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Leichtbau-Gipfel 2017 „Was bringt Leichtbau beim Elektrofahrzeug?“

| Autor: Thomas Günnel

Startschuss für den Leichtbaugipfel 2017: Am Vormittag des 9. März eröffnete BMW-Leichtbauchef Florian Schek mit seiner Keynote das Branchen-Event in Würzburg. Im Mittelpunkt steht der Nutzen des Leichtbaus bei Elektro- und Hybridfahrzeugen.

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Startschuss für den Leichtbaugipfel 2017: BMW-Leichtbauchef Florian Schek eröffnete mit seiner Keynote das Branchen-Event in Würzburg.
Startschuss für den Leichtbaugipfel 2017: BMW-Leichtbauchef Florian Schek eröffnete mit seiner Keynote das Branchen-Event in Würzburg.
(Bild: Stefan Bausewein)

Florian Schek, BMW-Leichtbauchef, eröffnete am Vormittag des 9. März den sechsten Leichtbaugipfel in Würzburg. Kernthema seiner Keynote war der Nutzen des Leichtbaus bei Elektro und Hybridfahrzeugen – auch am Beispiel des neuen BMW 5er. „In den vergangenen Monaten habe ich oft Aussagen gehört, dass man sich Leichtbau bei Elektromobilität sparen könne – die Vorteile ließen sich mittels Rekuperation ausgleichen“, leitete Schek seinen Vortrag ein. „Das ist teilweise richtig. Eine große Menge Fahrzeuge wiegen aber über zwei Tonnen – klassische Limousinen oder SUVs zum Beispiel. Freude am Fahren bedeutet aber auch Querdynamik, und die bei einem so schweren Fahrzeug zu erreichen ist nicht einfach“, führte Schek aus. Er ging auf die Akzeptanz der Elektromobilität ein und damit auf den konkreten Nutzen des Leichtbaus. Die Weltbevölkerung werde sich immer stärker in urbanen Ballungszentren zusammenfinden. „Die Städte sind hier sehr aktiv, um den Verkehr zu handhaben und klar ist, dass die verbleibende individuelle Mobilität nicht mit dem Abgasproblem, das der klassische Verbrenner hat, einhergehen kann. Wir werden hier sehr stark über die Elektromobilität Druck bekommen.“

Kunden verlangen „nachhaltige“ Konzepte

Ein weiteres Thema ist laut Schek die Kultur. Hier ist insbesondere im Premium-Bereich spürbar, dass die Kunden Konzepte im Sinne der Umwelt erwarten: Stichwort „Footprint“. „Hier müssen wir uns schrittweise davon lösen, dass der Hubkolbenmotor der Antrieb der Zukunft ist“, sagte Schek. Es sei klar, dass die Elektromobilität komme – die Frage sei nur, wann und mit welcher Antriebsart: „Es gibt nicht nur rein elektrisch, es kann auch gute Kombinationen geben – mindestens so lange, bis wir beim Thema Energiespeicher, also der Energie, die wir im Fahrzeug dabei haben können, weiter sind“, erläuterte Schek. „Wir haben bereits einige Zeit elektrische Fahrzeuge und Plug-in-Hybride auf der Straße und wir sehen einen sukzessiven Anstieg der Verkaufszahlen. Bis jetzt sind es rund 100.000 Fahrzeuge – entsprechend bauen wir unsere Flotte an Plug-in-Fahrzeugen und rein elektrischen Fahrzeugen aus“, verdeutlichte Schek. „Wir sehen außerdem, dass Käufer klassischer Verbrennungsmotoren immer mehr dazu bereit sind, auf elektrifizierte Fahrzeuge umzusteigen. Für 20 bis 25 Prozent unserer Kunden kommt beim nächsten Fahrzeugkauf ein elektrifiziertes Fahrzeug in Frage. Noch deutlicher ist es bei den Kunden, die bereits Erfahrungen mit elektrifizierten Fahrzeugen gemacht haben: Über 90 Prozent würden sich wieder ein solches Fahrzeug kaufen“, führte Schek aus.

