Aerodynamischer LKW MAN 13 Bilder Zoom

Aerodynamik: Windschnittige Lastzüge für weniger Verbrauch

Windschnittige Lastzüge verbrauchen deutlich weniger Diesel. Das schont Geldbeutel und Umwelt. Das Potenzial wäre noch größer, würden nicht Gesetze den Entwicklern einen Strich durch die Rechnung machen.

Quadratisch, praktisch, gut: Das mag gelten, sofern auf den Laderaum gemünzt, aber nicht, wenn es um die Karosserie eines Lastzugs geht – zumindest dann nicht, wenn der Lkw besonders windschlüpfig sein soll. Für eine aerodynamisch günstigere Fahrzeugform spräche der geringere Spritverbrauch und damit einhergehend die geringere Umweltbelastung. Rund 40 Prozent des Fahrzeugverbrauchs lassen sich zumindest auf leichter, sprich ebener, Autobahn auf die Aerodynamik zurückführen. Läge der Strömungswiderstands-Wert (Cw-Wert) um 30 Prozent günstiger, würde der Lkw also gleich zehn Prozent weniger Diesel konsumieren. Rund drei Liter oder knapp 80 Gramm CO2 weniger je Kilometer, das wäre ein Wort.  Und trotz solch guter Argumente sehen Lastzüge immer gleich aus. Schuld daran ist der Gesetzgeber, der die Dimensionen eines Lastzugs festzementiert hat. Auch das zulässige Maß der einzelnen Zugbestandteile ist nahezu vollständig definiert und der Laderaum aus Effizienzgründen exakt auf Europaletten-Maß abgestimmt. Das Ergebnis: Lkw haben einen Cw-Wert von 0,5 bis 0,85 – gleich einer Schrankwand. Kompakte Verteilerkabinen sind dabei etwas strömungsgünstiger gebaut als ausladende Fernverkehrshäuser, Sattelzüge liegen besser im Wind als Gliederzüge. Zum Vergleich: Ein Pkw bringt es auf einen Cw-Wert von 0,2 bis 0,45; Omnibusse liegen zumindest unter 0,5, teils sogar bei 0,35.  Bleibt als Variable im Gesamtsystem Lastzug nur das Fahrerhaus. So kann der Hersteller etwa die A-Säulen schräger stellen oder die Kabine schmaler bauen. „Alles, was wir an der Zugmaschine zugunsten der Aerodynamik tun können, würde den Lebensraum des Fahrers oder den Stauraum einschränken“, erläutert Georg Weiberg, Entwicklungschef für Mercedes-Benz-Lkw. Und der Fahrer solle sich doch auch wohlfühlen. „Wir brauchen einen Kurzhauber. Vorne 50 Zentimeter mehr und wir könnten einiges bewerkstelligen“, sagt Weiberg.  Während Daimler mit dem aerodynamisch- und rollwiderstandsoptimierten Nardo-Truck bewiesen hat, dass auch ein herkömmlicher 40 Tonnen schwerer und 16,5 Meter langer Sattelzug mit 19,44 Liter Diesel 100 Kilometer zurücklegen kann – allerdings unter den Idealbedingungen eines Testareals bei konstanter Fahrt – hat Renault Trucks Optifuel Lab entwickelt. Der Prototyp auf Basis eines Renault Premium Route zog mit einer Ausnahmegenehmigung im realen, französischen Verkehr seine Bahnen. Das Ergebnis: 13 Prozent weniger Verbrauch – allerdings wiederum nicht allein durch aerodynamische Maßnahmen, sondern auch durch Optimierungen am Antriebsstrang. Zu den Cw-Wert-mindernden Maßnahmen zählt, dass sämtliche Außenspiegel weichen müssen. Kameras übernehmen deren Aufgaben, was aber nicht zulassungsfähig ist. Das Gesetz verlangt Spiegelflächen und auch unter ergonomischen Gesichtspunkten sind Kamerasysteme nicht unumstritten. Optifuel Lab verfügt über eine 30 Zentimeter lange Schnauze. Am Heck des Lamberet-SR 02-Kühlkoffers befinden sich obendrein 70 Zentimeter lange Abrisskanten. Das Aufliegerdach wölbt sich vor der Mitte auf 4,16 Meter und sieht damit wie der Buckel eines Delfins aus – das Idealbild der Designer, würde es nur um eine möglichst aerodynamische Silhouette gehen. 

