Melanie Rogenmoser, Nikifor Korjagin und Matthias Weber aus dem Kanton Zug tüfteln gerne. Ihre Faszination für Technik und die Gedanken über die Umwelt zeigt sich nun in einer Projektarbeit von Schweizer Jugend forscht. Das Trio hat ein nachhaltiges Auto konstruiert, das weder elektrische Energie verbraucht noch Schadstoffe in der Umwelt verteilt.
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Mehr als heisse Luft: Das Auto ohne Schadstoffe
Mit Druckluft wird vor allem in der Industrie gearbeitet. Könnte man damit auch ein Auto antreiben? Das wollten drei Jugendliche herausfinden. Das Projekt hat es sogar ins Finale des Nationalen Wettbewerbs von Schweizer Jugend forscht (SJf) geschafft.
Für den Antrieb von bis zu 35 k/mh sorgt Druckluft. Bild: Melanie Rogenmoser
Von der Industrie ins Auto
Das Geheimnis der sauberen Fahrt ohne schädliche Emissionen heisst Druckluft. «Bereits in der Vergangenheit gab es Versuche, Trams oder eben Autos auf diese Weise anzutreiben», sagt Melanie Rogenmoser, Konstrukteurin und Berufsmaturandin. Heute wird Druckluft vor allem in der Industrie angewendet. Sie kommt etwa bei der Automation von Produktionsstrassen zum Einsatz. Ausserdem wird Druckluft auch für den Antrieb von Bohrmaschinen oder kleinen Schleifmaschinen gebraucht. Damit haben die SJf-Teilnehmer auch in ihrem Beruf zu tun. So bot es sich für die umweltbewussten Jugendlichen an, das Prinzip in der Neuzeit auf ein Fahrzeug zu übertragen.
So funktioniert das Prinzip des Druckluftantriebs
Das Auto erhält seine Energiezufuhr durch einen Drucklufttank, welcher mit einer Rahmbläserkapsel zu vergleichen ist. Jedoch ist der verwendete Tank beim Auto grösser und mit mehr Druck befüllt. Durch zwei Drosselventile wird der Druck auf einen Arbeitsdruck runtergeregelt. Anschliessend wird das Gas in den Motor geleitet. Dieser ist im Prinzip genau gleich aufgebaut wie ein V6-Verbrennungsmotor. Die Energie wird in Drehbewegung umgewandelt und über das Getriebe zu den Rädern geleitet.
Das kritische an einem Druckluftantrieb ist der Wirkungsgrad. Es gibt sehr viele Verluste im gesamten Energieverlauf. Beim Komprimieren von Luft wird Energie freigesetzt in Form von Wärme. Wird diese nicht genutzt, ist der Wirkungsgrad sehr niedrig. Wird die Luft wieder runtergeregelt, wird Energie in Form von Wärme von der Umgebung verwendet. Was dann zu vereisen der Ventile oder des Motors führen kann. Jedoch stösst ein Druckluftantrieb keinerlei schädliche Gase in Form von CO2 aus, was den Antrieb so umweltfreundlich macht. Zudem ist der Treibstoff Luft in Unmengen auf der Erde vorhanden.
Über 1000 Arbeitsstunden investiert
Beim konstruierten Fahrzeug handelt es sich um ein Modellauto im Massstab 1:10. Für den Antrieb von bis zu 35 km/h sorgt Druckluft. Das Technik-Trio hat vom Motor bis zum Chassis alles selber entwickelt. Dies hat auch damit zu tun, dass die Bauteile nicht im gewünschten Massstab erhältlich waren. So stammt sogar das Hauptregelventil aus eigener Schmiede. «Nur die Räder, Ventile und den Tank mussten wir kaufen», berichtet Melanie Rogenmoser.
Über tausend Stunden haben die SJf-Teilnehmer in das Luft-Auto investiert. «Wir sind sehr froh, dass am Ende unser Plan aufgegangen ist», sagt Melanie Rogenmoser. Während des Projekts konnten sie auf Unterstützung zählen: Der Fonds ihrer Schule (GIBZ Zug) hat die Arbeit im Rahmen einer Talentförderung finanziell unterstützt. Support gab es auch von Roche und V-Zug, den Arbeitgebern der Jugendlichen.
Info: Am 25. April haben sie am virtuellen Finale von Schweizer Jugend forscht für ihre Arbeit ein «sehr gut» erhalten. Wie es nun weitergeht, ist noch unklar. Auf jeden Fall hätten schon interessante Gespräche mit Personen aus der Autobranche stattgefunden. Im Herbst präsentiert das Team an der Ausstellung von Schweizer Jugend forscht das kleine Auto der Öffentlichkeit.
