Langstrecke

Volkswagen XL1 (Foto)

VOLKSWAGEN XL1

Den einen Weg zur nachhaltigen Mobilität gibt es nicht. Deshalb arbeiten Forscher und Entwickler im Volkswagen Konzern zeitgleich an verschiedenen neuen Technologien. Immer gilt: Aus weniger Energie soll mehr Fahrvergnügen entstehen.

Als der Golf 1 1974 das Licht der Welt erblickte, konnten die Kunden zunächst zwischen zwei Benzinmotoren entscheiden. Für den stärkeren 70-PS-Motor (51 kW) gab es auf Wunsch ein Dreigang-Automatikgetriebe. Heute hat ein Golf-Kunde deutlich mehr Wahlmöglichkeiten: Die Spann2der Antriebsleistung reicht bei den Benzinern von 63 bis zu 221 kW (85 – 300 PS), bei den Dieselmotoren von 81 bis 135 kW (110 – 184 PS). Hinzu kommt eine besonders sparsame Erdgasvariante mit 81 kW (110 PS) Nennleistung. Das Schalten übernimmt auf Wunsch ein Doppelkupplungsgetriebe: Ohne jede Zugkraftunterbrechung wechselt es so sanft und schnell den Gang, dass der Fahrer das Schalten in der Regel nur am Drehzahlmesser verfolgen kann. Pünktlich zum 40. Geburtstag des Golf kommen 2014 eine Plug-in-Hybrid- und eine Elektro-Version hinzu.

Das Auto, das die Marke Volkswagen verkörpert wie kein anderes, spiegelt die vielfältige Antriebswelt der Zukunft wider. Der Schlüssel hierfür ist der Modulare Querbaukasten (MQB) – eine über viele Konzernmarken einheitliche Fahrzeugarchitektur für Modelle, bei denen der Motor quer zur Fahrtrichtung eingebaut wird.

TDI-Motor (Abbildung)

TDI-Motor

Effizienzchampion TDI: Moderne Dieselmotoren wie der 4,2-Liter-V8-TDI von Audi verbinden Laufruhe, sattes Drehmoment und geringen Verbrauch.

Noch größer wird die Antriebsvielfalt, wenn man sich im gesamten Volkswagen Konzern umschaut. Die Auswahl reicht von kleinen Zweizylinder-Motoren, die Ducati für seine Motorräder entwickelt, bis hin zu V8-Lkw-Motoren von Scania, bei denen ein einzelner Zylinder mehr als zwei Liter Hubraum hat. So unterschiedlich wie die Fahrzeugkonzepte sind auch die Antriebe. Trotzdem: Hört man sich bei den Motorenentwicklern um, geht es vor allem um eins: Effizienz. Oder: Wie wird die im Kraftstoff gebundene Energie bestmöglich für die Fortbewegung genutzt?

In die Antwort auf diese Frage investiert die Automobilindustrie viel Wissen und Geld. Denn der Verbrennungsmotor bleibt auf absehbare Zeit die bedeutendste Antriebsquelle. Auch im Jahr 2020, so schätzt das Beratungsunternehmen McKinsey, werden noch 90 Prozent aller neuen Pkw ausschließlich von Verbrennungsmotoren angetrieben. Im Nutzfahrzeugbereich liegt der Anteil nochmals höher. Erste Wahl für viele Autokäufer weltweit ist dabei nach wie vor der Benzinmotor, überwiegend mit drei oder vier Zylindern. Zeitgleich mit dem aktuellen Golf hat Volkswagen daher einen neuen „Ottomotor-Baukasten“ eingeführt, aus dem sich künftig viele Modelle des Konzerns bedienen werden. Durch die höheren Stückzahlen können aufwendige Spritspartechnologien wie die Benzindirekteinspritzung oder die Abgasturboaufladung noch wirtschaftlicher hergestellt werden. Auf den Benzinmotoren basieren auch die besonders klimafreundlichen TGI-Modelle, die mit Erdgas betrieben werden. Sie emittieren bei gleicher Fahrweise 25 Prozent weniger Kohlendioxid, weil Erdgas bei gleichem Energieinhalt weniger Kohlenstoff enthält.

