Auch Kleinvieh macht Kilometer

22. August 2013, 18:34
73 Postings

300 Kilogramm weniger als ein üblicher Kleinwagen, neue Materialien und ein sparsamer Erdgasantrieb: Das verspricht der Prototyp des "Cult"-Autos

Lässt man Experten in die Zukunft des Autos blicken, fällt im Zusammenhang mit Antriebstechnologien früher oder später der Begriff "Diversifizierung" - also die Erhöhung der Vielfalt an automobilen Antriebstechnologien. Gut möglich, dass je nach Anwendung und (politischen) Rahmenbedingungen Autos mit Verbrennungsmotor, Mischformen aus Elektro- und Verbrennungsmotor, reine E- oder auch Brennstoffzellenautos koexistieren werden.

"Es wird noch lange Zeit einen verhältnismäßig kleinen Anteil an Elektrofahrzeugen geben und einen weitaus größeren an Benzin-, Diesel- und Gasfahrzeugen und natürlich eine Fülle an Hybridfahrzeugen. Ich glaube aber nicht, dass sich eine Technologie alleine auf absehbare Zeit durchsetzen wird", sagt dazu Peter Hofmann vom Institut für Fahrzeugantriebe & Automobiltechnik der TU Wien. Verschiedene Technologien werden nebeneinander existieren. "Aus Sicht der Forschung ist es durchaus sinnvoll, sich allen Möglichkeiten zu widmen", sagt der Motorenexperte. Auch um international nicht den Anschluss zu verpassen.

Das gilt im Besonderen für die Auto-Zulieferindustrie. Ein Sektor, der in Österreich traditionell sehr stark ist. Aktuell sind in dieser Branche 700 Unternehmen direkt tätig, die zuletzt jährlich 21,5 Milliarden Euro umgesetzt haben. Eine Exportquote von 90 Prozent unterstreicht deren hohe Wettbewerbsfähigkeit und Bedeutung für internationale Auftraggeber wie BMW, Audi oder VW. Insgesamt arbeiten hierzulande 370.000 Menschen im automotiven Sektor. Jeder neunte Arbeitsplatz hängt direkt oder indirekt vom Automobil ab, heißt es aus dem Wirtschaftsministerium. Nicht nur dort sieht man gerade in Forschung und Entwicklung den "Zündschlüssel zum Erfolg".

Wie sich die Autowirtschaft mit der Wissenschaft verzahnt, illustriert das Projekt "Cult - Cars' Ultralight Technologies". Unter Federführung von Magna Steyr in Graz arbeiten seit 2010 das Polymer Competence Center Leoben (PCCL), der Lehrstuhl für Verarbeitung von Verbundwerkstoffen der Montanuniversität Leoben, das Institut für Fahrzeugantriebe & Automobiltechnik der TU Wien, das Österreichische Gießereiinstitut, die 4a manufacturing GmbH und der Flugzeugausrüster FACC AG zusammen. Ziel ist eine umfassende Gewichtreduktion des Fahrzeugs bei gleicher Sicherheit und hohem Komfort. "Um das Gewicht eines Kompaktautos von 900 Kilogramm auf 600 Kilogramm zu reduzieren und den CO2-Ausstoß unter 50 Gramm pro Kilometer zu drücken, so wie es das Projektziel vorsieht, braucht es ein Gesamtkonzept, das einen sparsamen Motor und Leichtbau beinhaltet", sagt Projektleiter Wolfgang Fritz von Magna Steyr.

Um das Fahrzeug leichter zu machen und dadurch den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen zu senken, setzt man beim viersitzigen, 3,6 Meter langen "Cult-Auto" auf einen Multimaterialmix, der auf Aluminium basiert, aber auch thermoplastische Faserverbundwerkstoffe, sogenannte Organobleche, mit einbezieht. "Diese Verbundmaterialien bestehen aus einer endlosen Faserverstärkung etwa in Form eines Gewebes und einer polymeren Matrix. Als Fasermaterialien kommen vorwiegend Glas-, Kohlenstoff- und Aramidfasern zum Einsatz, erklärt der Kunststofftechniker Markus Wolfahrt vom PCCL. "Sie lassen sich zu dreidimensionalen Produkten umformen und kommen etwa für Stoßfängerträger, die aus einem Querträger und Crashboxen bestehen, zum Einsatz." Neben dem Automobilbau stellen die Luftfahrt sowie die Sport- und Freizeitindustrie weitere potenzielle Anwendungsfelder dieses leistungsfähigen Materials dar. Gegenwärtige Forschungsprojekte lassen zudem weitere technologische Verbesserungen am Werkstoff selbst sowie im Bereich der Prozesstechnologie und der Automatisierung erwarten, schildert Wolfahrt.

