A&T 06/2022 by A&W Verlag AG

6 | JUNI 2022

www.auto-wirtschaft.ch NEWS Display mit Privatmodus reduziert die Fahrerablenkung System zur Kollisionsvermeidung weiter verbessert Diagnose der Traktionsbatterie über den Ladestecker Kugellager mit integrierter Schleuderscheibe

FACHWISSEN 43. Wiener Motorensymposium Das Internationale Wiener Motorensymposium hat sich zu einem Mobilitätssymposium gewandelt, an dem das Klima und alternative Antriebe viel Raum einnahmen. Die Zeiten des Verbrennungsmotors, welcher fossiles Benzin und Diesel verbrennt, gehen wohl wirklich ihrem Ende zu.

TECHNIK Batterierecycling Ein neues Recyclingverfahren ermöglicht die direkte und vollständige Rückgewinnung und Wiederverwendung des aktiven Kathodenmaterials aus Lithium-Ionen-Batterien in seiner ursprünglichen chemischen und physikalischen Komposition. Autoglasrecycling Audi untersucht in einem Gemeinschaftsprojekt mit Partner unternehmen die Machbarkeit eines Glaskreislaufs für Autoscheiben; dabei ist vorgesehen, künftig recyceltes Flachglas für die Scheiben des Q4 E-Tron zu nutzen.

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CONTINENTAL

PRIVATMODUS-DISPLAY REDUZIERT FAHRERABLENKUNG Bild: Continental

ontinental hat ein Display entwickelt, mit dem sich Fahrzeuginformationen dynamisch – entweder in einem privaten Modus oder für alle sichtbar – anzeigen lassen. Mit dem sogenannten Switchable Privacy Display, dessen Markteinführung für 2024 geplant ist, ermöglicht dasTechnologieunternehmen dem Beifahrer, multimediale Inhalte wie Videos oder das Infotainment-System zu nutzen, ohne den Fahrer vom Strassenverkehr abzulenken. Bei Bedarf und wenn es die Verkehrssituation zulässt, bekommen per Umschaltung optional alle Fahrzeuginsassen Zugang zu diesen Inhalten. Privacy-Funktionen werden zwar schon länger etwa bei LaptopDisplays eingesetzt, waren bisher aber nicht für den Einsatz im Auto-

Das Switchable Privacy Display ermöglicht die Unterhaltung des Beifahrers, ohne den Fahrer, bei dem weniger als 1 % der Lichtstrahlung ankommt, damit abzulenken.

mobilbereich geeignet. Der private Modus verhindert, dass Inhalte von Personen im unmittelbaren Umfeld, zum Beispiel vom Sitznachbar im Zug, eingesehen werden. Bei der Entwicklung der neuen DisplayTechnologie ist es Continental gelungen, dies erstmals für die besonderen Anforderungen im Fahrzeug umzusetzen und das Licht im PrivacyModus gerichtet so zu bündeln, dass weniger als ein Prozent Lichtabstrahlung beim Fahrer ankommt. So wird dessen Aufmerksamkeit nicht beeinträchtigt. Gleichzeitig erzeuge das Display ein hochqualitatives Bild: Continental verspricht, höchste Qualitätsansprüche sowohl vonseiten der Fahrzeughersteller als auch der Nutzer in Bezug auf Kontrast, Leuchtdichte und Bildhomogenität zu erfüllen. (pd/sag)

NISSAN

KOLLISIONSVERMEIDUNGSSYSTEM WEITER VERBESSERT Bild: Nissan

issan arbeitet an einer neuen Fahrerassistenztechnologie, die die Kollisionsvermeidung künftig enorm verbessern soll. Dafür nutzt das System hochdetaillierte Echtzeitinformationen über die Umgebung des Fahrzeugs. In ersten Tests demonstrierte der Automobilhersteller bereits, wie die Ground Truth Perception genannte Technologie automatisch Manöver zur Kollisionsvermeidung durchführt. Das System vereint Informationen von Hochleistungs-Lidarsensoren, Radar sowie Kameras der nächsten Generation und erkennt dadurch Form und Entfernung von Objekten sowie die Struktur der Umgebung. Anhand dieser Informationen kann es eine aktuelle Situation sofort analysieren, beurteilen und automatisch erforderliche Massnahmen zur Kolli-

Ground Truth Perception nutzt hochdetaillierte Echtzeitinformationen von Hochleistungs-Lidarsensoren, Radar sowie Kameras der nächsten Generation.

sionsvermeidung durchführen. Darüber hinaus erkennt das System auch stockenden Verkehr sowie entfernter liegende Hindernisse und kann Spurwechsel automatisch einleiten. Es funktioniert auch in Gebieten, in denen keine detaillierten Karteninformationen verfügbar sind. Ein entscheidendes Element ist das Lidar-System der nächsten Generation, das gemeinsam mit der Firma Luminar in die Nissan-Lösung integriert wird. Bei modernen Fahrerassistenzsystemen zur Kollisionsvermeidung ist es zudem von grösster Bedeutung, eine hochpräzise Verifizierungstechnik in einer digitalen Umgebung zu entwickeln. Dazu arbeitet Nissan mit Applied Intuition zusammen, einem Unternehmen, das modernste Simulationstechnologien anbietet. (pd/sag)

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MAHLE

TRAKTIONSBATTERIE-DIAGNOSE ÜBER DEN LADESTECKER

damit besonders neutral. Danach werden die Batteriedaten in der Volytica-Cloud umfassend ausgewertet, interpretiert und das Ergebnis dem Benutzer bereitgestellt. Die neue Diagnoselösung, die so den Zustand der Fahrzeugbatterie transparenter und den Reparaturbedarf prognostizierbar macht, wird bereits seit Anfang 2022 bei Personenwagen in der Praxis erprobt – gemeinsam mit dem «TÜV NORD Mobilität» und einem namhaften europäischen Flottenbetreiber. Sie wird voraussichtlich Ende 2022 erhältlich sein und freien Werkstätten neue, zukunftssichere Geschäftsfelder jenseits des Verbrennungsmotors öffnen. Im nächsten Schritt wollen beide Partner die Batteriediagnose auch für batterieelektrische Lastwagen und Busse anbieten. (pd/sag)

