Günstigster Endnutzen

Das Rocky Mountain Institute begann sich speziell für Autos zu interessieren, als Amory Lovins (Vizepräsident für Forschung am RMI) von zwei Stiftungen angefragt wurde, er solle das Auto untersuchen, und zwar mit demselben Ansatz, wie er in den 70er-Jahren die Elektrizitätswirtschaft analysiert hatte. Es war zur Zeit der Energiekrise, als Lovins das Konzept des "günstigsten Endnutzens" vorstellte. In den 70er-Jahren sagten die Leute dramatische Zunahmen der Energieversorgung voraus, damit das Wirtschaftswachstum erhalten werden könne. Lovins zeigte, dass durch Ausnutzung der Marktkräfte dieselben Dienstleistungen mit weniger Energieverbrauch bereitgestellt werden können. Ausgehend vom Endnutzen bekommt man trotzdem wirtschaftliches Wachstum. Den Leuten ist es schliesslich egal, ob sie ein Kilowatt oder Megawatt Energie erhalten. Was sie interessiert, ist die heisse Dusche und das kalte Bier.

Lovins sah, dass bei einer Person von 75 kg in einem 1,5 Tonnen schweren Wagen mit einem 15% effizienten Antrieb nur etwa ein Prozent der Energie für die eigentliche Fortbewegung des Fahrers aufgewendet wird. Ein unbefriedigender Wert. Mit dem Ansatz des "günstigsten Endnutzens" überlegte er, wo die Energie beim Auto hingeht, die vom Rad auf die Strasse gebracht wird. Er fand heraus, dass etwa ein Drittel der Energie die Luft durch den Luftwiderstand erwärmt, ein Drittel die Reifen wegen der Rollreibung und ein Drittel die Bremsen. Minimiert man die Energieverluste am Ende der Kette, spart man umso mehr, wenn man schliesslich zur Auslegung des Antriebssystems kommt. Es ist derselbe Ansatz, als man den Kraftwerksgesellschaften die Beeinflussung des Energiebedarfs durch spezielle Massnahmen beim Verbraucher vorgeschlagen hat.

Wenn man am richtigen Ende anfängt, hat man die Hebelwirkung, um einen effizenten Wagen ohne Kompromisse mit allen Qualitäten zu bekommen, welche die Leute wollen. Das Ergebnis ist ein Fahrzeug, das dem Kunden überlegene Eigenschaften bietet und dem Hersteller einen Konkurrenzvorteil bringt. Die Einzigartigkeit des Hypercars liegt im Einsatz moderner Leichtbau-Verbundwerkstoffe, die in eine optimale aerodynamische Form gebracht werden, kombiniert mit einem hybrid-elektrischen Antrieb, neuen Reifen und zusätzlichen energiesparenden Einrichtungen. Die sorgfältige Integration dieser Technologien kann dem Fahrzeug die Sicherheit, Leistungsfähigkeit, Komfort, Grösse und Beschleunigung verleihen, welche die Konsumenten verlangen.

Das Rocky Mountain Institute hat die Bezeichnung "Hypercar" geschützt und arbeitet aktiv mit Herstellern zusammen, um das Konzept des Hypercars und des günstigsten Endnutzens in die Entwicklungspläne einzuschleusen. Das ist das eigentliche Produkt, welches das Hypercar Center seinen Kunden "verkauft".

Lovins versuchte die Strategien der Shareware- und Freeware-Software anzuwenden, d.h. die Ideen der Öffentlichkeit zur Verfügung zu stellen, so dass sich die Autohersteller darum reissen, wer es weiterentwickeln darf. Das Hypercar Center arbeitet mit rund zwei Dutzend Autoherstellern zusammen, und mit Möchtegern-Autoherstellern - d.h. grossen Firmen, die heute noch nicht dazugehören, aber vielleicht in Zukunft - sowie mit Tausenden von Leuten und Zulieferanten, die es im Sinne des Konzepts weiterbildet. Zusätzlich verfolgt es eine Reihe konkreter Projekte, welche in die technische Entwicklung einfliessen.

Was ist ein Hypercar?

