Cyclon-E
Bei einer Analyse der bestehenden Verkehrssituation ergibt sich, dass die Fahrzeuge durchschnittlich mit nur 1,2 Personen besetzt sind. Im Schnitt legt jedes Fahrzeug pro Jahr 10800 km zurück, also etwa 30 km pro Tag bzw. 50 km pro Arbeitstag. Daraus folgt:
- Etwa 75-80 % der Fahrten werden mit nur einer Person durchgeführt und gehen nur über 25-50 km pro Tag.
- Im Vergleich zu einem Fahrzeug für nur eine Person wären die Kosten pro gefahrenem km bei einem zweisitzigen Fahrzeug mindestens 50 % höher.
- Es dürfte fast unmöglich sein, ein Fahrzeug mit vertretbarem Aufwand für 100 % aller Mobilitätsbedürfnisse konstruieren zu können.
Geht man davon aus, dass sich ein einsitziges Leicht-Elektromobil (LEM) mit etwa 40 km Reichweite für etwa 10 Cent pro km betreiben lässt und vergleicht man die Werte mit einem zweisitzigen LEM (15 Cent) und einem viersitzigen Kleinwagen (20 Cent) so ergibt sich etwa folgende Rechnung:
10000 km/Jahr mit Kleinwagen: 2000 Euro
9500 km/Jahr mit zweisitzer-LEM: 1425 Euro
500 km/Jahr mit Kleinwagen im Car-Sharing (25 Ct/km): 125 Euro Summe: 1550 Euro (-450 Euro)
8000 km/Jahr mit Einsitzer-LEM: 800 Euro
2000 km/Jahr mit Kleinwagen im Car-Sharing (25 Ct/km): 500 Euro Summe: 1300 Euro (-250 Euro)
8000 km/Jahr mit Einsitzer-LEM: 800 Euro
1500 km/Jahr mit zweisitzer-LEM (Car-Sharing 20 Ct/km): 300 Euro
500 km/Jahr mit Kleinwagen im Car-Sharing (25 Ct/km): 125 Euro Summe: 1225 Euro (-75 Euro)
Der Kostenvorteil durch den Einsatz eines LEM und der weitere Vorteil durch das einsitzige Fahrzeug sind wohl unübersehbar. Außer den Kosten sprechen noch zwei weitere Argumente für die Konstruktion und Markteinführung eines entsprechenden Fahrzeuges:
- Entlastung des Straßenverkehrs. 30 km täglich bei 40 km/h ergibt etwa 3-4 % des gesamten Tages. Die restlichen 96 % der Zeit steht das Fahrzeug ungenutzt herum und nimmt Stellfläche weg. Das Argument für den Käufer ist, dass er leichter einen Parkplatz findet. Bei Überholmanövern ist ferner die geringere Breite des Fahrzeuges von Vorteil.
- Entlastung der Umwelt, da das Fahrzeug aufgrund seiner geringen Masse weniger Energie zum Fahren und für die Herstellung verbraucht.
Für die Fahrten, für die das einsitzige LEM bei 40 km Reichweite nicht geeignet ist bieten sich fünf verschiedene Lösungen an:
- Psychologischer Effekt. Die Einschränkungen des Fahrzeuges haben zur Folge, dass der Fahrer vor jeder Fahrt intensiver über Aufwand und Nutzen derselben nachdenkt und daher mehr unnötige Fahrten vermieden werden.
- Erweiterung des Fahrzeuges. Längere Strecken kann man mit Zwischenladen oder einem Stromaggregat welches während der Fahrt lädt überbrücken. Für Fahrten mit größerer Zuladung oder bis zu drei Personen könnte ein Anhänger verwendet werden. Da der Anhänger weder über einen Antrieb noch über weitere Batterien verfügt, würde natürlich die Reichweite und Höchstgeschwindigkeit entsprechend eingeschränkt.
- Zweitwagen. Zwar sind die Kosten pro gefahrenem km durch den Fixkosten-Anteil höher, wenn das Fahrzeug weniger bewegt wird, aber der Einsparungseffekt überwiegt dennoch. Der Zweitwagen könnte sogar noch seine Funktion als Statussymbol wahrnehmen.
- Mietwagen oder Car-Sharing. Hiermit wird der Fixkostenanteil der Fahrzeuge auf mehrere Personen (etwa fünf) verteilt und somit gesenkt. Leider ist dieser Service noch nicht überall zugänglich.
- Öffentliche Verkehrsmittel.
Die bereits bestehenden LEM-Konzepte haben alle ihre Schwachstellen. Meist ist es der, durch die geringen Serienstückzahlen verursachte, hohe Anschaffungspreis der nicht genügend Abstand zu einem „richtigen“ Kleinwagen aufweist. Das City-el ist mit 125 kg Zuladung als Einsitzer eigentlich zu groß geraten, der SAM ist nur unwesentlich günstiger als ein Smart und bei der Konstruktion des Twike wurde nicht an eine spätere Serienproduktion und damit an Kostenoptimierung gedacht. Die Elektro-Version des ScootCar ist sogar noch teurer als ein Smart und bei den Benzin-Versionen sind die Angaben über den Treibstoffverbrauch kaum nachprüfbar und die Lärm-Emission unverhältnismäßig hoch.
