Wir Energieverschwender, Teil 3 – Das Auto

Lupo3L Drehzahlmesser (Quelle: Wikipedia)

Vor zwölf Jahren fuhr ein VW Lupo 3L mit 793 Litern Diesel um die Welt – ein Durchschnittsverbrauch von 2,4 Litern Diesel auf 100km. Auch heute noch führt dieses Fahrzeug die Sparsamkeitsrangliste auf spritmonitor an: Die 158 Lupo 3Ls dort verbrauchen im Schnitt 3,7 Liter, die Spitzengruppe ist nicht weit weg von den Rekordwerten der Weltreise aus dem Jahr 2000.

Damals wie heute, und auch 1991 schon, lag der Primärenergieverbrauch für den automobilen Individualverkehr bei gut 14 KWh pro Tag und Person. Platz 2 auf unserer Energieverschwenderliste. Gleichzeitig ist der Durchschnittsverbrauch aller Autos in Deutschland (Otto- und Dieselmotoren) laut Wirtschaftsministerium seit 1990 von 8,8 auf 6,6 Liter pro 100km gefallen. Fortschritte bei der Motorentechnologie wie beim Lupo 3L wurden also offensichtlich durch erhöhte Fahrleistungen wieder ausgeglichen.

Wie viel Effizienzpotential steckt noch im Auto? Sind Werte jenseits der 2,4 Liter auf 100km möglich? Antwort: Nein. Nicht mit Autos heutigen Gewichts und heutiger Größe.

Die zugrundeliegende Physik hat David MacKay in seinem Buch „Renewable Energy – Without the Hot Air“ (deutsch bei Thomas Kerscher) ausführlich hergeleitet: Anhang A: Autos II (Link zur deutschen Fassung). Im wesentlichen hängt der physikalische Energieverbrauch beim Autofahren von der Geschwindigkeit, dem Gewicht, dem cw-Wert und der Querschnittsfläche ab. Weniger als diese Energie kann ein Auto für eine bestimmte Wertekombination aus Geschwindigkeit, Gewicht, cw-Wert und Querschnittsfläche nicht brauchen. Setzt man diese Energie zu dem tatsächlich gemessenen Spritverbrauch in Relation, kommt man auf einen Wirkungsgrad: Nutzenergie zu eingesetzte Primärenergie.

Mit Hilfe des „Wirkungsgradrechners für Autos“ bei pege.org geht das ganz einfach. Ich habe die Rechnung mal für meinen Skoda Roomster gemacht. Der wiegt laut Datenblatt 1322 Kilogramm, hat einen cw-Wert von  0,325 und eine Querschnittsfläche von 2,71 Quadratmeter. Bei konstant 100km/h braucht er damit mindestens 15,2 KWh Energie 100km.

Tatsächlich verbraucht der Roomster bei 100km/h etwa 4,2 Liter Diesel, also 40 KWh Energie. Der Wirkungsgrad beträgt damit 37%.

Der „Wirkungsgradrechner für Autos“ beantwortet auch die Frage, warum ein Skoda Fabia Combi – gleiche Plattform, gleicher Motor – einen 12% niedrigeren Normverbrauch als der Roomster hat: 7% weniger Gewicht, etwas besserer cw-Wert, aber vor allem 10% weniger Querschnittsfläche als der doch recht hoch bauende Roomster. So errechnet pege.org 12,6% weniger Energie für eine Geschwindigkeit von 100km/h. Gleicher Motor, gleicher Wirkungsgrad, also 12,6% niedriger Normverbrauch!

Womit wir zurück bei meinem „Nein“ zu der Frage sind, ob Autos noch viel sparsamer werden können. Denn das können sie nur, wenn sie deutlich leichter und (von der Querschnittsfläche her) kleiner werden.

Der Lupo 3L zB wiegt nur 830kg, hat einen cw-Wert von 0,29 und eine Querschnittsfläche von 2,36qm. Setzt man das Durchschnittstempo der Weltrekordfahrt an (86km/h), so errechnet sich dafür mit pege.org ein Motorwirkungsgrad von 41% – gar nicht so viel besser als beim Standard TDI Motor meines Roomsters. Der Schlüssel zum Rekordverbrauch ist hauptsächlich das geringe Gewicht!

Das für 2013 geplante „1-Liter-Auto“ VW XL-1 soll 795kg wiegen, einen cw-Wert von 0,186 und eine Querschnittsfläche von nur 1,93qm haben. Das ergäbe bei einem Wirkungsgrad von 41% einen Dieselverbrauch von 1,5 Litern. Für den angestrebten Verbrauch von 0,9 Liter Diesel wäre ein Wirkungsgrad von 68% nötig – herausfordernd aber nicht technisch unmöglich.  Vor allem, wenn dank Hybridtechnik ein außerhalb der Dieselbilanz aufgeladener Elektromotor hilft, die zum Vortrieb nötigen 6 KWh/100km aufzubringen.

Fazit: Deutlich bessere Verbrauchswerte beim Automobil sind nur möglich wenn:

• Das Fahrzeuggewicht deutlich sinkt. Ein Mittelklasse Bestseller wie der Audi Q5 wiegt heute allerdings eine satte Tonne mehr als ein Lupo 3L im Jahr 2000.
• Die Querschnittsfläche deutlich kleiner wird. Unter 2qm bedeutet Sportwagen-Flunderprofil wie beim XL-1, ein Kleinwagen hat 2,5qm. Der Trend (siehe Q5 oben) geht allerdings über die 3qm hinaus.
• Der Wirkungsgrad des Motors besser wird. Dieselmotoren sind hier effizienter als Ottomotoren – aber eine Verbesserung weit über die 41% hinaus ist nicht absehbar. Hybridkonzepte heben den Teillastwirkungsgrad (Stadtverkehr) von um die 10% mehr in Richting der 41%, weil Elektromotoren Wirkungsgrade von über 90% erreichen. Allerdings muß bei Strom natürlich immer beachtet werden, daß bei der Erzeugung – so nicht aus Wind, Sonne oder Wasserkraft hergestellt – 46% Wirkungsgrad anfällt.
• Wir einfach weniger fahren. Verbrauch ist schließlich Effizienz „Liter pro Kilometer“ mal „Kilometer“. Weniger Kilometer, weniger Verbrauch. Also mehr Fahrradfahren. David MacKay hat die oben diskutierten Einflußfaktoren Gewicht und Querschnittsfläche auch für Fahrräder ausgerechnet. Das Ergebnis: Verglichen mit einem mit einer Person besetzten Durchschnitts-Auto ist ein Fahrrad 30x energieeffizienter.

Was meint Ihr? Wie spart Ihr Sprit? Trauert Ihr dem Lupo 3L nach? Oder seid Ihr schon auf der Warteliste für den XL-1? Schreibt einen Kommentar und teilt Eure Meinung zu den Zahlen oben mit allen Lesern!