Antriebsstrategie als Chance

Interview mit Dr. Wolfgang Steiger (52), der seit zehn Jahren Leiter Konzernforschung Antriebe der Volkswagen AG ist. Der Maschinenbauingenieur nennt als die drei zentralen Handlungsfelder seiner Forschungstätigkeit im Konzern Emissions-Reduzierung, CO2-Reduzierung sowie Energie- und Ressourcensicherung. Als Lehrbeauftragter an der Fachhochschule Coburg beteiligt er sich mit diesen Themen auch an der akademischen Diskussion.

Herr Dr. Steiger, viele reden von der Notwendigkeit einer nachhaltigen mobilen Gesellschaft, wissen Sie, wie wir nachhaltige Mobilität erreichen können?
Man kann das in technische und zeitliche Horizonte untergliedern: Was kommt heute, morgen, übermorgen? Heute kümmern wir uns zunächst um die Verbesserung der Verbrennungsmotoren-Technologie, denn das ist es, was wir heute haben. Wir wollen das Potenzial heben, das in den Verbrennungsmotoren steckt. Es wird kurzfristig keine Revolution geben, die den Markt beherrschen wird. Stattdessen werden langsam evolutionär neue Technologien hinzukommen. Generell sehen wir dabei zur Unterstützung der Verbrennungsmotoren auch eine Elektrifizierung der Antriebssysteme.

Zur nachhaltigen Mobilität gehört aber natürlich auch die Fahrzeugsicherheit, die allerdings niemals zu 100 Prozent gewährleistet werden kann. Wir sind aber auf einem hohen Niveau angelangt, besonders durch elektronische Helfer, die in kritischen Situationen den Fahrer unterstützen, in denen er einfach überfordert ist. Das wird noch weitere Erfolge bringen, wie unsere Unfallforschung zeigt.

Außerdem brauchen wir eine sinnvolle und intelligente Steuerung der Verkehrsströme, wenn wir weiterhin zunehmenden Verkehr haben. Wir müssen versuchen die Ströme zu optimieren. Das gelingt heute noch nicht so gut. Hier wird Car-to-Car-Kommunikation, bei der sich Fahrzeuge untereinander austauschen können, einen erheblichen Fortschritt bringen.

Welche Bedeutung haben in diesem Zusammenhang die BlueMotion-Modelle von Volkswagen und die e-Modelle von Audi?
Wir müssen insgesamt bei Verbrauch und Emissionen vorankommen und das ist es, was wir im Moment mit aller Vehemenz anstreben. Mit der BlueMotion-Serie ziehen wir die Konsequenzen aus unseren Erfahrungen mit dem Drei-Liter-Lupo. Mit diesem Modell haben wir versucht den Rekord zu brechen, und haben festgestellt, dass der Kunde nicht bereit ist, die damit verbundenen höheren Kosten zu akzeptieren. Also machen wir jetzt eine kostenorientierte Effizienzsteigerung, indem wir die günstigen Verbrauchsreduzierungen in die vorhandenen Modelle einfügen. Und diesen – begrenzten – Mehrpreis ist der Kunde bereit zu zahlen. Das bringt auf die Flotte übertragen deutlich mehr. Reduzierung mal Summe der Fahrzeuge ist deutlich mehr als eine hohe Reduzierung bei nur wenigen Fahrzeugen.

Der Flottenverbrauch ist ja auch Thema der Selbstverpflichtung des europäischen Automobilverbandes ACEA, wird Volkswagen diese Verpflichtung erfüllen?
Wir haben erhebliche Verbrauchsverbesserungen erzielt, die aber von einigen Faktoren konterkariert wurden. Erstens hat sich der Volumenmix des Ausgangsjahres verschoben. Unsere Kunden neigen, ähnlich wie in den USA, zu größeren und schwereren Autos, und wir müssen Fahrzeuge für den Markt bauen und nicht für den Gesetzgeber.

Zweitens werden wir aber, und davon spricht keiner, vom Gesetzgeber immer stärker in Richtung Fahrzeugsicherheit getrieben, das erfordert steifere Karosserien, Crash-Vorkehrungen, Deformationszonen und so weiter. Wir haben heute die gleiche Zahl an Unfalltoten wie im Jahre 1950 und damals noch nicht einmal ein Zehntel des Verkehrs gehabt. Die ganzen Sicherheitsvorkehrungen, die in die Autos eingeflossen sind, wirken gegenläufig zu den CO2-Zielen.