Idealerweise fügt sich das Kabinendach der Zugmaschine nahtlos in die Delfingestalt ein. Die großen Fernverkehrshäuser fallen hier also durchs Raster, kompakte Kabinen mit Dachspoilern haben aerodynamische Vorteile. Mit dieser Gestalt ließe sich ein Lkw auf einen Cw-Wert von 0,3 trimmen, erklärt MAN-Aerodynamikexperte Stephan Kopp. Allein der Heckeinzug würde den Cw-Wert um satte 34 Prozent verringern und damit den Spritverbrauch um zehn Prozent drücken. MAN präsentierte schon zur vergangenen IAA ein Modell mit dieser Gestalt, um zu zeigen, was an Transporteffizienz und Umweltschutz möglich wäre, würde der Gesetzgeber bei den Fahrzeugmaßen nicht auf stur schalten.Dafür nähern sich die Engländer dem Idealbild. Auf der Nordseite des Ärmelkanals gelten zumindest keine Höhenlimits. Das hat der Fahrzeugbauer Don-Bur genutzt, um Teardrop-Auflieger zu konstruieren – wahlweise mit Gardinen- oder Kofferaufbau. Das gewölbte Dach ragt in der Spitze 4,2 bis 4,6 Meter über der Fahrbahn. Der Logistikkonzern DHL setzt mehr als 200 solcher Fahrzeuge im Fernverkehr auf der Insel ein und hat nach eigenen Angaben eine Dieselersparnis zwischen neun und zwölf Prozent ermittelt. „Das ist dort unser Standardauflieger“, berichtet Georg Schlaghecken, beim deutschen Teil des Logistikkonzerns DHL zuständig für Technologie und Innovation. Bei den in England üblichen Preisen von 90 Cent pro Liter Diesel, 100.000 Kilometer jährlicher Laufleistung und zehn Prozent Spritersparnis würde sich der höhere Kaufpreis nach einem Jahr rechnen, sagt Don-Bur-Marketingchef Richard Owens.  Inzwischen haben die Engländer einen Teardrop-Trailer entwickelt, der sich auch in Deutschland einsetzen lässt, also nur eine Außenhöhe von vier Metern erreicht. Wieder heißt der erste Kunde DHL. Seit einem Monat läuft das Fahrzeug laut DHL-Netzwerk-Entwicklungsmanager Yuriy Kapys zwischen den Niederlanden und Deutschland im Versuch. Der ist noch mal nötig, weil die Konstruktion erheblich von den ursprünglichen Teardrop-Aufliegern abweicht. Damit es bei 96 Kubikmeter Ladevolumen bleibt, verwendet Don-Bur Achsen mit Zwillingsbereifung der Dimension 215/75 R 17,5. „Das ist zwar eine alte Fahrwerkstechnik, war aber die einzige Möglichkeit, das Teardrop-Konzept hierzulande umzusetzen“, argumentiert Kapys. Wegen der kleinen Bereifung liegt der Laderaumboden in Fahrstellung nur auf 790 Millimeter. Um ihn dennoch auf das Niveau gängiger Laderampen zu bekommen, hat Don-Bur eine Luftfederung mit 254 Millimeter Hub verbaut. „Das funktioniert ohne Probleme“, behauptet Kapys.Die Innenhöhe misst bis zu 2.883 Millimeter, allerdings nur im Bereich des Buckels, am Heck sind es nur noch 2.279 Millimeter, weil hier auch noch das Rolltor unterm Kofferdach verstaut werden muss. „Paletten sollten also nicht höher als 2,1 Meter gepackt sein“, erklärt Kapys. Weil es auch keine Möglichkeit zur seitlichen Beladung des Koffers gibt, lässt sich das Volumen zumindest mit palettierter Ware nicht voll nutzen. Das sei die Schwäche des Systems, bestätigt der DHL-Mann. „Das Fahrzeug muss eben zum Kunden passen“, berichtet Schlaghecken. Hierzulande werde der Teardrop daher eine Nischenanwendung bleiben. Wie viel der Vier-Meter-Teardrop an Sprit und Emissionen einspart, will Kapys noch nicht sagen. Dafür seien die Ergebnisse aus einem Monat nicht aussagekräftig genug. Auch Scania hat Cw-Wert-optimierte Sattelzüge in einen Praxisversuch geschickt. Ein polnisches Transportunternehmen testet einen Scania R-Sattelzug mit Seitenverkleidungen und speziellen Gummilippen als Windabweisern sowie mit einem neuen Dachspoiler für die Topline-Kabine. „Wir müssen den Spalt zwischen Zugmaschine und Auflieger so weit wie möglich minimieren“, erklärt Kopp. Elemente aus biegsamen Werkstoffen seien dafür nötig, um Anfahrschäden zu minimieren.  Krone liefert den Auflieger dazu. Der Ecoliner ist ein vollverkleideter Curtainsider (siehe Seite 22 f.) mit Standardmaßen. Technikchef Uwe Sasse hält unter idealen Bedingungen fünf Prozent Dieselersparnis allein durch den optimierten Trailer für möglich und rechnet im Mittel mit zwei Prozent. Luftleitbleche rund um den Trailer sollen das möglich machen. Weil Gurtschlösser an der Seitenplane Cw-Wert-Killer sind – sie würden laut Sasse bis zu zwei Prozent Diesel kosten – bietet Krone den Ecoliner mit der Easytarp-Plane samt pneumatisch gesteuertem Zentralverschluss an. Nach Modifikationen am Verschlussmechanismus gegenüber den ersten Fahrzeugen erfüllt die Plane die Anforderungen des Code XL-Ladungssicherungszertifikats. 