Unser Konzept-Car mit dem Arbeitstitel „Cyclon-E“ könnte man in der Kurzfassung als
einsitziges billig-Twike
bezeichnen. Das das Fahrzeug einsitzig wird ergibt sich aus der obigen Argumentation, billig steht für Kostenoptimierung und das Twike ist ein parallel-hybrid mit Elektromotor und Pedal-Unterstützung. Im Vergleich zum Twike, welches ja auch noch kostenoptimiert werden könnte, ergeben sich zwei weitere Vorteile. Zum einen ist das Fahrzeug leicht genug, um es als Einzelperson notfalls nur mit der Pedalanlage zu bewegen. Ein liegen bleiben infolge ausgefallener Lademöglichkeiten oder defekter Batterien ist somit ausgeschlossen. Zum anderen sind infolge des geringeren Energieverbrauches auch die Ladezeiten viel kürzer. Während das Twike mit etwa 60 km pro Stunde geladen werden kann sind beim Cyclon-E bis zu 120 km pro Stunde denkbar. Auf Langstreckenfahrten würden die Ladezeiten somit nur noch etwa ein Drittel der Fahrzeiten ausmachen. Das Argument „zu geringe Reichweite“ wäre somit entkräftet. Mit Lithium-Akkus könnte man 100-200 km Reichweite erzielen so dass nach 2,5-5 Stunden Fahrt nur eine Ladepause von 50-100 Minuten nötig wäre. Hier nun die konzeptionellen Einzelheiten:
Höchstgeschwindigkeit
Eine größere Höchstgeschwindigkeit kann infolge von Geschwindigkeits-Begrenzungen und überlasteten Straßen nur teilweise ausgenutzt werden. Da jedoch das gesamte Fahrzeug auf die maximale Belastung ausgelegt werden muss, steigt der Aufwand je km entsprechend an. Rechnet man pro Stunde eingesparter Zeit durch schnelleres Fahren 15 Euro als „Freizeitwert“ an, so liegt die sinnvolle Höchstgeschwindigkeit zwischen 65 und 95 km/h. Das Fahrzeug braucht auf jeden Fall eine Autobahnzulassung, da sonst die Strecken um etwa 10 % länger werden. Eine Geschwindigkeit über 100 km/h kann nur selten ausgenutzt werden und rechtfertigt den Aufwand und die Verkehrsgefährdung die dadurch entsteht in keiner Weise. Mit einer Höchstgeschwindigkeit von 70 km/h wäre das Cyclon-E ausreichend ausgestattet.
Zuladung
Normalerweise rechnet man pro Person etwa 75 kg Zuladung ein. Bei einem Einsitzer müssen jedoch noch überdurchschnittliche Personen und Gepäck berücksichtigt werden, so dass die Zuladung mindestens 95 kg betragen sollte. Ein Stromaggregat für Langstrecken würde etwa 15 kg wiegen und die Zuladung entsprechend verringern. Von dem Fahrzeug könnten insgesamt drei verschiedene Basis-Versionen gebaut werden. Die erste (Light-) Version als reines Fahrrad (ggf. mit Hilfsmotor), die zweite (Basic-) Version mit 200 kg zulässigem Gesamtgewicht und die dritte (Heavy-) Version mit im sinnvollen Rahmen und den Möglichkeiten der Grundkonstruktion ausgebauter Zuladung und entsprechend höherem Gesamtgewicht (250-300 kg).
Reichweite
Vergleicht man die Gewichte mit dem Twike, so ergibt sich etwa ein Stromverbrauch von 20 Wattstunden pro km ab Batterie (C1). Mit einer Banner-GiS-Batterie lassen sich bei 30 Wh/kg und 30 kg Batterie etwa 45 km Reichweite erzielen. Wenn man sich die Einsatzgebiete des Fahrzeuges ansieht so sollte nicht die unter optimalen Bedingungen erzielbare Maximalreichweite sondern die unter ungünstigen Bedingungen erzielte Mindestreichweite ausschlaggebend sein. Durch Unterstützung mit der Pedalanlage und eine Reduzierung der Durchschnittsgeschwindigkeit lässt sich eine Reichweite von 40 km auch unter ungünstigen Bedingungen garantieren. Immerhin ließe sich diese Distanz in drei bis vier Stunden auch nur mit der Pedalanlage überbrücken. Mit einer Lithium-Batterie mit 150 Wh/kg wären 225 km Reichweite möglich. Allerdings würde das bedeuten, dass die Batterie bei 2000 Ladezyklen eine Lebensdauer von 450000 km hätte. Bei 8000 km pro Jahr wären das über 50 Jahre!
Abmessungen
Für die maximale Länge des Fahrzeuges gibt es zwei wichtige Eckdaten. 270 cm ist die lichte Breite eines Eisenbahnwaggons. Um das Fahrzeug für längere Strecken im Fahrradabteil einer Bahn unterbringen zu können müsste es entsprechend kürzer sein. 250 cm ist die maximale Breite eines Fahrzeuges und somit auch die maximale Länge um es querparken zu können. Eine Innenraum-Länge von 190 cm oder mehr wäre wünschenswert um im Fahrzeug eine Schlafmöglichkeit für mehrtätige Langstreckenfahrten einzurichten. Die Fahrzeugbreite sollte wegen der bereits angesprochenen Überhol-Vorgänge und dem Stellplatz-Bedarf so gering wie möglich ausfallen (etwa 90-95 cm). Um dennoch eine ausreichende Fahrstabilität zu erzielen könnte eine Kurven-Neige-Technik verwendet werden. Das Fahrzeug würde sich, ähnlich einem Motorrad, in die Kurve legen und die entstehenden Fliehkräfte besser verteilen. Das sieht nicht nur eleganter aus, es ist auch wesentlich verkehrssicherer. Die Höhe sollte etwa 120 cm betragen. Hier stehen sich Seitenwind-Empfindlichkeit und Verkehrsübersicht entgegen.
