Ein kleines Team von Studenten dreier Hochschulen Mitteldeutschlands entwickelte ein Fahrzeug nach eigenen Vorstellungen und gründeten dazu das befristete Projekt „ Hydrokultur". Ziel war die Entwicklung eines seriennahen Fahrzeuges, welches aus einem größtmöglichen Anteil nachwachsender Rohstoffe hergestellt werden sollte. Zudem sollten Exterieur und Interieur eine gestalterische Einheit bilden und sich durch Nachhaltigkeit und Ökologie von bisherigen Konzepten abheben. Als Antrieb wurde eine PEM-Brennstoffzelle forciert.

Das Team Ecoemotion nimmt bereits seit 2007 mit einem Fahrzeug aus Balsaholz und Naturseide in der Prototypenklasse am internationalen Energieeffizienzwettbewerb „Eco-Marathon" teil. Die Erkenntnisse aus dieser Konstruktion sollten beim aktuellen Fahrzeug einfließen und verbessert werden. Hinzu kam die Vorgabe ein straßentaugliches Konzeptfahrzeug zu entwerfen, dessen Dimensionen und Masse sich an den oberen Grenzen des Reglements orientieren. Der Innenraum sollte erstmals zwei Erwachsenen bis 1,95 m Körpergröße Platz bieten und seine Materialien dem Anspruch an Ökologie und nachwachsende Rohstoffe gerecht werden.

Selbst tragenden Karosse aus Esche, Balsa-Esche und Aluminium

Das Fahrzeug „Nios" ist auf einer selbst tragenden Karosserie aus Eschefurnier, Balsa-Esche-Sandwichplatten und einem Aluminiumrahmen aufgebaut. Die Design bestimmenden und elementaren Bauteile des Hauptrahmens sind zwei Ellipsen aus gewickeltem und verklebtem Eschefurnier. Sie wurden aus dem geklebten Halbzeug CNC-gearbeitet und zeigen keine Verzugs- oder Setzungerscheinungen. Über steife Balken aus Eschefurnier mit Balsakern werden die Ellipsen untereinander und mit dem Aluminiumrahmen verbunden. Um die Steifigkeit der Karosserie weiter zu erhöhen wurden Boden- und Soziussitzplatte ebenfalls eingeklebt und bilden damit die Fahrgastzelle. Diesen Platten sind ebenso wie Fahrersitz und Armaturenbrett aus Esche gefertigt. Die Sitzflächen sind aus einer Sinus-Pappwabe laminiert, leicht, steif, ergonomisch und ökologisch.

Umlaufende Spangen an Front und Heck bilden des Abschluss des Nios. Sie wurden in gleicher Fertigungsweise wie die Ellipsen hergestellt. Den Vorder- und Hinterwagen aus Balsa-Esche-Sandwichplatten verbinden die Spangen mit den wichtigen steifen Ellipsen. Eine Nut in Spangen und Ellipsen trägt die eingeklebten Haupt- und Seitenscheiben aus 3 mm starkem Resist100.

Verkleidungsteile aus drapierfähigem Baumwollgewebe

An der Unterseite der Spangen hängen die Verkleidungsteile von Front und Heck. Sie bestehen aus einem speziellen drapierfähigen Baumwollgewebe, welches in einem Stück aus einer 4-teiligen Negativform laminiert wurde. Die Verkleidungen dienen nur der Abdeckung, der Linienführung und als Radhaus. Sie sind keine strukturellen Bauteile und konnten durch ihre drei Lagen Baumwollgewebe auf ein Gewicht von 4,5 kg reduziert werden.

Im Heck des Nios befindet sich der komplette Antriebsstrang. Er besteht aus der Brennstoffzelle inklusive Elektronik, dem Elektromotor, einem Differential und zwei flexiblen Antriebswellen mit Freilaufnaben. Der Antrieb sitzt in einem separaten Hilfsrahmen und kann so schnell für Wartungsarbeiten oder den Tausch des Antriebes demontiert werden. In weiteren Planungen des Konzeptes ist es möglich, die Brennstoffzelle gegen einen langstreckentauglichen Verbrennungsmotor zu tauschen oder andere Energiespeicher problemlos testen und nutzen zu können.

