Wieviel Kraftstoff darf mein Fahrzeug verbrauchen ? Wie reduziere ich den Verbrauch ? Antworten für diese Fragen sind überraschen einfach zu ermitteln. Wenn sie ein neues Fahrzeug anschauen, steht dort meistens ein durchschnittlicher Kraftstoffverbrauch, aber was bedeutet durchschnittlich ? Um den Fahrzyklus zu normen gibt es den WLTP Zyklus, dieser gibt ein Geschwindigkeitsprofil vor. Das schaut für die Fahrzeugkategorie 2 folgendermaßen aus:
Wenn sie diesen Weg hinter sich haben, haben sie Energie verbraucht – auch wenn sie genau da ankommen, wo sie losgefahren sind. Das kennen sie bestimmt von ihrem Arbeitsalltag.
Wenn man gegen einen gewissen Widerstand läuft, braucht man Energie, die das Produkt aus Widerstand und Strecke ist. Folgender Zusammenhang gilt:
Der oben genannte Widerstand lässt sich als eine Kraft in Newton ausdrücken. Auf ein Fahrzeug können bis zu 4 Kräfte Wirken:
- Luftwiderstandskraft
- Rollwiderstandskraft
- Beschleunigungswiderstandskraft (Trägheit)
- Hangabtriebskraft
Alle Kräfte kann man sehr einfach ausrechnen, die Hangabtrieskraft wird im folgenden weggelassen, nach Zeit x kommt man auf der Höhe wieder an, von der man losgefahren ist. Die verbleibenden Kräfte hängen alle von Fahrzeugparametern ab. Wichtig ist hier für das Rollen und Beschleunigen das Gewicht und für das durch die Luft Gleiten der cw*A Wert. Wenn sie ein anständiges Auto fahren befindet sich das Fahrzeuggewicht im Bereich der 1400kg. Für den cw*A Wert gibt es Tabellen wo sie nach schauen können, was ihr Fahrzeug hat. Wenn sie bei dessen Anblick nicht in das Ende der deutschen Automobilindustrie sehen (vgl. Mercedes EQx) haben sie ein Wert für cw von etwa 0,3 und ein Stirnfläche „A“ von 2,17 m². Der letzte fehlende Parameter ist der Rollwiderstand, der kann auf 0,015 angenommen werden. Berechnet man für diese Eingänge die benötigte Leistung, kommt folgendes Profil zu Stande:
Es fällt auf: Die Leistung kann ja auch negativ werden. Leider entsteht hier kein Benzin im Motor und fließt zurück in den Tank, es werden nur die Bremsen wärmer … bei Elektrofahrzeugen nicht zwangsläufig.
Das was nach dem mitteln der Kurve übrig bleibt muss von „Außen“ zugeführt werden. Die verbrauchte Energie ist weg. Man könnte sagen, die Energie ist nur umgewandelt und kann wieder aufgefangen und zu Benzin verwandelt werden, dann würde man aber lügen. Die Entropie ist gestiegen und das ist irreversibel.
An dieser Stelle kann man die Leistung nach der Zeit integrieren und bekommt eine Energie. Das habe ich mal gemacht, damit man es aber besser vergleich kann, habe ich es gleich von den im Zyklus gefahrenen 14,664km auf 100km hoch gerechnet. Der Energiebedarf beträgt dann 8,713 kWh/100km. Nicht schlecht. Ein guter Tesla braucht 13 kWh/100km. Jetzt kann man dieses Model für alle möglich Triebstrang Wirkungsgrade sowie Rekuperation-Potentiale anpassen. Wer das möchte braucht LT-Spice, die Quelldaten sind hier, viel Spaß: