Grundsätzliche Überlegungen zu einem optimierten Individualverkehrsmittel
1. Überlegung
Ein PKW ist im deutschen Strassenverkehr durchschnittlich mit 1,2 Personen besetzt. In mindestens 80 % aller Fälle befindet sich also nur eine Person im Fahrzeug. Des weiteren dürfte es als unmöglich angesehen werden, ein einzelnes Fahrzeug für 100 % aller Mobilitätsbedürfnisse konstruieren zu können. Daraus ergibt sich die
1. Forderung: Ein Fahrzeug mit nur einem Sitzplatz!
Das Fahrzeug wird optimal auf die Bedürfnisse einer einzelnen Person abgestimmt und ist immer zu 100 % ausgelastet. Die restlichen 20 % unserer Mobilitätsbedürfnisse erledigen Öffentliche Verkehrsmittel, Zweitwagen, Mietwagen oder Car-Sharing.
2. Überlegung
Im Jahr 2000 waren in Deutschland 50 Millionen PKW zugelassen (1,6 Personen je PKW) und haben zusammen 540 Milliarden Kilometer zurückgelegt. Das entspricht durchschnittlich einem Mobilitätsbedürfnis eines Bundesbürgers von etwa 10800 km jährlich, also 8700 km mit unserem Einsitzer. Das sind etwa 24 km täglich und bei durchschnittlich 40 km/h weniger als 40 Minuten Nutzung täglich, also nur 2,8 % des gesamten Tages. Die restliche Zeit steht das Fahrzeug ungenutzt im Weg herum.
2. Forderung: Geringer Stellplatzbedarf!
Das Fahrzeug sollte möglichst schmal sein, um es ggf. Querparken zu können bzw. um Radwege nutzen zu können und es sollte möglichst kurz sein, ebenfalls zum besseren Querparken bzw. zum leichteren Transport etwa in Eisenbahnwagen (2,7 Meter breit).
3. Überlegung
Bei durchschnittlich 24 km pro Tag bzw. 40 km je Arbeitstag und dem geringen Wirkungsgrad eines Verbrennungsmotors in dieser Grössenordnung ergibt sich die
3. Forderung: Elektroantrieb mit etwa 40 km Reichweite!
Grössere Entfernungen können mit Hilfe eines Schnellladegeräts oder einem Stromaggregat bzw. einer Brennstoffzelle im seriellen Hybrid-Betrieb erzielt werden. Bei der Grössenordnung unserer Batterien und einer gewöhnlichen 220-Volt/16-Ampere Haushaltssteckdose könnten wir Ladezeiten von 20 Minuten erreichen, sofern die Batterie-Ladetechnik mitspielt. Eine Pedalanlage wie beim TWIKE und beim CarBike wäre ebenfalls Sinnvoll um die Reichweite zu erhöhen und ein Liegenbleiben bei ausgefallenen Lademöglichkeiten zu verhindern.
4. Überlegung
Pro 100 kg Fahrzeugleergewicht entstehen etwa 2480 kg an Abfall und es werden 13500 kWh an Energie benötigt um das Fahrzeug herzustellen. Wäre der Energieanteil Strom aus der Steckdose zu 10 Cent je kWh, so wäre die Energie 1,5 mal so teuer wie das gesamte Fahrzeug. Wäre es Benzin, so entspricht der Herstellungsanteil auf 150000 km Fahrzeuglebensdauer umgerechnet mehr als dem eigentlichen Verbrauch für das Fahren selbst. Auch bei einem 3l-Lupo entspricht der Herstellungsanteil nochmal etwa 7 Litern Benzin je 100 km!
4. Forderung: Geringes Leergewicht!
5. Forderung: Energie- und Abfall sparende Fertigungsprozesse!
6. Forderung: Hohe Lebensdauer des Fahrzeuges in km gemessen!
Das geringe Leergewicht reduziert gleichzeitig auch den Verbrauch beim Fahren und erleichtert den Transport des Fahrzeuges. Um die hohe Lebensdauer zu erzielen muss man nicht nur verschleissarme Teile verwenden, man muss auch neue Nutzungsmöglichkeiten erschliessen. Das Fahrzeug könnte beispielsweise durch das Herunterschalten der Höchstgeschwindigkeit auch auf Radwegen, in Fussgängerzonen und von jüngeren Familienmitgliedern mit “kleineren” oder ganz ohne Führerschein genutzt werden.
Das sich aus diesen Überlegungen ergebende Fahzeug könnte wie folgt aussehen:
Abmessungen:
Zul.Gesamtgewicht: 200 kg
Zuladung: 90 kg (Eventuell eine zweite Version mit höheren Gewichten für schwerere Personen oder um mehr Gepäck zu befördern)
Länge: 200 bis 230 cm (Querparken, Transport im Eisenbahnwagen)
Breite: 80 bis 90 cm (Radwegnutzung, Stellplatz)
Höhe: 110 bis 120 cm (Verkehrsübersicht Kontra Seitenwindempfindlichkeit)
Fahrleistung:
Chassis und Karosserie zugelassen auf maximal 75 km/h (Leergewicht einsparen)
Insgesamt acht Antriebsvarianten:
1. Nur Pedalanlage, kleine Pufferbatterie und Dynamo für Licht, 120 kg Zuladung, Fahrradzulassung.
2. Pedalanlage mit Hilfsmotor bis 20 km/h und Trittsensor. TÜV-Befreit, keine Zulassung erforderlich.
3. 250 W Elektromotor und Pedalanlage. Zulassung als Mofa oder Krankenfahrstuhl bis 25 km/h.
4. 250 W Elektromotor ohne Pedalanlage.
5. 700 W Elektromotor und Pedalanlage. Zulassung als Kleinkraftrad mit 45 km/h, Führerschein ab 16 Jahre.
6. 700 W Elektromotor ohne Pedalanlage.
7. 1,5 kW Elektromotor und Pedalanlage. Zulassung als PKW mit Autobahnzulassung. Etwa 65 km/h.
8. 1,5 kW Elektromotor ohne Pedalanlage.
Alle Motorversionen können mit verstellbarem Geschwindigkeitsschild und herunterschaltbarer Höchstgeschwindigkeit ausgestattet werden. Vorstellbar sind folgende Betriebsarten:
1. 6 km/h zum Einsatz in Fussgängerzonen (Krankenfahrstuhl)
2. Motorlos oder Trittsensor zum Einsatz ohne Führerschein (Fahrrad)
3. 25 km/h zum Einsatz auf Radwegen bzw. als Krankenfahrstuhl/Mofa
4. 45 km/h zum Einsatz als Kleinkraftrad mit Führerschein ab 16 Jahren
Das Fahrzeug verfügt über ein Akustisches System, eine Art Pfeife vorne am Fahrzeug, welche durch den Fahrtwind einen Warnton abgibt, damit das Fahrzeug nicht überhört wird.
Elektrisches System:
Zunächst kommt ein 24 Volt System mit zwei Blei-Säure Traktionsbatterien (ca. 30 kg, möglichst GIS-Zellen von Banner wegen der hohen Energiedichte) und Batteriepulsern zum Einsatz. Für höhere Spannungen werden wohl keine geeigneten Batterien am Markt verfügbar sein. Ausserdem könnte man so kostengünstige 24 Volt LKW- und Solarelektronik verwenden. Später können auch Lithium-Akkus für grössere Reichweiten verwendet werden. Die Reichweite sollte jedoch nicht zu hoch angelegt werden, da sonst die Batterielebensdauer die des Fahrzeuges überschreiten könnte. Man müsste mit etwa 18 Wattstunden je km ab Batterie rechnen, wenn man die Erfahrungen vom TWIKE entsprechend auf das geringere Gewicht überträgt. Später könnte man vielleicht auf die neue 42 Volt-PKW-Elektrik umsteigen. Hier ist es jedoch fraglich, ob die Batterieindustrie 42 Volt Traktionsbatterien in geeigneter Grösse herstellen wird. Das Fahrzeug sollte ein intelligentes Ladegerät haben.Das Ladegerät ermittelt aus Restkapazität und der vom Fahrer gewünschten Fahrstrecke und Ladezeit die optimale Ladeleistung. Die Werte können ggf. per Mobiltelefon abgefragt bzw. verändert werden. Zum Schnellladen wird einfach die Ladezeit auf eine Minute, zum Schonungsladen auf 24 Stunden eingestellt.Es sollte eine Genehmigung erwirkt werden, das Fahrzeug zum Laden auf Gehwegen abstellen zu können, um die Stolpergefahr durch das Ladekabel zu minimieren. Ein Mindestabstand zwischen Fahrzeug und Gehwegrand sowie eine Zeitliche Beschränkung auf 1 bis 2 Stunden Tagsüber (Parkscheibe) und unbeschränkt während der Nachtstunden wäre sinnvoll, um eine Behinderung von Fussgängern zu vermeiden. Zur Erhaltungsladung bzw. für Wenigfahrer könnten auch Solar- und Windgeneratoren zum Einsatz kommen. Die Beleuchtung erfolgt über LED-Technologie wegen des höheren Wirkungsgrades und der Lebensdauer der Leuchtdioden.
Zur Erhöhung der Reichweite können später Brennstoffzellen eingesetzt werden. Anfangs werden noch Stromaggregate mit Verbrennungsmotor nach der Split-Cycle-Technologie zum Einsatz kommen. Die in Australien entwickelte Split-Cycle-Kurbelwelle überträgt die Kraft bei geringerer Drehzahl und verringert so den Reibungswiderstand und damit Verbrauch, Schadstoffemission und Gewicht des Motors um etwa 20 %. Durch die einfachere Konstruktion der Einzelteile sind bis zu 60 % Kosteneinsparung bei der Motorherstellung denkbar. Die Bordelektrik sollte jedenfalls von vornherein auf den Anschluss einer externen Energiequelle vorbereitet sein.
Bauweise:
Das Fahrzeug verfügt über zwei angetriebene Vorderräder möglichst mit Kurven-Neigetechnik und ein lenkbares Hinterrad. Der Lenkhebel wird ähnlich dem des TWIKE, jedoch etwas nach links oben versetzt sein, um Beinkontakt beim Treten zu vermeiden. Der Sitz wird mit dem des TWIKE identisch sein und es befindet sich ein Stauraum unter und hinter dem Sitz sowie vorgegebene Plätze für Verbandskasten und Warndreieck. Die Frontscheibe wird flach sein, um Kosten einzusparen und aus dem selben Material wie die Scheiben des 3l-Lupo bestehen um das Gewicht gering zu halten. Der Einstieg erfolgt durch eine Schiebetür auf der linken Seite.
Preis:
Deutlich unter 5000 Euro, da das Fahrzeug kaum als einziges Fahrzeug eingesetzt werden kann und man Kapazitäten für Zweitwagen oder Car-Sharing zurückhalten muss.
1. Überlegung
Ein PKW ist im deutschen Strassenverkehr durchschnittlich mit 1,2 Personen besetzt. In mindestens 80 % aller Fälle befindet sich also nur eine Person im Fahrzeug. Des weiteren dürfte es als unmöglich angesehen werden, ein einzelnes Fahrzeug für 100 % aller Mobilitätsbedürfnisse konstruieren zu können. Daraus ergibt sich die
1. Forderung: Ein Fahrzeug mit nur einem Sitzplatz!
Das Fahrzeug wird optimal auf die Bedürfnisse einer einzelnen Person abgestimmt und ist immer zu 100 % ausgelastet. Die restlichen 20 % unserer Mobilitätsbedürfnisse erledigen Öffentliche Verkehrsmittel, Zweitwagen, Mietwagen oder Car-Sharing.
2. Überlegung
Im Jahr 2000 waren in Deutschland 50 Millionen PKW zugelassen (1,6 Personen je PKW) und haben zusammen 540 Milliarden Kilometer zurückgelegt. Das entspricht durchschnittlich einem Mobilitätsbedürfnis eines Bundesbürgers von etwa 10800 km jährlich, also 8700 km mit unserem Einsitzer. Das sind etwa 24 km täglich und bei durchschnittlich 40 km/h weniger als 40 Minuten Nutzung täglich, also nur 2,8 % des gesamten Tages. Die restliche Zeit steht das Fahrzeug ungenutzt im Weg herum.
2. Forderung: Geringer Stellplatzbedarf!
Das Fahrzeug sollte möglichst schmal sein, um es ggf. Querparken zu können bzw. um Radwege nutzen zu können und es sollte möglichst kurz sein, ebenfalls zum besseren Querparken bzw. zum leichteren Transport etwa in Eisenbahnwagen (2,7 Meter breit).
