Compressed Air Technology

Ein Druckluftauto (engl. Aircar) ist ein Fahrzeug, das mit Hilfe von stark komprimierter Luft und einem Gasexpansionsmotor angetrieben wird. Die komprimierte Luft wird in Druckbehältern mitgeführt und dem Motor von außen zugeführt.

Derartige Fahrzeuge für den öffentlichen Straßenverkehr wurden seit den 1990er Jahren immer wieder vorgestellt, jedoch konnte ihre Alltagstauglichkeit und Rentabilität bisher nicht nachgewiesen werden.

Bisherige druckluftbetriebene Fahrzeuge (Straßenbahnen in Bern oder Stollenlokomotiven beim Bau des Gotthardtunnels und Grubenlokomotiven)^[1][2] waren funktionsfähig, aber mit sehr hohen Verlusten behaftet.

Geschichte

Bereits 1838 wurde von Adraud und Tessié du Motay in Paris ein Druckluftauto konstruiert und 1840 vorgestellt.^[3] Auch im Schienenverkehr ist diese Antriebsform schon seit dem 19. Jahrhundert beispielsweise für Straßenbahnen bekannt.

Die Entwicklungen von Nègre

In Zusammenarbeit mit der Firma MDI (Motor Development International) aus Frankreich begann der französische Formel-1-Motorkonstrukteur Guy Nègre Anfang der 1990er Jahre, einen speziellen Druckluftmotor für den Fahrzeugantrieb zu entwickeln. Ca. 745 Patente von Guy Nègre sind in den Quellenangaben zu finden:^[4] Suchworte im dpma oder depatisnet: „Negre“ oder besser „Cyril Negre“ (271 Einträge). Cyril ist Guy Nègres Sohn, ebenfalls Ingenieur. Diese Bemühungen führten zum Konzeptfahrzeug OneCat.

Pressemitteilungen kündigten in den vergangen Jahren immer wieder den geplanten Produktions- und Verkaufsstart an, seit Jahren wird jeweils für das nächste Jahr eine Serienfertigung angekündigt. Die letzte Ankündigung verheißt einen Verkauf der Fahrzeuge im Jahr 2009. In Zusammenarbeit mit dem indischen Fahrzeughersteller Tata-Motors soll das Fahrzeug in Indien vermarktet werden. In Europa wird ein neuartiges Konzept zur Produktion angekündigt, die Fahrzeuge sollen direkt beim Händler produziert werden.

Guy Nègre war 2002 für den Eurosolar-Preis für alternative Verkehrssysteme nominiert. Die Nominierung wurde jedoch zurückgezogen, nachdem Fragen zu Betriebserfahrungen der Prototypen nicht beantwortet werden konnten. Die angegebenen Fahrleistungen konnten bisher auch nicht unabhängig überprüft werden. Ein Crashtest fand in der Praxis noch nicht statt.

Technik, Wirtschaftlichkeit und Verbrauch

Als Vorteile werden vom Erfinder niedrige Wartungskosten und eine lange Lebensdauer angegeben.

Die Funktionsweise des von Nègre entwickelten Motors unterscheidet sich nicht grundsätzlich vom bekannten Prinzip eines Gasexpansionsmotors: Druckluft expandiert in zwei Zylindern, deren Kolben den Wagen antreiben. Die Motoren der nur 500 bis 700 Kilogramm schweren Fahrzeuge sollen eine Leistung von 30 PS (22 kW) haben. Als Schmierstoff wird Speiseöl verwendet. Die Effizienz des Druckluftmotors der vierten Generation von Guy Nègre soll einen Systemwirkungsgrad von 34 % haben (gegenüber 25 bei Benzin und 30 bei Diesel; Elektrofahrzeuge wie das Twike erzielen bereits deutlich bessere Wirkungsgrade).

Für eine Tankfüllung werden 90.000 Liter Luft (etwa 110 Kilogramm) auf einen Druck von 300 Bar verdichtet und in vier mit Kevlar ummantelten Druckluftflaschen mit einem Gesamtvolumen von 300 Litern gespeichert. Laut Herstellerangaben dauert an einer 230-Volt-Steckdose ein Ladevorgang etwa vier bis sechs Stunden, an einer entsprechenden Kompressorstation zwei Minuten.