Materialien
Als Ausgangsmaterial könnte geschäumtes Aluminium verwendet werden. Hierbei wird ein Aluminium-Granulat zwischen zwei Bleche gepackt und das Ganze gewalzt. Durch den hohen Walzdruck verbinden sich Granulat und Bleche miteinander und das Produkt kann wie jedes normale Blech weiter verarbeitet werden. Beim Erhitzen der fertigen Werkstücke im Ofen wird das Aluminium weich und die im Granulat eingeschlossenen Gase schäumen beim Ausdehnen das Material auf 1-2 cm auf. Die entstehende Struktur ist der von Vogelknochen ähnlich und erreicht fast die Stabilität einer massiven Metallplatte der selben Dicke bei entsprechend geringem Gewicht. Für die Türen könnte man einen Alu-Rohr-Rahmen (ggf. auch geschäumtes Aluminium), eine transparente Kunststoffplatte und dünnes Verbundglas (wie beim 3l-Lupo) für die Scheibe verwenden. Die Frontabdeckung besteht ebenfalls aus transparentem Kunststoff mit eingesetzter Verbundglas-Scheibe ähnlich wie beim City-el.
Basisdaten
Der Motor müsste etwa 1600 Watt leisten um eine Geschwindigkeit von 70 km/h bei 200 kg Gesamtgewicht zu erreichen. Ein Mensch kann 100-150 Watt Dauerleistung über die Pedale beisteuern was etwa 10-20 % des Energieverbrauches deckt und für bis zu 25 km/h auf ebener Strecke ausreicht. Die Batterie hätte etwa 900 Wh und die Kernladezeit würde bei 220V/16A-Steckdosen knapp 20 Minuten betragen. Der Energieverbrauch ab Steckdose läge bei etwa 3 kWh je 100 km. Der Grundpreis sollte 5000 Euro nicht übersteigen.
Grundkonstruktion
Die Karosserie besteht aus drei Teilen (vordere und hintere Unterseite und Oberseite mit Dach und Überrollbügel). Die beiden Vorderräder sind angetrieben, das Hinterrad ist lenkbar. Zum Steuern wird ein mechanischer Lenkhebel wie beim Twike verwendet, der jedoch in der Ausgangsposition bereits nach links und vorne nach oben geneigt ist um eine Berührung mit den Beinen beim Trampeln zu vermeiden. Links vom Sitz befindet sich die Feststellbremse, vorne rechts von den Pedalen ist noch ein Bremspedal (wie beim Twike-easy) montiert damit der Fahrer nicht immer die Füße auf den Pedalen mit der Rücktrittbremse lassen muss. Die vordere Abdeckung wird mit der vorderen und oberen Karosserie verschraubt, der Scheibenwischermotor befindet sich oben und ist mit einem Hebel zur manuellen Betätigung ausgestattet. Die linke Tür kann durch Schieben nach hinten geöffnet werden, die rechte Tür kann nur ganz herausgenommen werden (etwa wenn das Fahrzeug nach einem Unfall auf der linken Seite liegt). Batterien und Ladegerät sowie der außenliegende Platz für das Stromaggregat befinden sich vorne nahe am Antrieb (kurze Kabelverbindungen). Hinter dem Sitz und über dem Hinterrad befindet sich der größte Stauraum.
Konstruktive Details
Die beiden 12V-Batterien werden seitlich von der Sitzschiene knapp hinter dem Raum für die Pedale montiert. Sie besitzen Batteriepulser, eine 12V-Batterieheizung und eine thermische Isolierung aus Schwamm und Luftpolsterfolie die auch ein Auslaufen der Batteriesäure verhindern soll. In jedem Batteriestopfen ist ein Sensor montiert, der mit einem Lichtstrahl die unterschiedliche Lichtbrechung der Säure je nach Dichte bestimmt und somit einen Rückschluss auf den Ladezustand und eine Kontrolle des Säurestandes ermöglicht. Ein automatisches Wassernachfüll-System wäre ebenfalls denkbar.
Das Ladegerät sollte bis zu 3600 Watt ab Steckdose entnehmen können und in der maximalen Stromaufnahme regelbar sein um auch bei geringer abgesicherten Steckdosen laden zu können. Das Schnell-Laden sollte nur auf Langstreckentouren verwendet werden. Ein „Intelligentes Laden“ wäre möglich. Hierbei ermittelt der Bordcomputer (ein handelsüblicher Pocket-PC oder Palmtop) aus der noch zu fahrenden Reichweite und der zur Verfügung stehenden Ladezeit den nötigen Ladestrom.
Für die Beleuchtung sollte stromsparende Leuchtdioden-Technik verwendet werden. Das Fahrzeug dürfte infolge seiner geringen Breite mit nur einem Scheinwerfer und Rücklicht auskommen. Ein adaptiver Scheinwerfer welcher dem Kurvenverlauf folgt und den Lichtkegel bei Kurven- oder Ortschaftsdurchfahrten verkürzt und verbreitert wäre auch sinnvoll.
