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26.09.2016 | Nutzfahrzeuge | Interview | Onlineartikel

"Eine große Herausforderung wird das Kolonnefahren"

Autor:
Christiane Köllner
Interviewt wurde:
Prof. Dr.-Ing. Stefan Breuer

leitet das Labor für Mechanik und Fahrzeugdynamik an der Hochschule Bochum.

Vernetzt, elektrifiziert und effizient: Die Anforderungen an Nutzfahrzeuge sind hoch. Was die Nutzfahrzeugbranche umtreibt, macht Stefan Breuer im Interview deutlich.

War jahrzehntelang der Dieselmotor die alleinige Antriebskraft im Nutzfahrzeug, kommen in den letzten Jahren auch vermehrt Hybridantriebe – zum Beispiel in der urbanen Logistik - zum Einsatz. Hat der Dieselmotor immer noch Potenzial zur Weiterentwicklung?

Der Dieselmotor, wie er heute betrieben wird, hat einen sehr hohen Reifegrad erreicht. Potentiale für Leistungssteigerung und Verbrauchsoptimierung sind daher nicht mehr in den Größenordnungen zu erwarten, wie in den vergangenen Jahrzehnten. Die Abgasgesetzgebung, die teilweise kontraproduktiv zu den oben genannten Zielen ist, hat in den vergangenen Jahren viel Entwicklungsarbeit gekostet. Im Markt stehen jetzt hochentwickelte Motorenkonzepte, die den branchenübergreifenden Vergleich nicht scheuen müssen. Dieses zeigt ein hypothetischer Vergleich eines Dieselmotors mit einer konventionell gespeisten elektrischen Antriebsquelle: Ein 40-t-Lkw braucht bei einer Fahrt mit 80 km/h in der Eben etwa 100 kW, auf 100 km also ungefähr 120 kWh Energie. Der Dieselmotor liefert diese Energie durch den Verbrauch von circa 28 Liter Kraftstoff, was heute ungefähr 30 Euro kostet. Beziehen wir diese Energiemenge aus der Steckdose, kostet sie ungefähr das Gleiche (ohne Berücksichtigung von Ladungsverlusten). Da im Dieselpreis ein hoher Steueranteil für den Betrieb und Unterhalt des Straßennetzes enthalten ist, müsste man diesen Anteil bei einem 1:1 Vergleich mitberücksichtigen. Das bedeutet, dass der individuell betrieben Dieselmotor monetär besser da steht als der Strom, welcher in Kraftwerken produziert wird. Dieses ist für den Betreiber eines Lkw ein sehr wichtiges Kriterium. Auf diesem hohen Niveau wird sich aber auch in Zukunft immer noch Raum für Weiterentwicklungen bieten. 

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Wie viel CO2-Einsparpotenzial sehen Sie noch beim Nutzfahrzeugmotor?

Wie oben beschrieben, sind die Potentiale zur Einsparung von CO2 – was gleichbedeutend mit einer Verbrauchsreduzierung ist – motortechnisch endlich. Potential sehe ich hier für den Fall der Energierückgewinnung. Schwere Nutzfahrzeuge, die im Betrieb häufig die Motorbremse einsetzen, verheizen viel Energie. Wenn Sie mit einem Pkw die Autobahn befahren brauchen Sie in den seltensten Fällen die Fußbremse um die gewünschte Geschwindigkeit zu halten, meistens reicht die Motorbremse, also das Schleppmoment, dazu aus. Das liegt daran, dass bei 130 km/h die Luft- und Rollwiderstandskräfte bei einem Gefälle von circa 4 Prozent mit der Hangabtriebskraft im Gleichgewicht stehen. Nimmt man das Schleppmoment hinzu, kann man auch noch steilere Gefälle ohne den Einsatz der Reibungsbremse befahren. Beim Lkw ist das Verhältnis anders. Bei 80 km/h stehen Luft- und Rollwiderstand bei etwa 1Prozent Gefälle im Gleichgewicht und der Lkw braucht Dauerbremsen um das Fahrzeug auf der gewünschten Geschwindigkeit zu halten. Hier geht viel Energie in Form von Bremswärme verloren. Das macht sich im Verbrauch bemerkbar. Braucht ein durchschnittlicher Lkw circa 28 Liter Kraftstoff in der Ebene, kann der Verbrauch auf 36 Liter auf einer bergigen Strecke ansteigen. Die Differenz ist – im Wesentlichen – die durch das Bremsen vernichtete Energie. Hier liegt für diese Art des Betriebes noch Potential.

Die Nutzfahrzeug-Aerodynamik wird intensiv im Buch Nutzfahrzeugtechnik behandelt. Was kann sie zur CO2-Diskussion beitragen?

