Alternativer AntriebVolvo bringt das Spritsparen in Schwung

Der Autobauer tüftelt an der aus der Formel 1 bekannten Schwungradtechnik. Sie soll den Kraftstoffverbrauch deutlich senken, läuft im Prototypen aber noch nicht rund. von Walther Wuttke

Der Volvo S60 T5, in den als Versuchsträger die KERS-Technik eingebaut wurde

Der Volvo S60 T5, in den als Versuchsträger die KERS-Technik eingebaut wurde  |  © Hersteller

Was bei Sebastian Vettel und seinen Kollegen funktioniert, bringt auch in einem Volvo S60 T5 einen beachtlichen Leistungsschub: KERS, das Kinetic Energy Recovery System. Ein Schwungrad speichert die Bremsenergie und setzt bei Bedarf bis zu 59 kW (80 PS) zusätzlich für die Beschleunigung frei. Daneben hilft KERS in der von Volvo entwickelten Version dabei, Energie zu sparen. Im Vergleich zu einem ähnlich starken Sechszylinder soll der Verbrauch um ein Viertel verringert werden.

Das Schwungrad selbst wiegt rund sechs Kilogramm und hat einen Durchmesser von 20 Zentimeter. Das gesamte System bringt 125 Kilogramm auf die Waage und ist mit einem stufenlosen CVT-Getriebe verbunden. Das Schwungrad wird bei Bremsvorgängen beschleunigt und rotiert dann bis zu 60.000 Mal pro Minute. Die so im Schwungrad gespeicherte Energie steht dann beim Anfahren oder Beschleunigen zur Verfügung. Um Reibungen und Hitzeentwicklung zu vermeiden, läuft das Rad in einem Vakuum.

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Bereits in den 1980er Jahren hatte Volvo mit einer ähnlichen Technik experimentiert. Allerdings wog die damals in einem Volvo 260 montierte Einheit mit einem aus Stahl gefertigten Schwungrad mehr als 250 Kilogramm und zeichnete sich durch eine begrenzte Rotationskapazität aus, sodass die Entwicklung bald wieder eingestellt wurde. Seit 2009 ist die Rückgewinnung kinetischer Energie, also das KERS-Prinzip, in der Formel 1 erlaubt.

In dem jetzigen Volvo-Prototypen besteht das Schwungrad aus Kohlefaser, was das Gewicht gegenüber den Versuchen aus den achtziger Jahren erheblich verringert. "Unsere Technik ist auch deshalb wirtschaftlich, weil es sich um eine rein mechanische Lösung handelt", sagt Tomas Hannebäck, bei Volvo für Kraftübertragung verantwortlich. Die Energie des Schwungrads kann das Auto kurzzeitig allein antreiben – das spart Kraftstoff.

Riskantes Kurvenverhalten

Die KERS-Technik ist in einem Hilfsrahmen im Kofferraum des S60 T5 montiert. Leitet das Schwungrad beim Anfahren oder Beschleunigen die gespeicherte Energie auf die Hinterräder des Volvo, stehen dem Fahrer im Fahrmodus "Sport" kurzfristig mehr als 300 PS zur Verfügung. Das sorgt für einen beachtlichen Boost: Die Limousine beschleunigt dann in 5,5 Sekunden von null auf 100 km/h, ohne KERS sind es 6,8 Sekunden.

Mit der Schwungradtechnik mutiert die an sich frontgetriebene Limousine für kurze Zeit zu einem Allradler. Das ändert sich schlagartig, wenn die zusätzliche Leistung nach sechs bis acht Sekunden aufgebraucht ist. Beim Versuchsträger-Fahrzeug führt das zu heiklen Situationen, wenn der S60 ausgerechnet mitten in einer Kurve wieder auf Frontantrieb umschaltet und entsprechend untersteuert. Hier ist noch Feinschliff notwendig, bis das System in Serie geht.

Über diesen Termin schweigen die Volvo-Techniker noch. Die Entwicklung ist inzwischen aber so weit, dass ein Serienstart um 2016/17 möglich erscheint. Im kommenden Jahr kommt der neue XC90 auf den Markt, das erste Modell auf der neuen, vielseitig variierbaren Volvo-Plattform SPA. Die Scalable Platform Architecture ermöglicht den Einsatz vieler Antriebsarten. Außerdem wird sich der schwedische Autobauer in den kommenden Jahren ausschließlich auf Vierzylindermotoren konzentrieren und sich von seinen Fünf-, Sechs- und Achtzylindern verabschieden. Um dann einen Vierzylinder mit den Leistungswerten eines Sechszylinders zu bieten, wäre KERS eine denkbare Lösung. Was die Technik kosten soll, ist noch Spekulation – Tomas Hannebäck grenzt den Aufpreis allerdings auf eine Summe "unter 10.000 Euro" ein.

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Leserkommentare
  1. klingt nicht unbedingt nach Spritsparen...

    Prinziupiell aber ein sinnvolles System, wenn anderweitig ungenutzte Energie nutzbar gemacht wird.

    Richtig Sinn machen würde das ganze, wenn der eigentliche Motor dann entsprechend heruntergeregelt wird, so daß insgesamt die gleiche Leistung zur Verfügung steht, kurzzeitig dann halt nur zum Teil aus Benzin generiert.
    Dann würde auch der aprupte Leistungswechsel wohl wegfallen.

    Arbeitet die "Elite des Automobilbaus" eigentlich auch an derartigen Systemen?
    Oder ist man in Wolfsburg und Untertürkheim zu sehr mit Geldzählen beschäftigt...???