Im Jahr 1993 wurde in den USA das Programm "Partnerschaft für ein Fahrzeug der neuen Generation" (Partnership for a New Generation Vehicle, PNGV) gestartet, das die drei grossen Autohersteller General Motors, Ford und Chrysler zusammen mit der Bundesregierung an einen Tisch brachte. Es war der Anstoss zur Entwicklung eines Fahrzeuges mit neuen Technologien. Dieses super-effiziente Auto würde in Grösse und Eigenschaften etwa einem Ford Taurus oder Chevrolet Lumina entsprechen, aber mit etwa 3 Liter pro 100 km nur einen Drittel der Energie verbrauchen. Man könnte denken, dass Lovins Vorschlag eines Super-Autos von 1992 den Anstoss für dieses Programm gegeben hat. Wie dem auch sei, die aktuelle Entwicklung überrollt die Autoindustrie, die ihre eigenen Versionen eines Super-Autos im neuen Jahrtausend auf dem Markt bringen will. Toyota hat mit der Lancierung des hybrid-elektrischen Prius bereits den Anfang gemacht.

Umwälzungen

In den nächsten zehn Jahren werden wir tiefgreifende Umwälzungen in der Autoindustrie erleben. Neue Materialien und Antriebstechnologien werden im Transportsystem der Zukunft Einzug halten, wie Elektroantriebe, Leichtbau-Kompositwerkstoffe, verbesserte Aerodynamik und Zubehör. Beim fertigen Produkt wird man von aussen natürlich kaum Änderungen feststellen, da ein Hypercar nicht von einem normalen Auto unterscheidbar sein soll, ausser durch verbesserte Leistung, grössere Sicherheit usw. Die Veränderungen des Produkts spüren in Wirklichkeit vielmehr die Händler und der Hersteller. Im wesentlichen wird man einen Hypercar ähnlich wie heute einen Computer herstellen.

Wenn man heute auf der Website des Computerherstellers Dell einen PC bestellt, beginnen sie erst dann zu bauen. Man nennt das ein "Pull-System", wo die Produktion der Nachfrage folgt. Hypercars lassen sich auch auf diese Weise herstellen. Man geht zu einem Händler - es kann irgendein Laden sein - und bestellt den gewünschten Hypercar. Die Bestellung wandert in die Fabrik, wo der Wagen nach den Vorgaben montiert und in drei Tagen vor die Haustür geliefert wird.

Die Technologie des Hypercars wird eine Grössenordnung weniger Teile haben. Deshalb kann die Bestellung rasch ausgeführt werden, von der Fabrik zum Kunden in 72 Stunden. Heute liegt die "just-in-time"-Produktion im Trend, die durch Hypercar-Technologien weiter erleichtert wird. Ein Beispiel für diesen Ansatz ist der Smart, entwickelt durch Swatch und Mercedes-Benz. Für rund 700 Dollar kann man beim Händler die Karosserie-Elemente gegen neue austauschen, die ganz anders aussehen. Alles ist rezyklierbar. Die Aufrüstbarkeit von Hypercars wird dazu führen, dass man seinen Wagen während zehn bis fünfzehn Jahren fährt und dennoch dem Zeitgeist folgt, indem man die Komponenten jederzeit nachrüsten kann.

Der verminderte Verbrauch von 2.0 bis 2.5 Liter Benzin pro 100 Kilometer ist nicht die wichtigste treibende Kraft hinter dem Hypercar-Konzept. Er ist nur ein Zusatznutzen. Zur Hauptsache zahlt sich die verbesserte Gesamtleistung des Systems aus. Es ist wie mit der alten Schallplatte und der Compact Disc. So rentiert zum Beispiel der Einsatz von Kunststoffen im Fahrzeug, da er nicht rostet und weniger Beulen macht.

Wahrscheinlich liegt der wichtigste Vorteil darin, dass Hypercars elektrische Antriebe haben. Schon seit 1991 spricht man davon, dass die Autos immer mehr zu Computern auf Rädern werden. Deshalb wird das elektronische System eines Hypercars optimal mit seinem hybrid-elektrischen Antrieb zusammenspielen. Der Fahrer wird das Fahrzeug auf eine bisher nie gekannte Art im Griff haben, indem er einstellen kann, wie der Wagen fährt, wie er sich bedienen lässt, die Art der Federung oder die Darstellung der Anzeige-Instrumente.

