Heft bestellen - Faden wieder aufgenommen
Reinhard Bauer über österreichische Pionierleistung in der Antriebstechnik.
Am 11. September 2009 enthüllten Dr. Leo Windner, Direktor der oberösterreichischen Energie AG und Josef Haidlmair, geschäftsführender Gesellschafter des renommierten Werkzeugbauunternehmens gleichen Namens aus Nussbach im Bezirk Kirchdorf an der Krems den Prototypen eines Sportroadsters mit Elektroantrieb in Form von Radnabenmotoren an den Hinterrädern.
Text & Photos: Reinhard Bauer
Dass die Proportionen an den Tesla Roadster erinnern kommt nicht von ungefähr. Schließlich baut der HAI E3 (= Haidlmair Automotive Innovation / Evolutionsstufe 3) auf der Chassisbasis, nämlich dem Lotus Elise bzw. Opel Speedster auf.Doch damit sind die Gemeinsamkeiten schon aufgezählt. Denn das Antriebskonzept ist: im Unterschied zu den vorgenannten Fahrzeugen wird der Vortrieb beim HAI von Radnabenmotoren erzeugt. Damit schließen die Entwickler an ein Konzept an, das vor mehr als 100 Jahren vom Altösterreicher Ferdinand Porsche erfunden und bei Lohner in Wien und später bei Austro Daimler erfolgreich angewendet wurde - doch davon später.
Entwickelt wurde das Fahrzeug von einer Arbeitsgemeinschaft oberösterreichischer Unternehmen: Beteiligt waren neben dem Initiator, der Haidlmair Werkzeugbau GmbH/Nussbach die Unternehmen Accem/Kirchdorf/Krems (Kabelsysteme), Aquamot/Gampern (Generalvertreter des Schweizer Batterieherstellers Erun), Bitter/Neuzeug (Engineering), Königseder/ Kremsmünster (Karosseriekomponenten), Bilweis/ Steyr (Sitze, Sattlerarbeiten), Bernecker + Rainer/Eggelsberg (Elektronische Motorsteuerung). Da die Radnabenmotoren nicht käuflich zu haben waren, waren auch bei diesem Teilprojekt lokale Kompetenzen gefragt. Diese kamen von der HTL Steyr, dem LITEC Technikum/ Linz, dem Engineering-Unternehmen Bitter und Haidlmair selbst. Und die Leistungsdaten der beiden 3-Phasen-Permanentmagnetmotoren, die ohne Übersetzungsgetriebe die beiden Hinterräder antreiben, können sich sehen lassen: Sie bringen 60 kW-Nennleistung (= 81,6 PS) oder 120 kW (= 163 PS) Spitzenleistung bei 1100 U/ min. Auch das Drehmoment ist beachtlich: 520 Nm, und das praktisch vom Stand weg. Dennoch ist die Höchstgeschwindigkeit der Reichweite wegen vorerst auf 130 km/h beschränkt. Die Antriebsenergie ist in neuartigen Lithium-Polymer-Batterien gespeichert. Durch ihre hohe Leistungsdichte kommen sie mit kleineren Gehäusedimensionen aus und erreichen rund 80 Prozent ihres Maximalpotenzials bereits nach einer Stunde Ladezeit mit 400 V Ladespannung oder 100 Prozent nach 8 Stunden mit 230 V.
Mit der Realisierung des Projekts wurde eine Antriebstechnologie wieder belebt, die in einem Lohner-Automobil auf der Weltausstellung von 1900 in Paris für Furore sorgte.
Die Geschichte ist eng mit der Person Ferdinand Porsche verbunden.
