Die Erlösung – der Porsche 911 GT3 R Hybrid

Jetzt ist es passiert: ein 911 mit Elektroantrieb. Dennoch gibt es keinen Grund zur Panik, denn im Gegensatz zum von der FIA dilettantisch als Umweltfreundlichkeits-Maßnahme proklamierten KERS-System, macht der Hybrid in 911-Form tatsächlich Sinn.


Wie kann das sein, Hybrid und Sinn in einem Satz? Das Konzept muss passen und damit meinen wir nicht nur das Fahrzeugkonzept, sondern auch das Nutzungskonzept. Genau an diesem Punkt ging den ach-so-umweltfreundlichen-Serienhybriden bisher immer der Saft aus.

Woran das liegt? Man will mit dem Hybrid fahren, was auch sonst – aber wie fährt man? Gleichförmig – meistens zumindest, denn wenn nicht ist man entweder in der Stadt unterwegs, Fahranfänger, oder sollte es mit dem Fahren vielleicht sein lassen.

Um diese Bewegung möglichst lange elektrisch unterstützten zu können benötigt man jede Menge gespeicherte Energie. Da Uran-Pellets für diesen Zweck wohl nicht vermarktbar wären, Kraftstoff ersetzt werden soll und weder Wind noch Sonne dafür ausreichend eingefangen werden können, muss eine Batterie ran.

Warum eine Batterie? Augenscheinlich spricht schließlich vieles gegen diese chemische Energiespeicherungsform: Hat Ottokraftstoff beispielsweise eine Energiedichte von 11,5 Kilowattstunden pro Kilogramm, bringt es ein herkömmlicher Bleiakku gerade einmal auf 30 Wattstunden. Selbst der sagenumwobene Lithium-Ionen-Akku kann derzeit nur knappe 200 Wh/kg speichern.

Sind wir also bei der Bleibatterie fast um den Faktor 400 schlechter als mit normalem Benzin, so hinkt auch der Li-Ionen-Akku noch mit einem Sechzigstel der Energiedichte hinterher.

Warum also wählt man keine andere Form der Speicherung? Weil keine andere Option die Möglichkeit bietet elektrische Energie über einen längeren Zeitraum abzugeben. Und da unser von Fahrrad auf Prius umgestiegener Freund eben auch elektrisch zum 25 Kilometer entfernten Bio-Bauernhof fahren möchte, bleibt nur die bleischwere Batterie-Alternative.

Dass man sich mit dieser Speichertechnik neben dem Gewicht auch noch andere signifikante Problem mit ins Boot holt, bleibt in der Debatte meist sogar völlig unbeleuchtet: Die Form der Energiespeicherung durch die Redoxreaktion der elektromagnetischen Zelle ist nämlich relativ träge, man kann deshalb weder schnell große Mengen an Energie speichern, noch abnehmen.

Ein ähnliches Bild zeigt sich bei der Bremsenergie-Rückgewinnung, die medial gerne als das Über-Argument für die elektrische Mobilität gilt. Schließlich beinhaltet das System „fahrendes Auto“ eine geradezu gigantische Menge an kinetischer, also Bewegungs-, Energie. Jeder hat zum Beispiel schon einmal Bilder von glühenden Bremsscheiben gesehen.

Wenn also die Energie ausreicht um 10 Kilogramm Metall in Sekunden zum Glühen zu bringen, warum kann man diese dann nicht in einem Akku speichern? Weil es auch ihn zum Glühen bringen würde. Die Zeitspanne des Bremsvorgangs ist kurz, die Energie muss also mit hoher Leistung umgesetzt werden. Hohe Leistung bedeutet, selbst für Physik-Laien nachvollziehbar, hohe Ströme und hohe Spannungen.

Da ich die Spannung aber nicht beliebig hoch wählen kann, sondern auch hier wieder mit Problemen der chemischen Erzeugung elektrischer Energie zu kämpfen habe, bleiben am Ende sehr hohe Ströme übrig. Und die wiederum verkraftet die träge Batteriezelle leider nicht. Es bleibt also nur die Möglichkeit die rückgewinnbare Energiemenge an die Leistungsfähigkeit des Energiespeichers anzupassen und diese liegt bei weitem nicht bei 100% – sondern eher bei zehn Prozent der nutzbaren kinetischen Energie.

Und nun ist also auch klar, warum das Hybrid-System auf längeren Strecken keinen Sinn ergibt: Erstens schleppt man ständig das Übergewicht mit herum, was neben hohen Verbräuchen auch für weniger nutzbaren Raum sorgt und zweitens bringt mir die Technik selbst bei vielen Bremsvorgängen keine Möglichkeit für ein ausreichendes, nicht-motorbetriebenes Laden der Batterien zu sorgen.

Was ist also die Lösung? Es gibt keine, denn das Problem, wie es sich aktuell für die Mobilität der Zukunft sorgt, hat zu viele Dimensionen. Ein Hybrid-Auto, oder gar ein komplett elektrisch fahrendes können nicht dasselbe leisten, wie eine herkömmliche Verbrennungskraftmaschine: Sie sind gemacht für die Stadt und für kurze Strecken, eben überall da, wo das normale Auto prinzipbedingt einen kleinen Nachteil hat.