Bild: Mahle

it dem Diagnosegerät «TechPRO» ermöglicht Mahle seinen Kunden bereits heute die Basisdiagnose von Traktionsbatterien über den OBD-Port. Künftig soll für die Batteriediagnose von E-Fahrzeugen zusätzlich auch der Ladestecker genutzt werden. Dafür arbeitet Mahle Aftermarket mit Volytica Diagnostics, einem Softwareentwickler aus Dresden, zusammen. Für die Diagnose kommt eine spezielle Kombination aus Lade- und Diagnosegerät zum Einsatz. Innerhalb von zehn Minuten wird damit über die Ladebuchse des Fahrzeugs eine erste Diagnose des Gesundheitszustandes der Fahrzeugbatterie ermöglicht. Diese Messung erfolgt unabhängig davon, welche Daten der Fahrzeughersteller über den OBD-Port bereitstellt, und ist

Unabhängig von Daten, die der Fahrzeughersteller über den OBD-Port bereitstellt: Die Traktionsbatterie wird zur Diagnose direkt über den Ladestecker angesteuert.

SCHAEFFLER

KUGELLAGER MIT INTEGRIERTER SCHLEUDERSCHEIBE Bild: Schaeffler

ugellager sind entweder an den Seiten offen. Oder sie haben Dichtungen aus Spezialgummi – bei diesen abgedichteten Lagern wird Schmutz von Kugeln und Laufbahnen der Lagerringe abgehalten. Das bedeutet weniger Verschleiss und somit eine längere Lebensdauer. Nachteil ist jedoch eine höhere Reibung im Lager, wodurch wertvolle Energie verloren geht. In offenen Lagern wird diese Reibung reduziert, aber sie gehen wegen des fehlenden Schmutzschutzes schneller kaputt. Mit dem Hochleistungskugellager mit Schleuderscheibe hat Schaeffler ein weltweit einzigartiges Lager entwickelt, das die Vorteile eines offenen mit denen eines abgedichteten Lagers verbindet. Damit geht im Lager deutlich weniger Energie in

Das Beste aus zwei Welten: Das Hochleistungskugellager mit Schleuderscheibe vereint erstmals die Vorteile eines offenen mit denen eines abgedichteten Lagers.

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Form von Reibung verloren. Die sonst an den Aussenseiten des Lagers fest fixierten Gummidichtungen werden hier durch eine speziell designte Zentrifugalscheibe bzw. eben Schleuderscheibe im Innenring ersetzt. Sie hält – ähnlich wie bei einem abgedichteten Lager – Verschmutzungen ab. Da sie sich jedoch frei dreht, erzeugt das Lager rund 80 % weniger Reibung als mit herkömmlichen Dichtungen. Gleichzeitig hält das Schleuderscheibenlager deutlich länger: Verglichen mit einem offenen Lager steigt die Lebensdauer um bis zu Faktor zehn, im Vergleich zu herkömmlichen abgedichteten Kugellagern verdoppelt sie sich. Das bedeutet, dass sowohl Lager als auch etwa Getriebe künftig kleiner dimensioniert werden können, was wiederum Material und Gewicht einspart. (pd/sag)

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Bild 1. Das altbekannte Bild der Hofburg mit den blauen Fahnen und den Fahrzeugen der AVL. Im Vordergrund der Mitsubishi mit dem Verbrennungsmotor, welcher heute einen Bestpunkt-Wirkungsgrad von 45 % aufweist.

43. Internationales Wiener Motorensymposium

«DER MAINSTREAM WIRD ELEKTRISCH»

Dieses Zitat von Dr. Norbert Alt von der FEV scheint sehr treffend, sagt es doch nichts über die Qualität und die Realisierbarkeit der gewünschten elektrischen Welt aus. Am Wiener Motorensym posium nahmen Klima und alternative Antriebe auf jeden Fall viel Raum ein. Text: Andreas Lerch | Bilder: IWM, Borg-Warner, Delphi, IPCC, GM, SAG Innovation, Umicore, Vitesco-Emitec, Lerch

Bild 2. Univ.-Prof. Dr. Bernhard Geringer ist Vorsitzender des Österreichischen Vereins für Kraftfahrzeugtechnik (ÖVK) und damit Verantwortlicher für das Internationale Motorensymposium von Wien.

as Internationale Wiener Motorensymposium konnte dieses Jahr, nach einer zweijährigen virtuellen Austragung, wieder physisch durchgeführt werden und Organisatoren, Referenten und Besucher zeigten

sich sehr zufrieden, dass man sich wieder in der Wiener Hofburg treffen und austauschen konnte. Wenn auch die Hofburg und die blau-weissen AVLAutos davor demonstrieren wollten, es hätte sich zu vor der Pandemie nichts verändert, wurde man beim Besuch der Ausstellung eines Besseren belehrt. Die grosszügig gestalteten technischen Ausstellungen der OEMs Mercedes-Benz, BMW, VW oder Audi suchte man vergebens, dafür waren viele Zulieferer – insbesondere aus dem Bereich der Elektromobilität und/ oder Gastechnik – zugegen. Auch inhaltlich ist das Symposium im Vergleich zu vor fünf bis zehn Jahren nicht mehr wiederzuerkennen. Während sich damals 80 % der Vorträge um den Verbrennungsmotor