Ulrich Weiß / Audi (Foto)

„Den Verbrennungsmotor noch sparsamer zu machen, ist unsere wichtigste Aufgabe.“

Ulrich Weiß entwickelt Dieselmotoren am Audi Standort Neckarsulm

Als Effizienzchampion gilt seit jeher der Dieselmotor. „Das wird auch künftig so bleiben“, erläutert Ulrich Weiß. Am Audi Standort Neckarsulm entwickelt der gelernte Maschinenbauer TDI-Motoren mit sechs und acht Zylindern für Premiumfahrzeuge wie den Audi A82. Die Käufer dieser Wagen erwarten höchste Laufruhe und ein sattes Drehmoment, zugleich aber auch einen möglichst geringen Verbrauch mit minimalen Emissionen. Eine anspruchsvolle Entwicklungsaufgabe – denn, so Weiß: „Von der Physik her sind das gegenläufige Ziele.“

Ein Spagat, den Weiß mit seinem Team meistert. Sie berücksichtigen bereits bei der Entwicklung neuer Motoren die Frage, wie man Abgase am wirkungsvollsten reinigen kann. So spritzen die Audi Motoren den Dieselkraftstoff mit dem bis zu 2.500-fachen des Luftdrucks in den Zylinder, in kleinsten Mengen von einem Kubikmillimeter. Das sorgt für eine feinere Zerstäubung des Kraftstoffs und eine schadstoffarme Verbrennung. Verbleibende Abgasbestandteile, für die gesetzliche Höchstgrenzen gelten, werden durch das Abgasreinigungssystem weiter verringert. Das Besondere am System von Audi ist die Kombination von zwei Katalysatoren und einem Partikelfilter in einer kompakten Einheit, die nahe am Motor verbaut werden kann und aufgrund der dort herrschenden hohen Temperaturen sehr effektiv arbeitet. Für Langstreckenfahrer ist der Diesel erste Wahl – vor allem in Europa, wo fast jeder zweite Neuwagen mit dem Selbstzünder unterwegs ist. In den größten Pkw-Märkten der Welt, China und den Vereinigten Staaten, ist der Dieselanteil weitaus geringer. Das will Weiß ändern: „Wir beobachten jetzt schon, dass die Kundenakzeptanz in den USA deutlich wächst.“ Und auch in China sind bereits erste Dieselmodelle von Volkswagen und Audi auf den Straßen unterwegs.

Hanno Jelden / Volkswagen (Foto)

„Wir haben mit Elektro- und Hybridantrieben technisches Neuland betreten. Eine spannende Zeit für uns Ingenieure.“

Hanno Jelden entwickelt elektrische Antriebe für Volkswagen

Der Kombistecker (Abbildung)

Der Kombistecker

Das „Combined Charging System“ kann zum Laden mit Wechselstrom zu Hause und am Arbeitsplatz sowie an Gleichstrom-Schnellladestationen verwendet werden.

In Asien, aber auch in den USA spielen Hybridantriebe, bei denen der herkömmliche Benzinmotor Unterstützung durch eine elektrische Maschine bekommt, eine wichtige Rolle. Ein faszinierendes Prinzip, an dem die Volkswagen Forschung schon viele Jahre gearbeitet hatte, als Hanno Jelden die Verantwortung für alle elektrischen Antriebskomponenten übernahm. Sein Auftrag: Hybrid- und Elektrofahrzeuge zur Serienreife zu bringen. Den Anfang machte der Touareg Hybrid3 von Volkswagen, gefolgt von Fahrzeugen der Marken Audi und Porsche. „In diesem Projekt haben wir gelernt, wie man die beiden Motoren und das Getriebe perfekt aufeinander abstimmt. Heute nimmt der Autofahrer gar nicht mehr wahr, wenn der Gang wechselt oder Verbrennungs- und Elektromotor einander ablösen“, resümiert Jelden.