Vorne am Fahrzeug befindet sich eine Art Pfeife welche durch den Fahrtwind ein deutliches, jedoch nicht belästigendes Fahrgeräusch verursacht damit das Fahrzeug nicht überhört wird.
Die unteren Teile der Türen sind transparent um einen prüfenden Blick auf den Zustand des Straßenbelages zu ermöglichen.
Der Sitz kann komplett nach vorne geschoben und in eine waagerechte Position gekippt werden. Durch eine speziell angepasste „Luftmatratze“ die seitlich am Fahrzeugrahmen eingehakt wird und einen Sichtschutz-Vorhang für Front- und Seitenscheiben entsteht im Fahrzeug ein Schlafplatz.
Am Lenkhebel befinden sich die stufenlosen Beschleunigungs- und Rekuperations-Hebel, der Fahrtrichtungsanzeiger (Blinker), der Auslöser für den Tempomat und die Schalter für Hupe, Fernlicht/Lichthupe und Scheibenwischer. Schalter für Licht, Nebelschlussleuchte und Scheibenlüfter sowie die asymmetrische Gangschaltung für die Pedale befinden sich am Feststellbremshebel links. Der Hebel hat drei Einstellungen. Für die Feststellbremse befindet sich hinten außen am Fahrzeug ein weiterer Hebel mit Griff der nur in der mittleren Position des inneren Hebels die Vorderradbremse auslöst und so ein rangieren des Fahrzeuges per Hand ermöglicht. In der flach nach unten gedrückten Position ist die Bremse festgezogen und ein bequemes Aussteigen wird ermöglicht. Die Gangschaltung hat in den kleineren Gängen geringere Unterschiede um eine Fortbewegung bei ausgefallenen Batterien zu ermöglichen. In den höheren Gängen sind die Abstände größer um ein Mittrampeln bis 70 km/h zu ermöglichen. Der Hebel für die Vorwärts/Rückwärts-Umschaltung, der Hauptschalter (Zündschloss), der Not-Aus-Schalter und der Schalter für die Warnblinkanlage sind rechts unten in einer Extra-Armatur untergebracht. Die Anzeigen für Geschwindigkeit, Batteriespannung, Fahrstrom und Batteriekapazität sowie die einzelnen Leuchten für Licht, Heizung etc. sind in einer Armatur befestigt, die an einer beliebigen Stelle befestigt werden kann. Der optionale Bordcomputer ermöglicht weitere Anzeigemöglichkeiten und eine detaillierte Reichweiten-Kalkulation. Mit einer Satteliten-Navigations-Antenne und einem Mobiltelefon sind Routenplanung, Telefonieren über Freisprecheinrichtung und Internet-Zugang möglich.
Auf dem Fahrzeugdach kann eine Photovoltaik-Anlage montiert werden. Diese wäre während der Fahrt flach und könnte im Stand aufgerichtet und mit Hilfe von drei Drahtseilzügen und einem Fotosensor der Sonne nachgeführt werden. Eine zusätzliche kleine Windkraftanlage könnte ebenfalls verwendet werden. So kämen etwa 70-80 % des jährlichen Gesamtenergieverbrauches zusammen und das Fahrzeug könnte auch von Leuten verwendet werden, die an ihrer Wohnung keine Lademöglichkeit besitzen.
Als Stromaggregat könnte ein EX7 oder EU10i von Honda verwendet werden. Mit 12 bzw. 13 kg bei 600 bzw. 900 Watt Dauerleistung und möglichem Gasbetrieb sind diese Aggregate bestens geeignet. Man würde jeweils so fahren, dass die Batterien nach viereinhalb Stunden leer sind und dann eine halbe Stunde Pause zum Laden der Batterien und Nachfüllen von Benzin bzw. Gas einkalkulieren. So wären 240-280 km innerhalb von fünf Stunden zu bewältigen und eine Tages-Gesamt-Reichweite von bis zu 850 km realisierbar. Der Gesamtpreis für ein Aggregat mit Anschluss dürfte 1000-1500 Euro betragen.
Der Anhänger wäre etwas breiter als das Fahrzeug (130 cm) und hätte 250 kg zulässiges Gesamtgewicht. Die hochklappbare Sitzbank für zwei Personen wäre entgegen der Fahrtrichtung angeordnet, die untere Heckklappe mit Rücklichtern und Nummernschild würde auch als Rampe fungieren und die obere, halbrunde Heckklappe könnte einfach nach oben geschwenkt werden. Eine Verlängerung des Anhängers nach hinten und eine Abdeckung der offenen Klappe durch Zeltplane ermöglichen zwei weitere Schlafplätze mit Hilfe einer weiteren Luftmatratze. Die Zuladung des Anhängers dürfte etwa 180 kg betragen und die Reichweite auf knapp 25 km und die Höchstgeschwindigkeit auf 45 km/h beschränken. So müsste auch das Fahrwerk des Anhängers nur für 45 km/h ausgelegt sein. Der Grundpreis für den Anhänger sollte unter 1500 Euro liegen.
Von dem Fahrzeug würde es insgesamt 14 verschiedene Versionen geben. Die Light-Version mit und ohne Hilfsmotor und die Basic- und Heavy-Versionen jeweils mit 25, 45 oder 70 km/h Höchstgeschwindigkeit (Mofa/Moped/PKW) und wahlweise mit oder ohne Fahrrad-Pedalanlage.
