Nicht nur der Preis für Erdgas steigt. Sie steigen weiter. Experten sind sich einig, dass ein plötzlicher Rückgang unwahrscheinlich ist.
Was ist die Ursache für diesen Anstieg? Es ist einfache Wirtschaftslehre. Öl ist teuer, weil die Menschen bereit sind, dafür zu zahlen. Vor Jahrzehnten war der Besitz eines Autos in den wohlhabenden westlichen Ländern ein Luxus. Es hat sich verändert. Derzeit kommen in Ländern wie China und Indien Millionen neuer Fahrer hinzu. Die Zahl der Autos ist gestiegen. Mehr Nachfrage. Die Preise sind höher.
Es gibt eine dunkle Seite. Öl ist begrenzt. Wir verbrennen es schneller als es entsteht. Der Druck, den Verbrauch zu senken, die Nachfrage zu reduzieren und das Überangebot auszuweiten, nimmt zu.
Eine der direktesten Möglichkeiten, unsere Abhängigkeit vom Öl zu verringern, besteht darin, die Art und Weise zu ändern, wie wir fahren. Autohersteller reagieren. Sie modifizierten den Standard-Benzinmotor. Sie führten einen Hybrid ein. Sie testen alternative Kraftstoffe. Aber was ist die effektivste Lösung? Machen Sie das Auto leichter.
Die Physik lügt nicht. Weniger Masse bedeutet weniger Energie, um das Fahrzeug zu bewegen. Denken Sie darüber nach, einen Rucksack zu tragen. Es ist leer und sehr einfach. Die Steine stapeln sich und es ist sehr anstrengend. Das Gleiche gilt für den Motor. Je geringer das Transportgewicht, desto besser die Kraftstoffeffizienz.
Aber man kann nicht einfach den Stahl abziehen und auf das Beste hoffen. Sicherheit darf nicht geopfert werden. Die Haltbarkeit darf nicht beeinträchtigt werden. Wenn Ihr Auto bei einem Unfall beschädigt wird, hilft kein erhöhter MPG.
Hier kommt Kohlefaser ins Spiel. Es ist nicht mehr nur ein Schlagwort für Supersportwagen. Dies ist das Material, das das Gewichtssicherheitsparadoxon löst.
Was ist Kohlefaser?
Kohlefaser ist ein Polymer aus dünnen, aber starken kristallinen Kohlenstofffilamenten. Diese Filamente werden gebündelt und zu Stoff verwoben. Anschließend wird der Stoff in eine Harzmatrix eingebettet. Ergebnis? Sehr starkes und sehr leichtes Verbundmaterial.
Es ist gewichtsmäßig härter als Stahl. Stärker als Aluminium. Und es wird nicht rosten.
Könnte diese Substanz der Schlüssel zur Beendigung unserer Ölsucht sein?
Kohlefaser ist keine Zauberei. Es handelt sich um ein Verbundmaterial aus mikroskopisch kleinen Kohlenstofffasern, die dünner als ein menschliches Haar sind. Die Fäden werden zu Garn gedreht, zu Stoff gewebt und anschließend in Harz getränkt. Stellen Sie sich eine Form in Erwachsenengröße vor. Geben Sie das Harz in die Form und fügen Sie den Härter hinzu, um es in eine dauerhafte Form auszuhärten.
Ingenieure lieben es. Es ist fünfmal stärker als Stahl. Es ist doppelt so schwer. Und das Gewicht sinkt um etwa zwei Drittel.
Die meisten Autos verwenden Stahl. Der Ersatz durch Kohlefaser reduziert das Gewicht des Fahrzeugs um 60 %. Es ist mehr als nur eine Zahl. Dies ist ein direkter Weg zur Effizienzsteigerung. Der Kraftstoffverbrauch ist um 30 % gesunken. Die Treibhausgasemissionen werden um 10–20 Prozent reduziert. Der Motor muss nicht gewechselt werden. Mit der gleichen Ausrüstung erreichen Sie mehr Meilen pro Gallone.