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kümmerten, waren es dieses Jahr vielleicht noch 20 %. Daneben hat sich das Motorensymposium zu einem Mobilitätssymposium gewandelt; wobei es sinnlos ist, der alten Zeit nachzutrauern. Die Zeiten des Verbrennungsmotors, welcher fossiles Benzin und Diesel verbrennt, gehen wohl wirklich ihrem Ende zu. Die Mobilität soll aber trotzdem aufrechterhalten bleiben und deshalb wird sich auch das Wiener Motorensymposium erhalten – halt einfach etwas gewandelt. Energiesituation Seit 60 Jahren wird davor gewarnt, dass uns die Energie ausgeht. In den 1970ern gab es in der Schweiz dazu sogar autofreie Sonntage. Dann wurden Abgasgesetze und die

Abgaswartung für PW eingeführt. Letztere wurde in der Zwischenzeit wieder abgeschafft, dafür wurden die Emissionsgesetze verschärft und Verbrauchsgesetze eingeführt. Langsam machte sich auch der Klimawandel deutlicher bemerkbar und der Gesetzgeber meinte, mit CO2-Gesetzen das Klima retten zu können. Die grossen Anstrengungen z. B. der Automobilindustrie in Bezug auf Schadstoffemissionen, aber auch in Bezug auf CO2-Emissionen wurden jedoch nicht mit Erfolg belohnt. Die zunehmende Verkehrsdichte und die Millionen von Mehrkilometern, welche gefahren werden, überkompensieren die konstruktiven Verbrauchsminderungen bei weitem. Prof. Dr. Robert Schlögl ist Direktor der Anorganischen Chemie am FritzHaber-Institut. In seinem emotionalen, aber von wissenschaftlichen Daten gespickten Referat legte er dar, dass das gewünschte Ziel von 1.5 °C oder 2 °C Erderwärmung längst unrealistisch sei. Die Milliarden von Tonnen CO2, welche uns zum Erreichen dieser Ziele noch zur Verfügung stehen würden, seien in zehn Jahren emittiert und dann würde die Erwärmung grösser. Anhand des Diagramms (Bild 3) vom IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change oder Zwischenstaatlicher Ausschuss für Klimaänderungen) stellte er dar, dass der Treibhauseffekt ab den späten 1960er Jahren übermässig zugenommen hat, dass also von der eingestrahlten (Sonnen-) Energie immer weniger zurück ins All gestrahlt wird und so die Erde durch den Energieüberschuss ständig wärmer wurde und immer noch wird. Das Diagramm zeigt aber auch, wohin diese Energie geht: Nur der kleine rote Keil ganz unten im Diagramm stellt die Energie dar, welche zur Erwärmung der Atmosphäre führt. Die riesigen blauen Flächen sind unsere Weltmeere. Sie nehmen den grössten Teil der Energie auf, werden dadurch ebenfalls wärmer und können daher weniger Sauerstoff speichern, was voraussichtlich zu einem grossen Fischsterben führen wird.

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Bild 4. Vergleich von Tanks zur Speicherung von gasförmigem bzw. flüssigem Wasserstoff.

Bild 3. Von der Sonne wird eine riesige Menge an Energie auf die Erde eingestrahlt. Durch den Treibhauseffekt wird nicht die gesamte Energie wieder ins All zurück gestrahlt. Ist der Treibhauseffekt zu stark, muss zu viel Energie von der Erde aufgenommen werden, welche sich dadurch erwärmt.

Energie nach Europa zu transportieren, drängen sich unbedingt wieder die Flüssigkeiten als Energieträger auf. Deshalb, so Schlögl, wäre es etwas kurzsichtig, nur und allein auf elektrische Energie zu setzen. Synthetische Treibstoffe werden grundsätzlich über regenerierbare Energie hergestellt und sind damit CO2-neutral. Da auch die synthetischen Treibstoffe Energiespeicher sind, spricht Prof. Schlögl von chemischen Batterien im Gegensatz zu den elektrochemischen Batterien, welche eben über die Elektrizität funktionieren. Was das Lithium in einer Li-Ionen-Batterie ist, das sei der Kohlenstoff in der chemischen Batterie, und die Aufgabe der Elektronen in der Li-Ionen-Batterie übernehme in der chemischen Batterie der Wasserstoff. Aus dieser Optik sei es absolut klar, dass E-Fuels vom Gesetzgeber akzeptiert werden müssten. Am 11. Mai 2022 verschickte die Vereinigung «eFuel Alliance» folgen-

Das grosse Problem an der ganzen Situation seien, so Prof. Schlögl, die unvorstellbar grossen Energiemengen, um die es da gehe und welche eingespart werden müssten. Der Zahlenvorsatz Z im Diagramm bedeutet Zetta oder 1021 Joule, also: 1’000’000’000’000’000’000’000 J. Wenn in diesen Dimensionen Energie eingespart werden soll, muss sich die gesamte Menschheit extrem einschränken, ein Staat allein kann dazu kaum viel ausrichten.

zudem wird es nicht möglich sein, diese Energien in Mitteleuropa umzuwandeln. So werden wir auch in Zukunft von Energieimporten abhängig sein. In Afrika kann beispielsweise mit einer identischen Photovoltaikanlage vielleicht doppelt so viel elektrische Energie erzeugt werden wie in Europa, da Afrika eine längere durchschnittliche Sonnenscheindauer pro Jahr aufweist als Mitteleuropa. Damit wird die Energieerzeugung auch kostengünstiger. Aber um diese

Weitgefasste Batteriesysteme Für Prof. Schlögl ist es klar: Fossile Energie darf eigentlich nicht mehr verwendet werden. Damit wären Kohle, Erdöl und Erdgas tabu. Da die regenerativ erzeugte Energie von verschiedenen Faktoren wie Wetter oder Tageszeiten abhängig ist, muss sie gespeichert werden können. Für diese riesigen Energiemengen wird es nicht möglich sein, elektrische Speicher – also Batterien – zu bauen,

Bild 5. Verschiedene Einblasverfahren von Wasserstoff in Verbrennungsmotoren.

