Bessere Aerodynamik für weniger Verbrauch: Die Mercedes A-Klasse Limousine mit einem cw-Wert von 0,22. | Foto: Daimler

Niedriger cw-Wert spart Sprit

So senkt das Autodesign den Verbrauch

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Sie kämpfen um jedes Kilo Gewicht, elektrifizieren die Antriebe und programmieren vorausschauende Assistenzsysteme – im Kampf gegen den CO2-Ausstoß ihrer Fahrzeuge ziehen die Entwickler der Autohersteller alle Register. Immer öfter holen sie dabei auch die Designer ins Boot und ringen mit ihnen um ein besonders windschnittiges Autodesign für einen besseren cw-Wert.

Autodesigner kämpfen gegen den Wind

Dieser Strömungswiderstandskoeffizient gibt Aufschluss über die Widerstandskraft, den ein umströmter Körper bietet. Vereinfacht ausgedrückt: je niedriger der cw-Wert, desto weniger Luftwiderstand bietet eine Karosserie. „Denn der Luftwiderstand einer Karosserie hat einen großen Einfluss auf den Verbrauch“, sagt Lutz Fügener von der Hochschule Pforzheim. Je leichter der Fahrtwind den Wagen umströmt, je weniger Widerstand sich ihm entgegenstellt und je weniger Wirbel sich bilden, desto weniger Energie wird benötigt, um dagegen anzukämpfen.

Weg mit den Wirbeln: Lutz Fügener leitet den Studiengang Transportation Design an der Hochschule Pforzheim.     Foto: Knoblach

Und mehr noch als auf dem Prüfstand gilt das in der Praxis, vor allem bei höheren Geschwindigkeiten: „Eine Verbesserung des cw-Wertes um 0,01 bedeutet im Prüfzyklus nur ein Gramm CO2 weniger Verbrauch“, erläutert Teddy Woll, der bei Mercedes die Aerodynamik-Entwicklung leitet. Im Realverbrauch bringe diese Verbesserung allerdings schon zwei Gramm. Und weil der Einfluss des cw-Wertes mit der Geschwindigkeit steige, klettert die Einsparung bei Tempo 150 sogar auf fünf Gramm weniger CO2 pro Kilometer, sagt Woll.

Das strömungsgünstigste Auto der Welt

Das erklärt, weshalb Woll zuletzt mit der Limousine der A-Klasse über mehrere Wochen im Windkanal war – und dabei mit einem besonders gründlich verkleideten Unterboden, speziellen Felgen, strömungsgünstigen Spiegeln und vielen kleinen, kaum sichtbaren Kanten oder Linien ein rekordverdächtiges Ergebnis erzielt hat: Mit einem cw-Wert von 0,22 feiern die Schwaben das kleine Stufenheck als strömungsgünstigstes Serienauto der Welt. Zum Vergleich: Ein G-Klasse-Geländewagen bringt es mit 0,5 auf mehr als das Doppelte.

„Die Reduktion des cw-Wertes um 0,03 Punkte wie von der fünftürigen A-Klasse zur Limousine bringt im NEFZ 2,5, im WLTP-Zyklus vier und bei konstanter Autobahnfahrt mit 140 Stundenkilometern zwölf Gramm CO2 oder einen halben Liter Sprit“, rechtfertigt Woll den Feinschliff im Windkanal.

Allerdings ist der cw-Wert allein nicht aussagekräftig, sondern man muss ihn mit der Stirnfläche des Fahrzeugs multiplizieren, schränkt Woll ein und präsentiert dann überraschende Ergebnisse: Dann ist die A-Klasse in etwa so windschnittig wie ein Radler, der aufrecht auf seinem Hollandrad sitzt.

