Im Stadtverkehr steigt der Benzinverbrauch eines Kraftfahrzeuges. Ursachen dafür sind der erhöhte Energiebedarf für häufiges Beschleunigen und die oft auftretenden Phasen geringer Motorbelastung: Im Leerlauf und beim Bremsen wird Energie verbraucht, die für den Fahrzeugantrieb verlorengeht. Der Verbrennungsmotor hat – so beschreibt der Techniker diese ineffektive Arbeitsausbeute – einen unzureichenden Wirkungsgrad.

Zur Zeit gibt es jedoch keine Alternative zu dieser Antriebsart. So bleibt zur Verbesserung des Wirkungsgrades nur die Möglichkeit, die unbenötigte aber erzeugte Energie zu speichern und bei Bedarf wieder einzusetzen. Solche Überlegungen haben Wissenschaftler des Institutes für Kraftfahrwesen der Technischen Hochschule Aachen in die Tat umgesetzt. Ihre Entwicklung des „Hybridantriebes mit Gyrokomponente“ wurde vom Bundesministerium für Forschung und Technologie gefördert.

Der „Hybridantrieb mit Gyrokomponente“ ist ein Verbrennungsmotor mit Schwungradspeicher. Die Idee, in einem Schwungrad Energie durch die Rotation der Radmasse zu speichern, ist uralt: Als Töpferscheibe wurde das Schwungrad schon dreitausend Jahre vor unserer Zeitrechnung benutzt und zählt somit zu den ältesten Werkzeugen der Menschheit. Aktuell ist der Schwungradspeicher auch heute noch, da er eine der wenigen Möglichkeiten darstellt, mechanische Energie – wie sie vom Verbrennungsmotor erzeugt wird – direkt zu speichern; eine indirekte Speicherung von mechanischer Energie beispielsweise als elektrische Energie wäre durch den Energiewandlungsprozeß verlustreich.

Nicht Jahrtausende, aber doch schon einige Jahre alt, ist auch die Idee, ein Schwungrad als Energiespeicher bei Fahrzeugen einzusetzen. In der Schweiz existiert bereits der „Gyrobus“ und in Stuttgart soll eine Schwungradspeicheranlage beim Bau einer relativ steilen U-Bahn-Strecke installiert werden. Sowohl bei diesem Bus als auch bei dieser Bahn speichern Schwungräder die bei der Talfahrt abgegebene überschüssige Bremsenergie, um sie dem bergauf fahrenden Fahrzeug wieder bereitzustellen. Ausgereifte Technologien machen, heutzutage auch kleinere Schwungräder zu leistungsfähigen Kurzzeit-Energiespeichern bei akzeptablem Speichervermögen, ihre Anwendung für den Individualverkehr liegt im Bereich des Möglichen. Das von den Aachenern Maschinenbauern ins Versuchsfahrzeug eingebaute Schwungrad kann zum Beispiel mit 50 kg Masse und 17500 Umdrehungen in der Minute eine maximale Leistung von fast 140 PS abgeben.

Eingebaut haben die Aachener eine solche „Gyrokomponente“ in einen Personenkraftwagen der unteren europäischen Mittelklasse. Um beim Beschleunigen unmittelbar Energie vom Schwungrad auf das Fahrzeug übertragen zu können und umgekehrt das Schwungrad beim Bremsen wieder „laden“ zu können, sind einige technische Tricks und unter anderem auch ein Elektromotor erforderlich. Die Batterie dieses Elektromotors wird – ähnlich wie die in jedem Auto vorhandene Starterbatterie durch die Lichtmaschine – von einem Generator versorgt, der hauptsächlich im Leerlauf vom Verbrennungsmotor betrieben wird. Vergleicht man das schwungrad-hybrid-angetriebene Fahrzeug mit einem konventionell angetriebenen, so wird durch dieses neue Konzept der auf die Fahrstrecke bezogene Kraftstoffverbrauch auf nahezu zwei Drittel im Vergleich zu einem Personenkraftwagen mit herkömmlichem Verbrennungsmotor gesenkt; allerdings nur bei einer Betriebsweise, bei der beim alten Benzinmotor erst ein Mehrverbrauch entsteht – im Stadtverkehr. Bei Fahrten über Land, also mit nahezu gleichbleibenden Geschwindigkeiten, wird die Gyrokomponente bedeutungslos. Für die Kraftstoffersparnis muß man ein etwas langsameres Anfahren des Hybrid-Fahrzeuges in Kauf nehmen. Der eingebaute Elektromotor bietet noch eine zusätzliche Möglichkeit: Da man für kürzere Zeiten auch ganz auf Elektrobetrieb umzuschalten vermag, kann der Wagen dann abgasfrei betrieben werden. Dieser Vorteil der Emissionsfreiheit hat allerdings den Nachteil, unwirtschaftlicher als der reine Benzinmotorbetrieb zu sein.

Einen Hybridmotor morgen schon fürs eigene Auto bestellen zu können, wäre schön, ist aber unmöglich: Bisher existieren nur Prototypen und die sind noch sehr teuer.

Horst Güntheroth