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de Pressemitteilung: «Nach der einseitigen Fokussierung auf E-Mobilität und der Ablehnung flexibler Tech nologien im Umweltausschuss des EU-Parlaments reagieren Ex perten enttäuscht. ‹Das ist ein herber Rückschlag für die Verbraucher und den Klimaschutz! Ohne [die] Berücksichtigung von erneuerbaren Kraftstoffen […] wird [ein] flexiblerTechnologiemix im Strassenverkehr abgelehnt, der alle klimafreundlichen Möglichkeiten zum beschleunigten Ausstieg aus fossilen Kraftstoffen umfasst›, sagte Ralf Diemer, Geschäftsführer der eFuel Alliance.» Wasserstoff Wenn es um alternative Antriebsformen geht, kommt niemand um das Thema Wasserstoff herum. Prof. Schlögl hat in seinem Vortrag aber berechnet, dass Flüssigkeiten wie Ammoniak, Benzin oder Methanol pro Kubikmeter Volumen um bis zu 70 % mehr Wasserstoffmasse speichern können als ein m3 gasförmiger oder flüssiger Wasserstoff. Solange der politische Wille jedoch nicht da ist, muss die Technik auf erlaubte Technologien zurückgreifen. Johannes Winklhofer von der österreichischen SAG Innovation GmbH stellte einen Wasserstofftank für Flüssigwasserstoff vor und verglich diesen mit den bekannten Tanks für gasförmigen Wasserstoff. Die Speicher für gasförmigen Wasserstoff stehen heute für Drücke von

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Bild 6. Eigenschaften von unterschiedlichen Einblasverfahren im Teillastbetrieb eines wasserstoffbetriebenen Verbrennungsmotors. 350 bar (Nfz) oder 700 bar (PW) zur Verfügung, wobei die Speicherbehälter für 700 bar eine deutlich stärkere Wanddicke aufweisen bzw. bedeutend mehr CFK-Lagen für den Erhalt der Festigkeit benötigen. Bei Typ-3-Tanks garantiert ein Inliner aus Aluminium die Dichtheit und beiTyp-4Tanks ist dies ein Polyethylen-Inliner. Der grosse Vorteil gegenüber den Tanks für flüssigen Wasserstoff ist der bereits vorhandene hohe Druck. Flüssiggastanks sind grundsätzlich doppelwandige Metalltanks. Der Zwischenraum ist hoch vakuumiert und garantiert so eine gute Wärmeisolation. Der maximale Tankinnendruck beträgt 16 bar und die Speichertemperatur –250 °C. Die Vorteile gegenüber den Tanks für gasförmigen Wasserstoff sind eine mehr als 20 % grössere gespeicherte Wasserstoffmasse bei gleichem Tankvolumen und ein günstigerer Preis für den Tank. Als Nachteil gilt vor allem der «Boil-off»-Effekt: Auch wenn ein Tank noch so gut isoliert ist, es entsteht immer ein geringer Wärmeeintrag. Damit verdampft Wasserstoff, und der Innendruck steigt. Ist der maximal zulässige Druck erreicht, muss Wasserstoff abgeblasen werden. Die Zeitdauer bis zum ersten Druckabbau wird Hold-Time genannt. Das vorgestellte Tanksystem der SAG Innovation GmbH weist eine Hold-Time von immerhin acht Tagen auf. Für Brennstoffzellen und indirekt einblasende Verbrennungsmotoren

muss keine zusätzliche Pumpe oder kein Kompressor dazwischengeschaltet werden. Direkteinblasende Verbrennungsmotoren benötigen Drücke von 30 – 300 bar (je nach Einblasmoment). Dazu werden dann sehr wohl spezielle Druckerhöhungsgeräte benötigt. Diese sind sehr komplex, weil die Tankinnentemperatur derart niedrig ist. Wasserstoffverbrennungsmotor Dr. Walter F. Piock von Borg-Warner Luxembourg Automotive Systems hielt in seinem Vortrag einige interessante Details zur Einblasung und Verbrennung von Wasserstoff in einem Verbrennungsmotor fest. Im Übersichtsbild (Bild 5) unterscheidet er zwischen der Saugrohr- und der Direkteinblasung; interessanterweise unterscheidet er auch noch zwischen der Mitteldruck- und der HochdruckDirekteinblasung. Gemäss der Tabelle im Bild ist einzig die MitteldruckDirekteinblasung in allen untersuchten Bereichen brauchbar bis gut. Beim Wirkungsgrad kann nur die Hochdruckeinblasung bei sehr hohen Drücken richtig überzeugen. Weil der Wirkungsgrad wohl mit dem Verbrennungsdruck und dieser mit der Verbrennungstemperatur einhergeht, werden dafür die NOx-Emissionen schlechter. Auch die Systemkomplexität wird natürlich bei sehr hohen Gasdrücken steigen und damit die Kosten. Die speziellen Verbrennungsrisiken sind beim Saugrohreinblaser am deutlichsten zu erkennen.