(c) 2002 Natascha Marion "SternFuchs" Schlüter
Bei einer Analyse der bestehenden Verkehrssituation ergibt sich, dass die Fahrzeuge durchschnittlich mit nur 1,2 Personen besetzt sind. Im Schnitt legt jedes Fahrzeug pro Jahr 10800 km zurück, also etwa 30 km pro Tag bzw. 50 km pro Arbeitstag. Daraus folgt:
- Etwa 75-80 % der Fahrten werden mit nur einer Person durchgeführt und gehen nur über 25-50 km pro Tag.
- Im Vergleich zu einem Fahrzeug für nur eine Person wären die Kosten pro gefahrenem km bei einem zweisitzigen Fahrzeug mindestens 50 % höher.
- Es dürfte fast unmöglich sein, ein Fahrzeug mit vertretbarem Aufwand für 100 % aller Mobilitätsbedürfnisse konstruieren zu können.
Geht man davon aus, dass sich ein einsitziges Leicht-Elektromobil (LEM) mit etwa 40 km Reichweite für etwa 10 Cent pro km betreiben lässt und vergleicht man die Werte mit einem zweisitzigen LEM (15 Cent) und einem viersitzigen Kleinwagen (20 Cent) so ergibt sich etwa folgende Rechnung:
10000 km/Jahr mit Kleinwagen: 2000 Euro
9500 km/Jahr mit zweisitzer-LEM: 1425 Euro
500 km/Jahr mit Kleinwagen im Car-Sharing (25 Ct/km): 125 Euro Summe: 1550 Euro (-450 Euro)
8000 km/Jahr mit Einsitzer-LEM: 800 Euro
2000 km/Jahr mit Kleinwagen im Car-Sharing (25 Ct/km): 500 Euro Summe: 1300 Euro (-250 Euro)
8000 km/Jahr mit Einsitzer-LEM: 800 Euro
1500 km/Jahr mit zweisitzer-LEM (Car-Sharing 20 Ct/km): 300 Euro
500 km/Jahr mit Kleinwagen im Car-Sharing (25 Ct/km): 125 Euro Summe: 1225 Euro (-75 Euro)
Der Kostenvorteil durch den Einsatz eines LEM und der weitere Vorteil durch das einsitzige Fahrzeug sind wohl unübersehbar. Außer den Kosten sprechen noch zwei weitere Argumente für die Konstruktion und Markteinführung eines entsprechenden Fahrzeuges:
- Entlastung des Straßenverkehrs. 30 km täglich bei 40 km/h ergibt etwa 3-4 % des gesamten Tages. Die restlichen 96 % der Zeit steht das Fahrzeug ungenutzt herum und nimmt Stellfläche weg. Das Argument für den Käufer ist, dass er leichter einen Parkplatz findet. Bei Überholmanövern ist ferner die geringere Breite des Fahrzeuges von Vorteil.
- Entlastung der Umwelt, da das Fahrzeug aufgrund seiner geringen Masse weniger Energie zum Fahren und für die Herstellung verbraucht.
Für die Fahrten, für die das einsitzige LEM bei 40 km Reichweite nicht geeignet ist bieten sich fünf verschiedene Lösungen an:
- Psychologischer Effekt. Die Einschränkungen des Fahrzeuges haben zur Folge, dass der Fahrer vor jeder Fahrt intensiver über Aufwand und Nutzen derselben nachdenkt und daher mehr unnötige Fahrten vermieden werden.
- Erweiterung des Fahrzeuges. Längere Strecken kann man mit Zwischenladen oder einem Stromaggregat welches während der Fahrt lädt überbrücken. Für Fahrten mit größerer Zuladung oder bis zu drei Personen könnte ein Anhänger verwendet werden. Da der Anhänger weder über einen Antrieb noch über weitere Batterien verfügt, würde natürlich die Reichweite und Höchstgeschwindigkeit entsprechend eingeschränkt.
- Zweitwagen. Zwar sind die Kosten pro gefahrenem km durch den Fixkosten-Anteil höher, wenn das Fahrzeug weniger bewegt wird, aber der Einsparungseffekt überwiegt dennoch. Der Zweitwagen könnte sogar noch seine Funktion als Statussymbol wahrnehmen.
- Mietwagen oder Car-Sharing. Hiermit wird der Fixkostenanteil der Fahrzeuge auf mehrere Personen (etwa fünf) verteilt und somit gesenkt. Leider ist dieser Service noch nicht überall zugänglich.
- Öffentliche Verkehrsmittel.
Die bereits bestehenden LEM-Konzepte haben alle ihre Schwachstellen. Meist ist es der, durch die geringen Serienstückzahlen verursachte, hohe Anschaffungspreis der nicht genügend Abstand zu einem „richtigen“ Kleinwagen aufweist. Das City-el ist mit 125 kg Zuladung als Einsitzer eigentlich zu groß geraten, der SAM ist nur unwesentlich günstiger als ein Smart und bei der Konstruktion des Twike wurde nicht an eine spätere Serienproduktion und damit an Kostenoptimierung gedacht. Die Elektro-Version des ScootCar ist sogar noch teurer als ein Smart und bei den Benzin-Versionen sind die Angaben über den Treibstoffverbrauch kaum nachprüfbar und die Lärm-Emission unverhältnismäßig hoch.
