Zottels Zeug
 Thu, 26 Jun 2014 12:26:16 +0200 zuletzt bearbeitet: Fri, 10 Jul 2015 23:34:29 +0200  
Der folgende Artikel ist zuerst im März 2010 in meinem alten Blog erschienen, ich habe ihn jetzt noch ein wenig überarbeitet. Ich werde nach und nach lesenswerte Artikel umziehen, so dass ich dann die Möglichkeit habe, das alte Blog, das noch bei Google gehostet ist, zu löschen.

Der folgende, recht umfangreiche Artikel behandelt die Energieverluste, die beim Betrieb eines Autos auftreten, und welche Methoden zum Spritsparen deshalb sinnvoll sind.
TL;DR: Um Sprit zu sparen sollte man: Ein kleines, leichtes Auto fahren, so wenig wie möglich bremsen (also vorausschauend und mit viel Abstand zum Vordermann fahren), früh hochschalten und den Motor in einem niedrigen Drehzahlbereich halten, beim Beschleunigen kräftig aufs Gas drücken (aber dabei immer in niedrigen Drehzahlbereichen bleiben!), Auskuppeln, wenn man dahinrollen kann (aber nur dann, wenn man deswegen dann nicht bremsen muss; wenn man langsamer werden muss, sollte immer ein Gang eingelegt sein), auf der Autobahn nicht schneller als 120 km/h fahren.

Physikalische Grundlagen
Beginnen wir also mit den Kräften, die im Auto zu Energieverbrauch führen:
  • Reibung der Reifen und der diversen Lager an Achsen usw. beim Rollen. Wird größer, je breiter die Reifen sind, außerdem wächst die Reibung proprotional zur Geschwindigkeit. Da Räder mit kleinem Durchmesser zu größeren Drehgeschwindigkeiten der Räder führen, steigen die Reibungsverluste an den Lagern außerdem, wenn die Räder kleiner werden.
  • Reibung in Motor und Getriebe. Steigt und sinkt mit der Motordrehzahl.
  • Luftwiderstand. Steigt quadratisch zur Geschwindigkeit und proportional zu Frontfläche und cw-Wert des Autos.
  • Beschleunigungsenergie. Steigt quadratisch zur Geschwindigkeit (zur Beschleunigung von 50 auf 100 km/h ist viel mehr Energie nötig als zur Beschleunigung von 0 auf 50 km/h – bei 1 kg fast 300 J statt knapp 100 J) und proportional zur Masse.
  • Bergauffahrten: Die für die Höhenänderung nötige Energie ist proportional zur Masse und zur Höhe.
  • Verlustleistung des Motors. Als Faustregel kann man sagen: Wenn der Motor bei etwa 90% der Leistung, die er bei der aktuellen Drehzahl bringen kann, gefahren wird, arbeitet er besonders effizient. „Gaspedal streicheln“ beim Beschleunigen ist dagegen keine gute Idee.
    Außerdem ist der Verlust extrem groß, solange der Motor kalt ist. Bei der morgendlichen Fahrt zum Bäcker, die nur ein paar hundert Meter weit führt, sollen Verbräuche um 60 l/100 km keine Seltenheit sein.
  • Absichtliches Abbremsen. (Also nicht Gebremstwerden von Reibung/Luftwiderstand/Berg, sondern Nutzung des Bremspedals.)
  • Andere Verbraucher. Die Klimaanlage schaltet einen meist mechanisch angetriebenen Kompressor mit in den Antriebsstrang, und elektrische Verbraucher wie Sitzheizung, Gebläse oder Licht verlangen mehr Leistung von der Lichtmaschine, die dann ebenfalls stärker bremst.

Teilweise kann man diese Energie aber wieder zurückbekommen, wenn man entsprechend fährt:
  • Die Energie, die man in die Beschleunigung gesteckt hat, verpufft nicht – sie bleibt als kinetische Energie in der Geschwindigkeit vorhanden und wird nur von den Energieverlusten durch Reibungskräfte inkl. Luftwiderstand nach und nach abgebaut (man wird also auf ebener Strecke nur wegen dieser Reibungskräfte langsamer).
    Solange man nicht bremst. Dann wird diese kinetische Energie von den Bremsen komplett in Wärme umgewandelt und verpufft vollkommen ungenutzt.
  • Gleiches gilt für Berge, die man anschließend wieder hinunterfährt. Von zwei gleich langen Wegen zum gleichen Ziel, von denen einer über einen Berg führt und einer im Flachland bleibt, ist nicht zwingend der flache der effizientere. Da beim Bergauffahren möglicherweise der Motor in einem effizienteren Leistungsbereich bewegt wird, kann der Bergweg sogar zu weniger Verbrauch führen. Solange man bergab nicht viel bremsen muss und nicht hochtourig bergauf gefahren ist.


Konkrete Tipps
Die obigen Grundlagen führen zu folgenden Fahrempfehlungen:
  • Nicht bremsen. Ok, sagen wir: So wenig bremsen wie möglich. So lange man rollen kann, nutzt man die Energie, die man vorher in die Beschleunigung oder den Anstieg gesteckt hat. Beim Bremsen wirft man sie weg. Auch wenn das auf den ersten Blick wie ein Raserspruch klingt, bedeutet es genau das Gegenteil: Vorausschauend fahren und viel Abstand halten, um wenig bremsen zu müssen, im Zweifel eher langsamer als schneller fahren.
  • Leerlauf. Auf den ersten Blick könnte man denken, dass es Sinn macht, den Gang beim Rollen drinzulassen, schließlich hat heute jedes Auto eine Schubabschaltung und braucht dann überhaupt keinen Kraftstoff mehr. Tatsächlich hält man damit aber den Motor auf relativ hohen Drehzahlen, was große Reibungsverluste bedeutet.
    Anders gesagt: Kupple ich aus, läuft der Motor mit unter 1.000 Umdrehungen pro Minute und braucht also sehr wenig Kraftstoff. Rolle ich dagegen mit eingekuppeltem Gang, läuft der Motor im Bereich von 1.500 bis 3.000 Umdrehungen pro Minute mit, hat also sehr viel höhere Reibungsverluste, die mein Auto wiederum abbremsen und mir somit die kinetische Energie nehmen, die ich in der Geschwindigkeit noch habe. Diese Energieverluste sind höher als die Energie, die der Motor braucht, um mit Kraftstoffaufwand in der Leerlaufdrehzahl gehalten zu werden.
    Dabei sollte nicht nur die Kupplung getreten, sondern unbedingt auch ausgekuppelt werden, weil sonst im Getriebe zur Synchronisation der Gänge noch so einiges in Bewegung bleibt und Reibungsverluste erzeugt.
    Dieser Tipp muss aber vorsichtig und sehr vorausschauend eingesetzt werden. Es bringt überhaupt nichts, wenn ich bergab auskupple, um dann ständig auf der Bremse zu stehen. Die gewonnene Energie wird dann sofort wieder von den Bremsen in die Luft geblasen; wenn ich mit der Motorbremse dafür sorge, dass der Motor momentan keinen Kraftstoff zugeführt bekommt, ist das viel sinnvoller. Gleiches gilt, wenn ich ausgekuppelt an eine Ampel heranrolle, um am Schluss dann doch noch kräftig zu bremsen. Dann lieber gleich eingekuppelt bleiben.
    Sinn macht dieser Tipp nur, wenn man zum Beispiel weit vorausschauend 200 m vor einem Ortsschild auskuppelt, um dort dann – ohne zwischendurch gebremst zu haben! – mit etwa 50 km/h anzukommen. Oder wenn man bei einem leichtem Gefälle zwischendurch mal mit dem Motor bremst, ansonsten den Wagen rollen lässt, aber die Bremse nie anrührt.
    Zu häufiger Einsatz an der falschen Stelle führt zu mehr Bremsungen und mehr Spritverbrauch, als wenn man den Gang einfach dringelassen hätte.
  • Kräftig beschleunigen. Um den Motor im Bereich seines besten Wirkungsgrades zu betreiben, sollte das Gaspedal beim Beschleunigen zu etwa 90% durchgetreten werden. Dabei natürlich trotzdem frühzeitig hochschalten, um Reibungsverluste durch hohe Drehzahlen zu vermeiden.
    Das bedeutet: Kurz kräftig aufs Gas, dann bei spätestens 2.000 Umdrehung pro Minute in den höheren Gang, wieder kurz kräftig aufs Gas und gleich weiter hochschalten etc.