Der gerade 18 Jahre alte Ferdinand Porsche verließ 1893 das nordböhmische Maffersdorf bei Reichenberg (heute Liberec) und ging nach Wien. In der Donau-Metropole bewarb er sich um eine Stelle bei der "Vereinigten Electricitäts-AG Béla Egger & Co." (der späteren "Brown Boveri"). Er fing als Mechaniker an und experimentierte mit Elektromotoren und deren Anwendung. Die von Werner von Siemens entwickelten und erzeugten Elektromotoren erschienen damals in Kombination mit den bereits verfügbaren Blei- Akkumulatoren als die modernere Alternative zu den damals noch sehr unzuverlässigen Verbrennungsmotoren. Und Porsche setzte in seinen frühen Jahren voll auf diese Technologie - was in der Biographie von seinen späteren Großtaten fast vollkommen verdrängt wird.1896, Porsche war erst 21 Jahre (!) alt, hatte er den elektrischen Radnabenmotor fertig und ein Patent dafür erhalten. Um diese Entwicklung in der Praxis anwenden zu können, wechselte er 1897 in die neu gegründete "Elektromobile Abteilung" der "k.u.k. Hofwagenfabrik Ludwig Lohner & Co.", ebenfalls in Wien.
Ohne Zeit zu verlieren machte er sich an die Arbeit. Bereits 1899 stand die erste Kutsche, die an Stelle des Frontantriebs durch Pferde durch die Radnabenmotoren in den vorderen Rädern bewegt wurde. Der Lohner-Porsche, für den die Österreichische Patentschrift Nr. 19645 betreffend ein "Antriebslenkrad mit Elektromotor" an Ferdinand Porsche und Ludwig Lohner ausgestellt wurde, verfügte über einen in der Geometrie exakt ausgebildeten, von Einflüssen auf die Lenkung freien Vorderradantrieb, wie er bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor erst Jahrzehnte später möglich wurde. Tatsächlich kommt Porsches Radnabenmotor ohne Getriebe und Antriebswellen aus, weil das Rad als Rotor des Gleichstrommotors um den mit der Radaufhängung fest verbundenen Ständer läuft. Der Antrieb arbeitet daher ohne mechanische Reibungsverluste mit einem damals traumhaften Wirkungsgrad von 83 Prozent (heutige Motoren verfügen über 95 Prozent oder mehr Wirkunggrad).
Die Radnabenmotoren leisteten bis zu zwanzig Minuten lang je sieben PS, während die Normalleistung 2,5 PS bei 120 Umdrehungen pro Minute betrug. Ein 44-zelliger Blei-Akku mit 300 Ampèrestunden und 80 Volt ließ das Auto bis zu 50 Kilometer weit fahren. Die Leistungsschaltung zwischen den Batterien und den Motoren übernahm eine so genannter "Controller", eine Schaltwalze, wie sie von den Straßenbahnen bekannt war, durch welchen der Strom über biegsame Kabel zu den Motoren geleitet wurde.
Die Minimalgeschwindigkeit betrug 17, die Normalgeschwindigkeit 37 und die Höchstgeschwindigkeit knapp 50 Stundenkilometer. Eine elektrische Bremse wirkte auf die Vorder-, eine mechanische Bandbremse auf die Hinterräder. Zusätzlich verhinderten Sperrklinken an der Hinterachse ein Zurückrollen an Steigungen. Die Holzspeichenräder hatten vorn einen Durchmesser von 650, hinten von 950 Millimeter. Am Gesamtgewicht von 950 kg war die Batterie mit immerhin 410 Kilogramm beteiligt, jedes der motorisierten Vorderräder mit 115 Kilogramm. Auf der Pariser Weltausstellung 1900 wurde der Lohner Porsche als echte Weltneuheit präsentiert und viel beachtet. Die Präsentation machte Porsche und Lohner über Nacht berühmt. In Folge baute Lohner rund 300 Stück dieser Elektrofahrzeuge.Ein Fachblatt lobte die Konstruktion so: "Die epochemachende Neuheit besteht in der gänzlichen Beseitigung aller Zwischengetriebe, also von Zahnrädern, Riemen, Ketten, Differenzialen etc., kurz in der Herstellung des allerersten bisher existierenden transmissionslosen Wagens."
Darüber hinaus wurde die Fahrsicherheit der Lohner-Porsche gelobt. Auch hiezu findet sich ein Vermerk in der zeitgenössischen Fachpresse. Zitat: "Der Wagen zeigte kein Schleudern in scharfen Kurven oder auf glattem, kotigem Pflaster, oder zum mindesten nur für Augenblicke, ganz wie beim Pferdebetrieb, bei welchem das Schleudern äußerst kurz und nur selten peinlich fühlbar wird."
