Einfluss eines Start-Stopp-Systems auf den Kraftstoffverbrauch

Die umweltfreundlichen Bemühungen der Fahrzeughersteller haben in den letzten Jahren vermehrt so genannte Start-Stopp-Systeme auf den Markt gebracht. Sogar Kleinwagen werden mit Systemen ausgestattet, welche bei einem Ampelhalt den Motor unter bestimmten Bedingungen ausschalten und dann schnell wieder anlassen, sobald der Fahrer z.B. von der Kupplung geht. Die Frage ist, welche Einsparung kann solch ein System bringen?

Ist das eher Marketinggag oder ernst gemeinter Beitrag zur Kraftstoffverbrauchseinsparung?

Kraftstoffverbrauch

Streckenkraftstoffverbrauch b_s

Der erste Stolperstein ist dahingehend zu beobachten, dass der Verbrauch eines Fahrzeugs in l/100km angegeben wird. Also verbrauchtes Volumen Kraftstoff pro zurückgelegter Strecke. Die Systeme arbeiten aber im Stillstand. Sie stoppen den laufenden Motor im Stillstand. Der zurückgelegte Weg ist dabei 0km. Die Formel für den Streckenkraftstoffverbrauch ist allgemein

Darin sind be=effektive spezifische Verbrauch [g/kWh], η=Wirkungsgrad, v=Fahrgeschwindigkeit [km/h], ρ=Kraftstoffdichte [g/cm³], P=Leistung [kW]

In der Gleichung ist zu erkennen, dass die Geschwindigkeit im Nenner steht. Fährt man 0km/h, so ist der Streckenkraftstoffverbrauch theoretisch unendlich hoch.

Was der Boardcomputer mit Momentanverbrauchsanzeige macht, wenn man langsamer wird: Er schaltet auf l/h, also den Verbrauch pro Zeiteinheit, um.

Verbrauch im Stillstand

Der Motor benötigt zum Laufen, selbst bei ruhendem Fahrzeug, Energie. Diese wird für die Nebenaggregate, Reibung und natürlich den Generator (Lichtmaschine) benötigt. Bei modernen Dieselfahrzeugen ohne aktiviertes Radio, Sitzheizung und Klimaanlage etc. kann dieser auf 0,4l/h sinken.

Vergleichbarkeit durch NEFZ

Um die Berechnungen untereinander vergleichen zu können, muss sich auf einen normierten, standardisierten Fahrversuch geeinigt werden. Ob dieser nun der Realität entspricht oder nicht. Dies ist in Europa mit dem NEFZ (Energieverbrauch gemäß RL 70/220/EWG), dem Neuen Europäischen Fahrzyklus geschehen. Bei diesem Zyklus wird folgendes Geschwindigkeitsprofil auf einem Rollenleistungsprüfstand abgefahren:

Zu erkennen sind auch die Stillstandsphasen, vor allem während der ersten vier “Stadtzyklen”. Die Gesamtlänge der zurückgelegten Strecke während des 1180 Sekunden andauernden Zyklus’ ist 11km.

Berechnung des Einsparpotentials durch Start/Stopp Automatik

Wird nun der ermittelte Streckenkraftstoffverbrauch des Fahrzeugs auf die 11km Strecke des NEFZ umgerechnet, so ergibt sich

Die Stillstandszeit während des NEFZ beträgt 80s. Die in dieser Zeit verbrauchte Kraftstoffmenge ist

Für ein Fahrzeug, welches 10 L/100km verbraucht und welche 1 L/h im Stand benötigt, ergibt sich im NEFZ eine theoretische prozentuale Einsparung von

In Abhängigkeit vom Durchschnittsverbrauch und dem Verbrauch im Stillstand, ergibt sich folgender Zusammenhang:

[Download der Excel-Datei 28kB]

Fazit

Das Einsparpotential für Fahrzeuge mit geringem Durchschnittsverbrauch kann bis zu 5% betragen. Andere Fahrzyklen und Einsatzbedingungen können auch mal 7% ergeben. Je nach testendem Institut und Auftraggeber sind die Zahlen in der Presse zu finden. Hier wurde natürlich nur eine theoretische Betrachtung vorgenommen, in der Realität ist auch zu beachten, dass bei ausgeschaltetem Motor die elektrischen Geräte vom Akku gespeist werden müssen. Nach wieder angelaufenem Motor muss dieser den ausgegebenen Strom wieder nachladen und der Generator wird höher belastet. Ob die gesparte Energie während des Stillstands dann nicht doch wieder aufgezährt wird um den Akku zu laden, bleibt Geheimnis der Fahrzeughersteller.