Hybridfahrzeuge sparen je nach Auslegung 15 bis 25 Prozent Kraftstoff. „Das war uns nicht genug“, sagt Jelden, der parallel zur Serienentwicklung verschiedene Alternativkonzepte testen ließ. Besonders interessant sind die Plug-in-Hybride, bei denen die Fahrzeugbatterie auch an der Steckdose geladen werden kann. Ist der Akku ausreichend groß, erlaubt dies eine leistungsstarke Auslegung des Elektromotors, und der Plug-in-Hybrid fährt bis zu 50 Kilometer rein elektrisch. Nach einer Studie des Fraunhofer-Instituts legt der deutsche Autofahrer im Schnitt nur 42 Kilometer pro Tag zurück. Ein Plug-in-Hybrid ist also im Alltag häufig rein elektrisch unterwegs, aber dank Verbrennungsmotor immer für die große Fahrt gerüstet. „Zudem fährt sich so ein Auto sehr dynamisch“, erklärt Jelden. „Denn wenn es darauf ankommt, etwa beim Überholen, kann der Fahrer die Kraft beider Motoren abrufen.“ Die Kombination aus Effizienz und Dynamik, die ein Plug-in-Hybrid bietet, wird sich künftig in vielen Modellen des Volkswagen Konzerns finden. Den Anfang machte im Sommer 2013 der Porsche Panamera S E-Hybrid4, rund ein Jahr später wird die Technologie auch für den Golf angeboten.

Elektroautos, die sich ausschließlich mit der Energie aus ihrer Lithium-Ionen-Batterie fortbewegen, werden aufgrund der noch begrenzten Reichweite in absehbarer Zeit vor allem in Städten zu finden sein. Kein Zufall also, dass Volkswagen als erstes Elektroauto den Stadtflitzer e-up!5 anbietet. Mit einem Verbrauch von 11,7 kWh auf 100 Kilometern ist er der effizienteste „Stromer“ der Welt. Kein Selbstzweck, wie Jelden erläutert: „Durch den niedrigen Verbrauch kommt der e-up! mit einer Batterieladung rund 160 Kilometer weit.“ Um den Energiebedarf so niedrig wie möglich zu halten, haben die Volkswagen Ingenieure jedes Detail – vom Reifen bis zur Kühlung des Elektromotors – nach unnötigen Energieverbrauchern durchforstet und wirkungsvolle Lösungen gefunden. Dadurch wurde es möglich, die Batterie des e-up! leicht und kostengünstig zu gestalten.

Wer leichter ist, kommt weiter – den Beweis dafür tritt auch der Volkswagen XL16 an, das erste Ein-Liter-Auto der Welt. „Einen Praxistest für neue Technologien“, nennt ihn der langjährige Projektleiter Holger Bock. Zum Beispiel für das Monocoque aus Karbonfasern (CFK), eine Rohkarosserie, die in einem Stück gefertigt wird und nur 90 Kilogramm wiegt. Eine vergleichbare Karosserie in Stahlbauweise würde mehr als das Doppelte auf die Waage bringen. „Da wir die Einzelteile nicht miteinander verkleben müssen, sparen wir viel Zeit im Vergleich zur bisherigen Montage“, erläutert Bock. Das Großwerkzeug, auf dem die Karosserie innerhalb von zwei Stunden aus einzelnen CFK-Fasermatten „gebacken“ wird, ist eine Weltneuheit. „Das Wissen, das wir uns dabei erarbeitet haben, können wir künftig auch für andere Serien nutzen.“ Das gilt genauso für die tropfenförmige Aerodynamik des XL1, die Außenspiegel, die durch Kameras ersetzt wurden (e-Mirrors), oder den Diesel-Hybridantrieb (siehe Technik-Grafik am Seitenende).