3. Überlegung
Bei durchschnittlich 24 km pro Tag bzw. 40 km je Arbeitstag und dem geringen Wirkungsgrad eines Verbrennungsmotors in dieser Grössenordnung ergibt sich die
3. Forderung: Elektroantrieb mit etwa 40 km Reichweite!
Grössere Entfernungen können mit Hilfe eines Schnellladegeräts oder einem Stromaggregat bzw. einer Brennstoffzelle im seriellen Hybrid-Betrieb erzielt werden. Bei der Grössenordnung unserer Batterien und einer gewöhnlichen 220-Volt/16-Ampere Haushaltssteckdose könnten wir Ladezeiten von 20 Minuten erreichen, sofern die Batterie-Ladetechnik mitspielt. Eine Pedalanlage wie beim TWIKE und beim CarBike wäre ebenfalls Sinnvoll um die Reichweite zu erhöhen und ein Liegenbleiben bei ausgefallenen Lademöglichkeiten zu verhindern.
4. Überlegung
Pro 100 kg Fahrzeugleergewicht entstehen etwa 2480 kg an Abfall und es werden 13500 kWh an Energie benötigt um das Fahrzeug herzustellen. Wäre der Energieanteil Strom aus der Steckdose zu 10 Cent je kWh, so wäre die Energie 1,5 mal so teuer wie das gesamte Fahrzeug. Wäre es Benzin, so entspricht der Herstellungsanteil auf 150000 km Fahrzeuglebensdauer umgerechnet mehr als dem eigentlichen Verbrauch für das Fahren selbst. Auch bei einem 3l-Lupo entspricht der Herstellungsanteil nochmal etwa 7 Litern Benzin je 100 km!
4. Forderung: Geringes Leergewicht!
5. Forderung: Energie- und Abfall sparende Fertigungsprozesse!
6. Forderung: Hohe Lebensdauer des Fahrzeuges in km gemessen!
Das geringe Leergewicht reduziert gleichzeitig auch den Verbrauch beim Fahren und erleichtert den Transport des Fahrzeuges. Um die hohe Lebensdauer zu erzielen muss man nicht nur verschleissarme Teile verwenden, man muss auch neue Nutzungsmöglichkeiten erschliessen. Das Fahrzeug könnte beispielsweise durch das Herunterschalten der Höchstgeschwindigkeit auch auf Radwegen, in Fussgängerzonen und von jüngeren Familienmitgliedern mit “kleineren” oder ganz ohne Führerschein genutzt werden.
Das sich aus diesen Überlegungen ergebende Fahzeug könnte wie folgt aussehen:
Abmessungen:
Zul.Gesamtgewicht: 200 kg
Zuladung: 90 kg (Eventuell eine zweite Version mit höheren Gewichten für schwerere Personen oder um mehr Gepäck zu befördern)
Länge: 200 bis 230 cm (Querparken, Transport im Eisenbahnwagen)
Breite: 80 bis 90 cm (Radwegnutzung, Stellplatz)
Höhe: 110 bis 120 cm (Verkehrsübersicht Kontra Seitenwindempfindlichkeit)
Fahrleistung:
Chassis und Karosserie zugelassen auf maximal 75 km/h (Leergewicht einsparen)
Insgesamt acht Antriebsvarianten:
1. Nur Pedalanlage, kleine Pufferbatterie und Dynamo für Licht, 120 kg Zuladung, Fahrradzulassung.
2. Pedalanlage mit Hilfsmotor bis 20 km/h und Trittsensor. TÜV-Befreit, keine Zulassung erforderlich.
3. 250 W Elektromotor und Pedalanlage. Zulassung als Mofa oder Krankenfahrstuhl bis 25 km/h.
4. 250 W Elektromotor ohne Pedalanlage.
5. 700 W Elektromotor und Pedalanlage. Zulassung als Kleinkraftrad mit 45 km/h, Führerschein ab 16 Jahre.
6. 700 W Elektromotor ohne Pedalanlage.
7. 1,5 kW Elektromotor und Pedalanlage. Zulassung als PKW mit Autobahnzulassung. Etwa 65 km/h.
8. 1,5 kW Elektromotor ohne Pedalanlage.
Alle Motorversionen können mit verstellbarem Geschwindigkeitsschild und herunterschaltbarer Höchstgeschwindigkeit ausgestattet werden. Vorstellbar sind folgende Betriebsarten:
1. 6 km/h zum Einsatz in Fussgängerzonen (Krankenfahrstuhl)
2. Motorlos oder Trittsensor zum Einsatz ohne Führerschein (Fahrrad)
3. 25 km/h zum Einsatz auf Radwegen bzw. als Krankenfahrstuhl/Mofa
4. 45 km/h zum Einsatz als Kleinkraftrad mit Führerschein ab 16 Jahren
Das Fahrzeug verfügt über ein Akustisches System, eine Art Pfeife vorne am Fahrzeug, welche durch den Fahrtwind einen Warnton abgibt, damit das Fahrzeug nicht überhört wird.