Neu gestaltet ist auch die Anbindung der Verkleidungen ans Fahrgestell, was die Kunststoffteile deutlich stabilisieren sollen.Die Seitenverkleidungen sind inzwischen auch als Nachrüstsatz lieferbar. Das so genannte Fuelsaver-Kit bringt laut Hersteller 220 Kilo mehr auf die Waage, der Aufpreis soll sich in einem Jahr rechnen, verspricht Krone-Konstrukteur Frank Nordhoff. Auch die Easytarp-Plane lasse sich nachträglich verbauen. Zudem erwägt Nordhoff, andere Werkstoffe für die Schürzen zu prüfen, um den Ecoliner auch für Seitenbeladung mit dem Stapler fit zu machen. „Denkbar sind Materialien, die bei einem Rempler in die Ausgangslage zurückfedern und nicht brechen“, erklärt er. Noch ungeklärt ist die Frage, wo ein Palettenkasten Platz finden könnte. Eine Notwendigkeit, um das Fuelsaver-Kit gerade für Kühlkoffer interessant zu machen. Ähnliche Angebote halten auch Schmitz Cargobull (SCB) und Kögel (Dynamix) vor. SCB hat im Auftrag des Werkverkehrs von Papstar gemeinsam mit dem Spezialisten Kuda einen Trockenkoffer verkleidet. „Der Antriebsstrang ist ausgereizt, die Fahrer sind bestens geschult, also müssen die nächsten zwei Liter Spritersparnis aus der Aerodynamik kommen“, begründet Papstar-Fuhrparkberater Fritz Großart. Dazu dienen am Kofferaufbau unter anderem ein Bugspoiler, Verkleidungen seitlich am Chassis, eine modifizierte Regenrinne und spezielle Radkappen. Fünf Prozent Diesel hofft Papstar so zu sparen. Weiter hat SCB die Entwicklung bislang nicht forciert. Denn: „Entscheidend ist, dass aerodynamische Verbesserungen die Funktionalität nicht einschränken“, argumentiert SCB-Produktchef Dieter Michaelis. So müsse auch an den Kühler noch ein Palettenkasten passen. Auch ein Fährtransport ist nicht möglich, da sich die Lashings hinter den Abdeckungen bei den knappen Platzverhältnissen auf dem Schiff nicht erreichen lassen.  Derlei hält den belgischen Fahrzeugbauer Stas nicht ab. Er rüstet den V-Streamline-Schubbodenauflieger mit Seitenverkleidungen (Ephicas Sidewings) und einem speziellen Heckportal, dem Open-Flow-Tailgate, aus. Die Portaltüren lassen sich bei Leerfahrten über Doppelgelenkscharniere nach innen klappen. Der Fahrtwind kann so das Fahrzeug günstig durchströmen. Der V-Streamline soll bis zu zehn Prozent Diesel sparen, im Schnitt aber mindestens acht Prozent. Das hätten Tests unter anderem im Windkanal und im Fernverkehr zwischen Eindhoven und Luik ergeben. 