    • Sabrot
    • 04. Juni 2013 9:43 Uhr

    Habe ich das richtig verstanden?
    Das Schwungrad ist in extra Leichtbauweise gefertigt?
    Die gespeicherte Energie definiert sich doch in Masse + Geschwindigkeit.
    Eine Schwungmasse, welche nichts wiegt, kann auch keine Energie aufnehmen.
    Wurde da nicht eher das Gehäuse aus Kohlefaser gefertigt?
    Vielleicht auch nur der innere Teil des Schwungrads, wie z.B. dessen Achse?

    2 Leserempfehlungen
    Reaktionen auf diesen Kommentar anzeigen

    Sie übersehen, dass bei einer Drehbewegung die Geschwindigkeit mit dem Abstand zur Drehachse steigt.

    Ich kenne die Konstruktion von Volvo nicht. Aber Vermutlich erlaubt der Aufbau aus (besonders zugfester) Kohlefaser, dass die Masse sich beim Schwungrad möglichst weit weg von der Drehachse befindet, so ähnlich wie bei einem Fahrrad mit Speichen...

    Damit wird die Gesamtmasse reduziert (gut für generelle Fahrzeug-Massebilanz) und die Masse, die möglichst viel Drehimpuls (!) speichert, optimal weit weg von der Drehachse ermöglicht.

    Wenn man das Gewicht verringert muss im gleichen Maße die Rotationsgeschwindigkeit steigen. Dann bleibt die potentielle Energie gleich. Daher benötigt man auch ein Vakuum da bei derart hohen Rotationsgeschwindigkeiten sonst das Kohlefaserschwungrad durch die Reibung verkohlen würde. Zugleich muss das Schwungrad extremen fliehkräften standhalten. Daher wird auch Kohlefaser verwendet da dies eine hohe Festigkeit garantiert. Theoretisch ließe sich das Gewicht noch deutlich reduzieren wenn man einen noch festeren Stoff als Schwungrad nähme. Wie z.B. Diamant ;-)

    Redaktion

    Lieber Sabrot,

    nein - in dem Testfahrzeug ist, wie im Artikel beschrieben, das Schwungrad selbst aus Kohlefaser. Es wiegt rund sechs Kilogramm und hat einen Durchmesser von 20 Zentimetern.

  2. Sie übersehen, dass bei einer Drehbewegung die Geschwindigkeit mit dem Abstand zur Drehachse steigt.

    Ich kenne die Konstruktion von Volvo nicht. Aber Vermutlich erlaubt der Aufbau aus (besonders zugfester) Kohlefaser, dass die Masse sich beim Schwungrad möglichst weit weg von der Drehachse befindet, so ähnlich wie bei einem Fahrrad mit Speichen...

    Damit wird die Gesamtmasse reduziert (gut für generelle Fahrzeug-Massebilanz) und die Masse, die möglichst viel Drehimpuls (!) speichert, optimal weit weg von der Drehachse ermöglicht.

    Reaktionen auf diesen Kommentar anzeigen
    • Sabrot
    • 04. Juni 2013 10:33 Uhr

    Nichts für ungut,- ich wollte nur darauf hindeuten, dass der Bericht dem interessierten Laien ein Kohlefaser Schwungrad suggeriert.
    Ihre detailierte Beschreibung habe ich in meinem vorigen Kommentar in der letzten Zeile schon definiert.

  3. Für die 5-Zylinder war Volvo im positiven Sinne berühmt und berüchtigt! :(

    Eine Leserempfehlung
    • Sabrot
    • 04. Juni 2013 10:33 Uhr

    Nichts für ungut,- ich wollte nur darauf hindeuten, dass der Bericht dem interessierten Laien ein Kohlefaser Schwungrad suggeriert.
    Ihre detailierte Beschreibung habe ich in meinem vorigen Kommentar in der letzten Zeile schon definiert.

  4. Wenn man das Gewicht verringert muss im gleichen Maße die Rotationsgeschwindigkeit steigen. Dann bleibt die potentielle Energie gleich. Daher benötigt man auch ein Vakuum da bei derart hohen Rotationsgeschwindigkeiten sonst das Kohlefaserschwungrad durch die Reibung verkohlen würde. Zugleich muss das Schwungrad extremen fliehkräften standhalten. Daher wird auch Kohlefaser verwendet da dies eine hohe Festigkeit garantiert. Theoretisch ließe sich das Gewicht noch deutlich reduzieren wenn man einen noch festeren Stoff als Schwungrad nähme. Wie z.B. Diamant ;-)

  5. Redaktion

    Lieber Sabrot,

    nein - in dem Testfahrzeug ist, wie im Artikel beschrieben, das Schwungrad selbst aus Kohlefaser. Es wiegt rund sechs Kilogramm und hat einen Durchmesser von 20 Zentimetern.

    Reaktionen auf diesen Kommentar anzeigen
    • Sabrot
    • 04. Juni 2013 12:08 Uhr

    Es ist erstaunlich, dass tatsächlich die Schwungmasse aus Kohlefaser besteht.

    Bitte löschen sie ggf. meine vorhanden Beiträge, um Verwirrung zu vermeiden.

    Hier noch ein Link zu einer Grafik mit dem Aufbau des "KERS":

    http://www.eurocarnews.co...

    • Sabrot
    • 04. Juni 2013 12:08 Uhr

    Es ist erstaunlich, dass tatsächlich die Schwungmasse aus Kohlefaser besteht.

    Bitte löschen sie ggf. meine vorhanden Beiträge, um Verwirrung zu vermeiden.

    Hier noch ein Link zu einer Grafik mit dem Aufbau des "KERS":

    http://www.eurocarnews.co...

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  • Quelle ZEIT ONLINE
  • Schlagworte Volvo | Energie | Kraftstoff | Technik | Alternative Antriebe
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