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Bleiben da Wasserstoffreste im Saugrohr zurück, kann die Verbrennung zurück ins Ansaugrohr schlagen, da das Wasserstoffgemisch eine sehr breite Brennfähigkeit hat und mit sehr wenig Energie entflammt werden kann. Weil bei stöchiometrischem Betrieb das Wasserstoffgemisch sehr schnell und extrem heiss verbrennt, werden die Wasserstoffverbrennungsmotoren, welche heute vielerorts im Versuchsbetrieb gefahren werden, mit Gemischverhältnissen zwischen etwa 1.9 und 2.5 betrieben. Im Bild 6 wird ein saugrohreinblasender Motor (PFI) mit zwei Mitteldruck-DI-Motoren verglichen. Der PFI-Motor wird mit λ = 1.9 betrieben. Die dunkelblaue Kurve des einen DI-Motors weist ebenfalls ein Gemischverhältnis von 1.9 auf, der andere ist jedoch so eingestellt, dass er über die Drehzahl die gleiche Stickoxidmasse emittiert wie der PFI-Motor. Damit kann festgestellt werden, dass mit der Direkteinblasung auch bei gleichen NOx-Emissionen der Mitteldruck gesteigert werden kann. Welches Gaseinblasungssystem auch verwendet wird, die Abgase des Wasserstoffmotors müssen in jedem Fall mit der bekannten SCR-Entgiftungstechnologie von den Stickoxiden befreit werden. Im Bild 7 werden die Eigenschaften des Wasserstoffmotors mit jenen von direkteinspritzenden Benzinmotoren verglichen. Da gibt es natürlich interessante Erkenntnisse: Dass die kohlenstoffbehafteten Verbrennungsanteile kaum messbar sind, liegt auf der Hand. Diese kommen z. B. durch den Öleintrag

Bild 7. Eigenschaftenvergleich zwischen direkteinspritzenden Benzin- und einem direkteinblasenden Wasserstoffmotor.

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Bild 8. Verdichterkennfeld des GM-Turboladers. (Kurbelgehäuseentlüftung) in den Zylinder. Daneben kann festgestellt werden, dass die NOx-Emissionen sinken, je magerer die Verbrennung abläuft. Das passiert bei Benzin- und Dieselmotoren auch, diese erreichen aber relativ rasch die Entflammungsgrenze, was den Magerbetrieb ohne Schichtladung verunmöglicht. Beim Wasserstoffmotor nimmt der Wirkungsgrad bei steigendem Lambdawert zu. Dagegen sinkt der Druckanstieg pro Kurbelwellengrad und damit die mechanische Motorbelastung. Die Werte für dieses Diagramm wurden bei 2000/min und 5 bar Mitteldruck, also einem Teillastbetriebspunkt, aufgenommen. Ottomotoren Die Volkswagen AG rechnet damit, dass sie für gewisse Märkte auch nach 2030 noch allein mit Verbrennungsmotoren angetriebene Fahrzeuge ausliefern wird. Dazu wurde die Motorenfamilie EA211 auf die Evolutionsstufe 2 («evo2») weiterentwickelt. Geblieben sind der Vierzylindermotor mit 1.5 l Hubraum, die Einspritzanlage mit 350 bar Spitzendruck und der Millerprozess, neu sind ein aktiver Ölabsorber, die Abgasentgiftungsanlage und das aktive Zylindermanagement, das nun über vier Valvelift-Aktoren verfügt und während der Zylinderabschaltung die Steuerzeiten der beiden befeuerten Zylinder ebenfalls beeinflusst. Auch GM hat einen neuen 1.5Liter-Benzinmotor vorgestellt. Der flüssigkeitsgekühlte Abgasturbolader ist mit einem elektrisch betä-

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Bild 9. Ohne aktives oder passives Vorheizen des Abgasentgiftungssystems werden die Euro-7-Vorschriften kaum erfüllt werden können. tigten Wastegateventil ausgerüstet und verfügt ebenfalls über einen Kompressorbypass. Das Gehäuse der Single-Scroll-Turbine ist gut 2 kg schwer. Die Turbine dreht mit einer maximalen Drehzahl von 253’000/ min. Dabei wird eine maximale Umfangsgeschwindigkeit von 530 m/s erreicht. Verdichterseitig wiegt das Gehäuse nur gut die Hälfte, bei gleicher Drehzahl beträgt die Umfangsgeschwindigkeit des Verdichterrades jedoch 610 m/s. Damit die Räder den auftretenden Fliehkräften standhalten können, haben die Entwickler wohl tief in die Material- und Entwicklungstrickkiste gegriffen. Im Bild 8 ist das Verdichterdiagramm mit den Kurven der Pumpgrenze (rot) und der Stopfgrenze (blau) dargestellt. Deutlich erkennbar ist auch, wie gut diese beiden Grenzkurven den optimalen Wirkungsgrad der Maschine einhüllen.

Abgasgesetzgebung EU 7 Rolf Brück von der Vitesco Technologies Emitec GmbH und Dr. Lothar Mussmann von der Umicore AG bedauerten, dass die Europäische Kommission die Grenzwerte für Euro 7 immer noch nicht veröffentlicht hat. Brück nimmt an, dass der Kaltstarteinfluss bei der Messung markant aufgewertet werden wird, und legte den Warmlauf eines Motors aus der Sicht des Abgasspezialisten dar. Dazu erklärte er einleitend, dass es entscheidend sei, wie lange ein Fahrzeug nach dem Start elektrisch betrieben werden könne (je nach Hybridisierungsart). Diese Zeit würde zur Verfügung stehen, um das Abgasreinigungssystem auf Betriebstemperatur vorzuheizen. Im Bild 9 sind die Summen der Emissionen von NOx, HC und CO nach einer Minute Testlauf aufgezeichnet. Ohne elektrische Vorheizung und einer Wegfahrt nach 3 Sekunden sind die Emissionen gemäss der Darstellung

Bild 11. Der Sperrkatalysator für Ammoniak ist beim Benzinmotor wesentlich aufwendiger als beim Dieselmotor.

