Seit die ehemalige Verbraucherministerin Renate Künast den Toyota Prius über alle anderen Modelle grüner Autopolitik lobte, ist der Ehrgeiz deutscher Automobilbauer angestachelt, zu zeigen, was sie auf dem Feld zukunftsträchtiger Fahrzeuge bieten. TUXAMOON interessiert, was die Stuttgarter PKW-Sparte des Daimler-Konzerns, unter dem Motto: „Schaffe, schaffe, Autos bauen…“, mittlerweile in der Schublade und teils auch schon auf den Straßen hat, und was die findigen japanischen Entwickler von Toyota bereithalten.
Umwelt, die dem Kunden nutzt
Mercedes-Benz vertraut einem breiten Mix der Kraftstoffe und Antriebsmöglichkeiten in eine Energie und Geld sparende, Umwelt schonende Zukunft. Kundennutzen und Umweltverträglichkeit sollen dabei gleichwertig behandelt und die Weltmarktposition der Stern-Marke weiter gestärkt werden. Unter Kundennutzen wird in Stuttgart das herkömmliche Entwicklungsziel der Leistungsstärke verstanden, wobei zu fragen wäre, warum der Gegenpol der Umweltverträglichkeit einem Kunden, der wie jeder andere Mensch atmet und lebt, nicht nutzen sollte. Andererseits will Daimler als Zukunftsziel die unterschiedlichen Bedürfnisse von Langstreckenfahrern und Menschen, die schwerpunktmäßig in zunehmend emissionsbeschränkten Ballungszentren unterwegs sind, mit variablen Angeboten bedienen – auch um Umweltsündersteuern und Außenseiter-Zutrittssperren zu umgehen: Ein Vorfahrer ist der in der Londoner Innenstadt getestete smart fortwo electric.
- Mit dem im Mercedes-Benz F 700 präsentierten DIESOTTO-Antrieb in Kombination mit einem Hybridmodul wurde aufgezeigt, dass sich ein Verbrauch von 5,3 Litern in einer großen und komfortablen Reiselimousine realisieren lässt.
Harmonisches Duo: Die Sonne und der Diesel
Für die Hersteller von Premium-Marken der Autobranche war Öko lange Zeit kein Marketing-Argument. Bio roch sogar ein wenig nach den weniger nasenfreundlichen Aspekten des Landlebens und war deshalb mit dem Image von Chrom, Leder und vielen Pferdestärken nicht so gut verträglich. Doch die Zeiten ändern sich. Beispielsweise in Stuttgart. Verena Müller vom Daimler-Konzern auf die Frage, in welchem Umfang Mercedes-Benz auf Biomass to Liquid (BtL) setzt:
"Für Daimler ist der Biokraftstoff der zweiten Generation - BTL (SunDiesel) die vielversprechendste Option von regenerativen Kraftstoffen für heutige Verbrennungsmotoren und ein wichtiger Baustein der Umweltstrategie des Unternehmens. Daimler untersucht und entwickelt bereits seit 2000 im Projekt SunDiesel die Einsatzmöglichkeiten und das Verbrennungsverhalten von BTL. Seit Frühjahr 2002 untersucht Daimler zusammen mit CHOREN Einsatzmöglichkeiten, Wirtschaftlichkeit und Energiebilanz von BTL. Daimler testet BTL bereits seit 2003 im Alltagsbetrieb seiner Fahrzeuge und konnte die Vorteile des Kraftstoffs beim Betrieb in Dieselmotoren nachweisen:
SunDiesel ist ein hochreiner, vollkommen schwefel- und aromatenfreier Kraftstoff, der extrem schadstoffarm verbrennt und nahezu CO2 neutral ist. Er wird mittels Biomassevergasung aus unterschiedlichsten biogenen Einsatz- und Reststoffen gewonnen und steht damit nicht im Wettbewerb zu Nahrungs- und Futtermittelproduktion.
SunDiesel kann ohne Anpassungen bei heutigen und zukünftigen Dieselmotoren eingesetzt werden. Für Transport und Lagerung von SunDiesel sind keine Anpassungen der bestehenden Infrastruktur erforderlich."