Die Sicherheit von Leichtbau-Fahrzeugen

Eines der angestrebten Ziele beim Bau des Hypercars ist die Reduktion des Fahrzeuggewichts. Dies ermöglicht zusätzliche Einsparungen bei der Auslegung der Komponenten und die Reduktion des Energieverbrauchs. Allerdings widerspricht dies der weitverbreiteten Auffassung, dass grösser und schwerer auch besser und sicher bedeutet. Die Unfallstatistiken scheinen es zu belegen. Die Todesfallquote in einem Geo Metro (Kleinwagen) ist vierzigmal höher als bei einer Kollision mit einem grösseren Wagen, z.B. einem Ford Expedition.

Hypercars werden sicherer sein, indem man sie auf die gleiche Weise leichter macht, wie die Rennautos beim 24-Stunden-Rennen von Indianapolis. Wenn einer in eine Wand kracht, spickt er wieder weg. Die modernen Verbundwerkstoffe können pro Kilogramm fünfmal mehr Energie als Stahl absorbieren und dreimal mehr als Aluminium. Das Crash-Verhalten moderner Verbundwerkstoffe kann je nach Bedürfnissen massgeschneidert werden, so dass sie Energie viel effizienter aufnehmen und abgeben als herkömmliche Stahlstrukturen, die vielfach schwerer sind.

Kinderleichte Auto-Herstellung

Chrysler ist das Beispiel einer Firma, die mit ihrem Composite Concept Vehicle (CCV) die Verbundwerkstoff-Technologien verfolgt. Sie werden überall eingesetzt, um das Gewicht zu reduzieren und die Komplexität des Fahrzeuges zu vermindern. Ursprünglich war das Fahrzeug zur Herstellung und Vermarktung in Entwicklungsländern gedacht und besitzt einen Hauptrahmen aus Stahl. Es werden zwar weniger raffinierte Verbundwerkstoffe eingesetzt wie beim Hypercar, aber die Idee ist im Prinzip die gleiche. Gemäss Chrysler kann das Haupt-Chassis aus gerade vier Teilen zusammengebaut werden, die insgesamt nur rund 100 Kilogramm wiegen. Ein ganzes Fahrzeug wird auf einem Zehntel der Produktionsfläche eines Chrysler Neon montiert und benötigt nur ein Drittel der Montagezeit.

Bei Chrysler wurden diese Technologien stark gefördert. Kürzlich vorgestellte Prototypen sind zwar davon wieder abgerückt und orientieren sich mehr an amerikanischen und europäischen Autokonzepten. Im Pronto Spider und beim ESX II werden Polyethylen-Kunststoffe eingesetzt, die von der PET-Flasche bekannt sind und vollständig rezykliert werden können. Dieser Ansatz ist vergleichbar mit einem Plastikspielzeug, das aus wenigen Stücken zusammengesteckt und durch extrastarke Klebstoffe zusammengehalten wird.

Die Leute bei Chrysler gehen davon aus, dass sie zukünftig trotz kleineren Modellstückzahlen damit profitabel produzieren können. Der Pronto Spider ist das Pendant zum Porsche Boxter, der allerdings eine bessere Gesamtleistung zum halben Preis bietet. Es gibt starke Vorbehalte zur Markteinführung, weil man nicht sicher ist, ob die Kunden ein Finish akzeptieren, das nicht wie glänzender Lack aussieht. Wir sind uns die Metalloberflächen gewohnt. Was werden die Konsumenten von einem Wagen halten, dessen Karosserie wie ein Plastikkübel aussieht? Sony zeigte bei seinen elektronischen Geräten, dass man von einem chromglänzenden zu einer matten Oberfläche wechseln und trotzdem erfolgreich sein kann.

Die Kosten von Verbundwerkstoffen

Verbundwerkstoffe haben neben all den Vorteilen einen grossen Nachteil. Verglichen mit Stahl sind sie pro Kilogramm sehr teuer. Dies hat ihren Einsatz in der Autoherstellung eingeschränkt, wo der Preis eine wichtige Rolle spielt. Allerdings ist zu beachten, dass nur Schrotthändler die Autos nach Gewicht verkaufen. Wenn man nämlich die Einsparungen bei der Anzahl der Teile, der Montagekosten und der Produktionswerkzeuge einrechnet, werden die Kosten wieder konkurrenzfähig.

Chrysler versucht mit Investitionen von 300-500 Millionen Dollar neue Verfahren zu finden, die Farbe auf die Kunststoffkarosserie zu bringen, um das Lackieren mit all seinen Umweltkosten überflüssig zu machen. Neunzig Prozent der Lösungsmittel in der Autoindustrie stammen von den Lacken. Weitere Einsparungen kommen aus der Gewichtsreduktion, besserem Recycling und den dadurch verringerten Deponiekosten für Abfälle.

