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Motorsport Grüne Rennwagen: Formel 1 ab 2009 mit Hybridantrieb

Der Klimawandel und die Energiekrise gehen auch an der Formel 1 nicht spurlos vorbei: Ab 2009 sollen die Rennwagen mit Hybridantrieb auf die Piste gehen. Der Motorsport wird wieder zum Schrittmacher für die Serie.

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Formel-1-Rennwagen beim Tanken

Zu den gut 20 Schaltern, die das Lenkrad in einem Formel-1-Rennwagen schon heute wie die Konsole einer Playstation erscheinen lassen, kommt in der Saison 2009 noch ein Knöpfchen hinzu: Mit dem „Boost“-Button können dann die Piloten zusätzliche Kraft für einen Überholgang frei machen, ganz wie zu seligen Turbozeiten. Zumindest einige Sekunden lang werden dem Fahrer etwa 82 zusätzliche Pferdestärken zur Verfügung stehen, um aus dem Windschatten des Vordermanns herauszu- kommen und in Führung zu gehen. Doch im Unterschied zu den Achtzigerjahren, als Turbolader den Motoren bis zu 1000 PS entlockten und den Kraftstoffverbrauch ins Astronomische steigerten, kostet der Zusatz-Schub diesmal keinen einzigen Tropfen Sprit. Denn die Energie ist von der umweltfreundlichsten Art – wiedergewonnen und ständig erneuerbar.

Und das ist erst der Anfang der „grünen“ Revolution, die der sogenannten Königsklasse des Motorsports bevorsteht. Die Fédération Internationale de l’Automobile (FIA), die weltweit den Motorsport organisiert, krempelt das Reglement zwar regelmäßig um, damit die Rennen in der Formel 1 und auch anderen Wettbewerben für die Zuschauer spannender werden. Doch diesmal geht es um mehr, um die Zukunft eines Milliardengeschäfts und das Image der Formel 1, die am kommenden Wochenende auf dem Hockenheimring den Großen Preis von Deutschland austrägt. Die Politik macht den Vollgasartisten mächtig Druck: Das Programm „CARS21“, das die EU-Kommission im Februar 2007 nach Beratungen mit der europäischen Autoindustrie vorlegte, forderte die FIA eindringlich auf, ihre Regeln für den Motorsport so zu ändern, „dass umweltfreundliche Technologien leichter zum Einsatz kommen“.

Die Rennsport-Dachorganisation unter Führung ihres Präsidenten Max Mosley ist hochgradig sensibilisiert: „Wir müssen der Gesellschaft beweisen, dass wir etwas » Nützliches tun“, predigt er den Teams, die den Neuerungen derzeit noch sehr skeptisch gegenüberstehen und deshalb wieder einmal eine Weile über die Gründung einer Konkurrenzveranstaltung nachdachten. Immerhin akzeptierten sie, dass in diesem Jahr dem handelsüblichen Superbenzin mit 95 Oktan, das die Formel-1-Boliden tanken, 5,75 Prozent Bioethanol beigemischt wird. Aber solange ein Formel-1-Rennwagen etwa 1500 Gramm Kohlendioxid pro Kilometer ausstößt – das entspricht einem Durchschnittsverbrauch von 63 Litern Sprit auf 100 Kilometer –, wird dies die Klimaschützer nicht besänftigen.

Mosley drängt deshalb in diesen Wochen massiv auf weitere, drastischere Schritte für die kommende Saison und darüber hinaus. Wenn es nach ihm geht, wird Racing-Green, die klassische Farbe des Rennsports auf der britischen Insel, in der Formel 1, aber auch in anderen Motorsport-Wettbewerben (siehe Seite 78) weltweit eine zukunftsweisende Bedeutung erhalten. Um die Teams für den Umwelt- und Klimaschutz zu gewinnen, holte Mosley den ehemaligen BMW-Technikchef und heutigen Magna-Vorstand Burkhard Göschel als fachkundigen Berater und Promoter an seine Seite. Unter dem Slogan „Efficient Dynamics“ hatte der Ingenieur bei BMW ein Programm für Effizienzsteigerungen in den Bereichen Antrieb, Energiemanagement und Werkstoffe gestartet und dem Konzern damit zumindest einen großen Imagegewinn beschert.