Autodesign: Vorbild Golfball

Auch andere Hersteller machen viel Wind um die Aerodynamik. Audi-Designchef Marc Lichte zum Beispiel war noch nie so oft im Windkanal wie für die Gestaltung des ersten Elektroautos der Marke. „Der E-Tron ist weniger im Studio als hier im künstlichen Sturm gezeichnet worden“, sagt Lichte mit Blick auf die großen Turbinenräder, mit denen man Windgeschwindigkeiten von weit mehr als 200 Stundenkilometern erzeugt. Denn zum einen empfinden die Passagiere in einem ansonsten stillen E-Auto Windgeräusche als besonders störend. Und zum anderen lässt sich so etwas mehr Reichweite aus der Batterie kitzeln, erläutert der Designchef und verweist stolz auf Feinschliff im Detail: So ist der Unterboden nicht bloß verkleidet, sondern hat zahllose kleine Dellen wie ein Golfball, weil das die Windschlüpfrigkeit verbessert.

Audi-Chefdesigner Marc Lichte.     Foto: Audi

Den E-Tron haben wir im künstlichen Sturm gezeichnet

Audi-Chefdesigner Marc Lichte

Aerodynamik gibt es quasi zum Nulltarif

Im Gegensatz zu vielen anderen Disziplinen der Effizienzsteigerung hat die Aerodynamik einen entscheidenden Vorteil, sagt Mercedes-Mann Woll: „Es gibt sie quasi zum Nulltarif“. Zwar investieren die Hersteller Millionen in Windkanäle und die Entwickler sitzen oft monatelang für Simulationen am Rechner. Doch während man zur Gewichtsreduktion teure Materialien braucht und für die Elektrifizierung des Antriebs viel Geld in die Hand nehmen muss, kostet eine strömungsgünstige Karosserie im Grunde nicht mehr als eine mit großem Luftwiderstand, sagt Woll. „Hätte man bei der A-Klasse die gleichen zwölf Gramm CO2-Einsparung auf der Autobahnfahrt über das Gewicht erzielen wollen, hätte man 500 Kilogramm aus dem Wagen heraus und viel Geld in die Hand nehmen müssen.“

Vorhang auf und wieder zu: Zugunsten besserer Aerodynamik öffnen manche Autos den Kühler mit Hilfe von Jalousien nur dann, wenn der Motor die zusätzliche Kühlung wirklich braucht.   Foto: Audi

Das stimmt allerdings nur zum Teil. Denn mit der zunehmenden Bedeutung der Aerodynamik wächst auch ihr Budget. Und Entwickler leisten sich immer öfter sogar aktive Systeme, um den Luftwiderstand zu beeinflussen. Jalousien beispielsweise, die nur dann Luft durch den Kühler streifen lassen, wenn der Motor sie wirklich benötigt, sind deshalb mittlerweile schon weit verbreitet. Und dass viele Oberklasse-Geländewagen eine Luftfederung haben, liegt nicht allein am Komfort. Sondern auch daran, dass man den Wagen dann auf der Autobahn um ein paar Zentimeter absenken und so die Stirnfläche und mit ihr den Verbrauch reduziert.

Außenspiegel stören nur

Das gilt auch für den neuesten Schrei der Aerodynamiker – den elektronischen Außenspiegel. Bislang vor allem bei Designstudien eingesetzt, montiert Audi nun beim E-Tron zum ersten Mal in der Großserie Videokameras statt Spiegel und gewinnt allein über den so verminderten Luftwiderstand 35 Kilometer Reichweite.

Mit Feinschliff alleine sind zwar richtig große Sprünge beim cw-Wert nicht mehr zu machen, schätzt Designprofessor Fügener. Er glaubt, dass man für radikale Einsparungen auch radikale Formen etwa mit extrem langen und schlanken Heckkonstruktionen braucht, die aber weder praktisch sind noch zum gängigen Geschmack passen. Doch Mercedes-Mann Woll ist überzeugt, dass die Entwicklung weitergeht: Je größer der Leidensdruck in Sachen C02 werde, desto weiter werde der Luftwiderstand sinken. „Bis wir die 0,2er-Marke bei einem Serienauto knacken, ist es nur noch eine Frage der Zeit.“    Thomas Geiger