Dank der Gewichtreduktion kann man kleinere Motoren einsetzen. Während ein 6-Zylinder-Motor im Vergleich zu einem 4-Zylinder-Motor nur unwesentlich teurer ist, sinken die Kosten für einen hybrid-elektrischen Antrieb, der durch eine Brennstoffzelle versorgt wird, linear mit der benötigten Leistung. Je leichter der Wagen, desto kleiner die Brennstoffzelle und desto günstiger sind die Gesamtkosten des Fahrzeugs. Wenn man den Leistungsbedarf halbiert, indem man das Fahrzeuggewicht halbiert, werden auch die Kosten für die Antriebseinheit halbiert. Die Vorteile der Verbundwerkstoffe weiten sich dadurch auf andere Komponenten des Autos aus, so dass sich die anfänglich höheren Materialkosten für die Struktur in einen Kostenvorteil verwandeln. Wenn man die übrigen Nutzen hinzuzählt, wie Korrosionsbeständigkeit, Kollisionselastizität und verbesserte Sicherheit, so haben diese Materialien wesentliche Vorteile gegenüber den konventionellen Werkstoffen.

Recycling von Hypercars

Das Auto ist das am meisten wiederverwertete Produkt der Welt. Etwa 75% eines Autos ist rezyklierbar und etwa 90% aller Autos werden wiederverwertet. Das tönt für die meisten Leute überraschend.

Verbundwerkstoffe könnte man auch wiederverwerten wie den traditionellen Stahl, allerdings mit höheren Aufwand. Da man beim Wechsel von Metall auf Kunststoff ohnehin viel ändern muss, sind teure Rohmaterialien ein zusätzlicher Anreiz, sie wieder zurückzugewinnen. Wenn man nicht zuviel verschiedene Verbundwerkstoffe einsetzt, kann man einen grösseren Anteil des Fahrzeuges rezyklieren als heute. Im schlimmsten Fall, wenn die Fahrzeuge einfach weggeworfen werden, nachdem man die wertvollen Teile wie den Motor und elektrische Komponenten herausgenommen hat, kann man den Rest zermahlen und in Deponien entsorgen. Die anfallende Menge ist immer noch kleiner, als was heute von den herkömmlichen Wagen an Deponiemüll übrigbleibt.

Die Frage des Recyclings ist in der Tat eine Herausforderung, aber wegen der möglichen Rentabilität der Verwertung der neuen Materialien zugleich eine interessante Chance.

Der Antrieb der Hersteller

Im Verlauf der neunziger Jahre achteten die Autokäufer in den USA immer weniger auf den Treibstoffverbrauch. Dieser ist deshalb nicht mehr die treibende Kraft bei der Entwicklung des Hypercars.

An oberster Stelle steht der Wunsch nach einem besseren Gesamtprodukt. Wenn man den Markt der Computerbildschirme betrachtet, ziehen viele Leute die flachen Modelle den voluminösen Röhrenmonitoren vor. Die LCD-Bildschirme verbrauchen nur einen Zehntel der Energie. Die Energieeinsparung spielt aber nur bei vielleicht einem Prozent der Käufer eine Rolle. Sie kaufen die bessere Auflösung, das schönere Gehäuse und so weiter. Wir brauchen bessere Produkte, die als Nebeneffekt eine höheren Umweltnutzen bringen. Alle wollen die Umwelt schützen, auch die Autohersteller. Zum Beispiel bezeichnet sich William Ford jr. als ein Umweltschützer. Es gibt eine Menge fortschrittlicher Leute in der Industrie. Aber um eine nachhaltige Verbesserung der Umweltsituation zu erreichen, muss man bessere Produkte herstellen und nicht einfach nur die Leute zum Umweltschutz bekehren.

Die vielfältigen Kontakte des Hypercar Center mit den Autoherstellern zeigen, dass sie saubere, umweltschonende Hypercar-Technologien entwickeln wollen. Beispiele solcher Projekte sind der EV1 von General Motors, der Toyota Prius und der neue VW Lupo, der im optimalen Fall noch rund drei Liter auf 100 Kilometer verbraucht. Allerdings bestehen noch Unsicherheiten bei verschiedenen Hypercar-Technologien wie Brennstoffzellen und Verbundwerkstoffen bezüglich des Aufwandes für eine Massenfertigung.