Die Ergebnisse hat die Technische Universität Delft ermittelt. Als Vergleichsbasis diente dabei ein herkömmlicher Kofferauflieger. Den Aufpreis für die Verkleidungen gibt Stas mit 3.000 Euro an.  Die Hersteller von Zugmaschinen und Trailern sollen nun nicht mehr länger nebeneinander herwerkeln. Das vollständige Potenzial derlei Maßnahmen ließe sich nur erschließen, würden sie Hand in Hand arbeiten, argumentiert MAN-Experte Kopp. Er ist zugleich Leiter eines Arbeitskreises im Verband der Automobilindustrie (VDA), der im Oktober die Arbeit aufgenommen hat und die Zusammenarbeit steuern soll. Kopp geht davon aus, dass sich die Kabine der Zugmaschine so verbessern lässt, dass der Spritverbrauch um fünf Prozent sinkt, am Trailer seien allerdings Maßnahmen möglich, die weitere zehn Prozent herausholen. Bis Juni 2011 will Kopp Ergebnisse vorlegen. Ein Projekt sind Unterbodenverkleidungen. „Allein an der Sattelzugmaschine bringen sie gar nichts. Kommt aber eine Verkleidung am Aufliegerunterboden hinzu, ist das Potenzial wiederum sehr groß“, argumentiert er.  Das Interesse der Hersteller an der Aerodynamik ist auch deswegen so groß, weil die Hersteller mit Euro 6 einen Mehrverbrauch erwarten. So wollen sie diesem zumindest zu Teilen gegensteuern – noch dazu zu vertretbaren Kosten, wie Kopp bestätigt. „Die Aerodynamik zu verbessern ist das Kostengünstigste, was man für den Spritverbrauch machen kann. Vom TGA zum TGX haben wir je nach Kabinentyp vier bis sechs Prozent erreicht. Für den Nachfolger des TGX haben wir uns fünf Prozent als Ziel gesetzt“, sagt er. Den gleichen Wert strebt auch Daimler-Mann Weiberg für den Nachfolger des Mercedes Actros MP3 an. „Dann ist aber bei den bestehenden Längenvorgaben das Ende erreicht“, sagt Kopp.  Ein weiteres Problem der Entwickler im Zuge von Euro 6 sind die immer größeren Öffnungen an der Fahrzeugstirn. „Das ist Gift für den Cw-Wert“, behauptet Weiberg. Niedriger Cw-Wert und immer leistungsfähigere Motorkühlung ließen sich aber zumindest teilweise vereinbaren. Etwa durch elektronisch gesteuerte Jalousien am Kühlergrill, die je nach Kühlungsbedarf öffnen und schließen, erläutert er. Das Verhältnis Kosten zu Ertrag dürfte dabei allerdings nicht so günstig ausfallen wie beim Aufbohren der Längenmaße. Laut Kopp wären dann bis zu 25 Prozent möglich. „Wenn der Bund schon einen Testlauf für den Euro-Combi möglich macht, sollte er zugleich auch einen Feldversuch für aerodynamisch optimierte Fahrzeuge mit Überlänge zulassen“, fordert Kopp. Oder der Gesetzgeber sollte darüber nachdenken, Fahrzeuglänge und Laderaummaß künftig unabhängig voneinander zu regeln.

Thomas Rosenberger lastauto omnibus Chefredakteur

Autor

Foto

Rosenberger, Daimler, Don-Bur, Iveco, Krone, MAN, Archiv, Grafiken: MAN

Datum

31. März 2011
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