Campus Horb lehrt Prüfingenieure Elektromobilität
Auf dem Campus Horb der Dualen Hochschule Baden-Württemberg lernen angehende Prüfingenieure von TÜV Süd, Dekra, GTÜ und anderen Prüfcentern Elektromobilität von der Pike auf. Gerade hat ein Studententeam einen Smart zum Stromer umgebaut und sich um dessen Straßenzulassung gekümmert. In einem weiteren Praxisprojekt hybridisierten Studenten einen Elektroroller. Theoretische Hintergründe ergeben sich dabei fast von selbst.
Die Mittagssonne fällt aufs Neckar-Städtchen Horb. Bewaldete Hügel ringsum. Ein Idyll, in dem nur Autolärm von der nahen Landstraße stört.
Einem der Lärmer geht es nun an den Kragen. Husam Awwad und Sascha Kunz, beide Anfang 30, haben sich Werkzeug bereitgelegt, um einen gebrauchten Smart fortwo zum Elektroauto umzubauen. Der Smart-Umbau ist Teil ihrer Semesterarbeit an der Dualen Hochschule Baden-Württemberg (DHBW). Die angehenden Maschinenbau-Ingenieure mit Schwerpunkt Kfz-Prüftechnik sind als „Duale Studenten“ beim TÜV Süd angestellt und absolvieren hier in Horb die theoretischen Parts ihres Studiums.
Prüfingenieure für Elektromobilität und Hybride sind rar
Ihr Engagement beim Smart-Umbau wird von ihrem Arbeitgeber voll unterstützt. Denn Experten für Elektrofahrzeuge und Hybride sind rar in den Prüfstellen. In Horb gehen die Prüforganisationen diesen Mangel gemeinsam mit der DHBW an.
Damit sie am Hochvolt-Antriebssystem arbeiten dürfen, haben Awwad und Kunz vor dem Umbau eigens eine Schulung besucht. Bald soll sie für angehende Ingenieure der DHBW Standard werden – sie sollen Elektromobilität und damit verbundene Risiken und Mängel hier von der Pike auf kennenlernen. Theoretisch und praktisch.
Awwad und Kunz ziehen den Smart dafür zunächst bis auf die Knochen aus. Beide waren vor dem Studium Kfz-Mechaniker. Mit geübten Griffen demontieren sie Kühler, Auspuff, Stoßstange und Innenraumverkleidungen. Schließlich sinkt auch der Verbrennungsmotor samt Getriebe auf einen Hubwagen, den Awwad zuvor unter dem aufgebockten Smart in Stellung gebracht hatte.
Als Nächstes macht sich das Duo daran, das Getriebe vom Verbrenner zu trennen. Es wird noch gebraucht, um die 25 kW Leistung und 120 Nm Drehmoment jener Elektromaschine zu übertragen, die Kunz nun statt des Verbrenners ans Getriebehaus anflanscht.
Mit 60 kg Gewicht, 35 cm Länge und 30 cm Durchmesser wirkt die Induktionsmaschine gegenüber dem alten Motor geradezu mickrig. Beim Anziehen der Schrauben debattieren die zwei, ob die Leistung reichen wird oder ob sie da gerade einen Flitzer zum Kriecher umbauen? „120 Nm sollten für den Smart reichen“, findet Awwad. Als Benziner mit 52 kW habe der fast ein Viertel weniger Drehmoment.
Nach der Vormontage der Antriebseinheit wendet sich Kunz dem Tacho zu. „Tank- und Temperaturanzeige brauchen wir nicht mehr“, erklärt er und setzt mit flinken Händen eine neue Blende ins Gerät ein. Dann montiert er rechts hinterm Lenkrad ein Display auf das Armaturenbrett, an dem das Ladeniveau der Batterie ablesbar sein wird. Währenddessen hat sein Kollege den Kofferraum für den Einbau der Leistungselektronik präpariert.