Spezifisch betrachtet sind die Antriebssysteme heute deutlich besser geworden. Wenn wir einen aktuellen 2-Liter-Dieselmotor in einen Golf 1 einbauen würden, hätten wir ein Drei-Liter-Auto.Wir haben also die Effizienz erheblich gesteigert.

Hinsichtlich der Selbstverpflichtung liegen wir meines Erachtens 2007 noch im Korridor der Zielsetzung, man erkennt aber am Trend der Linie, dass wir 2008 und 2009 aus diesem Korridor rausdriften. Es ist schwierig, weil man im Prinzip einen „Shift“ im Kundenverhalten benötigt. Wir bieten ja immer mehr Fahrzeuge unter 120 und 140 Gramm CO2 pro Kilometer an.

Wie sieht denn Ihre globale Vision einer nachhaltigen Mobilität aus?
Es gibt hier verschiedene Trends: Zum einen die Bildung von Megacitys, also gewaltigen Ballungsräumen. Man sagt heute, dass in fünfzig Jahren achtzig Prozent der Menschheit in diesen Ballungsräumen wohnen werden. Wir müssen deshalb auch über Europa hinaus denken. Die Megacitys haben heute, ganz anders als die Großstädte in Europa, ein großes Problem mit der Luftqualität und der Verkehrsdichte. Das heißt, wir brauchen eher kleinere, absolut saubere Fahrzeuge, und man muss mit sehr viel Kurzstrecken- und Stop-and-Go-verkehr rechnen.

Wir erkennen global drei Schwerpunkte, die wir angehen müssen: Erstens die Reduzierung der Schadstoffemissionen, zweitens müssen wir CO2-neutrale Wege ausfindig machen und drittens eine deutliche Effizienzsteigerung erreichen; wir sind auf der Suche nach einer „Well-to-Wheel“-Effizienzsteigerung, also von der Energiequelle zum Rad, bei der wir die Elektrotraktion als die günstigste Antriebsart ansehen. Im urbanen Kurzstreckenverkehr ist die Gesamtenergiebilanz eines Elektromotors deutlich besser als die eines Verbrennungsmotors; übrigens auch besser als die einer Brennstoffzelle.

Wir haben also auf der einen Seite eine eher kurzstreckendominierte Mobilität, in Megacitys und Ballungszentren, mit täglichen Reichweiten von max. 200 Kilometern. Hier sehen wir einen deutlichen Anstieg der Elektrotraktion. Damit decken wir langfristig fast achtzig Prozent der potenziellen Kunden ab. Aufgrund der kürzeren Strecken wird in diesen Fahrbetrieben in etwa die Hälfte der Energie verbraucht. Die andere Hälfte benötigt langstreckendominierte Antriebe und hier sehen wir eigentlich keine Alternative zu Verbrennungsmotoren und das gilt auch für die nächsten zwanzig, dreißig oder vierzig Jahre.

Wir sind außerdem der Überzeugung, dass es in der Zukunft eher an den individuellen Mobilitätsbedarf unserer Kunden angepasste Fahrzeuge gewünscht werden. Und man dann über seinen Schatten springt und für die wenigen Ausnahmesituationen ein Leihfahrzeug oder ein Poolfahrzeug nimmt oder auf ein anderes Mobilitätsangebot zurückgreift, abhängig von den Systemen, die sich noch ausbilden werden. Heute ist man noch nicht soweit; das setzt vor allem eine Bewusstseinsänderung bei den Kunden voraus. Heute werden in der Regel Fahrzeuge gekauft, die möglichst für jeden Einsatzzweck geeignet sein sollen.

Sie sprechen von Elektroantrieben. Was erwarten Sie von Hybrid-Fahrzeugen?
Da wird es eine Entwicklung geben. Relativ moderat beginnend werden in der Zukunft immer mehr Teile der Antriebskraft elektrisch abgedeckt werden. Dies wird sich so darstellen, dass über kurz oder lang ein Großteil der Motoren mit elektrischen Startergenerator-Systemen ausgerüstet wird. Mit ihnen kann man systematisch den Verbrennungsmotor unterstützen. Das ist sinnvoll, denn die Verbrennungssystematik wird immer komplexer und ist in dynamischen Betriebszuständen immer schwerer zu beherrschen. Hier kann ein unterstützender Elektromotor erheblich zur Emissions- und Verbrauchsverbesserung beitragen.