    Dass im Motor beim anschließenden „Dahingleiten“ ohne weitere Beschleunigung relativ viel der eingesetzten Leistung verpufft (weil er bei der minimalen Last einen schlechten Wirkungsgrad hat), macht nicht viel aus: Relativ viel von ganz wenig ist immer noch ganz wenig. Will sagen: Dass von der wenigen Energie, die zum Halten der Geschwindigkeit benötigt wird, ein großer Prozentsatz verloren geht, ist nicht so schlimm. Beim Beschleunigen wird aber sehr viel Energie benötigt, deshalb sollte es in einem möglichst effizienten Leistungsbereich des Motors vonstatten gehen.

    EDIT: Nach aktuellen Erfahrungen mit meinem Kleinwagen (Peugeot 107) muss ich diese Aussage ein Stück weit korrigieren.
    Weiterhin gilt auf jeden Fall: Kräftig beschleunigen! Bei einem Kleinwagen, vor allem bei einem Benziner, der im niedrigen Drehzahlbereich wenig Drehmoment entwickelt, macht es je nach Situation aber oft keinen Sinn, schon bei 2.000 U/min hochzuschalten.
    Ich kam ins Nachdenken, als ich es einmal auf dem Heimweg von der Arbeit sehr eilig hatte und entgegen meiner sonstigen Gewohnheiten so schnell fuhr wie erlaubt und möglich: Mit sehr hohen Drehzahlen massiv hochbeschleunigt, oft gebremst, bei freier Landstraße nicht mit knapp über 90 km/h, sondern laut Tacho mit fast 120 km/h unterwegs … Und trotzdem erreichte ich laut Bordcomputer zwar keinen sehr guten, aber doch einen besseren Verbrauch als bei „schlechten“ Fahrten (wo der Verkehr zu ungünstigen Manövern führte) mit angeblich spritsparender Fahrweise.
    Der Grund wurde mir schnell klar: Auch bei niedrigen Drehzahlen führt die Beschleunigung mit fast durchgedrücktem Gaspedal zu Verbräuchen jenseits von 10 l/100 km. Bei hohen Drehzahlen sind die Verbräuche noch einmal um geschätzt 30-50% höher – aber für wesentlich kürzere Zeit, da ich über das viel höhere Drehmoment, das der kleine Benziner hier erreicht, meine Zielgeschwindigkeit, bei der ich dann mit wenig Verbrauch „weitersegeln“ kann, viel schneller erreiche.
    Es kann also sinnvoller sein, den Motor weit hochdrehen zu lassen, wenn dadurch die Zielgeschwindigkeit und damit der niedrige Kraftstoffverbrauch deutlich schneller erreicht werden kann.
    Das gilt nicht oder nur teilweise bei Diesel- und modernen Turbomotoren, die schon bei geringen Drehzahlen ein hohes Drehmoment erreichen, und auch bei „normalen“ Benzinern nur dann, wenn die Motorisierung eher klein ausfällt und daher bei niedrigen Drehzahlen der Beschleunigungsvorgang sehr langwierig wird.
    Eine zeitlang habe ich das recht extrem betrieben: Grundsätzlich im zweiten Gang bis 55, im dritten bis knapp 90 km/h (also jeweils ca. 4.000 U/min), bergauf maximal beschleunigt usw. Das führte zwar tatsächlich zu leicht verbesserten Verbrauchswerten gegenüber der niedertourigen Fahrweise, aber nur minimal.
    Ideal ist hier ein Zwischending: Nicht so sehr ins Extrem gehen. Bei etwa 3.000-3.500 U/min hochschalten. Wenn auch niedertourige Fahrweise ausreichende Beschleunigung ergibt, etwa bei leichtem Gefälle, trotzdem früh hochschalten. Und: Wenn die Zielgeschwindigkeit hoch ist, die Strecke bis zur nächsten Ortschaft aber kurz, habe ich oft meine 90+ km/h auf Streckenabschnitten erreicht, wo ich vorher so schnell gar nicht wurde. Das hilft natürlich auch nicht beim Sparen.
    Um es zusammenzufassen: Frühes Hochschalten ist nur dann sinnvoll, wenn es nicht zu einem stark verlängerten Beschleunigungsvorgang führt.
  • Nicht zu schnell fahren. Spätestens jenseits der 100 km/h wird der Luftwiderstand wirklich sehr groß – das kann man wunderbar spüren, wenn man bei diesem Tempo einmal die Hand aus dem Fenster hält. Und er steigt quadratisch zur Geschwindigkeit!
