Wolfsburger zeigen Lösungsansätze für Mobilität ohne fossile Treibstoffe

Die Verknappung fossiler Rohstoffe und eine mehr denn je zu schützende Umwelt stellen die Automobilindustrie vor bisher unbekannte Herausforderungen. Dieser Problematik stellen sich zunehmend mehr Hersteller.

Heutige Technologien bleiben noch lange erhalten
Dr. Ing. Rudolf Krebs, Leiter der Volkswagen Aggregateentwicklung meint dazu: ,Ich bin der festen Überzeugung, dass uns die heutigen und gerade in der Entwicklung befindlichen Technologien noch lange erhalten bleiben. Weiterentwickelte Verbrennungsmotoren, zum Teil unterstützt durch Elektro-Motoren, reine Elektro-Antriebe und Brennstoffzellen werden nebeneinander existieren." Das Ziel der verschiedenen Motor-Entwicklungen steht aber schon heute fest: Die völlige Unabhängigkeit von fossilen Rohstoffen.

Fossile Brennstoffe so effizient wie möglich nutzen
In der ersten Stufe auf dem Weg zu dieser Unabhängigkeit geht es darum, die vorhandenen fossilen Brennstoffe so effizient wie möglich zu nutzen. Das Downsizing (die Verringerung des Hubraums) der aktuellen Benzin- und Dieselmotoren soll als kurzfristige Lösung dienen, um sparsam und emissionsarm mit fossilen Kraftstoffen umzugehen. Aktuelle Beispiele dafür liefert VW mit dem Polo BlueMotion, seiner TDI-Flotte, den TSI-Motoren mit Turboladern und Kompressoren (Twinchargern) sowie den Erdgas-Fahrzeugen mit EcoFuel-Motoren.

Neue Motorenkonzepte entwickeln
Die nächste Stufe bilden neu entwickelte Antriebe, wie das Motorenkonzept ,Clean TDI". Es befindet sich zur Zeit im Prototypen-Stadium und soll in der Serienversion die schärfsten Abgasgesetze der Welt erfüllen. Die Clean-TDI-Motoren sind außerdem ein wichtiger Bestandteil der Ende November 2006 in Los Angeles gestarteten Bluetec-Offensive der drei deutschen Automobilhersteller Audi, Mercedes-Benz und Volkswagen. Ziel dieser Partnerschaft ist es, den Begriff ,Bluetec" als einheitliche Bezeichnung für saubere und verbrauchsarme Pkw und SUV mit Dieselmotoren zu etablieren. Der erste Clean TDI feierte seine Weltpremiere im Concept-Car Tiguan, das auf der Los Angeles Auto Show vom 1. bis zum 10. Dezember 2006 vorgestellt wurde.


Kraftstoffe aus erneuerbaren Rohstoffen
Einen ebenfalls wesentlichen Schritt in Richtung Zukunft
soll die Kraftstoffgewinnung aus erneuerbaren Rohstoffen darstellen: Der aus Biomasse und Zellulose-Ethanol gewonnene Treibstoff SunFuel rückt speziell die Nutzung CO2-neutraler Biomasse in den Blickpunkt. Durch die Herstellung aus regenerativen Rohstoffen wird bei der Verbrennung von SunFuel nur so viel Kohlendioxid freigesetzt, wie der Atmosphäre zuvor durch die Energie liefernden Pflanzen entzogen wurde.

30 Prozent weniger Partikel-Emissionen
Als Treibstoff in herkömmlichen Dieselmotoren eingesetzt, soll SunFuel auch bei älteren Fahrzeugen und ohne technische Eingriffe die Partikel-Emissionen um fast 30 Prozent reduzieren können. Darüber hinaus reichen laut Volkswagen leichte Anpassungen des Zündzeitpunktes und der Einspritzmenge, um auch die Stickoxid-Emissionen um bis zu 30 Prozent zu senken. Außerdem soll SunFuel die Basis für den Einsatz völlig neuer Verbrennungsmotoren bilden, die ausschließlich mit regenerativen Kraftstoffen betrieben werden. Diese sollen weltweit ohne größere Anpassungen der Infrastruktur eingesetzt werden können.

Eine Kreuzung aus Diesel- und Ottomotor
Das hoch reine SunFuel stellt die Weichen für die intensive Weiterentwicklung des Diesel-Brennverfahrens hin zum Combined Combustion System (CCS). Synthetische Kraftstoffe sollen so einer kommenden Motorengeneration – und damit einer Schlüsseltechnologie auf dem Weg zum Ende des Erdölzeitalters – den Weg bereiten. CCS-Systeme sind eine Kreuzung aus Diesel und Ottomotor und werden im extremen Magerbetrieb gefahren. Dies führt dazu, dass der Motor in einigen Lastbereichen wie ein Diesel selbst zündet, während er in anderen Lastbereichen auf den zündenden Funken angewiesen ist wie ein herkömmlicher Ottomotor. Diese Technologie soll den niedrigen Kraftstoffverbrauch eines Dieselmotors mit der Abgasqualität eines Benzinmotors kombinieren.


