Lange Zeit war Aerodynamik Sache schnittiger Rennboliden. Wegen verschärfter CO2-Grenzwerte und steigender Kosten im Transportsektor entdecken nun auch Lkw-Hersteller und Spediteure das Thema Aerodynamik für Lkw für sich.
Lkw sind Kleiderschränke auf Rädern: groß, kastiger Aufbau, schwer und damit wenig windschlüpfrig. Die ungünstige Bauweise verursacht folglich einen hohen Energieverbrauch. Aufgrund verschärfter CO2-Einsparungsmaßnahmen bei den „Elefanten der Straße“ spielt die Aerodynamik für Lkw eine wichtige Rolle bei der Konstruktion neuer Fahrzeuge. Hersteller und Zulieferer arbeiten daher eng mit Wissenschaftlern wie denen vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) zusammen, um Fahrzeugpartien stromlinienförmiger zu gestalten. Allein am Forschungsstandort der DLR in Göttingen stehen für die Entwicklung von Pkw, Raumfahrzeugen, Jets und Lastkraftwagen rund 20 Windkanäle und Großforschungsanlagen zur Verfügung. Per Lasermessverfahren können dort Windströmungen simuliert und gemessen werden.
Den Luftwiderstand um jeden Preis senken
Eine Alternative sind 3D-Strömungssimulationen am Computer oder Versuchsfahrten in der Nacht. Durch einen Generator wird dabei Rauch erzeugt, der mit grünem Laserlicht illuminiert wird. Das gibt den Ingenieuren die Möglichkeit, die aerodynamischen Strömungen mittels Sensoren und Kameras zu untersuchen. Die gesammelten Erkenntnisse fließen anschließend ein in die direkte Bauweise oder Designoptimierung einzelner Komponenten wie Außenspiegel oder Unterböden, um einen minimalen Luftwiderstandswert (Cw) zu erreichen. Den optimalen Cw-Wert zu erzielen ist zentraler Ansatz einer Gemeinschaftsstudie von Krone und MAN. Dabei wurden der Trailer „Aero Liner“ und die Zugmaschine „Concept S“ zusammengebracht – ein aerodynamisch optimierter Sattelzug, dessen Form dem Grindwal entlehnt ist. Windkanalmessungen ergaben einen Cw von 0,3. Normalerweise haben Lkw einen Cw-Wert von 0,5 bis 0,85. Pkw bringen es auf 0,2 bis 0,45. So soll das Fahrzeug angeblich mit bis zu 25 Prozent weniger Kraftstoff auskommen.
Extras für schnittige Trailer
Mit Flügelklappen wird der Anhänger aerodynamischer. Foto: Wabco
Eine schnittige Zugmaschine allein reicht nicht. Der Sattelauflieger spielt für die Aerodynamik ebenfalls eine wichtige Rolle. Der belgische Zulieferer Wabco ist auf die Entwicklung von Aerodynamikprodukten für Lkw, Anhänger und Busse spezialisiert. Bereits vor einigen Jahren präsentierte das Unternehmen mit dem „OptiFlow SideWings“ eine aerodynamische Seitenverkleidung, welche den Treibstoffverbrauch auf 100 Kilometer um 1,5 Liter senken soll. Diese ähneln den Tragflächen eines Flugzeugs und stehen aufrecht entlang der Trailerseiten. Strömt nun der Fahrtwind vorbei, wird die Luft unter dem Trailer hindurch und um ihn herum geleitet.
Den Treibstoffverbrauch zu senken verspricht auch eine weitere kombinierbare Technologie von Wabco. Dabei handelt es sich um einen Spezialanbau für das Heck, den „OptiFlow Tail“. Die Funktionsweise ist einfach: Während der Fahrt entstehen hinten am Heck starke Turbulenzen, die eine Sogwirkung erzeugen. In der Folge muss der Brummi nicht nur die Ladung und sein eigenes Gewicht ziehen, sondern auch noch gegen den Unterdruck anfahren. Die vier ausklappbaren Kunststoffpaneele an den Flügeltüren des Anhängers reduzieren die Luftverwirbelungen und damit auch den Spritverbrauch um rund 3,5 Prozent.
Teardrop-Design erhöht Aerodynamik für Lkw
Seit Mitte 2014 fährt die DHL ihre Fracht in Deutschland mit dem sogenannten Teardrop-Trailer aus: Der Auflieger hat ein nach hinten abfallendes Dach. Genauso wie bei einem Auto soll diese aerodynamische Verbesserung den Spritverbrauch senken. Das Transportunternehmen beziffert die Verbrauchsreduzierung auf sechs bis zehn Prozent im Vergleich zu einem herkömmlichen Sattelauflieger. Nachteilig ist jedoch das geringere Ladevolumen.
Die Form des Aufliegers fällt nach hinten hin ab. So wird er windschnittiger. Foto: DHL
Forscher der Technischen Universität Graz haben dagegen mit dem „TruckAero“ ein Konzept für eine variable Aufbaugeometrie vorgestellt, der sich je nach Ladevolumen einstellen lässt. So können Dach und Lkw-Plane per Hydraulik gesenkt werden. Ist der Transportraum nicht genügend frequentiert, kann der Fahrer umschalten und ist aerodynamischer unterwegs. Die Teardrop-Idee an sich ist eigentlich nicht neu. Ingenieure wie Edmund Rumpler, Wunibald Kamm und Paul Jaray waren es, die vor rund 100 Jahren mit tropfenförmigen Versuchsfahrzeugen den Aufbruch in die Aerodynamik für Autos einläuteten. Seit den 1930er-Jahren werden beispielsweise Wohnwagen im Teardrop-Design gebaut. Und von dieser Erkenntnis profitieren bis heute Sportwagen der Marken Porsche und Ferrari.