Elektrisches System:
Zunächst kommt ein 24 Volt System mit zwei Blei-Säure Traktionsbatterien (ca. 30 kg, möglichst GIS-Zellen von Banner wegen der hohen Energiedichte) und Batteriepulsern zum Einsatz. Für höhere Spannungen werden wohl keine geeigneten Batterien am Markt verfügbar sein. Ausserdem könnte man so kostengünstige 24 Volt LKW- und Solarelektronik verwenden. Später können auch Lithium-Akkus für grössere Reichweiten verwendet werden. Die Reichweite sollte jedoch nicht zu hoch angelegt werden, da sonst die Batterielebensdauer die des Fahrzeuges überschreiten könnte. Man müsste mit etwa 18 Wattstunden je km ab Batterie rechnen, wenn man die Erfahrungen vom TWIKE entsprechend auf das geringere Gewicht überträgt. Später könnte man vielleicht auf die neue 42 Volt-PKW-Elektrik umsteigen. Hier ist es jedoch fraglich, ob die Batterieindustrie 42 Volt Traktionsbatterien in geeigneter Grösse herstellen wird. Das Fahrzeug sollte ein intelligentes Ladegerät haben.Das Ladegerät ermittelt aus Restkapazität und der vom Fahrer gewünschten Fahrstrecke und Ladezeit die optimale Ladeleistung. Die Werte können ggf. per Mobiltelefon abgefragt bzw. verändert werden. Zum Schnellladen wird einfach die Ladezeit auf eine Minute, zum Schonungsladen auf 24 Stunden eingestellt.Es sollte eine Genehmigung erwirkt werden, das Fahrzeug zum Laden auf Gehwegen abstellen zu können, um die Stolpergefahr durch das Ladekabel zu minimieren. Ein Mindestabstand zwischen Fahrzeug und Gehwegrand sowie eine Zeitliche Beschränkung auf 1 bis 2 Stunden Tagsüber (Parkscheibe) und unbeschränkt während der Nachtstunden wäre sinnvoll, um eine Behinderung von Fussgängern zu vermeiden. Zur Erhaltungsladung bzw. für Wenigfahrer könnten auch Solar- und Windgeneratoren zum Einsatz kommen. Die Beleuchtung erfolgt über LED-Technologie wegen des höheren Wirkungsgrades und der Lebensdauer der Leuchtdioden.
Zur Erhöhung der Reichweite können später Brennstoffzellen eingesetzt werden. Anfangs werden noch Stromaggregate mit Verbrennungsmotor nach der Split-Cycle-Technologie zum Einsatz kommen. Die in Australien entwickelte Split-Cycle-Kurbelwelle überträgt die Kraft bei geringerer Drehzahl und verringert so den Reibungswiderstand und damit Verbrauch, Schadstoffemission und Gewicht des Motors um etwa 20 %. Durch die einfachere Konstruktion der Einzelteile sind bis zu 60 % Kosteneinsparung bei der Motorherstellung denkbar. Die Bordelektrik sollte jedenfalls von vornherein auf den Anschluss einer externen Energiequelle vorbereitet sein.
Bauweise:
Das Fahrzeug verfügt über zwei angetriebene Vorderräder möglichst mit Kurven-Neigetechnik und ein lenkbares Hinterrad. Der Lenkhebel wird ähnlich dem des TWIKE, jedoch etwas nach links oben versetzt sein, um Beinkontakt beim Treten zu vermeiden. Der Sitz wird mit dem des TWIKE identisch sein und es befindet sich ein Stauraum unter und hinter dem Sitz sowie vorgegebene Plätze für Verbandskasten und Warndreieck. Die Frontscheibe wird flach sein, um Kosten einzusparen und aus dem selben Material wie die Scheiben des 3l-Lupo bestehen um das Gewicht gering zu halten. Der Einstieg erfolgt durch eine Schiebetür auf der linken Seite.
Preis:
Deutlich unter 5000 Euro, da das Fahrzeug kaum als einziges Fahrzeug eingesetzt werden kann und man Kapazitäten für Zweitwagen oder Car-Sharing zurückhalten muss.