Je nach Aufbau und Motorisierung kostete ein Lohner-Porsche in den Folgejahren zwischen 10.000 und 35.000 österreichische Kronen und damit wesentlich mehr als ein vergleichbares Fahrzeug mit Verbrennungsmotor. Zu den Käufern gehörte deshalb vor allem die Prominenz. So fuhren den Lohner-Porsche zum Beispiel der Wiener Kaffee-Großunternehmer Julius Meinl II., Markgraf Sandor Pallavicini, Emil Jellinek- Mercedes (Daimler-Repräsentant in Nizza), die Automobilfirma Panhard-Levassor in Paris, Fürst Egon von Fürstenberg, der Schokoladenfabrikant und Kinopionier Ludwig Stollwerck, der Bankier Baron Nathan Rothschild oder Fürst Max Egon von Thurn und Taxis.Noch im selben Jahr, also 1900, entwickelte und baute Porsche in Floridsdorf Rennversionen der Lohner-Elektrowagen. Um Leistung und Reichweite zu erhöhen, waren so viele Batterien, wie möglich auf das Fahrgestell zu packen. In einem Fall wogen allein die Batterien 1800 Kilogramm. Einen Rennwagen, der mit vier Radnabenmotoren eine Geschwindigkeit von 60 Stundenkilometer und mehr erreichte, lieferte Porsche persönlich bei einem englischen Kunden ab. Er fuhr ihn nach Luton, nördlich von London, und übergab ihn dem Amateurrennfahrer E.W. Hart.
Vom Voll-Elektro zum Hybrid-Antrieb. Dass die Reichweite im reinen Elektrobetrieb nicht praxistauglich war, erkannte Ferdinand Porsche bereits nach kurzer Produktionszeit. Als Alternative stellte er bereits1901 seinen Mixte-Wagen vor. Dieser erzeugte den Strom mittels eines Generators, der von einem Daimler-Verbrennungsmotor angetrieben wurde. Dass er dessen Antriebskraft nicht direkt, sondern über die Radnabenmotoren auf die Räder übertrug, lag an der Unzufriedenheit mit den damals nicht ausgereiften und störanfälligen Kupplungen und Getrieben. So konnte er auch den Vorderradantrieb beibehalten.Um die Leistungsfähigkeit seiner Wagen unter Beweis zu stellen, beteiligte sich Ferdinand Porsche zusammen mit Ing. Ludwig Lohner an diversen Rennen. Mit einer Rennversion des Lohner Mixte, die sich vor allem durch eine Leichtbaukarosserie auszeichnete, gewann er das Exelbergrennen 1902. (Der Exelberg liegt am Ausläufer des Wienerwalds. Über ihn führt die Straße von Tulln/Tubling nach Wien.)
1905 - Das Strohfeuer beginnt zu erlöschen. Rechtsstreitigkeiten um das Patent für das Elektrowagenkonzept und hohe Entwicklungskosten waren der Auslöser für eine Trennung zwischen Lohner und Porsche, der im Jahr 1905 als Chefkonstrukteur zu den Austro Daimler Werken wechselte.Lohner fertigte in Folge weiterhin Fahrzeuge mit Elektroantrieb, doch vor allem Oberleitungsbusse. Im Jahr 1906 verkaufte die Firma Lohner ihre Patente an die Österreichische Daimler-Motoren- Gesellschaft in Wiener Neustadt, die kurze Zeit später mit der Produktion und dem Vertrieb von Fahrzeugen des Systems "Mercédès-Electrique (Lohner-Porsche)" im Gebiet des damaligen Österreich- Ungarn begann. Den Vertrieb für das Deutsche Reich übernahm die Daimler-Niederlassung Berlin-Marienfelde.
