Langsam fahren bringt nichts?

Ein Tweet hat mich auf einen Artikel bei Heise aufmerksam gemacht, der wiederum auf eine Studie aus Dänemark Bezug nimmt, deren Kurzfassung man hier herunterladen kann. Die Hauptaussage, dass nämlich Elektroautos im Alltag viel mehr Energie verbrauchen als im Prospekt steht, ist natürlich richtig. Nur gilt das genauso für Autos mit Verbrennungsmotor und darauf weist der Tweet ja auch schon zu Recht hin.

Das liegt schlicht daran, dass die (vorgeschriebenen) Testzyklen den realen Fahrbetrieb nicht adäquat widerspiegeln (und in Einzelfällen vielleicht auch an ein bisschen Software-Mogelei, aber das ist ein Thema für sich). Soweit ist das schon lange bekannt und eigentlich alles andere als eine Meldung. Aber gut, es ist jedenfalls nicht falsch. Auch der in der Studie ermittelte Durchschnittsverbrauch von 0,183 kWh/km für einen Citroën C-Zero (bzw. die baugleichen Peugeot iOn und Mitsubishi EV) erscheint mir realistisch – nicht zuletzt aufgrund eigener Erfahrungen, die ich damit beim Carsharing im Berliner Stadtverkehr gemacht habe.

Aber richtig gestutzt habe ich bei folgender Aussage:
„Tempo 30 ist richtig schlecht für die Reichweite der Fahrzeuge.“
Bei geringen Geschwindigkeiten sei nämlich der Energieverbrauch sehr hoch, optimal sei er bei 52 km/h, erst bei noch höheren Geschwindigkeiten steige er wieder an. Erst mit 100 km/ werde wieder soviel Energie verbraucht wie mit 25 km/h.

Das kann nicht stimmen. Es widerspricht nämlich der Physik. Eines der ersten Themen in jeder Grundlagenvorlesung zur Fahrzeugtechnik sind die Fahrwiderstände. Ein mit konstanter Geschwindigkeit auf ebener Strecke fahrendes Fahrzeug hat deren zwei zu überwinden: Rollwiderstand und Luftwiderstand. Die Rollwiderstandskraft ist von der Fahrgeschwindigkeit weitgehend unabhängig, die Luftwiderstandskraft hingegen nimmt quadratisch mit der Geschwindigkeit zu.
Die Leistung, die das Fahrzeug abgeben muss, um den Luftwiderstand zu überwinden, steigt sogar mit der dritten Potenz der Fahrgeschwindigkeit. Deshalb ist bei sehr geringen Geschwindigkeiten noch der Rollwiderstand dominierend. Sowie man etwas schneller fährt, erreicht der Luftwiderstand aber ein Vielfaches des Rollwiderstands. Das sieht etwa so aus wie in diesem Diagramm:

Fahrwiderstand

Dabei ist auf der waagerechten x-Achse die Fahrgeschwindigkeit in km/h abgetragen und auf der senkrechten y-Achse die zur Überwindung der jeweiligen Fahrwiderstände notwendige Leistung in Kilowatt (kW). In der Leistungsdarstellung sieht man auch eine Abhängigkeit des Rollwiderstands von der Geschwindigkeit, diese ist aber (fast) linear. Entscheidend ist: Die zum Fahren erforderliche Leistung steigt exponentiell mit der Geschwindigkeit. Ein Citroën C-Zero z.B. braucht zum Beispiel zum Fahren mit 25 km/h nur eine Leistung von knapp 1 kW. Wenn er mit 100 km/h fährt muss er hingegen schon 12 kW abrufen.

Und was heißt das nur für den Verbrauch? Ganz einfach: Eine Stunde lang mit konstant 25 km/h über die Ebene zu fahren verbraucht knapp 1 Kilowattstunde (kWh). Eine Stunde lang mit 100 km/h zu fahren, verbraucht hingegen 12 kWh, also mehr als das Zwölffache. Natürlich kommt man dabei mit 100 km/h viermal so weit. Pro Kilometer ist der Energieverbrauch mit 100 km/h also gut dreimal so hoch wie mit 25 km/h.