Immer wieder Neuland betreten, das verbindet die Ingenieure Bock, Jelden und Weiß: Sie sind drei von mehr als 40.000 Menschen, die im Volkswagen Konzern neue Fahrzeuge und Technologien entwickeln. Wenn es um zukunftsfähige Mobilitätskonzepte geht, ist aber mehr gefragt als die Kreativität von Elektrotechnikern und Maschinenbauern. Beispielsweise fährt ein Elektroauto nur dann klimaneutral, wenn es mit regenerativ erzeugtem Strom betankt wird. Dafür vermittelt Volkswagen Financial Services auf Wunsch einen entsprechenden Vertrag. Und wer sich für einen e-up! entscheidet und dennoch mit dem Auto in den Urlaub fahren will, kann sich über die zu Volkswagen Financial Services gehörende Autovermietung Euromobil für bis zu 30 Tage im Jahr kostenlos ein geräumigeres Auto mit Verbrennungsmotor leihen.

Der Weg in die Mobilität der Zukunft ist eine Langstrecke mit vielen Abzweigungen. Wie schnell sich alternative Antriebskonzepte durchsetzen, ist aller Marktforschung zum Trotz nicht exakt vorherzusagen. Entscheidend ist, auf den Wandel vorbereitet zu sein. In jeder Hinsicht: Deshalb kann der aktuelle Golf, der erstmals auf dem Modularen Querbaukasten beruht, mit jedem Antrieb ausgeliefert werden, den ein Kunde wünscht. Ob Benziner, Diesel, Erdgasmotor oder Elektroantrieb, gefertigt wird stets auf derselben Montagelinie. Das ist wirtschaftlich – für Volkswagen wie für den Kunden. Denn dem Klimaschutz dienen sparsame Antriebe nur, wenn sie den Weg auf die Straße finden.

Holger Bock / XL1 (Foto)

„Effizienz ist nicht nur eine Frage des Antriebs, sondern bedeutet Arbeit an jedem Detail des Autos.“

Holger Bock war Projektleiter für den XL1 und verantwortet nun als Gesamtfahrzeug-Projektleiter unter anderem die Modelle up! und Polo.

Nadja Lucchini-Kranz (Foto)

Nadja Lucchini-Kranz,
Leitung Marketing und Innovationen International,
Volkswagen Financial Services AG

„Innovative Dienstleistungen werden immer wichtiger“

Wie Volkswagen Financial Services neue Mobilitätskonzepte unterstützt

Warum beschäftigt sich Volkswagen Financial Services mit neuen Mobilitätskonzepten?

Wir haben einen klaren Geschäftsauftrag: den Absatz der Marken des Volkswagen Konzerns zu unterstützen und die Kundenloyalität zu erhöhen. Wenn die Marken also zum Beispiel Fahrzeuge mit alternativen Antrieben anbieten, dann ist es unsere Aufgabe, deren Markterfolg durch neuartige Dienstleistungen und Produkte zu stützen.

Welche Rolle spielt dabei die Elektromobilität?

Die Elektromobilität zeigt, wie sich das Angebotsportfolio eines automobilen Finanzdienstleisters weiterentwickelt. Das gilt beispielsweise für die „Blue Power“-Ökostromverträge. Damit versorgen wir Käufer von Elektrofahrzeugen auf Wunsch mit regenerativ erzeugtem Strom.

Welche Rolle wird Carsharing künftig spielen?

Viele Carsharing-Initiativen arbeiten derzeit noch defizitär. Eine Ausnahme ist Greenwheels aus den Niederlanden mit seinen rund 2.000 Fahrzeugen. Deshalb hat sich Volkswagen Financial Services 2013 an dem Unternehmen beteiligt. Daraus lernen wir mehr über die nachhaltigen Kundenbedürfnisse – genauso wie mit unserem eigenen Carsharing-Pilotprojekt Quicar in Hannover.

Lassen sich solche Konzepte auf außereuropäische Märkte übertragen?

Gerade in Asien ist der Wunsch sehr stark, die boomende Mobilität von Anfang an nachhaltig zu gestalten. Deshalb haben wir beispielsweise in China die „Volkswagen New Mobility Services“-Gesellschaft gegründet. Damit wollen wir die Chancen entlang der automobilen Wertschöpfungskette nutzen, die sich für uns insbesondere in den Megametropolen auftun.