Das Potential der Aerodynamik zur Verbesserung des Kraftstoffs wird im Buch intensiv vorgestellt. Es greift mehr oder weniger nur bei Fahrzeugen die sich auf der Autobahn bewegen, da der Luftwiderstand quadratisch mit der Geschwindigkeit wächst. Auch ist das Zusammenspiel der verschiedenen Komponenten, wie Zugmaschine und Anhänger, beziehungsweise Auflieger wichtig. Die Aerodynamik kann nur als Gesamtpaket wirken. Da die Besitzer von Zugmaschine und Auflieger häufig nicht dieselben sind, ist die Abstimmung beider zueinander schwierig. Erfreulich ist das der Gesetzgeber die Längenvorschriften von Sattelaufliegern geändert hat, sodass es jetzt erlaubt ist im nationalen Verkehr an den Aufliegern Heckklappen mit einer Länge von 500 mm zur Verbesserung der Aerodynamik anzubringen. Wird dieses angenommen, kann die Summe der Einsparungen einen signifikanten Beitrag zur CO2-Reduzierung liefern.

Der Trend zu leichteren Fahrzeugen und der damit verbundenen Steigerung der Nutzlast ist ungebrochen, steht im Einführungskapitel des Buches. Welches Potenzial sehen Sie im Leichtbau zum Beispiel für Anhänger bzw. Auflieger sowie das Sattelkraftfahrzeug?

Vor 5 Jahren gab es große Bemühungen Fahrzeugstrukturen aus CFK im Aufliegerbau zu etablieren, sie können Gewichtseinsparungen von 2,5 t bringen. Noch ist der große Durchbruch nicht gelungen. Stattdessen setzt man individuell konfigurierte Transportlösungen und konzeptioniert Fahrzeuge die passend für eine definierte Transportaufgabe bestimmt sind.

Mit rund 70 Prozent Anteil an der Verkehrsleistung dominiert der Lkw auf der Straße das Güteraufkommen in Deutschland. Tendenz steigend. Wie kann die Fahrzeug-Vernetzung den Transport effizienter machen?

Ein wichtiger Punkt liegt in der Distribution. Dank verschiedenster Plattformen im Internet sind Leerfahrten äußerst selten geworden und man kann sehr schnell reagieren.

Eine große Herausforderung wird das Kolonnefahren von zumindest teilweise autonom fahrenden Lkw. Hier lässt sich der Windschafften des vorausfahrenden Fahrzeugs zur Reduktion des eigenen Luftwiderstandes nutzen. Auch eine verbesserte Verkehrsdynamik, mit weniger Bremsungen, würde die Transporte effektiver machen.

Eine Lösung, den Lkw-Verkehr zu reduzieren, ist der umstrittene Gigaliner beziehungsweise Lang-Lkw. Welche Erfahrungen zeigen sich in der Praxis mit den Lang-Lkw?

Der Gigaliner mit 25,25 m Gesamtlänge und 40 t zulässigem Gesamtgewicht bringt deutliche Vorteile bei Volumentransporten. Hier wird weniger Verkehrsfläche beansprucht, sowie weniger Kraftstoff verbraucht und damit weniger CO2 produziert. Die Logistik dazu ist recht aufwendig, es darf nur auf bestimmten Strecken gefahren werden, was deutliche Nachteile verglichen mit dem herkömmlichen Lkw bringt. An dem großen Feldversuch haben nur circa 140 Fahrzeuge teilgenommen. Das wird an den hohen Sicherheitsanforderungen an die Fahrzeuge liegen, die damit auch recht teuer sind, verbunden mit einer Unsicherheit, wie es nach dem Versuch weiter gehen soll. Es bleibt abzuwarten, wie der Markt diese Fahrzeuge gegebenenfalls annehmen wird. Vollkommen verändern wird es die Lkw-Landschaft nicht, da nur circa 15 Prozent der zu transportierenden Ware sich für Gigaliner rechnet.

Das Nutzfahrzeug wird noch intelligenter: Kameras und Sensoren sind die "Augen und Ohren" für das assistierte und automatisierte Fahren. Welchen Beitrag können intelligente Nutzfahrzeugen für die Sicherheit gerade auch von Fußgängern und Radfahrern leisten?

Durch die Fahrerassistenzsysteme wird das Fahren deutlich sicherer. Fußgänger und Radfahrer können so erkannt werden und der Fahrer wird vor einem Zusammenstoß gewarnt. Die Assistenzsysteme sind aber noch recht teuer und der Nutzen ist individuell schwer darstellbar. Hier unterstützen einige Versicherungen, die beim Betrieb von Fahrzeugen mit Assistenzsystemen Rabatte auf die Versicherungsprämie einräumen. Technisch ist schon sehr vieles machbar!

Die Hintergründe zu diesem Inhalt

2016 | OriginalPaper | Buchkapitel

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Quelle:
Nutzfahrzeugtechnik

2016 | OriginalPaper | Buchkapitel

Antrieb

Quelle:
Nutzfahrzeugtechnik

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