DAS WASSER LIEGT AUCH IN LE MANS IN DER LUFT

Ein Prototyp-Bolide hat während der 24 Stunden von Le Mans (F) mehr als 25 000 Gangwechsel auf dem Programm, lässt fast 5600-mal die Bremszangen auf die Scheiben beissen und fährt mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 225 Stundenkilometern über eine Distanz, die 85 Prozent dessen ausmacht, was ein Formel-1-Renner im Lauf einer ganzen Grand-Prix-Saison absolviert. Zu sagen, die Rennteams, die an der legendären Veranstaltung in Le Mans teilnehmen, hätten riesige Herausforderungen vor sich, ist keineswegs übertrieben.

Gewisse Hersteller liessen sich schon früher trotz diesen Herausforderungen nicht davon abhalten, mit Innovationen zum grossen Langstrecken­anlass anzurücken und neue technische Lösungen vorzustellen. Man denke besonders an Tracta mit seinem Frontantrieb (1927), Mercedes mit der Direkteinspritzung (1952) oder Porsche mit dem Turbomotor (1974); und in jüngster Vergangenheit auch an Audi mit der Hybridtechnik (2012). Langfristig hat sich dies alles ausgezahlt, die Renner wurden unweigerlich schneller (trotz einer mit immer mehr Kurven versehenen Strecke gingen die Rundenzeiten in 50 Jahren nicht hoch). Im Gegensatz dazu konnten die Verbrauchswerte im letzten halben Jahrhundert stetig verbessert werden. Brauchten die Le-Mans-Wagen Anfang der 60er-Jahre noch mehr als 100 l/100 km, sind es heute nur noch 26 l.

In den meisten Fällen sickerten die neuen Technologien in die Serienautos durch, erklärt Generaldirektor Frédéric Lenart vom Automobile Club de l’Ouest (ACO): «Wenn eine Neuerung den Einsatz rund um die Uhr übersteht, Tag und Nacht, unter Wetterbedingungen, die von einem Moment auf den anderen umschlagen können, dann hat sie sich bewährt.» Gleichzeitig haben es die Techniker mit viel weniger Restriktionen zu tun als in anderen Rennserien, wie etwa der Formel 1 (vergleiche Tabelle). Wer sich also für die heute in den Langstreckenrennen in Le Mans eingesetzten Technologien interessiert, der weiss, was im Auto von Herr und Frau Schweizer «morgen» verbaut sein wird.

Doppelte Zielsetzung

Dem Trend der Zeit folgend, wollen bestimmte Teams in Le Mans ihre Treibhausgasemissionen drastisch senken. Der ACO macht auch keinen Hehl daraus, dass «Zero Emissions» eines seiner langfristigen Ziele ist. Dennoch lassen die Gründer und Organisatoren keinen Zweifel daran aufkommen, dass die Leistungsfähigkeit der Wagen durch die «grüne Welle» nicht eingeschränkt werden darf. Mit diesen beiden Vorgaben haben die ACO-Verantwortlichen die verschiedenen Alternativantriebe unter die Lupe genommen: Biotreibstoff, Hybride, BEV (Battery Electric Vehicle) und FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle). Weil die ersten beiden Lösungen nicht mit der Leistung-Zielsetzung vereinbar sind, wurden sie nicht weiterverfolgt. Punkto BEV wurde es den Technikern schnell bewusst, dass ein schnelles Nachladen der Batterien in den Boxen nicht machbar wäre, während die Reichweiten unbefriedigend sind (aktuell muss man schon mit drei Runden zufrieden sein). Unter dem Strich  bleibt also nur noch der Wasserstoff.

H2 ist klar im Vorteil

Gemäss dem ACO ist der Wasserstoff bei Weitem die attraktivste Lösung für Le Mans. Erstens sind damit die zu erwartenden Leistungen auf dem gleichen Niveau wie bei den heutigen WEC-Boliden, also denjenigen, die am vergangenen Wochenende an der Sarthe angetreten sind. Und zweitens lassen Wasserstoffantriebe eine ähnliche Reichweite erwarten, wie sie die aktuellen Benziner- und Diesel-Renner das schaffen. Zudem dauert das Nachtanken etwa gleich lang wie bei den anderen Rennwagen. Nicht zuletzt spricht einiges für den Wasserstoff als Treibstoff. Dazu ist etwa der Energiewert von 120.5 MJ/kg zu nennen (im Vergleich zu «nur» 47.3 MJ/kg beim Benzin), während das amerikanische Energieminis­terium davon ausgeht, dass die Effizienz der Brennstoffzellen bis 2020 auf 65 % zunehmen dürfte. Bekanntlich erzeugt die Verbrennung von Wasserstoff nur Wasser-«Emissionen» (H2+1/2 O2= H2O).