Unser Konzept-Car mit dem Arbeitstitel „Cyclon-E“ könnte man in der Kurzfassung als
einsitziges billig-Twike
bezeichnen. Das das Fahrzeug einsitzig wird ergibt sich aus der obigen Argumentation, billig steht für Kostenoptimierung und das Twike ist ein parallel-hybrid mit Elektromotor und Pedal-Unterstützung. Im Vergleich zum Twike, welches ja auch noch kostenoptimiert werden könnte, ergeben sich zwei weitere Vorteile. Zum einen ist das Fahrzeug leicht genug, um es als Einzelperson notfalls nur mit der Pedalanlage zu bewegen. Ein liegen bleiben infolge ausgefallener Lademöglichkeiten oder defekter Batterien ist somit ausgeschlossen. Zum anderen sind infolge des geringeren Energieverbrauches auch die Ladezeiten viel kürzer. Während das Twike mit etwa 60 km pro Stunde geladen werden kann sind beim Cyclon-E bis zu 120 km pro Stunde denkbar. Auf Langstreckenfahrten würden die Ladezeiten somit nur noch etwa ein Drittel der Fahrzeiten ausmachen. Das Argument „zu geringe Reichweite“ wäre somit entkräftet. Mit Lithium-Akkus könnte man 100-200 km Reichweite erzielen so dass nach 2,5-5 Stunden Fahrt nur eine Ladepause von 50-100 Minuten nötig wäre. Hier nun die konzeptionellen Einzelheiten:
Höchstgeschwindigkeit
Eine größere Höchstgeschwindigkeit kann infolge von Geschwindigkeits-Begrenzungen und überlasteten Straßen nur teilweise ausgenutzt werden. Da jedoch das gesamte Fahrzeug auf die maximale Belastung ausgelegt werden muss, steigt der Aufwand je km entsprechend an. Rechnet man pro Stunde eingesparter Zeit durch schnelleres Fahren 15 Euro als „Freizeitwert“ an, so liegt die sinnvolle Höchstgeschwindigkeit zwischen 65 und 95 km/h. Das Fahrzeug braucht auf jeden Fall eine Autobahnzulassung, da sonst die Strecken um etwa 10 % länger werden. Eine Geschwindigkeit über 100 km/h kann nur selten ausgenutzt werden und rechtfertigt den Aufwand und die Verkehrsgefährdung die dadurch entsteht in keiner Weise. Mit einer Höchstgeschwindigkeit von 70 km/h wäre das Cyclon-E ausreichend ausgestattet.
Zuladung
Normalerweise rechnet man pro Person etwa 75 kg Zuladung ein. Bei einem Einsitzer müssen jedoch noch überdurchschnittliche Personen und Gepäck berücksichtigt werden, so dass die Zuladung mindestens 95 kg betragen sollte. Ein Stromaggregat für Langstrecken würde etwa 15 kg wiegen und die Zuladung entsprechend verringern. Von dem Fahrzeug könnten insgesamt drei verschiedene Basis-Versionen gebaut werden. Die erste (Light-) Version als reines Fahrrad (ggf. mit Hilfsmotor), die zweite (Basic-) Version mit 200 kg zulässigem Gesamtgewicht und die dritte (Heavy-) Version mit im sinnvollen Rahmen und den Möglichkeiten der Grundkonstruktion ausgebauter Zuladung und entsprechend höherem Gesamtgewicht (250-300 kg).
Reichweite
Vergleicht man die Gewichte mit dem Twike, so ergibt sich etwa ein Stromverbrauch von 20 Wattstunden pro km ab Batterie (C1). Mit einer Banner-GiS-Batterie lassen sich bei 30 Wh/kg und 30 kg Batterie etwa 45 km Reichweite erzielen. Wenn man sich die Einsatzgebiete des Fahrzeuges ansieht so sollte nicht die unter optimalen Bedingungen erzielbare Maximalreichweite sondern die unter ungünstigen Bedingungen erzielte Mindestreichweite ausschlaggebend sein. Durch Unterstützung mit der Pedalanlage und eine Reduzierung der Durchschnittsgeschwindigkeit lässt sich eine Reichweite von 40 km auch unter ungünstigen Bedingungen garantieren. Immerhin ließe sich diese Distanz in drei bis vier Stunden auch nur mit der Pedalanlage überbrücken. Mit einer Lithium-Batterie mit 150 Wh/kg wären 225 km Reichweite möglich. Allerdings würde das bedeuten, dass die Batterie bei 2000 Ladezyklen eine Lebensdauer von 450000 km hätte. Bei 8000 km pro Jahr wären das über 50 Jahre!
Abmessungen
Für die maximale Länge des Fahrzeuges gibt es zwei wichtige Eckdaten. 270 cm ist die lichte Breite eines Eisenbahnwaggons. Um das Fahrzeug für längere Strecken im Fahrradabteil einer Bahn unterbringen zu können müsste es entsprechend kürzer sein. 250 cm ist die maximale Breite eines Fahrzeuges und somit auch die maximale Länge um es querparken zu können. Eine Innenraum-Länge von 190 cm oder mehr wäre wünschenswert um im Fahrzeug eine Schlafmöglichkeit für mehrtätige Langstreckenfahrten einzurichten. Die Fahrzeugbreite sollte wegen der bereits angesprochenen Überhol-Vorgänge und dem Stellplatz-Bedarf so gering wie möglich ausfallen (etwa 90-95 cm). Um dennoch eine ausreichende Fahrstabilität zu erzielen könnte eine Kurven-Neige-Technik verwendet werden. Das Fahrzeug würde sich, ähnlich einem Motorrad, in die Kurve legen und die entstehenden Fliehkräfte besser verteilen. Das sieht nicht nur eleganter aus, es ist auch wesentlich verkehrssicherer. Die Höhe sollte etwa 120 cm betragen. Hier stehen sich Seitenwind-Empfindlichkeit und Verkehrsübersicht entgegen.