Bild 10. Die Anzahl der erlaubten ausgestossenen Partikel werden nach Euro 7 wohl wieder gesenkt, daneben werden Partikel ab einem Durchmesser von 10 nm berücksichtigt. links sehr hoch. Die nächsten drei Balkendiagramme zeigen den Einfluss der Dauer und der Höhe der Leerlaufdrehzahl auf, bevor bei den letzten beiden Diagrammen die Abgasanlage zusätzlich elektrisch beheizt wird. Mit diesen Massnahmen können die bekannten Emissionen markant vermindert werden. Dr. Mussmann fokussierte sich auf die Partikelemissionen. Im Diagramm (Bild 10) ist die Verteilung der unterschiedlich grossen Partikel erkennbar. Nach heutiger Norm werden die Partikel bis zu einem Durchmesser von 23 nm gemessen. In Zukunft werden es 10 nm sein. Dazwischen hat es den höchsten Peak in der Partikelverteilung. Wenn dazu die Anzahl auch noch von 6 · 1011 auf 1 · 1011 gesenkt werden sollte, wird das zu einer echten Challenge, denn in diesem Fall müssen neue Benzinpartikelfilter entwickelt werden. Ebenfalls als neue Herausforderung sollen auch die Schadstoffe Ammoniak und Lachgas reglementiert werden. Beim Benzinmotor ist die Lachgasbildung kein Problem. Die Ammoniaksynthese entsteht im motornahen Katalysator während der Fettphase. Um diese Emissionen wieder zu vermindern, muss ein spezieller Sperrkatalysator konstruiert werden, der anders funktioniert als jener, welcher beim Dieselmotor eingesetzt ist. Beim Dieselmotor wird das Ammoniak kurz vor dem SCRKatalysator eingedüst, beim Benzinmotor entsteht es im Katalysator und

vermischt sich bis zum Sperrkat noch mit den anderen Stoffen. Zudem sind die Temperaturfenster anders und deshalb kann nicht einfach der Sperrkatalysator des Dieselmotors eingesetzt werden. Auch in Zukunft wird es noch Verbrennungsmotoren geben. Die Spezialisten der Abgasentgiftung sind bereit für Euro 7. Sie warten auf die gesetzlichen Grenzwerte, damit sie die Einrichtungen auf die neusten Motoren einstellen können. FRAGEN 1. Wie gross sind die Durchmesser von Verdichter- und Turbinenrad im GM-Abgasturbolader? 2. Welche sekundären Abgasemissionen werden ab Euro 7 auch reglementiert werden? 3. Welche Vorteile bringt eine elektrische Katalysatorheizung?

LÖSUNG ZUR AUSGABE 5/2022 1. Rotorwinkel, Rotordrehrichtung, Rotordrehzahl 2. Das passiert, wenn die An- und die Gegenkathete gleich lang sind, also bei einem Winkel von 45°. Dort liegen beide Werte bei 0.707. 3. Induktiv arbeitende Resolver: Sie übertragen die Signale über Induktion von der stehenden Erregerspule auf den Rotor und von diesem zurück auf die Sinus- und Cosinusspule. Reluktanz-Resolver: Alle drei Wicklungen sind auf einer Spule aufgewickelt. Durch eine rotierende Nockenscheibe (Reluktanz) wird die Induktion beeinflusst und es entstehen in der Amplitude unterschiedliche Signale.

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und kann dadurch direkt wieder für die Produktion neuer LithiumIonen-Zellen verwendet werden, ohne dass dabei Leistungsverluste auftreten würden. Somit entfällt die kosten- und energieintensive Resynthese des Kathodenmaterials aus seinen Grundbestandteilen.

Batterieproduktion bei Farasis. Das Unternehmen betreibt Forschungs- und Entwicklungszentren in China, Deutschland und den USA.

Batterierecycling

DIREKT-RECYCLING-VERFAHREN FÜR LITHIUM-IONEN-AKKUS Ein neues Verfahren ermöglicht die direkte und vollständige Rückgewinnung und Wiederverwendung – bei gleichbleibender Zellleistung – des aktiven Kathodenmaterials aus Li-Ion-Batterien. setzten Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Akkumulatoren. Wie der Name bereits andeutet, enthalten diese in der Kathode hohe Anteile des Übergangsmetalloxids NCM – NCM ist eine Abkürzung für die enthaltenen Metalle Nickel, Cobalt und Mangan.

techniken energieintensiv und haben negative Auswirkungen auf die Umwelt. Das Direkt-Recycling-Verfahren von Farasis ermöglicht nun eine direkte und vollständige Rückgewinnung des Kathodenmaterials in seiner ursprünglichen chemischen und physikalischen Komposition unter Erhaltung der Kristallstruktur. Das aktive Material für Kathoden wird also quasi unversehrt zurückgewonnen

Direkte, vollständige Rückgewinnung Kommerzielle Wiederaufbereiter konzentrieren sich beim Recycling von NCM heute entweder auf das Schmelzen bei hohen Temperaturen (Pyrometallurgie) oder auf die chemische Auflösung (Hydrometallurgie) des sorgfältig entwickelten Kathodenmaterials und gewinnen damit «nur» die einzelnen Metalle zurück. Ausserdem sind diese Recycling-

Vergleich der Leistung von Zellen mit neuem und mit 25 % recyceltem Kathodenmaterial.

Text: Stefan Gfeller | Bilder: Farasis Energy

arasis Energy ist ein Anbieter von Lithium-Ionen-Batterietechnologie und Pouch-Zellen für die Elektromobilität und arbeitet seit mehr als zehn Jahren daran, die Herstellung von Li-IonBatterien umweltfreundlicher und nachhaltiger zu gestalten. Die jüngsten Fortschritte in der Entwicklung seines Direkt-Recycling-Verfahrens, bei dem es vor allem um das Kathodenmaterial geht, ermöglichen Farasis nun eine hocheffiziente, wirtschaftliche Rückgewinnung der wertvollsten Aktivmaterialien aus Zellen, Batterien sowie aus dem Produktionsausschuss. Hierbei konzentriert sich das Unternehmen auf die heute in Elektroautos vorwiegend einge-