Das Problem mit der Hitze

Trotz allen positiven Argumenten hat sich die Technologie noch immer nicht grossflächig durchsetzen können, was natürlich auf gewisse Beschränkungen des Wasserstoffs zurückgeht. Und das sind leider nicht wenige. Zunächst ist der Wasserstoff das leichteste aller Elemente. Deshalb benötigt selbst die Lagerung einer kleinen Menge enorm viel Volumen. Ein weiteres Problem ist, dass die Brennstoffzellen-Effizienz variiert. Sie ist dann am grössten (heute kommt man bereits auf bis zu 58 %), wenn der Fahrer nur einen Viertel der ihm zur Verfügung stehenden Leistung abruft. Will man also die Reichweite des Fahrzeugs optimieren, dann müsste die Brennstoffzelle des Rennwagens eine viermal höhere Leistung abgeben als der verwendete Elektromotor abgibt. Keine Frage deshalb, dass dies angesichts des Gewichts und der Kosten absolut unrealistisch ist. Die Ingenieure stimmen die Zellen im aktuellen Autoeinsatz vielmehr auf 80 % ihrer Nennleistung ab.
Der ACO meint, die Effizienz gehe nur um 10 % zurück (48 % bei 80 % statt 43 % bei 100 %).

Schliesslich fällt leider der Anteil der Energie, der nicht in Strom umgewandelt wird, als Wärmeenergie an, wie das auch bei den Verbrennungsmotoren der Fall ist. Bei diesen wird ein beträchtlicher Teil der Hitze direkt durch den Auspuff abgebaut. Die Brennstoffzellen können nicht mit dieser Hilfe rechnen und brauchen voluminöse – und entsprechend schwere – Kühler für den Hitzeabbau. Last but not least, für eine gute Funktionsweise braucht die Brennstoffzelle nicht nur einen Elektromotor, um die elektrische in mechanische Energie umzusetzen, sondern auch einen Kompressor, um den Zellen genügend Sauerstoff zuzuführen und einen Luftbefeuchter (Brennstoffzellen arbeiten nur in feuchter Atmosphäre). Das Spiel ist also noch lange nicht gelaufen.

Die engagierten Hersteller

Dennoch glaubt der ACO an die Technologie. 2013 hatten die Organisatoren die Schweizer Firma Green GT eingeladen, ausserhalb der Wertung am Anlass teilzunehmen. Das Unternehmen konzipiert, entwickelt und verkauft elektrische Antriebskomponenten. Unglücklicherweise wirkten sich die unumgänglichen Entwicklungsarbeiten an dem Rennwagen damals negativ auf die Rennvorbereitungen aus. So einigten sich ACO und Green GT im gleichen Jahr, die Schweizer aus der Garage 56 auszulagern. Diese Boxen sind für technische Vorreiter reserviert. Aber alles war nur aufgeschoben, denn am späten Donnerstag, 26. Juni 2016, war der Green GT H2 der erste Rennwagen mit Elektro-Wasserstoff-Antrieb, der auf der Strecke von Le Mans eine Runde absolvierte. Er hat den Exploit übrigens zur Eröffnung des Mancelle-Klassikers zwei Tage später wiederholt.

In der Praxis scheinen die Wasserstoff-Wagen noch weit von einer Siegesfahrt auf der legendären Strecke entfernt zu sein. Aber vor einem Jahr hat es in den Gerüchteküchen rund um München (D) zu brodeln angefangen. Man sprach von einem möglichen Comeback der Bayern nach Le Mans, und zwar mit einem Wasserstoff-Prototyp. Interne Techniker deuteten an, das Projekt sei im fortgeschrittenen Stadium und könnte zu einer Racing-Rückkehr von BMW für das nächste Jahr führen. Das ist nur logisch, liessen die Bayern doch nie einen Zweifel an ihrem Interesse, die Wasserstoff-Technologie voranzutreiben, aufkommen. Sollte das Projekt durchgezogen werden, könnte BMW die technischen Komponenten testen und ein grös­seres Publikum auf den Wasserstoff aufmerksam machen. Der Hersteller hat sich das Ziel gesetzt, innert zehn Jahren als erster ein Wasserstoff-Serienfahrzeug rauszubringen. Und wie gesagt, von der Rennstrecke bis zur Serienfertigung ist es nur ein kleiner Schritt.