Ehe sie diese einsetzen, muss der Tank zugunsten der Batterie weichen. Zum ersten Mal hadern die angehenden TÜV-Prüfer mit der Montageanleitung. „Kann nicht wahr sein! Wir sollen den Tank aufbohren, um das restliche Benzin abzulassen“, schimpft Awwad. Sie einigen sich, die Neige stattdessen fachgerecht abzupumpen. Dann geht es nicht mehr weiter. Alle Schrauben sind gelöst. Doch Hinterachse und Tankstutzen nehmen dem sperrigen Hohlkörper jede Bewegungsfreiheit. Schließlich geben sie auf. Kunz zückt die Flex und zerlegt kurzerhand den Tank.
Zuletzt fällt auch der Motorkabelbaum. Nun kann der Neuaufbau beginnen. Ächzend zieht Kunz Kabel für Bremsleuchte, Display und diverse Steuerungselemente. Dann ist die erste Kernkomponente des Elektroantriebs an der Reihe. Über die ganze Breite des Smarts sinkt die Leistungselektronik in den präparierten Kofferraum.
Prüfingenieure müssen Smart auf Elektromobilität umrüsten
Anschließend liften die zwei mit einer mobilen Hebebühne die 120 kg schwere Batterie an die Leerstelle, die der Tank am Unterboden hinterlassen hat. Wegen der exponierten Lage schützt ein robuster Stahlkasten den Energiespeicher, der nun in den Bohrungen für den Tank verschraubt wird. Bei 100 V Nennspannung und 176 Ah Kapazität speichert der gigantische Akku 17,6 kWh Energie. Laut Hersteller soll das je nach Wetterlage und Fahrstil für 100 km bis 150 km Fahrstrecke reichen.
Dass die Studenten einen Umbausatz des Umrüsters BEA-tricks aus Herne verbauen, ist laut ihrer Professorin Antje Katona der knappen Zeit geschuldet. „Eine Eigenkonstruktion hätte den Rahmen gesprengt“, sagt sie. Zumal die angehenden Prüfer möglichst bald am realen Elektrofahrzeug studieren sollen. „Die Theorie ergibt sich fast automatisch“, erklärt Katona. So habe sie im Vorfeld mit ihren Studenten durchgerechnet, wie der Umbau-Smart im Kostenvergleich mit einem Diesel und Benziner abschneidet. „Finanziell lohnt sich das eher nicht“, resümiert sie.
Hier an der DHBW erfüllt der Umbau seinen Zweck. Mit jedem Praxisprojekt erkunden die angehenden Ingenieure ein Stück Elektromobilität, das ihnen im Prüfalltag begegnen kann. Mit dem Schraubenschlüssel in der Hand wappnen sie sich für die Zukunft.
Das war auch in einem Projekt von Katonas Kollegen Wolf Burger der Fall. Zwei seiner Studenten hybridisierten im letzten Semester einen Elektroroller. Mit 25 km Reichweite ließ er im Alltag viele Wünsche offen. „Statt einfach zusätzliche Batterien einzubauen, hat das Team zunächst eine Gesamtenergiebilanz des Triebstrangs inklusive Herstellung und Recycling erstellt“, berichtet Burger.
Statt der energieintensiven Batterie fiel die Wahl auf einen direkteinspritzenden Zweitaktmotor. Dort, wo bei gewöhnlichen Rollern der Auspuff verläuft, haben die Studenten eine kompakte selbst konstruierte Motor-Generator-Einheit samt Tank und Auspuff angebaut. Laut ihrer Bilanzierung haben sie so über 5000 km bis zum energetischen Gleichstand mit der Batterie-Alternative frei. Mit Bioethanol habe ihr Roller sogar Vorteile gegenüber einem Elektroroller, der nur Solarstrom tankt.