Porsche verfolgte das Konzept des Radnabenantriebs im Rahmen von Sonderprojekten auch bei Austro Daimler. So entwickelte er ab 1912 den Landwehr-Train (benannt nach einer Idee des k.+k. Generalstabschefs Ottokar Landwehr von Pragenau aus dem Jahr 1908) für die österreichisch-ungarische Armee.
Dabei handelte es sich um einen Zug, der auf der Schiene als auch auf der Straße fahren konnte und das "mit gemischt benzin-elektrischem Antrieb". Diese Züge bestanden aus einem Generatorwagen und auf der Straße bis zu fünf, auf der Schiene bis zu zehn Anhängewagen mit jeweils 5 t Nutzlast. Für den Schienenbetrieb wurden auf die vollgummibereiften Straßenräder stählerne Scheiben mit Spurkränzen aufgeschraubt. Ein 100-PSBenzinmotor im Generatorwagen war mit einem 70-kW-Dynamo direkt gekuppelt. Der lieferte die elektrische Energie über Kabel vom ersten bis zum letzten Wagen an E-Motoren, die jede zweite Achse antrieben. Der Generatorwagen war also keine "Lokomotive" im herkömmlichen Sinne, sondern sozusagen ein Führerfahrzeug mit eingebauter Kraftzentrale. Der Vielachsantrieb gestattete es dabei, zwei Fliegen mit einer Klappe zu schlagen. Einerseits war der Betrieb mit geringen Achsdrücken von weniger als 5 t möglich, andererseits ergab sich eine bis dahin weder auf der Straße noch gar auf der Schiene gekannte Traktion.
Hybrid-Fahrzeuge auch von Daimler. Bereits seit 1899 wurden von der Daimler-Motoren-Gesellschaft Hybrid-Fahrzeuge angeboten, jedoch mit dem Ausbruch des Ersten Weltkrieges auf Anordnung der damaligen Regierung wieder aus dem Programm genommen.Elektrische Antriebsquellen für Fahrzeuge wurden schon immer von vielen Automobilherstellern als Alternative zu Verbrennungsmotoren angesehen. Von 1895 an zeigte sich in Frankreich, England und den USA ein verstärkter Trend zum Elektrofahrzeug. Die 1879 gegründete Firma Altmann, die 1898 in "Motorfahrzeug- und Motorenfabrik Berlin AG (MMB)" firmierte und 1902 von der Daimler-Motoren-Gesellschaft Zweigniederlassung Berlin-Marienfelde übernommen wurde, hatte 1897 neben den Lizenzen zum Bau von Daimler-Motorfahrzeugen auch Patente des amerikanischen Unternehmens Columbia Electric Co. zum Bau von Elektromotoren erworben. Bereits im Februar 1899 lief die Produktion von Elektromotoren in Berlin-Marienfelde an, die von MMB sowohl für Personenwagen als auch für Lastwagen und Omnibusse angeboten wurden.
Dabei handelte es sich um Elektro-Automobile, deren Elektromotoren über Akkumulatoren- Batterien angetrieben wurden. Aufgrund der relativ geringen Reichweite von ca. 30 bis 40 km musste die Batterie während der Standzeit an entsprechenden Ladestationen wieder aufgeladen werden. Elektro-Lieferwagen und -Lastwagen erfreuten sich schnell größerer Beliebtheit. Berliner Kaufhäuser, wie Herman Tietz (Hertie), oder Hotels nutzten die Elektro-Automobile für ihre speziellen Zwecke. Doch bereits 1902 beschloss der Aufsichtsrat der Daimler-Motoren-Gesellschaft nach dem häufigen Auftreten von Mängeln und Schäden bei Elektromotoren, den Produktionszweig Elektro-Fahrzeuge abzustoßen und die Produktion einzustellen.
