"60 Prozent und mehr"

Ein BMW-Motorrad, ein Bugatti-Getriebe und der Achtzylindermotor für den neuen McLaren. Wer das Entwicklungszentrum von Ricardo im südenglischen Shoreham-by-Sea besucht, sieht auf Schritt und Tritt Technik, die das Herz höher schlagen lässt. Ian Penny, bei dem Entwicklungsdienstleister für die Motorenentwicklung verantwortlich, denkt aber ganz nüchtern über Wirkungsgradoptimierung nach.

Wenn man bei Ricardo auf die Internetseite geht, sieht man Windkraftanlagen, Militärfahrzeuge und Schiffe. Wie wichtig ist der Verbrennungsmotor für Sie noch?
Das Herz unseres Unternehmen sind Motoren, mit ihnen machen wir mehr als die Hälfte unseres Umsatzes. Wenn man den gesamten Antriebsstrang betrachtet, macht der sogar mehr als 80 Prozent aus. Von allen Branchen ist der Pkw-Sektor mit 30 bis 40 Prozent des Umsatzes die wichtigste. Aber wir sind seit jeher in all jenen Branchen tätig, in denen Verbrennungsmotoren zum Einsatz kommen. Allerdings haben wir vor etwa zehn Jahren die strategische Entscheidung getroffen, uns nicht einseitig von bestimmten Branchen, Regionen oder Produkten abhängig zu machen.

Dazu muss das Neugeschäft stärker wachsen als der Umsatz mit der Autoindustrie.
Wir sehen auch dort noch Wachstum, versuchen uns aber auf Aufgaben mit höherer Wertschöpfung zu konzentrieren.

Das bedeutet?
Dinge zu tun, die nur wir tun können. Wie etwa die Entwicklung und Fertigung des neuen V8-Motors für McLaren. Oder Projekte, die wir von der strategischen Beratung über die Entwicklung bis zum Produktionsanlauf begleiten.

Sie haben also an der Zukunft des Verbrennungsmotors keine Zweifel?
Der Verbrennungsmotor wird noch mindestens die kommenden 50 Jahre existieren, vielleicht länger. Der Motor wird sich verändern, klar. Er wird effizienter werden und wir werden neue thermodynamische Prozesse sehen, die noch höhere Wirkungsgrade ermöglichen. Wenn wir heute glauben, mehr als 40 Prozent sind sehr gut, dann arbeiten wir für die Zukunft an 60 Prozent und mehr.

Ein ambitioniertes Ziel, wenn man die physikalischen Grenzen kennt.
In der Tat müssen wir bei der Physik anfangen, wenn wir die thermodynamische Effizienz erhöhen wollen. So können wir zum Beispiel aus den Erfahrungen lernen, die wir mit der Abwärmenutzung bei Kraftwerkprozessen gemacht haben.

Man sollte aber auch nicht vergessen, dass die "Abwärme" des Motors ja zum Teil Nutzenergie ist, die der Beheizung des Fahrgastraums dient - oder?
So lange wir Verbrennungsmotoren nutzen, ist immer ausreichend Wärme vorhanden, auch wenn wir mit 60 Prozent Wirkungsgrad fahren. Nur direkt nach dem Kaltstart gibt es einen gewissen Wettbewerb um die Wärme. Daher werden wir Wärme künftig besser speichern. Anders sieht der Fall bei Elektrofahrzeugen aus, wo wir ganz anderen Aufwand beim Thermomanagement treiben müssen.

Ricardo hat sich für das Thema Dieselhybrid stark engagiert. Jetzt kommen die ersten Fahrzeuge. Der Startschuss für einen großen Markt oder eine weitere Nische?
Sie werden Dieselhybride in allen Segmenten sehen, in denen heute Dieselmotoren zum Einsatz kommen. Der Dieselhybrid vereint die Vorteile des Dieselmotors bei Autobahnfahrt mit denen des Ottohybrids im Stadtverkehr. Aber auch in Nicht-Pkw-Segmenten wird er kommen. Wir haben erste Entwicklungen für Militär- und Baufahrzeuge.

Was soll den Durchbruch des teuren Dieselhybrids fördern? Noch höhere Kraftstoffpreise?
Im Allgemeinen kaufen europäische Kunden nicht kostengetrieben, von Flottenbetreibern einmal abgesehen. Wir haben einst eine Studie zum Kaufverhalten von Dieselfahrern durchgeführt. Das Ergebnis: Wenn man Vollkosten errechnet, also Jahresfahrleistung, Anschaffungskosten, Steuer und Versicherung, dann lohnt es sich für viele gar nicht, Diesel zu fahren. In Wirklichkeit war der Diesel erfolgreich, weil er Performance ohne Verbrauchssteigerung ermöglichte. Geringer Verbrauch bei tollen Fahrleistungen, das war der Grund. Der Dieselhybrid wird Komponenten mit den hybridisierten Ottomotoren teilen, um die Mehrkosten möglichst gering zu halten.

