4,8 Liter, das sind 1,1 Liter weniger als mit dem bisherigen, gleichstarken Vierzylinder.

Rekuperation - in der Wärme liegt die Kraft

Beim Bremsen entsteht durch Reibung Wärme, und Wärme ist Energie - die jedoch in diesem Fall ungenutzt bleibt. Das muss nicht sein. Moderne Autos sind gelegentlich mit sogenannten rekuperativen Bremssystemen ausgestattet. Das bedeutet: Die Batterie wird über die Lichtmaschine immer dann mit Strom aufgeladen, wenn beim Bremsen Energie anfällt.

In diesem Bereich geht aber noch mehr, sagt beispielsweise Mazda und präsentierte in der Studie Takeri erstmals das System i-Eloop. Dabei kommen Supercaps zum Einsatz. Diese Strompuffer - etwa fünf Kilo schwer und wenige hundert Euro teuer - helfen bei der elektrischen Energierückgewinnung. "Sie sind innerhalb weniger Sekunden voll geladen und können die Energie auch genauso schnell wieder abgeben", sagt Mazda-Ingenieur Uwe Kracht.

Nutzt man diese Energie, wird der Motor während der Fahrt entlastet und obendrein die normale Batterie so sehr geschont, dass sie künftig ein Autoleben lang hält. "Unterm Strich sparen wir im kommenden Mazda 6, wo i-Eloop erstmals zum Einsatz kommen wird, rund zehn Prozent Sprit", sagt Kracht. Bislang allerdings gibt es diese Technik nur in Rennwagen und in Schwerlastkränen.

Segeln - einfach dahingleiten

Der Luftwiderstand ist gering, der Rollwiderstand der Reifen ebenso - moderne Autos könnten, erst einmal in Schwung, oft kilometerweit ohne Antrieb dahinrollen. Das machen sich immer mehr Hersteller zunutze und bringen neuen Modellen das sogenannte Segeln bei. Sobald man bei gleichmäßiger Autobahnfahrt den Fuß vom Gas nimmt, klemmt die Getriebeelektronik den Motor ab. Je nach Fahrzeugmodell fällt er dann in den sparsamen Leerlauf oder wird mit Hilfe der Start-Stopp-Automatik komplett abgeschaltet.

Das funktioniert bei Autos wie dem Porsche Panamera Hybrid sogar bis weit jenseits von 130 km/h. BMW hat vor anderthalb Jahren den Prototyp eines Systems vorgestellt, das noch eine Stufe weiter geht: Dabei ist die Elektronik mit dem Navigationssystem gekoppelt - der Fahrer wird rechtzeitig auf Kreuzungen, Geschwindigkeitsbegrenzungen oder Ortschilder hingewiesen, so dass er den Fuß früher vom Gaspedal nehmen und damit das Auto länger segeln lassen kann.

Zylinderabschaltung - gönne dem Motor eine Pause

Aus acht mach vier - wann immer man im neuen Mercedes SLK 55 AMG, im Bentley Continental oder im Audi S8 den Fuß ein wenig vom Gas nimmt, legt das Motormanagement vier der vorhandenen acht Zylinder still. Der Motor arbeitet dann auf Sparflamme und verbraucht entsprechend weniger Sprit. Zylinderabschaltung heißt diese Technologie, die bei den potenten Achtzylindern dieser Modelle bis zu 40 Prozent Verbrauchsvorteil bringt und schon vor 20 Jahren einmal modern war. Weil damals die Elektronik aber noch nicht leistungsstark genug für die komplexe Regelung war und der Komfort entsprechend mäßig, blieb diese Lösung lange Zeit links liegen.

Mit Direkteinspritzung, Bordrechnern und elektronischen Soundgeneratoren feiert die Zylinderabschaltung jetzt ein Comeback. Und zwar nicht nur in der Oberklasse. Dass der Trick auch bei kleineren Motoren funktioniert, hat VW auf dem Genfer Salon mit dem Polo BlueGT gezeigt. Genau wie im Audi A1 Sportback kommt dort ein 1,4 Liter großer Benzin-Direkteinspritzer zum Einsatz, der zwei von vier Zylindern abschalten kann. Bei Vollgas reichen die 140 PS für weit mehr als 200 km/h, aber bei leichtem Gasfuß wird der Motor zum Zweizylinder. "Das spart im Normzyklus einen halben Liter", sagt VW-Entwicklungsvorstand Ulrich Hackenberg. "Im Alltag sind es sogar noch mehr."

Hybridisierung - ein bisschen Strom geht immer

Nur weil sich Elektroautos bislang noch kaum verkaufen, ist die Elektrifizierung des Autos natürlich nicht gescheitert. Im Gegenteil: Immer mehr Hersteller bringen derzeit Hybridmodelle auf den Markt, die zumindest streckenweise rein elektrisch fahren können. War das lange Zeit eine Domäne von Modellen wie dem Toyota Prius oder dem Honda Insight, stromert es mittlerweile in allen Segmenten. Geländewagen wie der VW Touareg oder der BMW X6 haben genauso einen elektrischen Hilfsmotor an Bord wie der BMW 5er oder der Porsche Panamera.

Während Hybridpionier Toyota jetzt mit dem Yaris Hybrid für 16.950 Euro mit dieser Technik ins Massengeschäft drängt, drehen die Europäer weiter an der Sparschraube und kombinieren den E-Motor erstmals mit einem Diesel. Bei Peugeot kann man diese Technik im 3008 und im 508 bereits kaufen, und bei Mercedes geht sie demnächst in der E-Klasse in Serie. Mit einem Normverbrauch von 4,2 Litern braucht der Wagen dann kaum mehr als die vergleichsweise kleine A-Klasse.

Eco-Routing - so helfen Navigationssysteme

Dass der schnellste oder der kürzeste Weg nicht immer der angenehmste ist, weiß jeder Radfahrer, der auf einer Abkürzung schon mal eine knackige Steigung hinaufstrampeln musste. Dieses Wissen wird nun mehr und mehr auch Navigationssystemen in Autos eingebläut. Die elektronischen Pfadfinder bieten somit auch die jeweils ökonomischste Route an, die um spritzehrende Steigungen oder staugefährdete Innenstädte herumführt und dafür lieber ein paar Kilometer Umweg in Kauf nimmt.

In einem Prototyp des Porsche Panamera geht dieses Eco-Routing noch weiter; das dort eingesetzte System ACC InnoDrive kombiniert das radargestützte Abstandsregelsystem ACC mit den Daten eines besonders detaillierten Navigationssystems. Die Elektronik beschleunigt und bremst automatisch, der Fahrer muss nur noch lenken. Dabei achtet das System nicht nur auf den Vordermann und die Geschwindigkeitsbeschränkungen, sondern auch auf die Topografie und den Streckenverlauf. So rollt der Wagen im Leerlauf mit genau dem richtigen Tempo auf Kurven zu. Er weiß auch, ob er hinter Kuppen bremsen muss oder beschleunigen kann und wann er spritsparend über die Landstraße segeln darf.

Das in mehreren Stufen - von "komfortabel" bis "sportlich" - programmierbare System erbrachte eine Verbrauchssenkung von etwa zehn Prozent. Bei Hybridautos steigt die Bedeutung solcher Routenplaner noch: dann nämlich liefern das Navigationssystem und die Streckenvorschau die Entscheidungskriterien dafür, wann mit Strom oder mit Sprit gefahren wird. So werden beispielsweise Gefällestrecken zum Laden genutzt.

Start-Stopp-Automatik - abschalten an der Ampel

Ein Motor, der nicht läuft, braucht auch keinen Sprit. Weil nur die wenigsten Autofahrer diese einfache Regel beherzigen und viel zu selten den Motor an Ampeln oder Bahnübergängen abstellen, hat sich in den letzten Jahren die Start-Stopp-Automatik durchgesetzt. Egal, ob Diesel oder Benziner, Schaltgetriebe oder Automatik, Kleinwagen oder Luxuslimousine - sobald das Auto etwa vor einer roten Ampel zum Stehen kommt, schaltet die Technik den Motor von alleine ab und wirft ihn bei Grün wieder an.

Je nach Modell und Motor spart das zwischen 0,1 und 0,2 Liter beim Durchschnittsverbrauch, kann aber im Stadtverkehr deutlich mehr ausmachen. Und: Nahezu alle Hersteller arbeiten an der Vernetzung von Fahrzeug und Infrastruktur, so dass die Pkw-Elektronik künftig schon im Voraus die Ampelphasen kennt. Dann könnte sie den Motor - ohne Zutun des Fahrers - noch früher aus- und später wieder anschalten.

Efficiency-Tainment - aus Spaß am Spritsparen

Sparen kann auch Spaß machen. Anhand von Bordcomputern werden Fahrer deshalb bei ihrem Ehrgeiz gepackt und mit bunten Computergrafiken zum virtuellen Duell mit dem Spartrainer aufgefordert: Wer langsam und vorausschauend fährt, rechtzeitig schaltet und die Nebenverbraucher wohldosiert einsetzt, der sieht auf dem Display zum Beispiel Blümchen sprießen, Palmen wachsen oder - wie beim Mini - einen Goldfisch, der immer mehr Wasser zum Herumschwimmen erhält.

Mit klassischer Automobiltechnik habe das zwar nichts zu tun, sagt BMW-Entwickler Christof Schulze, der den Arbeitsbereich Efficiency-Tainment leitet, aber beim Spirtsparen helfe es dennoch. Bis zu zehn Prozent Verbrauchsreduktion seien damit zu holen, berichten Entwickler. Außerdem setzt Efficiency-Tainment an der labilsten Stelle des Spritspar-Systems an: beim Fahrer. "Wenn der nicht mitspielt", sagt ein Audi-Ingenieur, "dann laufen all unsere Entwicklungen ins Leere." Denn mit einem unbedachten Gasstoß macht ein unsensibler Fahrzeuglenker die Detailarbeit der Spritspartechniken im Nu zunichte.

URL:

Verwandte Artikel:


© SPIEGEL ONLINE 2012
Alle Rechte vorbehalten
Vervielfältigung nur mit Genehmigung