Materialien
Als Ausgangsmaterial könnte geschäumtes Aluminium verwendet werden. Hierbei wird ein Aluminium-Granulat zwischen zwei Bleche gepackt und das Ganze gewalzt. Durch den hohen Walzdruck verbinden sich Granulat und Bleche miteinander und das Produkt kann wie jedes normale Blech weiter verarbeitet werden. Beim Erhitzen der fertigen Werkstücke im Ofen wird das Aluminium weich und die im Granulat eingeschlossenen Gase schäumen beim Ausdehnen das Material auf 1-2 cm auf. Die entstehende Struktur ist der von Vogelknochen ähnlich und erreicht fast die Stabilität einer massiven Metallplatte der selben Dicke bei entsprechend geringem Gewicht. Für die Türen könnte man einen Alu-Rohr-Rahmen (ggf. auch geschäumtes Aluminium), eine transparente Kunststoffplatte und dünnes Verbundglas (wie beim 3l-Lupo) für die Scheibe verwenden. Die Frontabdeckung besteht ebenfalls aus transparentem Kunststoff mit eingesetzter Verbundglas-Scheibe ähnlich wie beim City-el.
Basisdaten
Der Motor müsste etwa 1600 Watt leisten um eine Geschwindigkeit von 70 km/h bei 200 kg Gesamtgewicht zu erreichen. Ein Mensch kann 100-150 Watt Dauerleistung über die Pedale beisteuern was etwa 10-20 % des Energieverbrauches deckt und für bis zu 25 km/h auf ebener Strecke ausreicht. Die Batterie hätte etwa 900 Wh und die Kernladezeit würde bei 220V/16A-Steckdosen knapp 20 Minuten betragen. Der Energieverbrauch ab Steckdose läge bei etwa 3 kWh je 100 km. Der Grundpreis sollte 5000 Euro nicht übersteigen.
Grundkonstruktion
Die Karosserie besteht aus drei Teilen (vordere und hintere Unterseite und Oberseite mit Dach und Überrollbügel). Die beiden Vorderräder sind angetrieben, das Hinterrad ist lenkbar. Zum Steuern wird ein mechanischer Lenkhebel wie beim Twike verwendet, der jedoch in der Ausgangsposition bereits nach links und vorne nach oben geneigt ist um eine Berührung mit den Beinen beim Trampeln zu vermeiden. Links vom Sitz befindet sich die Feststellbremse, vorne rechts von den Pedalen ist noch ein Bremspedal (wie beim Twike-easy) montiert damit der Fahrer nicht immer die Füße auf den Pedalen mit der Rücktrittbremse lassen muss. Die vordere Abdeckung wird mit der vorderen und oberen Karosserie verschraubt, der Scheibenwischermotor befindet sich oben und ist mit einem Hebel zur manuellen Betätigung ausgestattet. Die linke Tür kann durch Schieben nach hinten geöffnet werden, die rechte Tür kann nur ganz herausgenommen werden (etwa wenn das Fahrzeug nach einem Unfall auf der linken Seite liegt). Batterien und Ladegerät sowie der außenliegende Platz für das Stromaggregat befinden sich vorne nahe am Antrieb (kurze Kabelverbindungen). Hinter dem Sitz und über dem Hinterrad befindet sich der größte Stauraum.
Konstruktive Details
Die beiden 12V-Batterien werden seitlich von der Sitzschiene knapp hinter dem Raum für die Pedale montiert. Sie besitzen Batteriepulser, eine 12V-Batterieheizung und eine thermische Isolierung aus Schwamm und Luftpolsterfolie die auch ein Auslaufen der Batteriesäure verhindern soll. In jedem Batteriestopfen ist ein Sensor montiert, der mit einem Lichtstrahl die unterschiedliche Lichtbrechung der Säure je nach Dichte bestimmt und somit einen Rückschluss auf den Ladezustand und eine Kontrolle des Säurestandes ermöglicht. Ein automatisches Wassernachfüll-System wäre ebenfalls denkbar.
Das Ladegerät sollte bis zu 3600 Watt ab Steckdose entnehmen können und in der maximalen Stromaufnahme regelbar sein um auch bei geringer abgesicherten Steckdosen laden zu können. Das Schnell-Laden sollte nur auf Langstreckentouren verwendet werden. Ein „Intelligentes Laden“ wäre möglich. Hierbei ermittelt der Bordcomputer (ein handelsüblicher Pocket-PC oder Palmtop) aus der noch zu fahrenden Reichweite und der zur Verfügung stehenden Ladezeit den nötigen Ladestrom.
Für die Beleuchtung sollte stromsparende Leuchtdioden-Technik verwendet werden. Das Fahrzeug dürfte infolge seiner geringen Breite mit nur einem Scheinwerfer und Rücklicht auskommen. Ein adaptiver Scheinwerfer welcher dem Kurvenverlauf folgt und den Lichtkegel bei Kurven- oder Ortschaftsdurchfahrten verkürzt und verbreitert wäre auch sinnvoll.
