Es gibt Hoffnung für Verbrennungsmotoren. Es geht um einen neuen Kraftstoff

• „Wir schreiben den Schülern nicht vor, welche Antriebstechnologien sie nutzen sollen. Deshalb haben wir Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren, Elektromotoren und Wasserstoffmotoren “, sagt Norman Koch.
• Als der Öko-Marathon 1985 ins Leben gerufen wurde, legten die Teams mit einem Liter Kraftstoff 600 bis 700 Kilometer zurück. Heute sind es 2.500 bis 3.000 Kilometer.
• Einige der Teams experimentieren seit mehreren Jahren mit biologisch abbaubaren pflanzlichen Materialien auf Basis von Bambusfasern und verschiedenen Harzarten.

Wie kam es zum Shell Eco-marathon?

Es begann vor 80 Jahren mit einem Wettbewerb zwischen zwei Mitarbeitern des Shell-Forschungslabors. Sie wollten herausfinden, wer mit der gleichen Kraftstoffmenge weiter kommt. In seiner heutigen Form ist es ein Wettbewerb zwischen akademischen und studentischen Teams, die selbst Fahrzeuge vorbereiten und diese im Wettbewerb auf der Rennstrecke fahren.

Die Teilnehmer treten in zwei Klassen an: Prototyp (ultraleichte, hocheffiziente Fahrzeuge) und Urban Concept (ähnelt eher Stadtautos).

Die Veranstaltung wird in diesem Format seit 40 Jahren durchgeführt. Weltweit konkurrieren derzeit 300 Universitäten aus 50 Ländern.

In Kamień Śląski starteten 122 Teams aus Europa und Afrika. Darunter waren 4 Teams aus Polen: Project Hydrive – AGH in Krakau, Hydrogreen Pollub – Technische Universität Lublin, Iron Warriors – Technische Universität Lodz, Rotor – Staatliche Akademie für Angewandte Wissenschaften in Krosno.

Beim Shell Eco-Marathon können sie ihr im Unterricht erworbenes Wissen testen. Und es geht nicht nur um technisches Wissen im Antriebsbereich. Hier arbeiten Teams von etwa einem Dutzend Personen, darunter neben Antriebsdesignern auch Programmierer, Manager, Projektmanager und Crowdfunding-Spezialisten.

Welche Fortschritte haben die Studierenden in diesen 40 Jahren gemacht?

Als wir 1985 anfingen, fuhren die Teams mit einem Liter Kraftstoff 600 bis 700 Kilometer weit. Ein normaler Volkswagen Golf, ein relativ sparsames Auto, schaffte mit einem Liter Kraftstoff 15 bis 20 Kilometer.

Der Weltrekord in diesem Bereich liegt derzeit bei 3771 km mit 1 Liter Kraftstoff! Studententeams erreichen Distanzen von 2500 bis 3000 km. Dies erfordert extrem leichte Karosserien, meist aus Kohlefaser, sehr kraftstoffsparende Motoren, Software, die den Betrieb des Antriebs unterstützt, aber auch Fahrstrategien.

Wir sind davon überzeugt, dass Effizienz eine der wichtigsten Voraussetzungen für eine CO2-arme Mobilität der Zukunft ist.

Welche tatsächlichen Auswirkungen hat dieses Ereignis auf die Effizienz von Massenautos wie dem bereits erwähnten Volkswagen Golf?

Wir sehen einen solchen Einfluss, aber natürlich nicht direkt. Studierende, die sich an diesen Bemühungen beteiligen, landen oft in Automobilunternehmen und verfügen dort bereits über Kenntnisse, vielfältige Erfahrungen und die Fähigkeit, im Team zu arbeiten. Das ist unser größter Beitrag.

Ein praktischeres Beispiel hierfür sind Stopp-Start-Technologien, die in den 1980er Jahren von Studenten des Shell Eco-Marathons eingesetzt wurden. Heute sind sie weit verbreitet, doch damals steckte die Idee noch in den Kinderschuhen. Viele Probleme im Zusammenhang mit dieser Technologie mussten gelöst werden, beispielsweise wie man den Motor in Sekundenbruchteilen aus- und wieder anlassen kann, ohne den Schlüssel zu drehen.

Die Teams versuchen seit Jahren, das Gewicht ihrer Fahrzeuge zu reduzieren

Seit Jahren verbinden wir höhere Effizienz mit reduziertem Fahrzeuggewicht. Daher wurden auf den Shell Eco-Marathon-Strecken heute gängige Materialien wie Kohlefaser getestet. Kohlefaser ist ein hervorragendes, leichtes und robustes Material, das jedoch aufgrund der Recyclingschwierigkeiten nicht besonders nachhaltig ist.

Einige der Teams experimentieren seit mehreren Jahren mit biologisch abbaubaren pflanzlichen Materialien auf Basis von Bambusfasern und verschiedenen Harzen. Das resultierende Material ist zwar nicht so hart wie Kohlenstofffasern, aber vollständig biologisch abbaubar.