Das bedeutete jedoch noch nicht das Ende der Elektrofahrzeuge bei der Daimler-Motoren-Gesellschaft, denn von April 1909 an übernahm die Zweigniederlassung Berlin-Marienfelde den alleinigen Vertrieb von Fahrzeugen des Systems "Mercédès-Electrique (Lohner-Porsche)" für das Deutsche Reich. Bei diesen Elektro-Fahrzeugen handelte es sich um Personenwagen, Droschken, Lieferwagen, Krankenwagen, Lastwagen, Kommunal- und Feuerwehrfahrzeuge, die über an den Vorder- oder Hinterrädern eingebauten Radnabenmotoren angetrieben wurden, wobei die Leistung pro Elektro-Motor ca. 10 PS, die Höchstgeschwindigkeit bescheidene 20 km/h und die Reichweite ca. 75 Kilometer betrugen.
Ferdinand Porsche Elektrofahrzeuge bei Austro Daimler. Mit dem Wechsel von Ferdinand Porsche zur Österreichische Daimler-Motoren- Gesellschaft und der Übernahme der Lohner Patente ging dort die Entwicklungsgeschichte weiter. Ferdinand Porsche wird am 19. Juli 1906 als technischer Direktor und Nachfolger Paul Daimler durch Vermittlung von Generalkonsul Emil Jellinek Mercedes eingestellt. Jelinek kauft die Mixte-Patente von Lohner, gründet eine Reihe von Firmen, um die in Wr. Neustadt produzierten Fahrzeuge weltweit zu vertreiben (Mercedes Vertriebsgesellschaft, Mercedes Mixt, Mercedes Elektriques). Im November 1906 präsentiert "Austro Daimler" die neuen "Mercédès Mixte" Pkw-Modelle für 1907. Der 45 PS- oder 70 PSBenzinmotor treibt über einen Generator elektrische Radnabenmotoren an.Darüber hinaus bot die Daimler-Motoren-Gesellschaft ihren Kunden für den Betrieb elektrischer "Oberleitungs-Automobil-Linien" Elektro-Omnibusse vom System "Mercédès-Electrique-Stoll" an. Diese Omnibusse besaßen einen auf dem Dach montierten Stromabnehmer, über die der Strom von einer Oberleitung zu den Radnabenmotoren geleitet wurde. Bis Mitte August 1910 befanden sich 35 Elektro-Omnibusse System "Mercédès-Electrique-Stoll" auf zehn Linien mit einer Gesamtlänge von 37 Kilometern im Deutschen Reich und in Österreich-Ungarn im Einsatz. Gegenüber der Gesamtzahl an Omnibussen mit Verbrennungsmotoren nahm sich der Anteil an Elektro-Omnibussen sehr gering aus. Bei Ausbruch des Ersten Weltkrieges im Sommer 1914 stellten jedoch sowohl die Österreichische Daimler- Motoren-Gesellschaft in Wiener-Neustadt die Produktion als auch Berlin-Marienfelde den Vertrieb von Elektro-Fahrzeugen ein.
1910 fahren in den USA bereits rund 40.000 Elektrofahrzeuge (vor allem Taxis vom Typ Baker Electric mit bis zu 50 km Reichweite), obwohl Strom sechsmal teurer war als heute.
Doch zur selben Zeit kommt auch das Ende des ersten Booms. Der Auslöser ist die Erschließung immer neuer Ölquellen und der dadurch ausgelöste Preisrutsch bei den Treibstoffen.
Ab 1913 nimmt die Anzahl der Tankstellen stark zu, während der Ausbau der Stromnetze nicht Schritt halten kann.
1917 bietet Henry Ford das Modell T für rund 500 USD an, ein Elektrofahrzeug kostet zu jener Zeit nicht unter 1.750 USD. Somit geht die Bedeutung des Elektroautos immer weiter zurück und ist in den 1930er Jahren nur noch ein unbedeutendes Nischenprodukt.
Erst in der 1960er Jahren greift die NASA das Konzept der Platz sparenden Radnabenmotoren für die Konstruktion der "Lunar Rover" (Mondfahrzeuge) wieder auf. Während der Missionen Apollo 15, 16 und 17 versehen diese Fahrzeuge störungsfrei ihren Dienst.
Diese Tradition nimmt nun das Projekt des oberösterreichischen Unternehmens Haidlmair wieder auf und setzt mit den aktuellen technischen Möglichkeiten fort. Damit schließt sich der Kreis.