Den Nutzen des Leichtbaus für die Elektromobilität verdeutlichte Schek an einem Beispiel. „Ich reduziere am Ausgangsfahrzeug mit Verbrennungsmotor und an einem mit Elektromotor die Masse um jeweils zehn Prozent. Welche Vorteile habe ich davon? Der Klassiker ist die bessere Beschleunigung. Bei etwa gleicher spezifischer Leistung der Fahrzeuge, können wir beim Elektrofahrzeug häufig einen größeren Beitrag erzielen, bezogen auf den Beschleunigungsvorteil bei zehn Prozent geringerem Gewicht. Das liegt daran, dass heute die meisten Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor durch die aktuelle Getriebetechnik immer zugkraftoptimal unterwegs sind. Beim Elektrofahrzeug steht das volle Drehmoment zwar fast ab Start zur Verfügung, die Fahrzeuge sind aber meist ein- oder zweigängig ausgelegt, es steht also nicht in jeder Situation die maximale Zugkraft zur Verfügung. Grundsätzlich gilt außerdem: Je größer das Verhältnis von Kilowatt zu Kilogramm ist, desto geringer ist der Einfluss des Leichtbaus. Das gilt für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor und Elektrofahrzeuge gleichermaßen.“

Rekuperation ersetzt nicht den Leichtbau

„Wir bewerten unsere Fahrzeuge anhand eines hausinternen, „kundenrelevanten“ Zyklus“, sagte Schek. Der gewichtsinduzierte Energiebedarf eines aktuellen Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor liegt dabei bei rund 40 Prozent – das sind der Widerstand des Gewichts, also die Massenträgheit, der Rollwiderstand und Bremsverluste. Beim Elektrofahrzeug ist der Triebstrang wesentlich effizienter. „Ohne Rekuperation hätten wir einen gewichtsinduzierten Energiebedarf von rund 50 Prozent, 28 Prozent davon entstehen durch Bremsverluste – faktisch ist das aber der Anteil, der durch Rekuperation in großem Maß in den Speicher zurückfließt.“ Die Rekuperation leistet laut Schek zwar einen großen Beitrag und verringert den Beitrag des Leichtbaus am Elektrofahrzeug. Grundsätzlich kommt es aber auf das jeweilige Fahrprofil an. „Im Stadtzyklus hat das Gewicht einen höheren Anteil am Verbrauch, als bei einer konstanten Fahrt. Das Fahr- und das Geschwindigkeitsprofil entscheiden also darüber, wie sinnvoll der jeweilige Leichtbau ist. Der Nutzen des Leichtbau als Stellhebel ist entsprechend stark davon abhängig, um welches Fahrzeug es sich handelt: Für klassische „Megacity-Fahrzeuge“, die hauptsächlich in der Stadt genutzt werden und teilweise zum Pendeln dienen, lohnt es sich, massiv in Leichtbau zu investieren. Bei Langstreckenfahrzeugen ist das anders – hier hat der Luftwiderstand den größten Einfluss auf die Reichweite und deshalb arbeiten gerade alle OEMs verstärkt an der Aerodynamik“, erläuterte Schek.

Aktuell versuchen die Automobilhersteller, die Elektromobilität in bestehende Architekturen zu integrieren. Dabei übersteige man schnell die Auslegungsgrenzen der Modelle – was entsprechende Konsequenzen für die Auslegung der Bauteile, die Kosten und die Bauteileigenschaften habe. „Deshalb gilt es, Leichtbau zu finden, um zum Beispiel einen Plug-in-Hybriden, der zwei Triebstränge kombiniert, unter der Auslegungsgrenze zu halten, die generell für die Architektur vorgesehen ist. Es komme aber grundsätzlich darauf an, das Gesamtfahrzeugkonzept zu betrachten. Am Beispiel der Akustik: „Es bringt nichts“, so Schek, „ein Fahrzeug maximal leicht zu konstruieren, dann aber viel Dämm-Material zu benötigen, so dass das Fahrzeug am Ende nicht leichter ist.“

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Über den Autor

 Thomas Günnel

Thomas Günnel

Redakteur/Fachjournalist, Redaktion AUTOMOBIL INDUSTRIE