Dem Einsatz von SunDiesel testet Daimler beispielsweise im SunDiesel-Smart, der unter anderem mit Sägemehl und Hölzern, die als Reste aus dem Forstbetrieb anfallen, fährt.
Toyota sieht die Bio-Zukunft dezidiert ohne SunDiesel. In seiner auf dem Genfer Autosalon 2008 gezeigten Studie 1/X, die in sich viele zukunftsträchtigen Antriebs- und Energiesparvarianten integriert, kann zwar wahlweise Bio-Kraftstoff zum Antrieb genutzt werden, allerdings keiner, der aus land- und forstwirtschaftlichen Abfällen gewonnen wird. Der Verbrennungsmotor des Studien-Autos kann anstelle von Benzin mit emissionsgünstigerem Bioethanol oder auch einer Mischung aus beidem gespeist werden. Dabei ist die so genannte „Flexible-Fuel-Vehicle-Technologie“ (FFV) in Kombination mit dem PHV-Antrieb im Einsatz. Denn für den Vortrieb im 1/X ist ein Plug-In-Hybrid-Antrieb (PHV) mit Lithium-Ionentechnik zuständig, der dafür sorgt, dass das Auto streckenweise rein elektrisch, und somit emissionslos, gefahren werden kann.
Engagement für alternative Kraftstoffe
Den Einsatz von malayischem Palmöl als Biodiesel, den Toyota in Autos testen wollte, wie es im Oktober 2006 mit seinen Partnern bei diesem Projekt, Patronas und Nippon Oil, ankündigte, standen Proteste gegen die Abholzung von Urwäldern und das dadurch freiwerdende Kohlendioxid entgegen. Der Schädigung von Kunststoffen und Dichtungen in Autos sollte durch eine Weiterentwicklung der Reinform des alternativen Kraftstoffs entgegengewirkt werden.
Volkswagen und Shell beteiligen sich, neben Daimler, an der weltweit ersten kommerziellen Produktionsanlage für SunDiesel, die zunächst 18 Millionen Liter SunDiesel pro Jahr herstellen soll, bevor eine BtL-Anlage im industriellen Maßstab jährlich 270 Millionen Liter vom Öko-Abfall-Kraftstoff produzieren könnte. Abnehmer wird es genug für das zukunftsträchtige Tröpfchen der Firma Choren aus Freiberg geben. Schließlich kann der Sonnen-Diesel theoretisch in jedem Dieselfahrzeug für den Antrieb sorgen.
Diesel und Benziner: Aus alt mach’ neu
Bei Diesel ohne Sonnenattribut stellt sich Daimler dem Clementine-Anspruch, das heißt in diesem Fall, den Kraftstoff noch sauberer als rein und so sauber, wie Benziner, zu bekommen. Als „Waschmittel“ dient dabei das Abgasreinigungssystem BlueTEC. Für möglichst geringen Verbrauch großer Limousinen und Geländewagen setzen die Stuttgarter auf Dieseltechnologie. In diesem Jahr können sich alle, die Limousinen mit Geländetauglichkeit bevorzugen und dafür das nötige Kleingeld aufbringen, mit dem R 320 BlueTEC, dem GL 320 BlueTEC und dem ML 320 BlueTEC 3 Mercedes-Benz Sport Utility Vehicles (SUVs), „mit der Technologie für den saubersten Diesel der Welt“, wie Daimler postuliert, ausstatten. Sollten die Amerikaner größeren Autos wieder den Vorrang vor verbrauchsgenügsamen Kleinwagen geben, hat das schwäbische Unternehmen mit der Genehmigung für die Zulassung von Diesel SUVs in allen 50 US-Bundesstaaten, die es im März diesen Jahres als erster Hersteller erhalten hat, gute Karten.
Das Konzeptfahrzeug „Vision GLK BlueTEC HYBRID“ ist mit einem innovativen Vierzylinder-Diesel OM 651 ausgerüstet. Diesel- und Elektromotor bringen es in Verbindung mit einem kompakten Hybridmodul zusammen auf eine Leistung von 165 kW/224 PS und ein kombiniertes Drehmoment von 560 Nm. Trotz Leistungsspitze verbraucht der Vision GLK BlueTEC HYBRID nur 5,9 Liter pro 100 Kilometer.