Wie Kohlefaser die Ölkrise lösen kann
Die Berechnung ist einfach. Ein leichteres Auto benötigt weniger Energie zum Bewegen. Wenn Hersteller leichtere Karosserien bauen, können diese mit kleineren, leistungsstärkeren Motoren ausgestattet werden. Oder es könnte auf einen Elektroantrieb umgestellt werden. Die Reichweite der Batterie wird verlängert, da das Auto kein nennenswertes Eigengewicht mehr hat. So funktioniert es. Reduzieren Sie die Masse, steigern Sie die Effizienz und bieten Sie vielseitige Motoroptionen. Dieser Stoff ist der Weg zur Lösung der Ölkrise.
Aber wenn es so perfekt ist, warum werden dann nicht alle Autos damit gebaut?
Ist Kohlefaser für den täglichen Gebrauch sicher?
Sicherheit steht für Käufer an erster Stelle. Es hilft nichts, wenn ein Auto mit 160 Meilen pro Stunde bei 50 Meilen pro Stunde in einen Pfannkuchen verwandelt.
Kohlefaser hält lange. In Crashsimulationen hat es eine Leistung gezeigt, die der von Stahl entspricht. Überraschenderweise schrumpft es nicht. Es absorbiert Stöße. Alle F1-Rennwagen bestehen aus Kohlefaser. Es geht nicht nur um Geschwindigkeit. Dies ist eine Sicherheitsanforderung. Das Cockpit muss extremen Kräften standhalten. Wenn es gut genug für die Formel 1 ist, ist es auch gut genug für die Straße.
Produktionsengpässe
Wir haben also die Zutaten. Es verfügt über Sicherheitsnachweise. Kraftstoff sparen. Das Problem ist die Größe. Die Herstellung von Carbonfasern braucht Zeit. teuer.
Man kann eine Kohlefaserkuppel nicht in 3 Sekunden aus einer Presse stanzen wie Stahl. Der Prozess umfasst das Auftragen der Schichten von Hand oder maschinell, das Aushärten im Ofen oder Autoklaven und das zusätzliche Schneiden. Dies wird mehrere Stunden dauern. Manchmal sogar der Tag.
Das Stahlwerk ist weiterhin in Betrieb. Dies gilt nicht für Kohlefaserteile. Der Preis des Pfunds ist hoch. Der Preis der Form wird höher sein. Jedes Teil erfordert eine präzise Form. Möchten Sie das Modell ändern? Erstellen Sie eine neue Vorlage. Möchten Sie einen Fehler beheben? Neugestaltung.
Wirtschaftliche Machbarkeit und Vorteile für die Umwelt
Die Vorteile für die Umwelt sind real. Bewährte technische Vorteile. Nicht so in der Wirtschaft.
Massenproduktion erfordert Geschwindigkeit. Kohlefaser erfordert Geduld. Bis die Herstellungsprozesse schneller und kostengünstiger werden, bleibt dieses Material im Hochleistungsbereich. Fahrzeuge. Rennen. Ein Luxusmodell mit begrenzter Stückzahl.
Die Ölkrise erfordert eine globale Lösung. Wie Kohlefaser funktioniert. Aber es ist nicht einfach skalierbar. Stahl ist billig. Es ist sehr schnell. Es ist überall.
Wir stecken also in der Mitte fest. Wir wissen, dass die Zukunft rosig ist. Wir wissen, dass diese Technologie existiert. Wir können es nicht schnell genug bauen, um den Planeten zu einem Preis zu retten, den sich der Durchschnittskäufer leisten kann.
Vielleicht ändert sich das. Wahrscheinlich nicht.
Warum Kohlefaser immer noch ein Premiummaterial ist
Ich war heute beim Verkäufer. Neben dem Corolla wird man nicht viel Kohlefaser finden. Die Liste der Serienautos, die dies nutzen, ist kurz. BMW M6. Chevrolet Corvette ZR1. Ford GT. Audi R8. Was verbindet sie? Preis. Die meisten beginnen bei 100.000 US-Dollar oder mehr.