Jetzt könnte das Ganze noch etwas dadurch überlagert werden, dass der Motor bei niedrigen Drehzahlen einen geringeren Wirkungsgrad hat als bei hohen. Auf Verbrennungsmotoren trifft das in gewissen Grenzen zu (wenn auch niemals um den Faktor 3), beim Elektromotor ist es aber eher umgekehrt. D.h., Elektromotoren sind mit niedrigen Drehzahlen eher noch etwas effektiver. Daran kann es also nicht liegen.

Wie kommen nun die offensichtlich unsinnigen Zahlen der Studie zustande? Ich kann das nicht sicher feststellen, habe aber eine ziemlich plausible Vermutung. Die Autoren der Studie haben keine Messfahrten durchgeführt, sondern eine große Zahl von Fahrten nachträglich statistisch ausgewertet. Und darin haben sie festgestellt, dass bei den durchschnittlich langsameren Fahrten durchschnittlich mehr Energie verbraucht wurde als bei den durchschnittlich schnelleren. Meine Vermutung ist nun folgende: Die durchschnittlich langsameren Fahrten dürften zugleich die innerstädtischen und kürzeren gewesen sein. Zum einen fielen bei diesen Fahrten mehr Beschleunigungsmanöver ins Gewicht, die zusätzlich Energie verbrauchten. Zum anderen ist bei kurzen Fahrten der relative Einfluss der Klimaanlage bzw. Heizung erheblich größer. Denn das Fahrzeug am Anfang der Fahrt erstmal aufzuheizen bzw. zu kühlen verbraucht natürlich viel mehr Energie, als die Temperatur während einer längeren Fahrt konstant zu halten.

So etwas passiert, wenn man Statistiken erstellt und interpretiert, ohne sich Gedanken über die Wirkungszusammenhänge zu machen. Den Machern der Studie kann man kaum einen Vorwurf machen (allerdings hätten sie vielleicht doch eine Ingenieurin zu Rate ziehen können, die die Ergebnisse mit ihnen durchgeht). Bedauerlich ist aber, dass bei vielen technisch unbedarften Leserinnen und Lesern des Heise-Artikels womöglich hängenbleibt: „Ach guck, langsam fahren ist gar nicht energiesparend.“ Und das – man kann es nicht anders sagen – ist haarsträubender Unsinn.

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2 Kommentare zu “Langsam fahren bringt nichts?

  1. Hallo, die Frage hab ich mir auch schon gestellt. Ich denke, gemeint ist der spezifische Kraftstoffverbrauch „g/KWh“. Der wird in Muscheldiagrammen dargestellt und zeigt, bei welcher Drehzahl/Last der Motor am effizientesten arbeitet. Klar, dass ein 4l-Turbo mit 456PS den „sweet Spot“ nicht hat, wenn er mit 30 dahingondelt… aber auch nur eine Mutmaßung. Auch mein FzgTech-Studium ist lange her, und ich hab noch nicht mal das Diplom.. 🙂

    Grüße vom @mucradblogger

    • Ja, das Muscheldiagramm … Aber das gibt es halt nur bei Verbrennungsmotoren. Bei Elektromotoren ist der „spezifische Verbrauch“ – sprich: der Wirkungsgrad – über das Drehzahlband hingegen ziemlich gleichmäßig. Daran kann es also nicht liegen. Sie reden in der Studie auch eindeutig vom Energieverbrauch pro km (in Wh/km – auch wenn an einem der Diagramme offensichtlich fälschlich W/km steht).

      Und selbst bei Verbrennern würde dieser Effekt nicht das erforderliche Ausmaß erreichen. Denn auch wenn der Motor nicht im optimalen Betriebspunkt läuft, führt das ja nicht gleich zum mehr als dreifachen spezifischen Verbrauch. So groß müsste der Unterschied aber sein um den Unterschied des Fahrwiderstands zwischen 25 und 100 km/h auch nur zu kompensieren.

      Ich habe den Autoren der Studie geschrieben. Mal sehen, ob und ggf. was sie antworten.

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