- Mercedes-Benz F 700 DIESOTTO-Antrieb
Raumzündverbrennung - einzigartiges System zur Verbrauchssenkung
Das Forschungsfahrzeug „F700“ (175 kW/238 PS plus 15 kW/20PS; Drehmoment: 400 Nm) vereint Hybridmodul mit emissionsarmem Ottomotor und verbrauchsarmem Dieselmotor, letztere als „Diesotto-Antrieb“. Die noch junge Raumzündverbrennung wird dabei unter anderem mit Direkteinspritzung und Turboaufladung kombiniert. Ein Verbrauch von 5,3 Litern konventionellen Ottokraftstoffs auf 100 Kilometer und eine Emission von 127 Gramm Kohlendioxid pro Kilometer springen dabei heraus.
Brennstoffzellen und Batterien in Bewegung
Der teilelektrisch angetriebene Sport Utility Vehicle Mercedes ML 450 Two-Mode-Hybrid, dessen Marktstart für die USA auf 2009 festgelegt war, ist ins Stocken geraten, weil die Muttergesellschaften des amerikanischen Hochenergie-Batterie-Lieferanten Cobasys die Bremse eingelegt haben sollen: Die Entwicklung der maßgeschneiderten, komplexen Energiespeicher, die gegen Brand und rapide Alterung gefeit sein müssen, kostet Millionen Euro, die sich für die Zulieferer nicht so schnell rechnen werden.
Toyota sicherte sich bereits Mitte der 1990er-Jahre gegen derartige Lieferprobleme ab, indem der Autohersteller ein Joint-Venture mit Panasonic gründete. Mit dem Erfolg, heute Technologieführer bei Nickelmetall-Hybrid-Akkus zu sein und pro Monat fast 25.000 Hybridfahrzeuge auszuliefern.
Für die neueste Generation seines Brennstoffzellen-Hybrid-Fahrzeugs Fuel Cell Hybrid Vehicle advanced (FCHV-adv), in dem wiederum verbesserte Nickelmetall-Hybrid-Speichermedien eingesetzt sind, hat Toyota die Brennstoffzellen-Stacks, das Elektromanagement und den Wasserstofftank weiter entwickelt. Die Effizienz seines Antriebs wurde um insgesamt 25 Prozent verbessert.
Mit einer Tankfüllung kommt das Forschungsfahrzeug um 500 Kilometer weiter, als sein Vorgänger, der 330 Kilometer schaffte. Dem einem der beiden Kernprobleme mit den nur Wasserdampf ausstoßenden Antrieben – geringe Reichweite und schwere Tanks – wurde damit die Schärfe genommen.
Kälteproblemen von Brennstoffzellen-Autos wichen die Japaner mit einer Membran-Elektroden-Anordnung aus, die auch bei minus 30 Grad Celsius für einen problemlosen Start sorgen soll. Der Wasserstoffverbrauch wurde um ein Viertel reduziert: Die Nebenaggregate kommen mit weniger Strom aus und die Bremsenergierückgewinnung arbeitet besser. Ein neuer 700 bar Hochdruck-Wasserstofftank fasst 156 Liter Wasserstoff. Sein Vorgänger konnte bei 350 bar im Tank mit 148 Litern gefüllt werden.
Seit 1971 beschäftigt sich Toyota mit alternativen Antriebsformen und sammelt seit 1992 Erfahrungen mit der Brennstoffzellen-Technologie. 2001 stellte der Auto-Hersteller den ersten in einer Reihe von fahrfähigen FCHV-Prototypen vor, deren aktuelle Version es auf eine Leistung von 90 Kilowatt und ein Drehmoment von 260 Newtonmeter bringt, wobei sie bis zu 155 Kilometer pro Stunde schnell wird. Der 4,74 Meter lange Fünfsitzer wiegt 1.880 Kilogramm.
Bereits der FCHV-3 speicherte überschüssige Energie, die während des Betriebs entstand, in einer zweiten Batterie. Der FCHV-4, mit 250 Kilometer Reichweite, hatte als erster Prototyp einen Wasserstoff-Druckspeicher. Die Brennstoffzellen-Hybrid-Prototypen werden auch in den USA unter Alltagsbedingungen über lange Zeit getestet.
Fortschritt mit Leichtigkeit
Toyota rechnet Halbe/Halbe und die Rechnung geht auf: Für den 1/X veranschlagte Toyota das halbe Gewicht des Prius bei gleichem Platzangebot und Sicherheitsstandards. Herauskommen sollte eine Halbierung des Kraftstoffverbrauchs auf rund 2,17 Liter pro 100 Kilometer. Werkstofftechnik, wie torsionssteifes Kohlefaser-Verbundmaterial für die Karosserie, und ein dreidimensional ausgeformtes, leichtes und federndes Netzgewebe für Sitzbezüge, die weniger Platz als eine konventionelle Sitzkonstruktion benötigen, sorgen für Minimierung und Leichtigkeit im Innenraum und im Außenkonstruktions-Stahlersatz. Die Karosseriesäulen wurden aufgrund der hohen Festigkeit der Sicherheitsfahrgastzelle aus Kohlefaser-Verbundmaterial verschmälert, das Sichtfeld des Fahrers dadurch verbreitert. Bei Toyota geht man davon aus, dass Kohlefaser-Verbundstoffe in absehbarer Zeit auch bezahlbar sein werden, da sie zunehmend beim Bau von Flugzeugen verwendet und daher wohl auch bald industriell produziert werden.
Effizienz statt Blauäugigkeit
Leichtbau ist bei Mercedes-Benz Teil der Kraftstoffeinsparung, die mit „BlueEFFICIENCY“ betitelt ist, und – Daimler zufolge – bis zu zwölf Prozent betragen kann. Auch Aerodynamic, Antrieb, Rollwiderstand und Energiemanagement gehören zu dem Paket, das in allen Mercedes-Modellen Einsparungen beim Kohlendioxid-Ausstoß und beim Verbrauch bewirken soll. Beim Mercedes-Benz C 180 Kompressor etwa, brachten unter anderen ein elektrisches ECO-Lenksystem, ein reduzierter Hubraum und ein minimierter Rollwiderstand 0,9 Liter Benzin- und 20 Gramm-CO2-Minus.
BlueEFFICIENCY-Modelle, wie der A 150/170 und B 150/170, sind ab Herbst 2008 mit einer automatischen Motorabschaltung ausgestattet. Schaltet die Ampel auf rot, wird das Auto langsamer, landet die Schaltung im Leerlauf und tritt der Fahrer das Bremspedal durch, hat die „ECO Start-Stopp-Funktion“ ihren Einsatz. Daimler wirbt dabei besonders mit dem schnellen und komfortablen Motorstart, wenn die Ampel wieder umschaltet: Kupplung treten, Bremse lösen, und im Bruchteil einer Sekunde, sowie fast unhörbar, springt der Motor wieder an. Dafür sorgt ein Starter-Generator, der diese Vorteile gegenüber dem herkömmlichen Anlasser mithilfe eines Riemenantriebs und einer Kurbelwelle bewirkt. Während der Fahrt füttert der Musterschüler das Auto-Bordnetz mit elektrischer Energie. Auch zur Rekuperation, also zur Nachladung der Batterie, trägt das Generatormanagement bei: Sie nutzt die Schubphasen des Motors zur Umwandlung in elektrische Energie. Ist die Batterie gut geladen, wird die Generatorleistung reduziert und so weiterer Kraftstoff bei den Ölkonzernen gelassen, statt im Auto verbraucht.
Die oben genannten Modelle schlucken, im Vergleich zu ihren Vorgängermodellen, nach Daimler-Angaben, im Stadtverkehr bis zu neun Prozent weniger Benzin.
Die Vierzylindermodelle C 180 KOMPRESSOR mit Vierzylinder-Benziner und C 200 CDI h kommen, dem Hersteller zufolge, mit bis zu zwölf Prozent weniger Kraftstoff aus. Der C 180 KOMPRESSOR behält dabei, dem Daimler-Credo vom gleichbleibenden Kundennutzen folgend, seine unveränderte Leistung, schluckt aber fast einen Liter weniger auf 100 Kilometer, als das Standardmodell. In seinem BlueEFFICIENCY-Paket stecken unter anderem eine Leichtbauscheibe und geschmiedete Leichtbau-Felgen.