Um die Maßhaltigkeit aller Komponenten zueinander zu gewähren, wurde als versteifende Unterkonstruktion ein Aluminiumrahmen gefertigt. An ihm werden der Hilfsrahmen mit Antrieb, das Differential, die Querlenker des Fahrwerkes und die Blattfedern aus Esche-Aramid-Verbund montiert. Als Experiment im Wettbewerb fertigte das Team aus Eschefurnier und Aramidgewebe Blattfedern auf denen das Fahrzeug ruht. Damit wurde ein Kompromiss aus Komfort unter Alltagsbedingungen und der sonst vernachlässigten Federung der Konkurrenz gefunden. Mit nur 2,3 kg vereinen diese Bauteile die Funktion der Radführung als unterer Querlenker und die Funktion der Federung für Komfort und Sicherheit des Fahrzeuges.

Alle Teile der Radführung und Achsträger sind aus Aluminium gefertigt. Jedes Rad federt einzeln und rollt über ein zweireihiges Rillenkugellager ab. Eine Zentralverschlussnabe überträgt die Antriebs- und Bremsmomente über eine Kegelpassung kraftschlüssig. Zur Auswahl stehen zwei Rad-Reifen-Kombinationen.

Im Wettkampf werden 3 x 16"-Speichenräder gefahren, welche mit dem offiziellen Wettkampfreifen in 95/80 R16 bestückt sind. Pro Felge tragen 72 Speichen mit aerodynamischem Profil die Nabe im Felgenring. Inklusive Reifen, Schlauch und Felgenband wiegt ein Rad 3850 g und ist für den Betrieb mit einer zulässigen Gesamtmasse von 400 kg ausgelegt.

Basalt als Faserwerkstoff für alltagstaugliche Räder

Für den Alltagsbetrieb und repräsentative Ausstellungen wurden 4 x 17"-Design-Räder mit Reifen in 165/35 R17 in Faserverbundbauweise entwickelt. Faserwerkstoff ist Basalt. Er bietet bessere mechanische Eigenschaften als Glasfaser, widersteht höheren Temperaturen und ist unempfindlich gegenüber chemischen Angriffen. Zudem wird zur Herstellung von Basalt weniger Energie und kein Erdöl benötigt. Damit hat Basalt eine gute Ausgangsposition als ökologisch vertretbarer Faserwerkstoff. Einzig die Frage nach einem ökologischen Harzsystem, welches den Eigenschaften von Epoxydharzen nahe kommt, stellt das Projekt Hydrokultur weiter vor eine große Aufgabe.

Erstmals können sich zwei Passagiere mit geringstem Energieaufwand ohne den Verzicht auf Sicherheit, Ergonomie und Stauraum im urbanen Raum fortbewegen. Die Fahrzeugmasse beträgt nur 200 kg, dennoch konnte die Gesamtenergiebilanz entscheidend gesenkt werden: Im Wettkampf konnte das Fahrzeug einen Verbrauch von 280 km mit 1 l Superbenzin-Äquivalent erreichen.

Als Prototyp und Konzeptfahrzeug hat der Nios natürlich einen stolzen Wert. Seine Fertigungskosten belaufen sich auf geschätzte 120 000 €. Eine genaue Angabe ist nicht möglich, da alle Leistungen durch Sponsoren erbracht wurden. Unter ihnen befinden sich Unternehmen wie Strähle+Hess, Siemens, SKZ und Volkswagen.

Projekt Hydrokultur, Telefon: 0345 7751-904;

E-Mail: info@projekt-hydrokultur.de

Der Autor Julian Ziege ist freier Mitarbeiter der Hochschule Merseburg (FH), Merseburg