Hybridantriebe als mittelfristige Lösungen
Eine weitere Möglichkeit der mittelfristigen Emissionsreduzierung sieht Volkswagen in der Einführung von Hybridantrieben, wie sie das Unternehmen aktuell in Form eines Prototypen namens Touran Eco.Power II vorgestellt hat. Das Hybridfahrzeug wird von einem 1,4-Liter-TSI-Motor angetrieben. Auf den Kompressor konnte durch die Kombination mit einem Elektromotor verzichtet werden, da dieser für die nötige Schubkraft im unteren Drehzahlbereich sorgt. Der modifizierte TSI-Motor leistet in dieser spezifischen Auslegung 150 PS und 220 Newtonmeter Drehmoment. Der Elektromotor stellt 27 PS und ein Drehmoment von 130 Newtonmetern zur Verfügung. Er fungiert auch als Startkupplung und Generator und ersetzt dadurch den Anlasser und die Lichtmaschine. Die Energie wird in einer 187-Volt-Batterie im Kofferraum gespeichert.

Wenig Verbrauch dank Elektromotor
Ein DSG-Getriebe soll den Verbrauch zusätzlich senken.
Da das Fahrzeug als Vollhybrid ausgelegt ist, lässt es sich bei niedrigen Geschwindigkeiten ausschließlich elektrisch betreiben. Die benötigte Energie wird beim Bremsen über den Elektromotor generiert. So wird ein Verbrauch von sechs Litern Benzin auf 100 Kilometern erreicht. Zu den Olympischen Spielen 2008 in Peking möchte VW eine Hybridflotte mit mehreren hundert Fahrzeugen präsentieren.

Vom Öl autark: Die Brennstoffzelle
Um langfristig eine von fossilen Brennstoffen völlig autarke Lösung bieten zu können, forschen die Wolfsburger auch an der Bennstoffzellen-Technologie. Dabei gehen sie ganz eigene Wege: Die Ingenieure haben eine in dieser Form weltweit einzigartige Hochtemperatur-Brennstoffzelle (HT-Brennstoffzelle) entwickelt: Sie soll zahlreiche Nachteile der bisher bekannten Niedrigtemperatur-Brennstoffzellen (NT-Brennstoffzelle) ausschalten, wie sie derzeit in nahezu allen Fahrzeugtypen mit diesem Antriebssystem eingesetzt werden.

Reduzierung von Kosten, Gewicht und Raumbedarf
Herkömmliche NT-Brennstoffzellen können nur bis zu einer Membran-Temperatur von 80 Grad Celsius betrieben werden. Steigt die Temperatur über diesen Wert, bricht die Energieproduktion der Brennstoffzelle zusammen und sie nimmt irreparablen Schaden. Um dies zu verhindern, müssen NT-Brennstoffzellen mit einem umfangreichen und teuren Kühlsystem ausgestattet werden. Allein die Kühlerfläche ist etwa dreimal so groß wie bei Dieselmotoren. Dies sorgt für ein umfangreiches Zusatzgewicht und verursacht die hohen Kosten der NT-Systeme. Die von VW entwickelte HT-Brennstoffzelle kann dagegen ohne Leistungsverlust bei Temperaturen von 120 Grad dauerhaft betrieben werden. Deshalb reicht hier ein einfacheres Kühlsystem, als es für eine NT-Zelle nötig ist. Dies reduziert das Gewicht und die Kosten signifikant. Darüber hinaus verringert sich der Raumbedarf um mehr als 30 Prozent. Prof. Dr. Jürgen Leohold, Leiter der Volkswagen Konzernforschung meint: ,Die Hochtemperatur-Brennstoffzelle wird das Gesamtsystem im Auto leichter, kompakter, standfester und preiswerter machen. Und das sind die entscheidenden Kriterien, um die Brennstoffzelle in Richtung Großserie auf den Weg zu bringen."

Brennstoffzellen-Serienfahrzeuge ab 2020
Volkswagen geht davon aus, das die ersten Prototypen mit Hochtemperatur-Brennstoffzelle 2009 in die Erprobung gehen. Die ersten Serienfahrzeuge, so die derzeitigen Prognosen, werden aber nicht vor dem Jahr 2020 auf den Markt kommen. Der Weg bis dahin wird nicht allein mit Hybrid-Fahrzeugen zu bestreiten sein.

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