0.35 kWh für 100km - weniger Energie als in zwei Schnapsgläsern Benzin

Diese Woche war ich in Dublin bei CADFEM Ireland, um die Kollegen bei ihrem Anwendertreffen von Simulationsingenieuren zu unterstützen. Einer der Vorträge zur Anwendung von physikalischer Simulation wurde von Rory Monaghan von der Universität Galway gehalten. Es ging um deren batterieelektrisches Auto für den Eco Shell Marathon, einem Wettbewerb von Studenten für ein energieeffizientes Fahrzeug. Der Energieverbrauch den sie erzielt haben liegt bei ca. 0.35 kWh/100km, was dem Energiegehalt von 41 ml Benzin entspricht. Die Verluste für die anvisierte Geschwindigkeit von ca. 30 km/h (die aus Sicherheitsgründen so gering gewählt wurde) rühren ungefähr zu 38% aus dem Luftwiderstand und 62% aus dem Rollwiderstand. Die vorgestellten Strömungssimulationen wurden durchgeführt um den Luftwiderstand zu verringern (ca. 50%). Mechanische Simulationen dienten dazu, das Gewicht von ursprünglich 147 auf 68 kg zu reduzieren, was den Rollwiderstand verringert. Die Studenten designen das Fahrzeug, bringen es selbst auf die Straße und fahren es natürlich auch. 

Interessant zu hören war, dass sich über die verschiedenen Teams zwei unterschiedliche Design-Prinzipien herauskristallisiert haben: Einerseits ein Design mit möglichst kleiner Stirnfläche und damit geringem Luftwiderstand, aber auch schmaler Spurbreite, bei dem die Fahrer in den Kurven wg. der Kippgefahr langsamer werden müssen, was dafür sorgt, dass der Motor nicht in seinem optimalen Wirkungsgrad betrieben werden kann. 

Exemplarische Wirkungsgradkennlinie eines Gleichstrommotors
Exemplarische Wirkungsgradkennlinie eines Gleichstrommotors

Andererseits gibt es Designs, die auf eine möglichst konstante Geschwindigkeit im optimalen Betriebspunkt des E-Motors ausgelegt sind, was jedoch in einer gewisse Breite (und damit größeren Stirnfläche und höherem Luftwiderstand) resultiert, um ein Kippen des Fahrzeugs in den Kurven zu vermeiden. 

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