Die nächste, mittelfristige Stufe ist der Schritt zur „echten“ Hybridisierung. Zeitlich wird die Hybridisierung dort schneller vorangehen, wo sie sinnvoll ist. Deshalb muss man abwägen: Im Kurzstreckenbetrieb ist Hybrid-Technologie sinnvoll, im Lang-streckenbetrieb nicht, da sich hier die negativen Faktoren wie Gewicht und Kosten stark auswirken aber der positive Effekt aus dem besseren Energiemanagement des Antriebs verloren geht. Daher kann der Hybrid keine endgültige Lösung sein, sondern es muss für diese Art der Mobilität ein weiteres Ziel geben, das ist die noch stärkere Elektrifizierung.

Es wird der Punkt kommen, an dem in den Vollhybriden der Elektroteil die Dominanz gewinnt und der Verbrennungsmotor zu einem Erfüllungsgehilfen degradiert wird. Diese Entwicklung der Elektrifizierung hängt sehr stark von der Weiterentwicklung der Batterietechnologie ab. Deshalb ist es auch einer unserer Forschungsschwerpunkte, die Batterietechnik weiterzuentwickeln und herauszufinden, wie weit wir auf dieser Schiene der Elektrifizierung gehen können.

Was halten Sie für realistisch, wann wird es diese Elektrofahrzeuge geben?
Auch das wird ein Prozess sein. Wir werden die Elektrifizierung Stück für Stück vorantreiben und gleichzeitig neue Technologien aufbauen. Dabei suchen wir neben einer Hochleistungsbatterie für den Hybrid eine Energiebatterie für die reine Elektrotraktion. Wir wissen, dass es mit der Lithium-Ionen-Technik, so wie sie heute angeboten wird, nicht geht. Hier brauchen wir einen „major breakthrough“, wie man so schön sagt.

Wir forschen daher an einem neuen Ansatz, den wir in den nächsten zwei Jahren finden wollen. Basis ist ein weltweites Screening über alle verfügbaren Technologien, eine Befragung hunderter Spezialisten und ein kontinuierliches„Scouting“ aller Ansätze. Ist ein erster Ansatz gefunden, muss die neue Technologie natürlich industrialisiert, umgesetzt werden, da vergehen schnell zehn Jahre.

Welche Rolle spielen in diesem Szenario dann noch die alternativen Kraftstoffe?
Wie ich bereits kurz angedeutet habe, wird es bei den Antriebssystemen zwei Pfade geben: Der erste wird ganz gezielt von der Batterietechnologie getrieben und geführt. Der zweite betrifft neue Kraftstoffe und damit verbunden die Optimierung der Brennverfahren. Hier brauchen wir ein gezieltes Zusammenspiel zwischen Kraftstoff und Verbrennungsmotor. Deshalb wird die zweite Generation alternativer und biogener Kraftstoffe kommen – da sind wir uns absolut sicher – und mittel- und langfristig die erste Generation wieder verdrängen.

Und wir sind die Einzigen aus der Automobilbranche, die bereit sind, sich bei diesem Thema direkt zu engagieren. Wir haben Machbarkeitsstudien durchgeführt, wir werden uns direkt mit mehreren Mio. Euro bei Iogen und Choren beteiligen und übernehmen einen Firmenteil, um den Bau der ersten Produktionsanlagen mitzusteuern. Wir machen ein ganz klares Bekenntnis, dass wir diese zweite Generation der Biokraftstoffe vorantreiben, und zwar bei den einzigen Technologien, die verfügbar sind und die eine Marktreife erlangt haben.

Ihre Wettbewerber schätzen den Marktanteil von Biokraftstoffen ab 2020 auf nur zehn bis zwanzig Prozent ein. Wie sehen Sie das?
Wir sind an dieser Stelle optimistischer, sonst hätten wir uns nicht so stark engagiert. Wir rechnen mit einem derzeit direkt abschätzbaren Potenzial von zwanzig bis fünfundzwanzig Prozent. Das ist auch belegt durch mehrere Studien, die wir mit den Landwirtschaftsministerien von Brandenburg, Niedersachsen und Hessen durchführen, und wird gestützt durch eine Prognose, die die europäischen Gesamtmöglichkeiten abschätzt. Allerdings müssen die Anlagen aufgebaut werden und die Landwirtschaft muss diese Produkte bereitstellen. Das kann sie auch, weil dafür nur fünfzehn Prozent der Fläche benötigt werden und wir heute schon zehn Prozent stillgelegt haben. Wichtig ist hier auch das Zusammenspiel mit der Politik, die Rahmenbedingungen schaffen muss, dass solche Anlagen langfristig wirtschaftlich betrieben werden können.