Bis 25 % recyceltes Kathodenmaterial Die Herstellung neuer Li-Ion-Zellen unter Verwendung von aktivem Kathodenmaterial aus gebrauchten Zellen setzt selbstverständlich voraus, dass deren Eigenschaften und Leistung vergleichbar sind mit denen von Zellen aus ausschliesslich neuem Material. Tatsächlich scheint eine vollständige, einfache «Wiederverwendung» des Materials aus gebrauchten Zellen nicht möglich. Farasis hat aber jetzt gezeigt, dass bis zu 25 % recyceltes Kathodenmaterial in neuen Li-IonZellen verwendet werden kann, ohne dass die Leistung wesentlich beeinträchtigt wird. InterneTests und die externe Validierung von 2-AhMusterzellen durch ein Labor des Energieministeriums der USA haben ergeben, dass die Leistung von Zellen mit recyceltem Kathodenmaterial selbst nach 600 Lade- und Entladezyklen vergleichbar ist mit der ihrer Gegenstücke aus ausschliesslich neuem Kathodenmaterial. Farasis will in einem nächsten Schritt nun die Industrialisierung des Kathoden-Recycling-Verfahrens in grossem Massstab validieren. Dies mit dem klaren Ziel, schnellstmöglich in das Recycling des Kathoden-Elektroden-Ausschusses aus der Zellherstellung einzusteigen.

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Ziel des Pilotprojekts Glasrecycling: Frontscheiben aus Sekundärmaterial für den Audi Q4 E-Tron.

Autoglasrecycling

NEUE SCHEIBEN STATT FLASCHEN AUS DEFEKTEM AUTOGLAS Audi untersucht mit Partnerunternehmen die Machbarkeit eines Glaskreislaufs für Autoscheiben; dabei ist vorgesehen, künftig recyceltes Flachglas für die Scheiben des Q4 E-Tron zu nutzen.

Einjähriger Testbetrieb geplant Die drei beteiligten Partnerunternehmen wollen den Prozess zunächst ein Jahr lang testen, um Erfahrungen zu Materialqualität, Stabilität und Kosten zu sammeln. Im Pilotprojekt sind rund 40 t an recyceltem Autoglas anvisiert. Wenn das Glasrecycling wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll umgesetzt werden kann, sollen die Autoscheiben aus Sekundärmaterial in den Modellen der Audi-Baureihe Q4 E-Tron eingesetzt werden.

len das nun im Rahmen eines gemeinsamen Pilotprojekts ändern und aus dem beschädigten Autoglas einen Wertstoff für die Serienproduktion machen.

weise Heizdrähte und Antennenleitungen – sortiert das Unternehmen aus. Dabei erfolgt die Ausschleusung mittels Magneten, Nicht-Eisen-Metallabscheider, Absauganlagen und elektro-optischer Sortieraggregate. Die PVB-Layer übrigens sollen zu einem späteren Zeitpunkt ebenfalls in einem automobilen Kreislauf geführt werden.

Von der defekten zur neuen Scheibe Das Pilotprojekt Glasrecycling startet bei ausgewählten Autohändlern aus dem deutschen Handelsnetzwerk des Volkswagen-Konzerns, welche irreparabel defekte Scheiben an die «Volkswagen Original Teile Logistik» übergeben, die sie im nächsten Schritt der Reiling Glas Recycling zuführt. Hier werden die Scheiben zerkleinert und aufbereitet. Die glasfremden Stoffe – wie PVB-Kunststofflayer (Polyvinylbutyral) im Glas, Scheibeneinfassungen, aber auch Metalle und Drähte wie beispiels-

Anlieferung des Glasrezyklats bei Saint Gobain Glass: Ein möglichst reines und homogenes Glasrezyklat ist Voraussetzung dafür, dass ein neues Basisglas entstehen kann.

Text: Stefan Gfeller | Bilder: Audi

isher besteht kein geschlossener Materialkreislauf für beschädigtes Autoglas. Zwar werden ausrangierte Autoscheiben oder Panoramadächer bereits heute verwertet. Allerdings werden aus dem Rezyklat «nur» beispielsweise Getränkeflaschen oder Dämmmaterialien hergestellt. Denn Autoglas muss gerade bezüglich der Crash-Sicherheit höchste Anforderungen erfüllen, die natürlich für Glasflaschen nicht gelten. Deshalb wurde Post-Consumer-Glas aus Autos bisher nicht erneut in der Flachglasproduktion eingesetzt, sondern für weitere Anwendungszwecke mit geringeren Anforderungen genutzt. Audi und seine Partnerunternehmen Reiling Glas Recycling, Saint-Gobain Glass und Saint-Gobain Sekurit wol-

Saint-Gobain Glass verarbeitet im nächsten Recyclingschritt das aufbereitete und weitestgehend von Reststoffen befreite Glasrezyklat zu Flachglas. Dafür wird das Glasgranulat für eine saubere Verprobung in Bezug auf Quelle oder Farbe zunächst sortenrein getrennt und in Bunkern gelagert. Denn ein möglichst reines und homogenes Glasrezyklat ist Voraussetzung dafür, dass ein neues Basisglas entstehen kann. SaintGobain Glass mischt das Rezyklat anschliessend unter anderem mit Quarzsand, Soda und Kalk – den Grundbestandteilen von Glas. Das Verhältnis des Rezyklat-Anteils zu den anderen Stoffen soll zunächst variabel bei 30 bis 50 % liegen. Das Flachglas wird zuerst zu Rechtecken verarbeitet, von denen jedes eine Grösse von rund 3 · 6 m hat. Danach stellt das Schwesterunternehmen Saint-Gobain Sekurit im weiteren Prozess Automobilglas her.

