Wenig Widerstand für mehr Nachhaltigkeit.

Ohne die Erfolge der Windkanalforschung ist die Entwicklung nachhaltiger Fahrzeuge nicht realistisch. Mit ihrem hochmodernen Aerodynamischen Versuchszentrum (AVZ) in München hat die BMW Group die Voraussetzung geschaffen, den Luftwiderstand ihrer Fahrzeuge um weitere bis zu 30 Prozent zu reduzieren.

Die Szene wirkt fast surreal: Vier Männer in Helmen drängen sich möglichst geradlinig hintereinander, die Köpfe sind leicht gesenkt, die Muskulatur aufs Äußerste angespannt. Rund zehn Minuten halten sie diese Position, während sich ihnen immer wieder jemand mit einer Nebel-sprühenden Lanze nähert und eine acht Meter breite Turbine die Gefährten mit immer höheren Windgeschwindigkeiten traktiert: 60, 80, 100, 140 Stundenkilometer werden es. Das Team versucht eine ideale Körperhaltung zu finden, um dem orkanartigen Sturm möglichst wenig Angriffsfläche zu geben. Vor allem aber testet es Form und Aerodynamik ihres Fahrzeugs – einen Bob, der bei internationalen Sportereignissen wie Weltmeisterschaften oder zuletzt den Olympischen Winterspielen in Pyeongchang in Südkorea zum Einsatz kommt. Für Männer und Frauen im Bobsport geht es um Hundertstelsekunden. Jede Einzelheit kann „Gold wert“ sein.

Zur Optimierung ihrer „Pfeile“ nutzen die Leistungssportler das Aerodynamische Versuchszentrum (AVZ) der BMW Group in München. Mit 25.000 Quadratmetern Größe und Kosten von 170 Millionen Euro ist das AVZ eines der modernsten aerodynamischen Versuchszentren der Welt: Hier können Fahrtgeschwindigkeiten von bis zu 300 Stundenkilometern simuliert werden. Und das bei einer extrem hoher Messgenauigkeit.

Wichtig ist die im AVZ verbaute Hochtechnologie aber natürlich vor allem für seine eigentliche Aufgabe: Die weitere Verbesserung der Aerodynamik von Fahrzeugen mit Verbrennungs- oder Elektromotor – auch und gerade weil hier die Abstimmungen noch feiner sein müssen: Denn obwohl die Stirnfläche eines Bobs wesentlich geringer ist und deshalb eher mit einem Motorrad als mit einem Auto verglichen werden sollte, ist der Strömungswiderstandsbeiwert (Cw-Wert) sogar etwas höher als bei aktuellen Fahrzeugen der BMW-Group. Der aktuelle BMW 3er (7. Generation) beispielsweise hat einen Cw-Wert von nur 0,23. Ein Olympia-Bob liegt bei rund 0,3 und mehr.

Doch obwohl die Fahrzeuge der BMW Group bereits heute zu den aktuell Besten ihrer Klasse gehören, gilt auch im Bereich der Aerodynamik: Möglichkeiten zur Verbesserung gibt es weiterhin. Denn der Luftwiderstand einer Karosserie hat einen immensen Einfluss auf den Verbrauch und damit die Nachhaltigkeit eines Fahrzeugs: Je weniger sich einem Fahrzeug Widerstand entgegenstellt, weil die Luft den Wagen optimal umströmen kann, desto weniger Energie wird benötigt, um dagegen anzukämpfen.

Besonders wichtig ist das vor allem für die Weiterentwicklung von Elektrofahrzeugen. Der Grund: Die Energie, die ein E-Fahrzeug zur Verfügung hat, ist deutlich stärker begrenzt als bei einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor. Denn die Energiedichte von Benzin oder Diesel um ein Vielfaches höher ist als die eines Hoch-Volt-Speichers. Effizienz und ein möglichst geringer Luftwiderstand sind hier unter Umständen sogar bedeutender als beispielsweise das Gewicht. Denn bei einer Stadtfahrt wird bei einem E-Fahrzeug der Großteil der durch das Gewicht verbrauchten Anfahrtsenergie beim nächsten Bremsen (zum Beispiel an einer Kreuzung) durch Rekuperation wieder zurückgewonnen. Verluste durch den Luftwiederstand aber sind unwiederbringlich verloren.

Doch die Ingenieure befassen sich nicht nur mit der Verbesserung des Luftwiderstands. Sie arbeiten beispielsweise auch an einer präzisen Zufuhr von Kühlluft zum Motor, zum Getriebe und zur Bremsanlage, der Reduzierung von Windgeräuschen und vor allem von Auftriebskräften: Denn Fahrzeuge, die 200 Stundenkilometer fahren, können wegen des Auftriebs allein an der Hinterachse rund 120 Kilo leichter werden. Sie müssen deshalb so konzipiert werden, dass auch bei hoher Geschwindigkeit die Fahrstabilität erhalten bleibt.

Trotz zahlreicher Erfolge wie der Weiterentwicklung der bereits Ende der Achtzigerjahre von BMW entwickelten „Staulippe“ für die Radhäuser gehen die Ingenieure davon aus, dass sie durch die Arbeit im AVZ und durch Computersimulationen im Laufe der kommenden Jahre den Luftwiderstand der BMW Fahrzeuge weiter reduzieren können. Unter Umständen sogar um bis zu 30 Prozent. Gelingt dies, könnte das bis zu acht Prozent Treibstoff einsparen beziehungsweise dazu beitragen, die Reichweite von Elektrofahrzeugen deutlich weiter zu erhöhen. Doch nicht nur die Nachhaltigkeit der Fahrzeuge würde davon weiter profitieren. Vielleicht lassen sich einige Forschungsergebnisse nutzen, um die Bobfahrer noch schneller zu machen. Die nächsten Olympischen Spiele sind schon in drei Jahren in Peking.