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Wann kommt das Flywheel-Hybrid-Fahrzeug?

Seit einigen Monaten beschäftige ich mich mit einem interessanten Thema, welches meiner Meinung nach den Energievebrauch von Fahrzeugen mit einfachen Mitteln deutlich reduzieren könnte. Das Schwungrad, bzw. Flywheel ist zwar eine altbekannte Technik, schon 1950 wurden in Yverdon sogenannte Gyrobusse alleine mit einem Schwungrad auf Strecken bis zu 10km Länge eingesetzt. Das Schwungrad wurde an Ladestationen in Rotation versetzt und der Bus hat danach die Energie für die ganze Strecke vom Schwungrad bezogen.

Der Gyrobus läuft wie ein Trolleybus auf Gummireifen, benötigt aber keine Oberleitung und auch keine Batterie. Die Räder werden von einem Drehstrom-Kurzschlussankermotor angetrieben, der die elektrische Energie einem mitgeführten, horizontal umlaufenden Schwungrand entnimmt.

Das heisst, man hat die Energie nicht in eine Batterie geladen mit der man dann gefahren wäre, sondern damit ein Schwungrad beschleunigt und dann von dort wieder in elektrische Energie gewandelt und verbraucht. Interessant wäre hier der Wirkungsgrad dieser Lösung zu wissen. Diese Technologie wurde schon 1978 detailliert beschrieben und in Tests als effizient bewertet.

Ein ETH Team hat 1996 zusammen mit VW in der Arbeit Entwurf zur Optimierung der Fahrstrategien für ein Personenwagen-Antriebskonzept mit Schwungradkomponente und stufenlosem Zweibereichsgetriebe nachgewiesen, dass der Treibstoffverbrauch eines Golf III mittels Schwungrad von 8,9 auf 4,5l/100km reduziert werden könnte. Immerhin der Nennverbrauch eines Toyota Prius mit aufwendiger Elektro-Hybrid-Technik.

Dabei wäre das Schwungrad sicher sinnvoller, als die ganzen Hybridfahrzeuge, die das Gewicht des Fahrzeugs dank Akkus und zusätzlichen Motoren erhöhen. Die Schwierigkeit ist aber scheinbar die mechanische Integration, da ein Schwungrad Geschwindigkeiten von bis zu 60’000 Umdrehungen pro Minute erreicht. Diese Energie muss dann entweder über ein Getriebe oder mittels Elektromotor wieder auf die Antriebsachse übertragen werden.

In der letzten Zeit hat das Schwungrad in Form von KERS ein Comeback in der Formel 1. Das KERS Systems von Williams wird schon im Porsche 911 GT3 Hybrid eingesetzt.

Vom Prinzip her ist es grundsätzlich sehr einfach, beim Bremsen wird Energie an das Schwungrad übergeben, dieses beschleunigt, und mit der Energie, die nun im mit bis zu 60’000 Umdrehungen drehenden Schwungrad ist, wird das Anfahren bzw. Beschleunigen durch einen Elektromotor unterstützt. Hier ein Video wie ein solches System von Tortrak in einem Bus funktionieren würde:

In Kombination mit der Start/Stop Automatik die bei modernen Fahrzeugen heute den Motor an Ampeln ausschaltet könnte die beim Bremsen bzw. Anhalten gespeicherte Energie einfach wieder zum Beschleunigen verwendet werden. Ich denke diese kurzen Momente an Energierückgewinnung hätten einen enormen Einfluss auf den Gesamtverbrauch.

Schaut man sich im Internet um, sieht man, dass neben Porsche auch Jaguar zusammen mit Torotrak an einem solchen System arbeitet. Erstaunlich, wie diese Technologie eigentlich schon jahrzehntelang bekannt ist, und dennoch nicht den Weg in den Massenmarkt gefunden hat. Sind es technische Hindernisse die den Masseneinsatz nicht ermöglichen oder fehlendes Interesse?

Ich bin gespannt ob der Einsatz dieser Technologie in der Formel 1 vielleicht einen entscheidenden Einfluss auf den Massenmarkt hat.

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