E-Motor (Abbildung)

XL1
E-Motor

(20 kW / 27 PS)
140 Nm
Bis zu 50km Reichweite rein elektrisch und emissionsfrei

Zwei-zylinder (Abbildung)

XL1
Zweizylinder

TDI-Motor (35 kW / 48 PS)
7-Gang-Doppelkupplungs­getriebe (DSG)
795kg wiegt das sparsamste Serienautomobil der Welt

VOLKSWAGEN XL1

Volkswagen definiert das technisch Machbare neu: effizienter Diesel-Hybrid-Antrieb, minimales Gewicht, perfekte Aerodynamik. So werden 0,9 Liter Durchschnittsverbrauch Realität.

HOCHVOLTBATTERIE
Lithium-Ionen-Batterie mit einer Kapazität von 5,5 kWh.

LEICHTBAU-KAROSSERIE
Die Karosserie wiegt dank CFK-Monocoque einschließlich Flügeltüren und Verbundglas-Windschutzscheibe nur 230 Kilogramm.

ROLLWIDERSTANDSARME REIFEN
Zusammen mit der aerodynamisch optimierten Karosserie mit einem cW-Wert von 0,189 steigern sie zusätzlich die Energieeffizienz.

MAGNESIUM-SCHMIEDERAD
Hightech-Leichtbau: So leicht, dass eine Hand problemlos zum Heben reicht.

ZWEIZYLINDER-TDI
In Kombination mit dem E-Motor emittiert der effiziente Leichtbau-Diesel nur noch 21 g/km CO2.

KERAMIK-BREMSEN
Zupackend: Die Bremsen des XL1 zeichnet schnelles Ansprechen, rasche Temperaturableitung, geringes Gewicht und Korrosionsfreiheit aus.

TITAN-ABGASANLAGE
Titanmetall – Werkstoff der Zukunft: sehr leicht, hohe Festigkeit, temperatur- und korrosionsbeständig.

ELEKTROMOTOR
Weniger als 0,1 kWh verbraucht der XL1 im Elektrobetrieb pro Kilometer Fahrstrecke.

DSG-LEICHTBAUGETRIEBE
7-Gang-Doppelkupplungsgetriebe, eine Entwicklung von Volkswagen.

1 Volkswagen Golf Kraftstoffverbrauch in l/100 km kombiniert von 5,2 bis 3,2; CO2-Emissionen in g/km kombiniert von 122 bis 85.

2 Audi A8 Kraftstoffverbrauch in l/100 km kombiniert von 9,1 bis 5,9; CO2-Emissionen in g/km kombiniert von 213 bis 144.

3 Volkswagen Touareg Hybrid 245 kW Kraftstoffverbrauch in l/100 km innerorts 8,7 / außerorts 7,9 / kombiniert 8,2; CO2-Emissionen in g/km kombiniert 193.

4 Porsche Panamera S E-Hybrid 306 kW Kraftstoffverbrauch in l/100 km kombiniert 3,1; Stromverbrauch in kWh/100 km kombiniert 16,2; CO2-Emissionen in g/km kombiniert 71.

5 Volkswagen e-up! 60 kW Stromverbrauch in kWh/100 km kombiniert 11,7; CO2-Emissionen in g/km kombiniert 0.

6 Volkswagen XL1 Kraftstoffverbrauch in l/100 km kombiniert 0,9; Stromverbrauch in kWh/100 km kombiniert 7,2; CO2-Emissionen in g/km kombiniert 21.

Audi A3 Sportback Kraftstoffverbrauch in l/100 km kombiniert von 6,5 bis 3,3; CO2-Emissionen in g/km kombiniert von 149 bis 88 (siehe Abbildung).

Volkswagen e-Golf 85 kW Stromverbrauch in kWh/100 km kombiniert 12,7; CO2-Emissionen in g/km kombiniert 0 (siehe Abbildung).

TEXT
Johannes Winterhagen

FOTOGRAFIE
Hartmut Nägele