Kosten senken, Energie sparen, Treibstoff und Emissionen reduzieren: Dafür gibt es zwar noch keine Zauberformel, seit dem Herbst 2007 aber zumindest ein Zauberwort: KERS. Das mittlerweile nach PS am häufigsten zitierte Kürzel in der Formel-1-Weltmeisterschaft steht für „Kinetic Energy Recovery System“. Diese kinetische Energie, die zurückgewonnen und in Leistung umgewandelt wird, tritt vor allem beim Bremsen auf: Die Rennwagen verzögern vor jeder Kurve mit bis zu sechs g und damit einer Kraft, die dem sechsfachen Wert der Erdbeschleunigung entspricht.

Zum Vergleich: Der Fahrer eines herkömmlichen Pkws erreicht Werte von nur etwa 1g. Dabei verraucht bislang eine gewaltige Menge kinetischer Energie auf den 650 Grad heißen und entsprechend rotglühenden Bremsscheiben. Einen Teil davon gilt es mithilfe des Elektromotors, der dann als Generator arbeitet, einzufangen und in einer Batterie zu speichern, um die Energie bei Bedarf auf Knopfdruck wieder entfesseln zu können. Nach dem neuen Reglement sollen dem Fahrer auf diese Weise sechs Sekunden lang bis zu 80 PS (60 Kilowatt) Leistung pro Rennrunde zusätzlich zur Verfügung stehen.

Um die insgesamt 605 Kilo schweren Rennwagen nicht zu träge zu machen, soll das neue System zur Rückgewinnung der Bremsenergie (im Fachjargon Rekuperation genannt) nicht mehr als 30 Kilogramm wiegen. Wie die Energie gespeichert wird – ob in Batterien oder Hochleistungs-Kondensatoren, die wahlweise durch Schwungräder oder Generatoren aufgeladen werden können – steht den Teams frei. Schwungräder dürfen auch eingesetzt werden, um die Energie direkt zu übertragen. Ein britisches Unternehmen hat ein solches, „Flybrid“ genanntes System entwickelt, das bis zu 70 Prozent der Bremsenergie zurückgewinnt.

Der Rennsport könnte so zum Schrittmacher des Hybridantriebs für die gesamte Autoindustrie werden. „Wir erreichen mit dem Druck, den wir in der Formel 1 haben, ein Entwicklungstempo, das bei Serien-Projekten nicht entstehen kann“, sagt Mario Theissen, promovierter Ingenieur und Motorsportdirektor von BMW. Nach nur einem guten halben Jahr Entwicklungszeit läuft auf den BMW-Prüfständen bereits der erste komplette Antriebsstrang, demnächst steht der erste Einsatz im Testwagen an.

Hybrid-Rennwagen Quelle: WirtschaftsWoche-Grafik

Die Herausforderungen für sein Team sind enorm: „Wir haben es jetzt nicht nur mit einem komplizierten Verbrennungsmotor zu tun, sondern mit einem komplexen System aus Verbrennungsmotor, Generator, Elektroantrieb, Speichereinheiten und Elektronik“, weiß Theissen. Als Techniker an der Teamspitze begrüßt er die Herausforderung: „Das gibt der Formel 1 mal wieder die Gelegenheit, sich als Entwicklungsträger für Straßenautos zu beweisen.“

Die drastischen Abrüstungsmaßnahmen, die von der FIA aus Kostengründen verhängt wurden, hatten die Formel 1 vor allem im Elektronikbereich hinter den Stand von Mittelklasse-Limousinen zurückgeworfen – eine Traktionskontrolle ist auf der Rennstrecke ebenso verboten wie Servolenkung und ESP. Doch nun übernehmen die Renningenieure wieder die Rolle der Pioniere. „Jetzt klopfen meine Kollegen aus der Serie wieder bei uns an und interessieren sich für unsere Lösungswege“, berichtet der Münchner, der sehr große Ziele verfolgt, „was die Leistung pro Gewicht angeht“. Dies soll dem Unternehmen später beim Bau von Hybridfahrzeugen für den normalen Straßenverkehr zugute kommen. Konzernchef Norbert Reithofer hätte dann auch gute Argumente, wenn auf der Hauptversammlung der BMW-Aktionäre wieder einmal Rennsport-Etats von 200 bis 250 Millionen Euro pro Jahr gegeißelt werden.