Zur Senkung des Luftwiderstands in der C-Klasse machten sich die Ingenieure an Effizienz-Details, wie neu gestaltete Außenspiegelgehäuse, sowie eine glattflächige Abdeckung des Unterbodens. Leichtere Reifen punkten mit einem um 17 Prozent schwächeren Rollwiderstand. Die Lenkungspumpe benötigt durch bedarfsangepasste Steuerung weniger Energie. Eine Schaltanzeige im Cockpit trainiert den Fahrer im effizienten Wechseln der Gänge und informiert über den momentanen Verbrauch, um ihn ans Kraftstoffsparen zu erinnern. Beim C 200 CDI BlueEFFICIENCY spart das gleiche Paket 10,5 Prozent, beziehungsweise 0,6 Liter Diesel. Auch dieses C-Klasse-Modell verringert seinen Luftwiderstand um sieben Prozent.
Auf leisen Füßen
Ein fast lautloser Elektroantrieb und minimale Abrollgeräusche der kleinen und schmalen Räder des Toyota 1/X machen den Studien-PKW besonders leise, was Menschen und Umwelt freut.
Besserung mit Direkteinspritzung
Direkte Bezineinspritzung entwickelten Mercedes-Benz und Bosch während der 1930er-Jahre für kompressoraufgeladene Viertakt-Flugzeugmotoren zur Serienreife. Ab 1952 setzte Mercedes-Benz die Bosch-Direkteinspritzung im Rennsport ein.
Verbrauchssenkung bei gleichzeitiger Leistungssteigerung ist das Ziel der Benzindirekteinspritzung der zweiten Generation. Bei Daimler verbraucht der E 350 CGI, der weltweit erste Benzinmotor mit strahlgeführter Direkteinspritzung, mit 8,7 Litern pro 100 Kilometer damit zehn Prozent weniger Kraftstoff als der – abgesehen von der Direkteinspritzung - baugleiche 3,5 Liter V6-Benziner mit Kanaleinspritzung. Der E 350 CGI punktet dennoch mit einer um 15 Kilowatt höheren Leistung. Die Stuttgarter wollen die Direkteinspritzung allmählich in allen Ottomotoren einsetzen. So profitieren bereits der CLS 350 CGI und der C 350 CGI Blue EFFICIENCY von der verbrauchsenkenden Technologie.
Die neuen Motoren können auch bei Geschwindigkeiten von über 120 Kilometern pro Stunde im mageren Schichtmodus fahren, bevor sie so schnell werden, dass sie in den Homogenbetrieb umschalten. Der Kraftstoff wird beim Schichtmodus ziemlich spät in die verdichtete Luft eingespritzt, was vorausschauende Fahrweise, bei fast gleich bleibender Geschwindigkeit, mit ordentlichen Verbrauchseinsparungen belohnt.
Auch für die Umwelt bietet das Verfahren Vorteile: Die Rohemissionen aus Kohlenwasserstoffen verringern sich, dem Hersteller zufolge, in der schnellen Warmlaufphase um mehr als die Hälfte. Die Abgasreinigung wirkt sofort nach dem Kaltstart. Eine elektrisch gesteuerte und gekühlte Abgasrückführung, die bis zu 40 Prozent der Abgase in die Zylinder zurückleitet, sowie zwei NOx-Speicherkatalysatoren am Unterboden des E 350 CGI, verringern die Stickoxid-Emissionen.
Eine Benzin-Direkteinspritzung mit elf Betriebsmöglichkeiten setzen Toyota und Lexus mit D-4 ein.
Das Toyota D-4D Common-Rail-System, ein Turbodiesel-Direkteinspritzer, funktioniert mithilfe einer computergesteuerten Einspritzung, die den Kraftstoff zum optimalen Zeitpunkt unter Hochdruck direkt in die Brennkammer befördert. Die Common-Rail-Leitung ist ein gemeinsamer Druckspeicher für alle Düsen, die mit besonders fein zerstäubtem Kraftstoff beliefert werden.
Zeitpunkt und Dauer der Einspritzung werden ausschließlich vom elektronischen Motormanagement gesteuert, sind also nicht mehr vom Druckaufbau abhängig. Eine verbesserte Verbrennung, höhere Leistungsausbeute, sowie niedrigere Schadstoffemissionen, sind die Ausbeute dieser Präzisionsarbeit.