"Durch Materialsubstitution haben wir hundert Kilogramm eingespart. Die restlichen 200 Kilogramm der insgesamt 300 Kilogramm Gewichtsreduktion haben wir durch Funktionsintegration und konsequentes Downsizing erreicht", sagt Fritz. So habe man beim Cult beispielsweise auf die herkömmliche Tankklappe verzichtet und diese quasi in die Motorhaube integriert. Diese lässt sich durch einen Hebel einen Spalt weit öffnen, der Kunde tankt, drückt die Haube wieder zu. Damit habe man sich das Material für die Tankklappe erspart. "So entfällt Gewicht und damit Kosten", sagt Fritz. "Im Gesamtansatz ergibt sich daraus ein großes Einsparungspotenzial: Bauteile, die nicht verbaut werden müssen, erzeugen keine Kosten, was die Mehrkosten für die Verarbeitung von Kunststoffteilen wieder ausgleicht." So soll der Cult nur um maximal 3000 Euro teurer als ein vergleichbarer Pkw sein.

Die Halbierung des CO2-Ausstoßes kann durch fahrzeugseitige Maßnahmen alleine nicht erreicht werden. Aus diesem Grund habe man sich für Erdgas (CNG, Compressed Natural Gas) als Kraftstoff und einen entsprechenden Motor entschieden, schildert Fritz weiter: "Diverse Studien haben ergeben, dass CNG aufgrund des besseren Verhältnisses von Wasserstoff zu Kohlenstoff eine interessante Alternative zu Benzin ist." Denn Methan besteht aus einem Kohlenstoff- und vier Wasserstoffatomen, klassisches Benzin hingegen hat im Mittel acht Kohlenstoffatome und 18 Wasserstoffatome. Das heißt, man verbrennt mit Erdgas im Motor um rund 25 Prozent weniger Kohlenstoff als mit Benzin. Schließlich soll der CO2-Ausstoß des Cult bereits 31 Prozent unter dem des Basisbenziners liegen.

Erdgasmotor mit Turboaufladung

Entwickelt wurden der entsprechende Erdgasmotor und der dazugehörige Antriebsstrang an der TU Wien. "Im Prinzip handelt es sich um einen Ottomotor, der so modifiziert wurde, damit er den besonderen Anforderungen des Kraftstoffs Erdgas gerecht wird", sagt Peter Hofmann. Basis ist ein Dreizylinder-Benziner mit 658 Kubikzentimetern Hubraum, 47 KW (64 PS) und Turboaufladung, wobei die Ingenieure auf Direkteinblasung des Erdgases in den Brennraum und hohe Verdichtung setzen. Gas habe den Vorteil einer hohen Klopffestigkeit (Oktanzahl 130), wodurch sich die Verdichtung des Motors erhöhen lasse und dadurch auch der thermische Wirkungsgrad, wie Hofmann erklärt. Der Antriebsstrang wurde dementsprechend modifiziert. Das Team arbeitet derzeit mit Hochdruck an der Applikation, sodass bis zum Projektende im November 2013 das Ziel von 50 Gramm CO2 pro Kilometer erreicht werden soll. Der Prototyp ist schon fahrbereit.

Hofmann sieht das Erdgasauto nicht als Brückentechnologie hin zum Elektroauto. Für ihn ist klar, dass jene Technologie die besten Chancen hat, die dem Kunden keine Nachteile beschert. Sei es durch einen zu lange dauernden Ladevorgang, hohe Anschaffungskosten, geringe Reichweite oder mangelnde Tankstelleninfrastruktur. "All diese Probleme treten beim Erdgasauto nicht auf", hält Hofmann fest. Erdgas sei noch ausreichend vorhanden. Außerdem, fügt Wolfgang Fritz hinzu, könne das Auto gegebenenfalls später auch mit Biomethan betankt werden. Auch sicherheitstechnische Bedenken räumt er aus: "Autofahrer sind seit Jahrzehnten gewohnt, mit einem hochproblematischen Stoff - Benzin - zu hantieren. Mit Erdgas ist es genauso sicher, aber hier fehlt noch die Gewohnheit, was zu Unsicherheiten führt." Beide sehen den Erdgas-Kleinwagen als Alternative zum rein batterieelektrischen Vehikel.

"Wir wollen zeigen, was möglich ist", sagt Fritz, "auch wenn das Fahrzeug so wahrscheinlich nicht in Serie gehen wird." Schließlich sei man kein Autobauer, sondern Zulieferer. "Automobilhersteller werden sich wohl Teile aus dem Konzept, die ihnen machbar erscheinen, herausnehmen und verwerten." Magna wolle aber auch bei anderen Entwicklungen am Ball bleiben, sei es das Elektroauto oder auch das Wasserstoffauto mit Brennstoffzelle, hält Fritz fest: "Denn wenn der Durchbruch gelingt, wollen wir dabei sein." (Markus Böhm, Inno, DER STANDARD, 22.8.2013)

  • Der Prototyp des "Cult" ist fahrbereit. An der Zielsetzung, die Emissionen auf 50 Gramm CO2 pro Kilometer zu drücken, wird noch gearbeitet.
    foto: magna steyr

    Der Prototyp des "Cult" ist fahrbereit. An der Zielsetzung, die Emissionen auf 50 Gramm CO2 pro Kilometer zu drücken, wird noch gearbeitet.

  • Artikelbild
    foto: magna steyr
Share if you care.