Ist der Hybrid-Antrieb also nichts für echte Enthusiasten? Bietet er keine Möglichkeit mehr automobiles Feuer zu entfachen? Doch, wenn das Konzept stimmt…

Der Porsche 911 GT3 R Hybrid zeigt uns auf dem Genfer Salon wie so ein stimmiges Konzept aussieht. Zwar sind wir etwas traurig, da er uns die Idee der eigenen Studiums-Abschlussarbeit völlig vorweggenommen hat, andererseits erfüllt es uns aber auch mit Freude, da wir nun wissen auf dem richtigen Weg zu sein.

Wie sieht dieser Weg aus? Einfach – wie alle genialen Ideen. Man nehme einen neuen 911 GT3 R, implantiere ihm zwei auf die Vorderachse wirkende Elektromotoren, eine Leistungselektronik und einen Energiespeicher.

Nun ja, sie werden fragen worin sich das von den, von uns so gering geschätzten, Serienhybriden unterscheidet? Im Wesentlichen: dem Energiespeicher. Keine schwere Batterie, die keine hohen Ströme verträgt und auch nicht der von uns favorisierte hochkapazitive Ultracap-Kondensator, nein, ein simples Schwungrad.

Gut, simpel ist vielleicht das falsche Wort für eine mit 40.000 Umdrehungen im Vakuum rotierende und magnetgelagerte Masse, aber im Prinzip ist es einfach nur ein Schwungrad.

Was macht das Schwungrad? Es speichert Energie in Form von Bewegung. Nun kann man diese Energie in unterschiedlicher Weise aufbringen. Am Automotor beispielsweise geschieht das rein mechanisch. Aber auf hydraulische oder pneumatische Varianten wären denkbar. Im Renn-Hybrid allerdings geht es elektrisch. Porsche hat dem Schwungradspeicher einen Elektromotor angeflanscht, der das Ganze in Bewegung setzt.

Das Prinzip funktioniert so: der GT3 bremst eine Kurve an, die an der Vorderachse sitzenden Elektromotoren fungieren als Generatoren und wandeln die kinetische Energie nicht wie sonst beim Bremsen in Wärmeenergie, sondern in elektrische. Das alles passiert in kurzer Zeit, also mit hohen Strömen und hoher Spannung. Über eine Steuerelektronik leitet der Hybrid diese Energie dann zum Motor am Schwungradspeicher, um dieses damit auf die besagten 40.000 Umdrehungen zu beschleunigen.

Nun ist der Bremsvorgang beendet, der Fahrer pfeilt auf der Ideallinie durch die Kurve, das Schwungrad rotiert und beim Herausbeschleunigen aus der Kurve dreht sich das ganze System um.

Der Schwungradmotor fungiert als Bremse und gewinnt so aus der Bewegungsenergie der Drehbewegung elektrische Energie, die über die Elektronik an die Vorderachs-Motoren geht. Ende.


Lohn der Mühe? 120 Kilowatt Leistung an der Vorderachse. Einfach so gewonnen, ohne in Wärme zu verpuffen. 163 PS. Aber wo gehobelt wird fallen bekanntlich Späne. Beim 911 GT3 R Hybrid in Form von Mehrgewicht: 40kg bringt das Schwungrad zusätzlich, 130kg drücken insgesamt mehr auf die Waage.

Ein weiteres – vermeintliches – Problem ist die Energiedichte des Schwungradspeichers. Den Vorteil der Fähigkeit große Energiemengen in kurzer Zeit aufzunehmen, erkauft man sich mit dem Nachteil diese auch nur schnell wieder abgeben zu können. Denn das rotierende Schwungrad kann den GT3 R nicht zwanzig Kilometer elektrisch antreiben und auch keine fünf, sondern genau acht Sekunden.


Hier greift nun das eingangs erwähnte Nutzungskonzept, denn wie nutzt man einen Rennwagen? Digital könnte man sagen: null oder eins, Vollgas oder Vollbremsung. Im Gegensatz zur gleichförmigen Bewegung im Autoalltag hat man im Motorsport bei jeder Kurve die Möglichkeit genau die Energiemenge zu gewinnen, die der elektrische Antrieb am Kurvenausgang verbrauchen wird.

Und auch wenn die 120kW nur für acht Sekunden genutzt werden können: rechnen Sie mal die Beschleunigungszeiten von einer zur nächsten der 73 Nordschleifenkurven aus. Acht Sekunden sind da schon gar kein schlechter Wert. Zumal es im Rennsport ja auch nicht immer auf die absolut gefahrene Zeit ankommt, sondern auf die Platzierung. Und wenn die 120-Elektro-kW für das entscheidende Überholmanöver sorgen, um auf dem Treppchen ganz oben zu stehen…


Ob Porsche die Technik mit dem Schwungrad im Griff hat und ob die Vorteile in Sachen Beschleunigung und eventuell sogar Kraftstoffersparnis den Gewichtsnachteil kompensieren können wird die Langstreckensaison 2010 auf dem Nürburgring zeigen. Porsche startet mit dem 911 GT3 R Hybrid im Rahmen des Langstreckenpokals und wird auch am 24h-Rennen teilnehmen.

Ohne Absichten auf den Gesamtsieg – so das offizielle Statement. Aber um den Preis für den aktivsten Umweltschutz zu gewinnen wurde er auch nicht gebaut. Die 24h werden 2010 also wieder richtig heiß.

Das freut uns natürlich. Vielmehr aber noch die Tatsache, dass der Hersteller, von dem man es wohl am wenigsten vermutet hätte, die überzeugendste Lösung zum Thema Hybrid gefunden hat.

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