  • Noch wichtiger ist, nicht unnötig zu beschleunigen, wenn man ohnehin gleich wieder bremsen muss – so bläst man ungeheure Energiemengen einfach in die Luft.
  • Drehzahlen niedrig halten. Faustregel: Spätestens bei 2000 Umdrehungen pro Minute in den nächsthöheren Gang schalten – außer, wenn das den Beschleunigungsvorgang stark verlängert, siehe EDIT oben.
    Außerdem: Wenn nicht mehr beschleunigt werden muss, reichen bei vielen Motoren auch deutlich niedrigere Drehzahlen unter 1500 Umdrehungen pro Minute (5. Gang im Stadtverkehr). Das muss man selbst ausprobieren – solange es nicht ruckelt und dröhnt, ist alles in Ordnung. Wenn man wieder beschleunigen muss, ist es dann natürlich meist sinnvoll, wieder zurückzuschalten.
  • Gewicht sparen. Das heißt vor allem: Möglichst ein relativ kleines Auto fahren. Und natürlich nichts unnötig herumkutschieren, was man ohnehin selten braucht; Kofferraum ausräumen.
  • Luftwiderstand sparen. Für den Luftwiderstand ist neben der Geschwindigkeit die Frontfläche und der cw-Wert ausschlaggebend. Beides ist bei einem SUV besonders groß und damit besonders ungünstig – bei solchen Autos kann schon im Stadtverkehr der Luftwiderstand die sonstigen Reibungsverluste übersteigen!
    Und natürlich: Keine Dachträger oder gar Dachboxen herumfahren, wenn man sie gerade nicht benötigt, bei höheren Geschwindigkeiten (außerhalb der Stadt) lieber die Lüftung an- als die Fenster aufmachen.
  • Unnötige Verbraucher abschalten. Das betrifft vor allem die Klimaanlage, die bei manchen Autos fast einen Liter auf hundert Kilometer schlucken kann. Auch die Heckscheibenheizung zieht relativ viel (aber kein Vergleich zur Klimaanlage!). Kleinere Verbraucher wie Sitzheizung, Radio, Außenspiegelheizungen, Lüftung auf hoher Stufe und Licht fallen dagegen weniger ins Gewicht, ihre Auswirkungen sind beim Spritverbrauch kaum zu spüren – höchstens, wenn man sie alle gemeinsam aktiviert oder deaktiviert.
    Unnötigen Verbrauch vermeiden ist natürlich immer sinnvoll, aber es ist extrem unsinnig, etwa in der Dämmerung auf das Abblendlicht zu verzichten, weil man Sprit sparen möchte. Die Auswirkung auf den Spritverbrauch ist nahe Null, die auf die eigene Sicherheit dagegen gravierend. Es sollte sich auch niemand, der kein Tagfahrlicht sein eigen nennt, durchs Spritsparen davon abhalten lassen, auch tagsüber das Abblendlicht einzuschalten.
  • Gute, passende Reifen wählen. Eher schmal als breit, mit möglichst geringem Rollwiderstand. Im Frühjahr nicht zu lange bei Winterreifen bleiben. Aber auch hier gilt natürlich: Sicherheit geht vor. (Konkret: Keinesfalls auf schönes Wetter spekulieren und deshalb verfrüht Sommerreifen aufziehen! Aber eben auch nicht das Reifenwechseln aus Faulheit bis fast in den Sommer hinein aufschieben.)
    Wichtig ist natürlich auch der passende Reifendruck. Zu wenig Druck bedeutet mehr Reibung, mehr Verschleiß und mehr Verbrauch.
  • Keine großen Motoren wählen. Große Motoren haben mehr Reibungsverluste, brauchen mehr Energie, um in Schwung gebracht zu werden und sind schwerer. Und vor allem: Es ist fast unmöglich, mit ihnen bei etwa 90% Leistung effizient zu beschleunigen: Meist sind andere Autofahrer „im Weg“, außerdem sollte man sich manchmal auch um die Nerven der Mitfahrer Gedanken machen.
    Zudem kann man so schnell gar nicht hochschalten, wie ein kraftvoller Motor bei „90% Gaspedal“ schon wieder über die 2.000 Umdrehungen pro Minute hinausgeschossen ist.
