Ein alternatives Hybridkonzept aus Zwickau auf der Frankfurter IAA

Die Brennstoffzellen dominieren die meisten Antriebsszenarien der Zukunft, dem über 100-jährigen Kolbenmotor wird die Rentenzeit prophezeit.

Kraftstoffverbrauch, Kohlendioxid und Schadstoffe sind den Alternativsuchenden zu hoch. Der Hybrid als kombinierter Antrieb mit Elektro- und Verbrennungsmotor überzeugt eher wenige Abnehmer, meist in Japan und den USA. Die Brennstoffzelle ist jedoch auf Grund der technischen Komplexität, die ihren beachtlichen Preis hat, in den nächsten 15 Jahren kaum als Serienprodukt realisierbar. Ihre Umweltvorteile bei Wasserstoffbetrieb sind nur auf den ersten Blick überzeugend: Wasserstoff wird weltweit zu etwa 98 % aus Methan gewonnen, wobei wiederum CO2 entsteht. Es bleibt die viel gelobte Effizienz der Brennstoffzelle, die sich im Verbrauch widerspiegelt.

„Wie könnte ein Verbrennungsmotor die Rolle der Brennstoffzelle übernehmen?“, fragte sich das Forschungsteam um Professor Cornel Stan an der Westsächsischen Hochschule Zwickau. „Strom produzieren, weitgehend im Stationsbetrieb für einen Antriebs-Elektromotor – das kann ein Verbrennungsmotor auch, und zwar sehr effizient und weniger kostenaufwändig“, davon waren die Wissenschaftler überzeugt.

Die weiteren Anforderungen waren aber schnell erkennbar: Der Stromerzeuger mit Verbrennungsmotor müsste extrem kompakt und extrem preiswert sein. Extrem kompakt und preiswert? Zweitaktmotor! Der wird aber gerade wegen seines Verbrauchs und seiner Emission verteufelt.

Nicht so von den Zwickauern, die eine lange Erfahrung mit ihrer Domäne „Antriebskonzepte für Automobile“ haben: Wenn der Zweitakter nur mit Luft beatmet und mit Kraftstoff erst während der Verdichtung versorgt wird, haben diese Makel keinen Halt mehr. Die dafür passende Benzin-Direkteinspritzung entwickelten die Zwickauer auf der Grundlage ihres patentierten Verfahrens selbst, welches in vielen Motorgattungen zwischen Scooter und Hochleistungsauto appliziert wird.

Das Ergebnis:

Der „Brennstoffzellen-Ersatz“ wiegt als einfacher 2-Zylinder-Boxermotor gerade 8 kg, passt mit seinen Abmessungen 25x30x30 cm unter den Rücksitz eines kompakten Autos, samt 15 Liter Benzintank. Er geht automatisch an, wenn die Spannung der als Energiepuffer vorgesehenen Batterie unter den Sollwert gerät oder wenn der Antriebs-Elektromotor länger hoch belastet wird. Ansonsten ist er stand by. In einem Prototyp-Kompaktfahrzeug mit 900 kg wurde in dieser Konfiguration ein Verbrauch von 2,4 Liter/100 km im normierten Stadtzyklus erreicht. Der CO2-Ausstoß beträgt gerade mal ein Drittel von dem eines ähnlichen Fahrzeuges mit modernem Ottomotor. Die Reichweite: mehr als 400 km bis zum nächsten Stopp für Strom und Benzin. Agil ist das Fahrzeug in der Stadt – weil der Elektromotor kein Getriebe hat – und mit 120 km/h ein guter Kurzstreckenläufer. Im übrigen sind Stadtfahrt und Kurzstrecke wahre europäische Prägungen: 80% der Europäer wohnen in Städten, von denen fahren wiederum 80% weniger als 50 km am Tag. Das macht 64 % – ein Absatzmarkt mit Perspektiven, bei einem sehr konkurrenzfähigen Preis.

Für Zweitakt-Kritiker hat das Team von Professor Stan einen sehr kompakten Vierventil-Viertaktmotor mit Direkt-Einspritzung parat, der ein absolutes Novum darstellt: Es ist ein Ottomotor ohne Drosselklappe, etwa wie ein Diesel mit Zündkerze. Die Effizienz und das Reaktionsvermögen sind entsprechend hoch.

Der zu erwartende Rollentausch Brennstoffzelle – Verbrennungsmotor in der automobilen Zukunft wird auch durch das oben beschriebene Szenario belebt.

Der geschnittene Prototyp dieses alternativen Hybridautos (siehe Anlage) wird auf der IAA vom 11. bis 21. September 2003 am Stand der Westsächsischen Hochschule Zwickau, Halle 6.1 / Stand A 34, zu sehen sein. Er gewährt sehr tiefe Einblicke in die Anatomie des Antriebs und des Fahrzeuges.

Technische Details sind unter www.fh-zwickau.de/ftz/stan/publikationen abrufbar.