Welchen Verbrauchsvorteil des Dieselhybrids gegenüber dem Diesel dürfen wir erwarten?
Im Kundenbetrieb könnte der Vorteil, abhängig vom Fahrprofil, gut 30 Prozent betragen. Wenn man einen modernen, noch nicht völlig ausgereizten Motor nimmt und ihn im Zyklus nur in den Bereichen höchster Wirkungsgrade betreibt, ist eine CO2-Reduzierung um ein Drittel realistisch. Die Hybridisierung ermöglicht genau diese Betriebspunktverschiebung. Aber bei langen Autobahnfahrten nimmt dieser Vorteil natürlich, auch durch das Mehrgewicht, deutlich ab.

Alle Dieselanwendungen werden hybridisiert, das hieße auch der Lkw?
Ja, und zwar alle, vom Verteiler-Lkw bis zum Langstrecken-Lkw. Die Hybridisierung verschafft bei vielen Fahrprofilen Vorteile. Natürlich gibt es sehr flache Gegenden auf der Welt, aber auch viele bergige. Wenn man sich mal anschaut, wie gering die Motorleistung ist, die für Geradeausfahrt bei 80 km/h benötigt wird, dann erkennt man, dass ein großer Teil der Motorleistung nur für Anfahren und Bergauffahrt benötigt wird. Hier besteht durch Hybridisierung eine Möglichkeit, Kraftstoff zu sparen. Wobei das am kosteneffektivsten zunächst durch die Verringerung von Roll- und Luftwiderstand geschieht.

Bei der Hybridisierung experimentiert Ricardo immer wieder mit neuen Lösungen, zum Beispiel einem mechanischen Hybrid. Taugt die Lithium-Ionen-Batterie nicht als Energiespeicher für Hybridfahrzeuge?
Der batterieelektrische Hybrid ist schon fast ein Industriestandard. Der von uns ebenfalls verfolgte Schwungradspeicher stammt aus der Formel 1. Er ist dann geeignet, wenn es darum geht, in sehr kurzer Zeit sehr viel Energie abzugeben. Es handelt sich sozusagen um einen mechanischen Kondensator. Er ist damit für Anwendungen geeignet, bei denen es um sehr hohe Energiedichte geht: Sportwagen, Baufahrzeuge, aber auch Linienbusse. Wir haben einen Bus-Prototypen aufgebaut, bei dem das Schwungrad an der Hinterachse saß, und konnten nachweisen, dass sich sogar die Nachrüstung bei geringen Stückzahlen für den Betreiber lohnen würde. Eine andere interessante Anwendung sind Regionalzüge, vor allem wenn die Bahnstrecke nicht elektrifiziert ist. Wir behaupten nicht, dass der Schwungradspeicher eine bessere Lösung als die Batterie ist, es ist eine Lösung für andere Anwendungen.

Wie sehen Sie da die Abgrenzung zu Ultrakondensatoren?
Wir sehen den Vorteil vor allem darin, dass die Industrialisierung einfacher ist. Aber wir arbeiten ebenfalls an Ultrakondensatoren. Aber man darf nicht vergessen, dass man für deren Einsatz einen hybridisierten Antriebsstrang braucht, also zum Beispiel einen Elektromotor.

Der Motor wird sich verändern, haben Sie gesagt. Wie stark verändert er sich, wenn er zum Range-Extender wird?
Wir haben verschiedene Range-Extender-Projekte und konzentrieren uns darauf, wie man die gewünschten Eigenschaften zu möglichst geringen Kosten bekommen kann. Das bedeutet, dass wir kleine Motoren aus anderen Anwendungen nehmen, mit denen wir genug Erfahrung haben und sie adaptieren. Auch wenn man, insbesondere bei den Themen Abgas und Akustik, erheblichen Aufwand treiben muss, um solche Motoren automobiltauglich zu machen, so bleibt doch der Vorteil, dass man bestehende Zulieferer und Komponenten nutzen kann.

Was ist der Leistungsbereich, auf den Sie mit Range-Extendern zielen?
Der typische Range-Extender wird zwischen zehn und 200 Kilowatt leisten (lacht). Sie werden sehr unterschiedliche Konfigurationen finden. Das ist auch der Grund, warum wir beim Motorenkonzept sehr konservativ bleiben. Die OEMs, die erfolgreich sind, haben sich auch immer über den Antriebsstrang differenziert.

In Deutschland wird gerade intensiv darüber diskutiert, inwiefern Batterie und Elektromotor zur Differenzierung taugen.
Es gibt auch hier Potenzial zur Differenzierung, aber wahrscheinlich weniger als beim Verbrennungsmotor. Bei Ricardo haben wir die Kompetenz für Batterie- und Energiemanagement stark ausgebaut. Mit der Zellchemie beschäftigen wir uns hingegen nicht. Unsere Priorität liegt auf dem Gebiet der Systemintegration.

Herr Penny, herzlichen Dank für das Gespräch.

(Bild: Jason Keffert)


Autor(en): Johannes Winterhagen

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