Prüfung und Instandsetzung von Common Rail Injektoren und Hochdruckpumpen

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n dem innovativen Bioreaktor werden mit minimalstem Wartungsaufwand und ohne Verbrauchsmaterial Reinigungsmittel aus dem Abwasser der Motoren- und Chassiswäsche abgebaut. Statt Spaltpulver und Papierband benötigt die Biologie nur Sauerstoff aus der Luft, ganz ohne Druckluft! Als Nachfolgerin für die erfolgreiche und bewährte BioREINA-TP-Reihe ist die BioREINA Aria deutlich leistungsstärker, kompakter und günstiger. Ausgestattet mit einer modernen Touch-Steuerung ist diese Wasseraufbereitung sauber, nachhaltig und vor allem benutzerfreundlich.

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it einem Text von circa 500 Zeichen und einem Bild können Sie den Lesern von AUTO& Wirtschaft an dieser Stelle ein Produkt aus Ihrem Sortiment präsentieren. Eine Neuheit, Sonderangebote oder was immer Sie kurz und prägnant vorstellen wollen, findet in der Rubrik «Produkte» seinen angemessenen Platz und entsprechende Aufmerksamkeit – für nur 280 Franken erreicht Ihre Meldung mit der Leserschaft der AUTO&Wirtschaft die Entscheidungsträger in der Schweizer Automobilbranche.

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82 6/22 VORSCHAU

LESEN SIE IN DER AUSGABE 7+8/2022: & Wirtschaft

&Technik

SCHWERPUNKT TITELTHEMA

FACHWISSEN

Onlinebörsen und Auktionen Occasionen und vermehrt auch Neuwagen werden heute vorwiegend übers Internet gehandelt. Im Zuge der fortschreitenden Digitalisierung kommen neue Tools und Funktionalitäten hinzu, AUTO&Wirtschaft stellt die wichtigsten Plattformen vor.

WIRTSCHAFT E-Shops Auch Service-, Verschleissteile und Zubehör lassen sich bequem online bestellen. Wir präsentieren die E-Shops der verschiedenen Anbieter.

Planetenmotor Der Planetenmotor ist eine Kombination von mehreren Elektromotoren, welche raumoptimiert über ein Planetengetriebe miteinander verbunden sind. Die Entwickler wollen dazu auch die Leistungselektronik integrieren und attestieren dem Planetenmotor eine hohe Leistungsdichte, Energieeffizienz, Einfachheit und Ausfallsicherheit. Falls das Projekt einen Serienabnehmer finden wird, könnten wir eine interessante neue Antriebsart für batterieelektrische Fahrzeuge erhalten. Das «Fachwissen» beschreibt den Aufbau und die Funktion des neuartigen E-Motors.

Digitalisierung und Software In kaum einem anderen Bereich in der Autobranche wirkt sich die Digitalisierung stärker aus als in der Schadenabwicklung. Schon heute geschieht das meiste online und per Smartphone – von der Schadenaufnahme über die Kommunikation mit der Versicherung bis hin zur Reservation des Ersatzwagens. Doch das ist längst nicht alles. So soll künftig etwa mit Hilfe von künstlicher Intelligenz der Schaden per Handy-Foto analysiert und kalkuliert werden. Und auch die Ersatzteile werden gleich beim günstigsten Anbieter bestellt. Die AUTO&Carrosserie-Ausgabe 3 erscheint Mitte Oktober.

AUTO-EVENTS 2022 Termin

Veranstaltung

05.06.22-04.09.22 Sonderschau Sbarro

Ort

Internet

Romanshorn

autobau.ch

15.06.22-18.06.22 Mille Miglia

Brescia/I

millemiglia.com

17.06.22-19.06.22 Kerenzerbergrennen

Mollis

kerenzerbergrennen.ch

18.06.22

Alfa Romeo Passion Meeting

18.06.22-19.06.22 Concours d'Elegance Suisse

Interlaken

4cpassionmeeting.com

Coppet

concoursdelegancesuisse.com

23.06.22-26.06.22 Goodwood Festival of Speed

Goodwood/GB

goodwood.com

25.06.22-26.06.22 AMAG Classic Day

Schinznach-Bad

amagclassicday.ch

25.06.22-26.06.22 Oldtimermesse Uster

Uster

02.07.22

Oldtimer GP Brugger Schachen Brugg

oldtimermesse.ch oldtimer-gp.ch

08.07.22-10.07.22 British Classic Car Meeting

St. Moritz

bccm-stmoritz.ch

06.08.22

Urnerboden

diavolomotorclassic.ch

100 Jahre Klausenrennen

14.08.22

Older Classics

Zürich

olderclassics.ch

17.08.22

Zürich Classic Car Award

Zürich

zcca.ch

20.08.22

Oldtimer Grandprix

Safenwil

oldtimergrandprix.ch

26.08.22-28.08.22 Passione Engadina

St. Moritz

passione-engadina.ch

28.08.22

British Car Meeting

Mollis

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28.08.22

Super Corvette Sunday

01.09.22-04.09.22 Arosa Classic Car

Langenthal

corvettes.ch

Arosa

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AMAG CLASSIC DAY 2022

n Schinznach-Bad findet vom 25. bis 26. Juni 2022 der erste «Amag Classic Day» statt. Die «Automontage Schinznach» ist auch Thema einer Sonderausstellung. Ehemalige Lernende erzählen dabei aus der Zeit von «damals», Besucher können ausgewählte «Schinznacher Fahrzeuge» von 1949 bis 1972 kennenlernen und sich bei Führungen durch die alten Montagehallen in vergangene Zeiten versetzen lassen. Besonders

willkommen sind Besitzerinnen und Besitzer von Fahrzeugen aller «Amag-Marken», die älter als 20 Jahre sind, also vom VW Käfer bis zum Chrysler Valiant, vom VW Bulli bis zum Audi Quattro, vom Standard Vanguard bis hin zum Škoda Favorit, vom Seat 600 bis zum Porsche 911. Der Eintritt ist für Besucherinnen und Besucher mit oder ohne Oldie gratis. www.amagclassicday.ch

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