Kohlefaser ist teuer und daher selten. Vor zehn Jahren kostete dieses Material 150 Dollar pro Kilogramm. Der aktuelle Preis liegt bei etwa 10 US-Dollar pro Kilo. Es sieht billig aus. Vergleich mit Stahl. Stahl kostet weniger als 1 Dollar pro Kilo. Der Unterschied ist riesig.
Analysten sagen, dass Kohlefaser einen Preis von 5 US-Dollar pro Pfund erreichen muss, um sich durchzusetzen. Die Kosten sind das größte Hindernis. Ohne diese Reduzierung ist es unwahrscheinlich, dass es sich um eine tragfähige Energielösung für die breite Masse handelt.
Ein Recycling-Albtraum
Der Preis ist nicht das einzige Problem. Abfallmanagement bereitet Kopfzerbrechen. Wenn ein Stahlauto entsorgt wird, schmilzt es. Stahlmaterial kann für verschiedene Autos und Gebäude verwendet werden. Das ist ein Zyklus.
Kohlefaser durchbricht den Kreislauf. Es kann nicht gebrochen werden. Es ist schwer zu recyceln. Durch Recycling wird die Festigkeit der Fasern geschwächt. Aus Altautos gewonnene Kohlefasern sind nicht stark genug, um neue Autos herzustellen. Das ist ein großes Problem.
Mehr Kohlefaserautos würden Öl sparen. Sie produzieren auch Abfall, mit dem wir noch nicht umgehen können.
Jetzt ist Kohlefaser sehr leicht. Sehr langlebig. Es ist sicher. Es könnte zur Lösung der Ölkrise beitragen. Aber es ist teuer. Und Recycling ist schwierig. Im Moment ist es nur ein kleiner Teil des Energiepuzzles. Dies ist gepaart mit einem leistungsstarken Motor. Die Materialien sind günstiger. Bessere Fahrgewohnheiten. Das ist die wirkliche Lösung.
Aluminium: eine praktische Alternative?
Autohersteller suchen nach Materialien, die leichter und billiger sind. Aluminium erfüllt diese Anforderung. Nicht so stark wie Stahl. Aber es ist viel leichter.
Hersteller verwenden es in Motorteilen. Einige der Körperteile. Es ist nicht überall verfügbar. Stärke ist wichtig. Aufgrund seiner geringen Kosten und seines geringen Gewichts ist Aluminium jedoch in modernen Autos immer häufiger anzutreffen.
Wenn Sie mehr wissen möchten, sehen Sie sich die Links auf der nächsten Seite an.
Aluminium: Ein weiterer Kraftstoffsparer?
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Weitere attraktive Links
- Kohlenstoffstruktur
-Transportabteilung des Oak Ridge National Laboratory
Gehen
- Kanelos, Mike. „Karbonfaser-Autos erscheinen täglich“ CNET. http://www.news.com/Here-comes-the-everyday-carbon-fiber-car/2100-1008_3-6114289.html
- Motavari, Jim. „Wie hoch ist der Verbrennungswirkungsgrad eines Verbrennungsmotors?“ http://www.thedailygreen.com/living-green/blogs/cars-transportation/gas-mileage-limit-460513
-Oak Ridge National Laboratory. „Kohlefaserautos können Amerika auf den Weg zur Effizienz bringen.“ http://www.ornl.gov/info/press_releases/get_press_release.cfm?ReleaseNumber=mr20060306-00 - Kittel, Doug. „Magnesium und Aluminium sind der Schlüssel zur Gewichtsreduzierung von Fahrzeugen.“ Design-Neuigkeiten. http://www.designnews.com/article/CA6553122.html
- Woodyard, Chris. „Kohlefaser glänzt wie ein Diamant.“ USA heute. http://www.usatoday.com/money/autos/2005-07-25-carbon-fiber-usat_x.htm
- Soltec. „Brief des Präsidenten“ http://www.zoltek.com/aboutus/ceo.php