Der Zeitpunkt für den ersten Hypercar hängt vom Tempo des Strukturwandels in der Wirtschaft ab. Die herkömmliche Industrie arbeitet sehr kapitalintensiv. Die Werkzeug- und Entwicklungskosten für einen neuen Wagen können mehrere Milliarden Dollars erreichen. Wenn man derartige Beträge in ein Automodell investiert, will man sie über mehrere Jahre amortisieren. Deshalb kann die Autoindustrie nicht sofort auf die Produktion von Hypercars umstellen. Sie braucht eine lange Zeit, um die Werkzeuge und Investitionen in die alten Produkte abzuschreiben und dann allmählich die neuen Produkte einzuführen.

Glücklicherweise ist der Aufwand für Werkzeuge, der Kapitalbedarf und die Entwicklungszeit bei Hypercars wesentlich kürzer als bei konventioneller Technologie. Dieser Umstand wird die Umstellung auf Hypercars beschleunigen. Ein weiterer positiver Antrieb ist der industrielle Wettbewerb. Nichts bringt mehr Erfolg, als gute Ideen zu kopieren. Sobald ein Autohersteller ein erfolgreiches Produkt lanciert, steigen zehn andere Hersteller ebenfalls ein. Das sieht man beim Mini-Van und bei den kleinen Stadtautos. Als Toyota den Prius herausbrachte, haben sofort andere auch hybrid-elektrische Fahrzeuge angekündigt.

Die Kombination des vorhandenen Wettbewerbs mit der allmählichen Verlagerung der Produktion zu weniger kapitalintensiven Hypercar-Technologien wird die Einführung von effizienten Fahrzeugen beschleunigen, die in den nächsten fünf Jahren auf den Markt kommen.

Die Autohersteller von morgen

Die Rolle der grossen Autohersteller und der Fahrzeugmarkt der Zukunft werden völlig anders sein als heute. Neue Firmen werden mitspielen. Die erfolgreichen werden nicht unbedingt die kleinen Autoproduzenten von heute sein, auch wenn sie eine Menge interessanter Technologien besitzen. Viele dieser Firmen sind technologieorientiert, haben eine interessante Fahrzeugtechnologie erfunden und wollen sie vermarkten. Die neue Generation von Autoherstellern wird eine Markt- und Kunden-Orientierung haben. Die Firma Swatch ist ein Beispiel. Sie kennt ihre Kunden. Und wenn man wirklich versteht, was die Kunden wollen, hat man den Schlüssel für den Wagen des nächsten Jahrhunderts.

Vielleicht kennt General Motors die Kunden am besten. Sie geben Hunderte Millionen von Dollars aus, um alles mögliche herauszufinden, und können sogar noch mehr investieren. Die grossen Unterhaltungselektronik-Konzerne kennen ebenfalls die Bedürfnisse und Wünsche ihrer Kunden und könnten eines Tages als Autofirmen auftreten. Sogar Firmen wie Disney könnten plötzlich mit einer talentierten Autodesign und Fahrzeugengineering-Firma kooperieren, zusammen mit Betrieben, welche Grundkomponenten für Hypercars herstellen. Das gäbe eine "virtuelle Fabrik", die sehr rasch auf Kundenbedürfnisse eingehen kann. Swatch ist eine solche Firma, Samsung steht kurz davor, einer der grössten koreanischen Autohersteller zu werden. Marktorientierte Firmen sind die Autohersteller von morgen.

Weder Solectria noch Corbin-Pacific kommen auf einen grünen Zweig, da sie eine zu starke Technologie-Orientierung haben und nicht über genügend Mittel verfügen, um Kundendaten zu erheben. Falls sie aber mit einem Partner zusammenspannen, wie Sony oder Hewlett-Packard, sieht die Sache wieder anders aus.

Die hybrid-elektrischen Technologien sind im kleinen Stadtwagen bis zu grossen Lastwagen und Bussen einsetzbar, nicht zu vergessen in den modernen diesel-elektrischen Lokomotiven. Ein grosses Marktpotential liegt in sportlichen Fahrzeugen und kleinen Transportern. Hypercar-Technologien bieten auch hier ihre Vorzüge, gleich wie beim klassischen Personenwagen.