Welche anderen Technologien, die heute von Studenten genutzt werden und in Zukunft in Serienautos zum Einsatz kommen könnten, gibt es?

Wir geben den Schülern keine Anweisungen, welche Antriebstechnologien sie verwenden sollen. Wir haben sowohl Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor als auch Elektrofahrzeuge mit Batterie- oder Wasserstoff-Brennstoffzellenantrieb. Neu ist die Verwendung von Wasserstoff als Kraftstoff in Verbrennungsmotoren .

Dies könnte eine interessante Option sein, über die LKW-Hersteller schon seit einigen Jahren sprechen. Hier gibt es zwar eine Verbrennung, aber die „Abgase“ bestehen größtenteils aus Wasserdampf …

Die Wasserstoffverbrennung könnte eine Lösung sein, um die Probleme von Elektrofahrzeugen im Schwerlastverkehr zu überwinden , insbesondere hinsichtlich Reichweite, Leistung und Ladezeit. Wir stehen in Kontakt mit mehreren Universitäten, die daran arbeiten. Teams von zwei Universitäten waren bereit und kamen mit ihren Fahrzeugen.

Die Wasserstoffverbrennung erfordert die Entwicklung zahlreicher Technologieelemente.

Dieses Jahr fahren sie außerhalb des Wettbewerbs, testen die Funktion einzelner Systeme über längere Distanzen und ermitteln, was sie für den Start im Wettbewerb benötigen. Vor allem prüfen sie die Technik, bei der neue Probleme auftreten. Wie ich von einem der Teams erfahren habe, ist Selbstentzündung ein ernstes Problem.

Wasserstoff ist ein so kleines, flüchtiges und gleichzeitig extrem entzündliches Molekül, dass es sich oft schon entzündet, bevor es überhaupt die Brennkammer erreicht. Dies ist eines der Probleme, die auf dem Weg zur breiten Nutzung dieses Antriebs gelöst werden müssen. Deshalb glaube ich, dass Verbrennungsmotoren noch eine Zukunft vor sich haben.

Welche Rolle spielt Software?

- Betrachtet man die Zusammensetzung und Arbeitsweise der Studententeams, so lässt sich feststellen, dass sie immer größer werden. Die Zahl der Computer und Programmierer wächst ständig. Dies ist einer der am schnellsten wachsenden Bereiche unserer Veranstaltung.

Die Effizienz von Fahrzeugen hängt heute maßgeblich von intelligenten Softwarelösungen ab. Bei Elektrofahrzeugen, ob batteriebetrieben oder mit Wasserstoff-Brennstoffzellen, hat beispielsweise die Art und Weise des Ladens und Entladens der Batterien einen großen Einfluss auf die Antriebseffizienz.

Einige Teams nutzen die Digital-Twin-Technologie, um die Leistung ihrer Designs zu überprüfen und zu verbessern. Im Wettbewerb selbst ermöglichen Computersimulationen eine bessere Strategiewahl. Dank der digitalen Streckenkartierung und der Simulationen wissen die Teams, an welcher Stelle der Strecke sie den Motor abstellen und an welcher Stelle sie beschleunigen sollten, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

Ist es überhaupt noch sinnvoll, in Verbrennungstechnologien zu investieren? Manche meinen, die Verbrennungstechnologien seien bereits so weit fortgeschritten, dass wir mit großem Aufwand nur noch geringe Verbesserungen erzielen könnten. Daher sei es möglicherweise besser, das Geld in die Optimierung neuer Antriebe zu investieren, um deutlich größere Verbesserungen zu erzielen.

Meiner Meinung nach müssen wir versuchen, in allen möglichen Bereichen Verbesserungen zu erzielen. Wir müssen alle Technologien weiterentwickeln, denn heute können wir nicht sagen, welche davon tatsächlich eine revolutionäre Veränderung mit sich bringen werden oder wann dies geschehen wird – morgen oder in zehn Jahren.

Welche Technologien werden in naher Zukunft auf den Strecken des Shell Eco-Marathons zum Einsatz kommen?

Ich habe bereits über die Verwendung von Wasserstoff als Kraftstoff in Verbrennungsmotoren gesprochen. Der zweite wachsende Trend sind autonome Fahrzeuge. Wir haben sie vor einigen Jahren im Rennsport eingeführt. Dieses Jahr starteten elf Teams in dieser Kategorie. Im Vergleich zu allen startenden Teams ist das nicht viel, aber letztes Jahr waren es nur sieben.

Zu beachten ist zudem, dass sich der Wettbewerb bei ihnen nicht nur auf das Befahren der Strecke beschränkt, sondern auch Geschicklichkeitsaufgaben, wie beispielsweise das Einparken, dazukommen.

Die Bedeutung von Software nimmt weiter zu, wobei künstliche Intelligenz mittlerweile eine immer wichtigere Rolle spielt.