Aber zunächst einmal verschlingt die „grüne Revolution“ eine Menge Geld: Der hohe Anspruch und die Kürze der Entwicklungszeit sorgen für Zusatzinvestitionen, die sich nach Expertenschätzungen auf zweistellige Millionenbeträge summieren. Kein Wunder, dass es in manchen Rennställen Widerstand gegen die neue Technik gibt – Renault, Mercedes und Toyota hätten den FIA-Plan am liebsten gekippt. Der Aufstand scheiterte aber. „Nun geht es mit Macht voran“, sagt FIA-Berater Göschel: „KERS kommt 2009, dabei bleibt es.“

Nur in einem Punkt ist man etwas zurückgerudert: 2009 steht es den Teams noch frei, mit oder ohne Energierückgewinnung zu fahren. Wer auf das System verzichtet, dem fehlt dann allerdings der Boost-Vorteil, der nach Simulationen am Computer etwa drei Zehntelsekunden pro Runde beträgt. Dem gegenüber steht allerdings das Zusatzgewicht für das KER-System, das sich in Zeitverlusten von bis zu einer Sekunde pro Runde niederschlagen könnte.

Die meisten Rennställe gehen deshalb auf Nummer sicher und bereiten für die kommende Saison Autos vor, die mit KERS fahren, aber auch ohne das System wettbewerbsfähig sind – was die Kosten natürlich noch einmal erhöht.

Und die FIA zieht die Schrauben weiter an. Stufenweise soll das System in den kommenden Jahren ausgebaut werden. Auch ist vorgesehen, den Kraftstoffdurchfluss zu begrenzen. Ob die weitere Rückgewinnung aus der Abwärme vom Kühlsystem oder von der Auspuffhitze kommt – die Formel-1-Techniker sind in den nächsten drei Monaten aufgerufen, ihre Ideen für ein besseres Reglement selbst festzuschreiben. Das Ziel steht jedoch fest: Bis 2015 soll der Benzinverbrauch der Formel 1 halbiert werden. Heute werden während einer Saison von allen Teams rund 200.000 Liter Sprit verbrannt.

Ein ehrgeiziges Ziel und ein ambitioniertes Timing. Dennoch sind viele Detailfragen offen. Beispielsweise die nach der Kühlung der Systeme. Noch drängender ist die Lösung des Batterieproblems: Die etwa 250.000 Euro teuren Lithium-Ionen-Akkus, die von den meisten Teams als die effektivste Lösung angesehen werden, haben derzeit nur eine Lebensdauer von einem Rennwochenende. Wohin aber mit all den Altbatterien? Werden sie an der Rennstrecke entsorgt oder von den Teams wieder mitgenommen? Und dürfen die Hochleistungsbatterien, die sich unter bestimmten Umständen leicht überhitzen und in Flammen aufgehen können, zusammen mit dem übrigen Material per Flugzeug transportiert werden? Manche Experten halten es aus dem gleichen Grund auch für zu gefährlich, die Batterien im Auto in unmittelbarer Nähe zum Benzintank zu montieren.

Frank Williams, der letzte klassische Garagist in der Formel 1, hat sich deshalb gegen den Elektro-Hybrid und für ein Fahrzeugkonzept entschieden, das den Verbrennungsmotor mit einem Zusatzantrieb per Schwungrad kombiniert. Williams beteiligte sich dazu mit zwei Millionen Pfund an dem britischen Unternehmen Automotive Hybrid Power aus Norwich, das die überschüssige Energie wie Flybrid auf kinetische Art einfangen und speichern will – mit Verbund-Schwungscheiben, die sich mit 100.000 Umdrehungen pro Minute drehen. Eine Technik aus dem 19. Jahrhundert für das neue Rennsportjahrtausend. Vorsichtshalber hat die FIA den Saisonstart 2009 um vier Wochen nach hinten verlegt. Damit auch alle fertig werden mit den Vorbereitungen für die grüne Revolution.

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