    Zu klein sollte der Motor aber auch nicht sein: Wenn man erst ab 2500 Umdrehungen pro Minute überhaupt die Leistung auf die Straße bringt, die einen beim Beschleunigen nicht zum Verkehrshindernis macht, verliert man wieder zuviel Energie durch Reibungsverluste im Motor.
    Ähnliches gilt für Langstreckenfahrer: Ein größerer Motor mit lang übersetztem 6. Gang ist beim Dahingleiten über die Autobahn sparsamer als ein kleines Motörchen jenseits der 3.000 Umdrehungen pro Minute.
    Ein starker Motor verleitet aber natürlich auch immer dazu, unvernünftig zu fahren.
  • Strecken klug auswählen. Wo man die Wahl hat, etwa bei einem längeren Weg zur Arbeit, sollte man sich die möglichen Strecken anhand ihres Spritverbrauchspotentials ansehen. Besonders schlimm sind Strecken, bei denen ständig beschleunigt und abgebremst werden muss, sprich Stadtverkehr. Autobahn kann zwar effizienter sein als Landstraße, aber nur, wenn man sich im Tempo eher an LKWs als an Sportwagen orientiert, und wenn man ständiges Abbremsen und Beschleunigen nach Möglichkeit vermeidet.
    Den Umweg, den Autobahnen gegenüber einem Weg übers Land oft bedeuten, sind sie von der Spitersparnis her meist nicht wert – außer die Landstraßenalternative jagt einen vom einen Dorf direkt ins nächste oder über extrem viele Kurven und Serpentinen, so dass wieder das Problem vieler Bremsungen besteht.
    Gerade, wenn man die Strecke gut kennt und sie nicht allzu befahren ist, kann man auf der Landstraße aber oft die aufgebaute Geschwindigkeit nutzen und ins nächste Dorf hinein ausrollen.
    Trotzdem gilt natürlich: Konstant 90 km/h auf der Autobahn kostet weniger Sprit als häufiges Beschleunigen und Abbremsen auf der Landstraße. Im Zweilfelsfall muss man die verschiedenen Alternativstrecken einfach einen Tank lang testen.
  • Uhrzeiten klug auswählen. Wenn man in Gleitzeit arbeitet und auch familiär die Wahl hat, sollte man den Berufsverkehr unbedingt meiden. Das schont nicht nur die Nerven, sondern auch den Geldbeutel. Eine halbe Stunde hin oder her macht oft extreme Unterschiede im Verkehrsaufkommen aus, und mithin in der Notwendigkeit, viel zu bremsen.
  • Zu mehreren oder mit öffentlichen Verkehrsmitteln fahren. Wer alleine im Auto unterwegs ist, lässt immer unnötig viel Energie auf der Straße, so sparsam Auto und Fahrstil auch sein mögen. Wo immer es möglich ist, sollte man deshalb auf Fahrgemeinschaften oder öffentliche Verkehrsmittel setzen.

Theoretisch wäre es also ideal, sofern die Verkehrssituation es ermöglicht, immer wieder (im höchsten Gang bei fast durchgetretenem Gaspedal) hochzubeschleunigen, dann auszukuppeln, eine Weile zu rollen und wieder hochzubeschleunigen. Außerdem müsste man so fahren, dass man die Bremse nie benötigt und immer rechtzeitig vom Gas geht.
Natürlich ist das unrealistisch. Ich persönlich würde auch ständiges Hochbeschleunigen und Wiederausrollen auf gerader Strecke als sehr unangenehm empfinden. Zumal mit anderen Verkehrsteilnehmern hinter mir – Andere nerven muss ja auch nicht sein.
Aber wo es ohne Verrenkungen möglich ist, macht es auf jeden Fall Sinn, diese Punkte zu beherzigen.

#Energiesparen #Umweltschutz #Verkehr
Einer von Vielen
 Sun, 29 Jun 2014 17:33:12 +0200 
Danke
Zottels Zeug
 Fri, 10 Jul 2015 23:26:34 +0200 
Mit meinem mäßig motorisierten Kleinwagen (Peugeot 107) habe ich mittlerweile die Erfahrung gemacht, dass es in bestimmten Fällen kontraproduktiv ist, früh hochzuschalten; es kann besser sein, den Motor kräftig hochdrehen zu lassen, wenn er dann ein deutlich höheres Drehmoment entwickelt. Näheres dazu habe ich oben in einem EDIT eingefügt.