Auch Katona will es nicht beim Umbau belassen. Folgeprojekte sind bereits geplant. Ein Studententeam wird eine Schaltung für den Smart entwickeln, ein anderes einen Range Extender. „Wo der Kühler saß, wird Bauraum für einen Zwei- oder Viertakter frei“, sagt die Professorin. Der soll Strom erzeugen, um die Reichweite an die ländliche Region anzupassen. Im Winter, wenn Heizung, Beleuchtung und weitere Nebenverbraucher laufen, sind 18 kWh ohnehin knapp bemessen. In ihren Vorlesungen hinterlegt sie die Projekte theoretisch.
Awwad und Kunz haben dabei viel über die Komponenten gelernt, die sie nun einbauen. Elektromotorenkonzepte und Batterie-Chemie sind ihnen ebenso geläufig wie Funktion und etwaige Schwachpunkte von Leistungselektroniken. Und natürlich ging es im Hörsaal um Fragen der technischen Sicherheit und Überwachung.
Auch beim Umbau haben die Studenten die Prüferbrille auf. Sie haben dem Umrüster fest versprochen, Verbesserungsvorschläge zu sammeln. Ihre Liste füllt sich zusehends.
TÜV, Dekra & Co. brauchen dringend Prüfingenieure für Elektromobilität
Die Professorin denkt weiter. „Es sind Kooperationen zur Entwicklung weiterer Umbausätze angedacht“, berichtet sie. Spannende Projekte für ihre Hochschule, die für die Umrüster zu einer beratenden, konstruierenden und erprobenden „Entwicklungsabteilung“ werden könnte. Und durch den direkten Draht zu TÜV, Dekra & Co. könnten Studenten auch die Straßenzulassungen begleiten. Der Gewinn für die Prüforganisationen: Sie bekämen praxiserprobte Prüfer für Elektrofahrzeuge ins Haus.
Beim Smart greift dieses Konzept schon. Kunz findet es reizvoll. Nicht nur, weil seine Vergangenheit als Kfz-Meister in seine Zukunft als Prüfingenieur einfließt. Sondern weil seine Sinne schon beim Schrauben für etwaige Mängel bei der Zulassung geschärft sind.
Einer davon fällt ihm kurz vor Schluss auf. Als der Antriebsstrang vorschriftsgemäß grell-orange verkabelt ist, vermisst er einen gut zugänglichen, leicht bedienbaren Notausschalter. Für Monteure und Ersthelfer ein Muss. Stattdessen gibt es einen schwergängigen Trennstecker im Kofferraum. „Das ist nicht überzeugend gelöst“, kritisiert Kunz.
Wie Awwad beschleicht ihn nun nach Anschließen der Batterie ein mulmiges Gefühl – trotz Schulung. „Der Umgang mit Hochvolttechnik gehört ins Curriculum angehender Fahrzeugingenieure“, erklärt ihre Professorin, während die beiden die Zielgerade des Umbaus erreichen.
Der Smart hat wieder sein Blechkleid auf den Knochen. Noch auf der Hebebühne startet der erste Test. Die Räder drehen sich – in die falsche Richtung. „Ups“, entfährt es Kunz. Das Problem ist fix gelöst. Vertauschte Pole im Steuergerät.
Dann ist es so weit: Der Smart kann in sein zweites Leben rollen. Sein Restwert hat sich durch den knapp 15 000 € teuren Umbausatz vervierfacht. Kunz startet zur Proberunde auf dem Hochschulparkplatz. Der Tritt aufs Gas entlockt ihm ein breites Grinsen. „25 kW reichen“, sagt er sichtlich beeindruckt vom lautlos-rasanten Kavalierstart. Theoretisch war ihm klar, dass der E-Motor aus dem Stand volles Drehmoment entfaltet. Doch Wissen ist nicht Fühlen. „Geht ab wie die Feuerwehr“, raunt er Awwad zu, als er das Steuer übergibt.
Nach der Zulassung wird der Elektro-Smart zum DHBW-Fuhrpark gehören und zugleich Forschungsgegenstand für die Studenten sein. Sie können die Elektromobilität in Zukunft ganz praktisch erschrauben und erfahren.
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