Vorne am Fahrzeug befindet sich eine Art Pfeife welche durch den Fahrtwind ein deutliches, jedoch nicht belästigendes Fahrgeräusch verursacht damit das Fahrzeug nicht überhört wird.
Die unteren Teile der Türen sind transparent um einen prüfenden Blick auf den Zustand des Straßenbelages zu ermöglichen.
Der Sitz kann komplett nach vorne geschoben und in eine waagerechte Position gekippt werden. Durch eine speziell angepasste „Luftmatratze“ die seitlich am Fahrzeugrahmen eingehakt wird und einen Sichtschutz-Vorhang für Front- und Seitenscheiben entsteht im Fahrzeug ein Schlafplatz.
Am Lenkhebel befinden sich die stufenlosen Beschleunigungs- und Rekuperations-Hebel, der Fahrtrichtungsanzeiger (Blinker), der Auslöser für den Tempomat und die Schalter für Hupe, Fernlicht/Lichthupe und Scheibenwischer. Schalter für Licht, Nebelschlussleuchte und Scheibenlüfter sowie die asymmetrische Gangschaltung für die Pedale befinden sich am Feststellbremshebel links. Der Hebel hat drei Einstellungen. Für die Feststellbremse befindet sich hinten außen am Fahrzeug ein weiterer Hebel mit Griff der nur in der mittleren Position des inneren Hebels die Vorderradbremse auslöst und so ein rangieren des Fahrzeuges per Hand ermöglicht. In der flach nach unten gedrückten Position ist die Bremse festgezogen und ein bequemes Aussteigen wird ermöglicht. Die Gangschaltung hat in den kleineren Gängen geringere Unterschiede um eine Fortbewegung bei ausgefallenen Batterien zu ermöglichen. In den höheren Gängen sind die Abstände größer um ein Mittrampeln bis 70 km/h zu ermöglichen. Der Hebel für die Vorwärts/Rückwärts-Umschaltung, der Hauptschalter (Zündschloss), der Not-Aus-Schalter und der Schalter für die Warnblinkanlage sind rechts unten in einer Extra-Armatur untergebracht. Die Anzeigen für Geschwindigkeit, Batteriespannung, Fahrstrom und Batteriekapazität sowie die einzelnen Leuchten für Licht, Heizung etc. sind in einer Armatur befestigt, die an einer beliebigen Stelle befestigt werden kann. Der optionale Bordcomputer ermöglicht weitere Anzeigemöglichkeiten und eine detaillierte Reichweiten-Kalkulation. Mit einer Satteliten-Navigations-Antenne und einem Mobiltelefon sind Routenplanung, Telefonieren über Freisprecheinrichtung und Internet-Zugang möglich.
Auf dem Fahrzeugdach kann eine Photovoltaik-Anlage montiert werden. Diese wäre während der Fahrt flach und könnte im Stand aufgerichtet und mit Hilfe von drei Drahtseilzügen und einem Fotosensor der Sonne nachgeführt werden. Eine zusätzliche kleine Windkraftanlage könnte ebenfalls verwendet werden. So kämen etwa 70-80 % des jährlichen Gesamtenergieverbrauches zusammen und das Fahrzeug könnte auch von Leuten verwendet werden, die an ihrer Wohnung keine Lademöglichkeit besitzen.
Als Stromaggregat könnte ein EX7 oder EU10i von Honda verwendet werden. Mit 12 bzw. 13 kg bei 600 bzw. 900 Watt Dauerleistung und möglichem Gasbetrieb sind diese Aggregate bestens geeignet. Man würde jeweils so fahren, dass die Batterien nach viereinhalb Stunden leer sind und dann eine halbe Stunde Pause zum Laden der Batterien und Nachfüllen von Benzin bzw. Gas einkalkulieren. So wären 240-280 km innerhalb von fünf Stunden zu bewältigen und eine Tages-Gesamt-Reichweite von bis zu 850 km realisierbar. Der Gesamtpreis für ein Aggregat mit Anschluss dürfte 1000-1500 Euro betragen.
Der Anhänger wäre etwas breiter als das Fahrzeug (130 cm) und hätte 250 kg zulässiges Gesamtgewicht. Die hochklappbare Sitzbank für zwei Personen wäre entgegen der Fahrtrichtung angeordnet, die untere Heckklappe mit Rücklichtern und Nummernschild würde auch als Rampe fungieren und die obere, halbrunde Heckklappe könnte einfach nach oben geschwenkt werden. Eine Verlängerung des Anhängers nach hinten und eine Abdeckung der offenen Klappe durch Zeltplane ermöglichen zwei weitere Schlafplätze mit Hilfe einer weiteren Luftmatratze. Die Zuladung des Anhängers dürfte etwa 180 kg betragen und die Reichweite auf knapp 25 km und die Höchstgeschwindigkeit auf 45 km/h beschränken. So müsste auch das Fahrwerk des Anhängers nur für 45 km/h ausgelegt sein. Der Grundpreis für den Anhänger sollte unter 1500 Euro liegen.
Von dem Fahrzeug würde es insgesamt 14 verschiedene Versionen geben. Die Light-Version mit und ohne Hilfsmotor und die Basic- und Heavy-Versionen jeweils mit 25, 45 oder 70 km/h Höchstgeschwindigkeit (Mofa/Moped/PKW) und wahlweise mit oder ohne Fahrrad-Pedalanlage.
(c) 2002 Natascha Marion "SternFuchs" Schlüter