Goldenes Zeitalter der Turbolader bricht an

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Laut der jährlich erscheinenden Studie "Turbocharger Forecast" von Honeywell verfügen bald nahezu 50 Prozent aller Motoren über einen Turbolader. Dagegen sieht die Zukunft für batteriebetriebene Elektrofahrzeuge dem Hersteller zufolge alles andere als rosig aus.

Die steigenden Anforderungen der Hersteller sind die Triebfeder für den Aufschwung bei den Turboladern. Honeywell prognostiziert, dass 2020 rund 47 Prozent aller Motoren weltweit über einen Turbolader verfügen. Daher seien in diesem Bereich weitere Innovationen gefragt, denn die Autohersteller haben sich zum Ziel gesetzt "die besonderen Anforderungen kraftstoffsparender Drei-Zylinder-Motoren zu erfüllen, die Leistung von Vier-Zylinder-Motoren mit besserer Aerodynamik zu steigern, und in naher Zukunft auch elektrische Auflade- und Energierückgewinnungssysteme für moderne Hybridantriebe zu liefern", erklärt Terrence Hahn, CEO von Honeywell Transportation Systems.

30 Prozent durchschnittliches jährliches Wachstum bis 2020 bei Drei-Zylinder-Benzin- und Dieselmotoren mit Turboaufladung sagt der Forecast voraus, weil der weltweite Trend zu sparsamen Fahrzeugen in der Kompakt-und Mittelkasse sich fortsetzt. Dies bedeutet einen Absatz von 7 Millionen Drei-Zylinder-Motoren mit Turboaufladung in den nächsten fünf Jahren. Vier-Zylinder-Motoren werden 2020 weiterhin 75 Prozent bei den leichten Fahrzeugen mit Turboaufladung ausmachen. Honeywell sagt ein jährliches Wachstum von sieben Prozent für diese Familie von Turbomotoren bis 2020 voraus.

Mehrstufige Aufladung für Dieselmotoren

Eine wichtige Innovation sieht die Studie in der mehrstufigen Aufladung für Dieselmotoren, mit der die Automobilhersteller bessere Motorleistung erzielen könne. Die IAV hat zum Beispiel das Potenzial der mehrstufigen Aufladung für Dieselmotoren analysiert. Bis 2020 sollen laut Studie mehr als zwei Millionen neue Kompaktfahrzeuge mit einem mehrstufigen Ladesystem ausgerüstet sein. Der Anteil von Hybridantrieben, einschließlich Plug-in-Hybride steigt der jährlichen Untersuchung zufolge um vier Prozentpunkte auf sieben Prozent im gesamten Kompaktsegment. Rund ein Viertel dieser Fahrzeuge wird über Motoren mit Turboaufladung verfügen, gegenüber zehn Prozent heute, was den Weg für zukünftige Erweiterungen um elektrische Aufladung und Energierückgewinnung ebnet. Im Gegensatz dazu sollen batteriebetriebene Elektrofahrzeuge lediglich ein Prozent des globalen Absatzes an Kompaktfahrzeugen ausmachen, weil die Kosten für die Batterien zu hoch und die Reichweite zu gering ausfallen.

Elektrische Ladertechnik im Kommen

Besonders in der elektrischen Ladertechnik sieht Honeywell großes Potenzial für kommende Innovationen. Diese sei sowohl für Fahrzeuge mit internen Verbrennungsmotoren als auch für moderne Antriebskonzepte wie Hybridfahrzeuge und rein elektrische Fahrzeuge mit Brennstoffzellentechnik geeignet. "Die Elektrifizierung von Turboladern ist eine Schlüsseltechnologie, die unserer Meinung nach die Automobilindustrie in den kommenden Jahren prägen wird", erklärt Craig Balis, Chief Technology Officer von Honeywell.

Das Unternehmen setzt die Elektrifizierung in einer Reihe von Applikationen ein: Der E-Lader ergänzt die herkömmliche Turbo-Architektur durch einen turbinenseitigen Elektromotor für den Antrieb der Kompressorschaufel, um schnell Luft in den Motor zu fördern und so die Elastizität zu steigern. Der E-Turbo-Generator stellt die Umkehrung des E-Laders dar. Dabei wird ein abgasgetriebenes Turbinenrad zum Antrieb eines Elektrogenerators genutzt, der Energie für andere Zwecke im Fahrzeug zur Verfügung stellt. Der vollelektrische Turbo erzeugt elektrische Energie für den eigenen Antrieb sowie für andere Teile im Fahrzeug. Bei einer Hybrid-Applikation kann dabei Energie an die Kurbelwelle abgegeben werden, um die Gesamteffizienz des Systems zu steigern. Beim elektrischen Kompressor für Brennstoffzellen schließlich presst eine Elektropumpe Luft durch die Wasserstoff-Brennstoffzelle.

"Wir sehen die elektrische Turboaufladung und die Brennstoffzellentechnologie als Ausbau unserer Fähigkeit, die Leistung von Motoren zu steigern und den Leistungsumfang der Antriebstechnologie weiter auszubauen", resümiert Balis. Doch klar ist: Der Schlüssel zur Unterstützung von elektrischen Turboladern liegt darin, dass die Automobilindustrie die herkömmliche 12-V-Systemarchitektur auf 48-V-Systeme ändert, um mit den höheren Leistungsanforderungen dieser Turbolader zurecht zu kommen.