Eine riesige Chance sehen wir auch in der Weiterentwicklung der Energiepflanzen. Wenn wir berücksichtigen, was sich im Moment in der Pflanzenentwicklung tut – beispielsweise hat die KWS Saat AG es geschafft, die Massenproduktivität eines Energiemaises zu verdoppeln und dies ausschließlich mit züchterischen Methoden – dann sehen wir ein deutlich höheres Potenzial.

Viele träumen von einer CO2-freien Wasserstoff-Gesellschaft. Wann wird das erste Wasserstoff-Serienauto des Volkswagen Konzerns kommen?
Wir haben bei der Brennstoffzelle ungefähr sechs Jahre Grundlagenforschung an der Membran gebraucht, bis wir den kritischen Punkt überschritten und mit der Hochtemperatur-PEM-Brennstoffzelle ein Konzept hatten, das eindeutig besser war als das aller Anderen. Auch haben wir gezeigt, dass die Technik funktioniert, was sonst bisher keinem gelungen ist. Jetzt wird es Schlag auf Schlag gehen. Wir werden 80-Kilowatt-Systeme vorstellen, Fahrzeuge haben und in Demonstrationsprojekte gehen.

Das erste wirkliche Brennstoffzellenfahrzeug allerdings, das Wasserstoff nutzt, wird eines mit einem Range-Extender sein, wenn es etwa 2020 kommt. Das wird ein Batteriefahrzeug sein, das von einer Brennstoffzelle an Bord wieder aufgeladen wird. Das wäre dann immer noch emissionsfrei, was der große Vorteil ist, und würde mit hoher Effizienz den Wasserstoff an Bord in elektrische Energie umwandeln – aber als Elektrofahrzeug, denn die Brennstoffzelle ist in der Vision immer noch rund fünfmal teurer als die Batterie. Deshalb wird immer mehr Leistung auf die Batterie als auf die Brennstoffzelle gelegt werden.

Gesamtenergetisch betrachtet steht die Brennstoffzelle im Wettbewerb mit der Batterietechnologie. Wird der Wasserstoff CO2-frei über die regenerative Stromschiene erzeugt, hat das Elektrofahrzeug klare Vorteile. Über Vergasungsprozesse werden bessere Werte erzielt. Noch ist das Rennen nicht entschieden, einen großen Einfluss hat dabei die Effizienz des Brennstoffzellengesamtsystems, die optimierungsbedürftig ist.

Was erwarten Sie von der Politik mit Blick auf eine nachhaltige Mobilität?
Wichtig erscheint mir zunächst, dass es für eine nachhaltige Mobilität nicht ausreicht, sich im Kreise der Automobilisten zu bewegen. Um wirklich nachhaltige Mobilitätssysteme zu gestalten, muss man die anderen Stakeholder dazuholen: die Mineralölkonzerne, die Landwirtschaft für die biogenen Kraftstoffe und die Politik für die richtigen Rahmenbedingungen solcher neuer Systeme. Man muss miteinander reden, kooperieren und sich auf ein Ziel einigen. Und da hat sich in den letzten zwei, drei Jahren sehr viel getan, die Bereitschaft zur Zusammenarbeit ist deutlich gestiegen.

An die Politik haben wir prinzipiell zwei Forderungen: Erstens soll sich die Politik aus der Technologie raushalten, keiner Technologie den Vorrang geben und nicht den gesunden Wettbewerb unterschiedlicher Technologien verhindern. Genauso muss man jetzt dem Kunden sagen: CO2 ist ein Problem und wir müssen alles tun, um es zu reduzieren. Und dann muss die Politik die entsprechenden Rahmenbedingungen setzen, zum Beispiel durch eine an der CO2-Effizienz orientierte Mineralölsteuer und eine CO2-orientierte Kraftfahrzeugsteuer. Da muss man auch hier nach Effizienzklassen vorgehen, aber von politischer Seite die Hände von der Technologie lassen. Die Politik sollte – das ist meine feste Überzeugung – dem Wettbewerb und der Evolution der Technologien ihren Lauf lassen.

Herr Dr. Steiger, wir danken Ihnen für das Gespräch.