Typisch: Eine kleine Pilot-Einspritzung sorgt für einen sanften Druckanstieg im Brennraum und reduziert das Diesel-typische Verbrennungsgeräusch auf ein Minimum.
Hybrid in vielen Formen: Erdgas als Alternative
Für einen Entwickler-Wettbewerb haben die Ingenieure bei einem Toyota Prius den Benzin- durch einen Gastank ersetzt. Durch den geringeren Verbrauch des Hybrid-Fahrzeugs, mit Elektromotor und Erdgasantrieb, sank der Ausstoß an Kohlendioxid auf 80 Gramm pro Kilometer. Dem Energieversorger Gaz de France und dem Forschungsinstitut IFP zufolge, waren das 23 Prozent weniger, als der originale Prius mit seinem Benzin-Hybrid-Antrieb ausstößt. Bei einer Reichweite von rund 200 Kilometern, erfüllt die Neuentwicklung, auch ohne Änderungen an der Auspuffanlage, den Angaben zufolge, die Euro4-Norm.
Eine von Mercedes ausgestellte Ökobilanz für den Erdgasantrieb zeigt über eine Fahrstrecke von 150.000 Kilometern, dass die gesamte CO2-Bilanz um rund 20 Prozent günstiger ausfällt als bei dem vergleichbaren Modell mit Ottomotor. Die Stickoxid-Emissionen sollen um elf Prozent geringer sein und beim Kohlenmonoxid wurde über den gesamten Lebenszyklus ein Vorteil von 54 Prozent zugunsten des Erdgasantriebs festgehalten. Auch der Einsatz von Rezyklat-Kunststoffen und Bauteilen aus Naturmaterialien, wie Flachs, Baumwolle und Kokos, sowie Holzfurnier und Fasern der Abaca-Banane, trugen zur positiven Bilanz bei.
Die „Natural Gas Technology“ lässt den 85 kW starken B 170 NGT BlueEfficiency sowohl mit Erdgas, als auch mit Benzin fahren. Die Nutzer müssen wegen der fünf Erdgasbehälter im Heck und unterhalb des Fußraums auf der Beifahrerseite mit 128 Litern weniger Platz für Gepäck auskommen. Dafür hat der Fahrer stets die freie Entscheidung, mit welcher Antriebsenergie der Motor per Tastendruck versorgt werden soll. Im Gesamtverbrauch erreicht der Erdgas-Hybrid, laut Mercedes, Werte von 7,3 Litern Benzin und 4,9 Kilogramm Erdgas je 100 Kilometer. Dabei sollen die Kohlendioxid-Emissionen mit 135 Gramm pro Kilometer um 17 Prozent unter den Werten des konventionellen B 170 liegen.
Wettlauf um den Wettbewerb
Viele Auffahrten führen bei Toyota und Mercedes-Benz in eine Spritsparende und Umweltverträglichere Zukunft: Den Königsweg hat noch keiner der beiden Wettbewerber gefunden, der vor allem ihren Premium-Fahrzeugen eine sorglose Zukunft und deren Herstellern einen entsprechenden Absatz ermöglicht.
Statt zu stark auf unverminderte Leistung zu schielen, sollten die Stuttgarter jedoch mehr Tempo bei der Umsetzung ihrer oft schon sehr erfahrenen Entwicklungen zur Verbesserung der Verbrauchs- und Ökobilanz geben: Je mehr Potenzial in Serien verbaut wird, desto billiger werden die Fahrzeuge, desto kauffreudiger die Kunden – und der propagierte Kundennutzen ist in einer Zeit zunehmender Auflagen und preislich explodierender Tanksäulen mehrfach erfüllt.
Dennoch ist Toyotas Strategie vielleicht eine Spur gerissener: Nicht nur mit der Verankerung seiner Ökopolitik im öffentlichen Bewusstsein, wobei längst nicht die ganze Modell-Palette des Herstellers die Herzen von Öko-Freaks höher schlagen lässt. Beispielsweise Toyotas frühe Batterie-Partnerschaft mit Panasonic kündet von schlauer Weitsicht, anstelle von kurzfristigem Rechnen.