Es fallen laut Hersteller für den Betrieb lediglich Kosten für elektrische Energie, Verschleißteile, Schmierstoffe und Steuern an, und für eine Tankfüllung seien nur 20 kWh nötig (je nach Stromtarif etwa 3 bis 6 Euro). In der Vergangenheit sprach der Hersteller von einer Reichweite, die bei 240 Kilometer liegen sollte, wenn mit einer konstanten Geschwindigkeit von 60 km/h gefahren würde, bei der Höchstgeschwindigkeit von 110 km/h sollten 100 Kilometer möglich sein. Diese Werte wurden von Fachleuten als deutlich zu optimistisch angesehen. Eine unabhängige Referenz für die Herstellerangaben existiert nicht.

Aktuell wird vom Hersteller eine Reichweite von etwa 70 Kilometern angegeben. Um höhere Reichweiten zu ermöglichen, soll es Modelle mit einem Verbrennungsmotor geben, der weitere Druckluft erzeugt und dabei weniger als 2 Liter Kraftstoff verbraucht.

Weitere Modelle

Auf dem Genfer Autosalon 2009 wurden von MDI zwei neue Modelle, AirPod und OneFlowAir vorgestellt ^[5].

Bei dem Airpod handelt es sich um einen knapp über zwei Meter langen Viersitzer mit 220 kg Leergewicht.

Der OneFlowAir ist ein 3,40 m langes bis zu fünfsitziges Cabrio welches von der Form dem Citroën Méhari ähnelt. Der OneFlowAir soll neben dem Druckluftantrieb einen Verbrennungsmotor zur Reichweitenverlängerung enthalten.

Während sich MDI auf die Entwicklung eigener Modelle konzentriert, plante die Schweizer Firma APT den Smart zu einem Druckluftauto umzubauen. ^[6] Bisher hat der Hersteller nach eigenen Angaben eine Reichweite von 50 Kilometern erreicht, will aber auf 200 Kilometer kommen.

Einwände aus physikalisch-technischer Sicht

• Das Verhältnis von zur Verfügung gestellter Antriebsenergie und Gewicht ist bei den Drucklufttanks ungünstig, verglichen zum Beispiel schon mit einfachen Bleibatterien.
• Druckluft ist in der Herstellung sehr ineffizient und einer der teuersten Energieträger. Wenn die bei der Kompression entstehende Wärme nicht genutzt werden kann, ist sie für die Energiebilanz verloren.
• Ein effizienter Druckluftmotor benötigt eine mehrstufige Entspannung mit Zwischenerwärmung und ist daher aufwendig (Motorenkonzept).
• Durch Entspannung der Druckluft kommt es zu einer Abkühlung des Motors. Es muss Wärme aus der Umgebung zugeführt werden. Ist dies nicht ausreichend gewährleistet, sinkt die Leistung des Expansionsmotors. Bei niedrigen Umgebungstemperaturen könnte dies ein besonderes Problem darstellen.

Siehe auch

• Alternative Antriebstechnik
• Heißluftmotor (Ericssonmotor, Stirlingmotor, Vakuummotor)
• Niedrigenergiefahrzeug
• Emissionsfreies Fahrzeug
• Themenliste Fahrzeugtechnik
• OneCAT (PKW mit dem Druckluftmotor von Guy Nègre)

Einzelnachweise

1. ↑ http://www.nrhs.com/web_exclusives/fireless_cooker
2. ↑ http://www.dself.dsl.pipex.com/MUSEUM/TRANSPORT/comprair/comprair.htm
3. ↑ Andraud und Tessié du Motay: Ueber die comprimirte Luft als universelle Triebkraft und unentgeltliches Ersatzmittel der Dampfkraft Deutsch von C. H. Schmidt. Weimar, Voigt, 1841
4. ↑ http://depatisnet.dpma.de
5. ↑ Luftikus: MDI präsentiert AirPod und OneFlowAir. heise Autos, 20. März 2009. Abgerufen am 22. März 2009. (Mit Bildergalerie)
6. ↑ http://de.apt.ag/Geschichte.html

Weblinks

• heise Autos: Luftikus: MDI präsentiert AirPod und OneFlowAir, 20. März 2009
• tagesschau.de: Nichts als Luft im Tank (von Anke Schaefer, ARD-Hörfunkstudio Paris), 3. Januar 2008
• dematerialisierung.de: The Air Car, 16. November 2007
• Podkast Schweizer Rundfunk DRS2 im Kontext zu Druckluftauto in Indien
• Diplomarbeit über Luftdruckantriebe (PDF-Datei)
• 3sat.de:Bericht über Aircars, Druckluft für Autos der Zukunft
• swr.de - Hat der emissionslose Antrieb eine Chance?
• vossyline.de - Die Luftnummer aus Frankreich
• Druckluft-Speicher und Druckluft im mobilen Einsatz, aktualisiert im Juni 2008

Hersteller

• Homepage von MDI