Studenten der Departemente Maschinenbau und Verfahrenstechnik und Informationstechnologie und Elektrotechnik der ETH Zürich sowie der Hochschule Luzern Technik & Architektur haben erstmals ein eigenes Hybridfahrzeug entworfen und realisiert. Und schon beim ersten Rennen hat es geklappt: Letzte Woche haben sie das Formula-Hybrid-Rennen in Orbassano, Italien, gewonnen. Betreut von Lino Guzzella, Professor am Institut für Mess- und Regeltechnik der ETH Zürich, und Oberassistent David Dyntar, haben Dino Imhof, Simon Winterberg, Fabian Jenne, Dario Wyss, Serge Weydert und viele weitere Studenten und Helfer ihre theoretischen Kenntnisse in die Praxis umgesetzt. Auch die Industrie unterstützte die begehrten Nachwuchskräfte mit Material, Know-how und Geld.

Die Ergebnisse sind beeindruckend. Beim Rennen über fünfzig Kilometer war der CO2-Ausstoss gegenüber einem normalen Antriebssystem um vierzig Prozent geringer. Die strikten Sicherheitsanforderungen der Organisatoren, etwa bezüglich Stabilität und Bremsen, wurden erfüllt. Und in 3.7 Sekunden beschleunigte der Wagen von 0 auf 100 km/h – der bisherige Formula-Hybrid-Rekord, aufgestellt beim Rennen 2008 in New Hampshire, wurde damit um eine halbe Sekunde unterboten.

Wenige Tage vor dem Rennen hatte der Wagen bei einer Testfahrt noch einen Unfall erlitten und musste repariert werden. Für den Sieg hat es denn auch sehr viel Glück gebraucht. Glück ist auch für die nächsten Ziele nötig: Künftig soll der Wagen an internationalen Rennen in den USA mitfahren, wo die Konkurrenz viel stärker ist als in Europa.

Mit tausend Batterien

Das Fahrzeug basiert auf dem Albula-Chassis, das letztes Jahr für den normalen Formula SAE Wettbewerb gebaut wurde. Dieses Fahrzeug wurde modifiziert und eine völlig neue Antriebseinheit entwickelt, welche aus einem starken Elektromotor und einem 250-ccm-Benzinmotor besteht. Die beiden Motoren erreichen eine Drehzahl von 11'000 Umdrehungen pro Minute und leisten beim Parallelbetrieb über 100 kW. Sie sind über eine Kupplung verbunden, was auch einen rein elektrischen Betrieb ermöglicht. Die kinetische Energie des Fahrzeugs wird beim Bremsen über den Elektromotor, der in diesem Fall als Generator arbeitet, zurück gewonnen und in tausend Batterien zwischengespeichert. Beim anschliessenden Beschleunigen kann diese Energie wieder verwendet werden.

Die Antriebsaggregate des 400 Kilogramm schweren Fahrzeugs werden von einem 800 MHz 32-Bit-Computer gesteuert. Mehrere präzise Regelkreise koordinieren alle Komponenten und optimieren die Sicherheit, den Wirkungsgrad und die Fahrbarkeit des Systems. Das in diesem Fahrzeug realisierte Antriebskonzept hat ein grosses Potenzial, auch in alltagstauglichen Fahrzeugen einen Beitrag zur Reduktion des Treibstoffverbrauchs zu leisten. Die Studenten wissen nun, wie man sparsame, aber trotzdem leistungsfähige Antriebssysteme entwickelt.