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Die Formel 1 ist laut, extrem und unökologisch. Die Technik, vor allem die der Motoren, galt lange Jahre als teuer und weit von der Serienreife entfernt. Das hat sich in den vergangenen Jahren geändert: Mit der Hybridisierung rückte der Top-Rennsport näher an die Straßenautos heran.
"Die Serie und die Formel 1 haben drei Trends gemeinsam", sagt Ralph Weller, der bei Mercedes-Benz für die Simulation des Antriebsstrangs verantwortlich ist: "Downsizing, Aufladung und die Elektrifizierung." Vor allem das Volumen der Aggregate haben die Regelhüter des Rennsportverbandes FIA vor dieser Saison drastisch reduziert: Statt 2,4-Liter-V8-Motore verrichten V6-Triebwerke mit nur mehr 1,6 Liter Hubraum ihren Dienst. Mit dieser Verringerung des Brennraumes ging eine Erhöhung der Elektrifizierung einher.
Statt des V8-Motors mit Kers-System befeuert jetzt eine Power-Unit die Rennwagen. Das Antriebskonzept besteht aus dem V6-Turbo-Verbrenner mit einem Drehzahl-Limit von 15.000 U/Min und einem zweigeteilten Energierückgewinnungssystem. Jetzt unterstützten 163-E-PS für 33,3 Sekunden den Benzinmotor, der dadurch rund 35 Prozent weniger verbrauchen darf. "Wir haben sehr viel gelernt, was das integrale Entwickeln eines elektrifizierten Antriebskonzepts angeht", sagt Joachim Schommers, der bei Mercedes-Benz für die Motorenentwicklung verantwortlich ist.
Ein Bauteil, das demnächst in gleicher Funktionsweise in den Straßenautos zu finden sein wird: der elektrische Verdichter. Mit dessen Hilfe soll das Turboloch, also die Vortriebsschwäche bei niedrigen Drehzahlen, der Vergangenheit angehören. Funktioniert die elektrische Drehhilfe, können bei den Turboladern größere Schaufeln verwendet werden, da deren Trägheit keine Rolle mehr spielt. Das quetscht noch mehr Leistung aus den immer kleiner werdenden Brennräumen.
Hyundai und Audi verfolgen ein ähnliches Konzept. Auch wenn die Umsetzung bei den Serienmodellen anders sein wird als in der Formel 1, "ist für uns schon interessant, wie das in der Formel 1 funktioniert", sagt Schommers. Es sei in der Zukunft durchaus vorstellbar, dass der elektrische Verdichter wie bei Nico Rosberg durch die heißen Abgase des Auspuffs angetrieben wird.
Die Motorenkraft ist stärker als im vergangenen Jahr und auch die Rundenzeiten bewegen sich auf dem Niveau der Vorsaison - trotz der restriktiven Aerodynamik. "Das ist erst der Anfang", prophezeit Paddy Lowe, der Technikchef des Mercedes-Benz Formel-1-Teams. Wie stark der 1,6-Liter-Benzinmotor im F1-W05-Hybrid ist, zeigte das Rennen in Montreal, als in beiden Silberpfeilen die Hybrideinheit den Dienst quittierten und sie trotzdem mit dem Rest des Feldes mithalten konnten.
Wann springt der E-Motor wie stark dem Verbrenner zur Seite? Das ist auch für die Serienmodelle interessant
Ein wichtiger Grund für den PS-Überfluss ist die Reduktion der inneren Reibung. Dabei kehrte sich der Technologiefluss um: Die Innenwände der Zylinderlaufbuchsen des F1-Motors sind wie bei den Serienmodellen mit Nanoslide beschichtet. Das verringert die Friktion um 50 Prozent.
Um dieses Paket innerhalb von nur zweieinhalb Jahren zu schnüren, waren auch viele Stunden im Windkanal und am Simulationscomputer nötig. Da die FIA die Zeiten im Windkanal und auf der Teststrecke extrem zurückgefahren hat. Um trotzdem um den Titel mitfahren zu können, griffen die Kollegen auf Computer-Simulationen zurück. Bei der Produktion und Montage schaute das Team aus Brackley wieder zu den Serienkollegen ins Schwabenland und machten sich deren Expertise zu Nutzen. Mit Erfolg. Innerhalb von vier Monaten generierten die Formel-1-Ingenieure 5.000 neue Bauteile und neue Konstruktionsskizzen.
Der Wissensaustausch ist mittlerweile Routine: Mark Ellis, der Leiter der Simulationsabteilung in England steht in regem Kontakt mit seinem Serien-Pendant Ludger Dragon. Um die wenigen Testkilometer zu kompensieren, greifen die Formel-1-Ingenieure auch auf Fahrsimulationen und die Kompetenz der Daimler-Kollegen zurück.
Die Tüftler in Stuttgart profitieren von der Fahrbarkeit des Renn-Hybrids. Wann springt der E-Motor wie stark dem Verbrenner zur Seite? Das ist auch für die Serienmodelle interessant. Der S500 Plug-in-Hybrid wird sich von den Vorgängern gerade in dieser Hinsicht unterscheiden. Die elektrifizierte Oberklassen-Limousine wird dank 333-Biturbo-PS und dem 85-kW-E-Motor (116 PS) eine Systemleistung von 422 PS (325 kW) haben. Das reicht für einen Sprint aus dem Stand auf 100 km/h in 5,2 Sekunden und einer Spitzengeschwindigkeit von 250 km/h. Der Verbrauch ist mit 2,8 l/100 km angegeben. Die rein elektrische Reichweite beträgt 33 Kilometer.
Doch die nächsten Entwicklungsstufen der 8,7-kWh-Batterie sind schon in der Pipeline. In rund zwei Jahren sollen die Akkus die etwa 2,1 Tonnen schwere S-Klasse 50 Kilometer weit bringen und dabei die gleichen Abmessungen und Gewicht haben. Das komplette Hybrid-System wiegt rund 200 Kilogramm und kann bei allen heckgetriebenen Daimler-Modellen eingesetzt werden. Auch eine Kombination mit dem Allradantrieb ist vorgesehen.
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