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ENERGIESPEICHERN

Druckluft im mobilen Einsatz (II)


Weiter mit der allgemeinen Chronologie: Ein Unternehmen, das sich ebenfalls über Jahrzehnte konsequent mit Druckluftantrieben beschäftigt, ist die im September 2000 von dem Motordesigner Angelo Di Pietro gegründete australische Firma Engineair Pty Ltd. in Brooklyn, Victoria, über die erstmals im März 2004 in der Presse berichtet wird.

Di Pietro, der aus dem italienischen Ort Avellino stammt, arbeitete 1969 und 1970 im Stuttgarter Entwicklungslabor von Mercedes Benz am Wankel-Motor und wanderte 1971 nach Australien aus, wo er sich später mit der Druckluft-Antriebstechnik befaßt.

Nach zweijähriger Arbeit erzielt er 1999 einen Durchbruch bei der Entwicklung eines besonders effizienten Druckluft-Motors, meldet diesen zum Patent an und baut einen Prototypen seiner Erfindung (,Rotary Piston Engine’, US-Nr. 6.868.822, erteilt 2005).

Das als Rotary Air Engine bezeichnete Konzept basiert auf einem einfachen zylindrischen Drehkolben, der ohne Reibung in einem zylindrischen Stator rollt und keine herkömmliche Kurbelwelle hat. Er unterliegt daher keiner Hin- und Herbewegung, wodurch keine Vibrationen entstehen. Die Druckluft wird in sechs Expansionskammern geleitet und bewegt dadurch einen einzelnen Rotationszylinder. Die Motordrehzahl und das Drehmoment werden einfach durch Drosselung der Luftmenge oder des Luftdrucks im Motor geregelt.

Enginair Kleintransporter

Enginair-Kleintransporter

Die neuen Druckluftmotoren, auch unter dem Namen ,Rotary Positive Displacement Air Engines’ bekannt, werden bald darauf erfolgreich in kleineren Fahrzeugen, Rollern und sogar als Außenborder für Boote getestet. Sie sind so klein, daß sie sogar direkt als Radnabenmotoren eingesetzt werden können.

Im August 2004 stellt das Unternehmen einen marktreifen, mit Druckluft betriebenen Kleintransporter vor (Gator), der im Auftrag der Stadt Melbourne für die Pflege vpn Parks und Gärten eingesetzt wird. Das Projekt wird bis 2005 laufen und dem Initiator CityWide die Möglichkeit geben, das Fahrzeug unter verschiedenen Umweltbedingungen zu testen.

Außerdem wird in Zusammenarbeit mit der Melbourner Marktbehörde ein Enginair Carrier zum Einsatz im geschlossenen Melbourne Wholesale Fruit & Vegetable Market entwickelt, wo bislang 300 Transporter mit lauten, benzinschluckenden und Abgase emittierenden 2-Kolbenmotoren herumfahren.

Das von Engineair vorgestellte Fahrzeug ist mit einem speziell entwickelten Rotationskolbenmotor ausgestattet und erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von 50 km/h. Interessenten melden sich aus den USA, China, den Niederlanden und Großbritannien.

Enginair Car

Enginair Car

Im April 2006 berichten die Blogs, daß die Rotary Air Engine inzwischen einen Wirkungsgrad von fast 100 % erreicht. Offiziell wird von 94 % gesprochen, später wird eine mechanischen Effizienz von 90 % angegeben.

Neben dem Innenraum-Transporter Enviro 1, der auf dem Foto von 2010 schon sehr professionell aussieht, entwickelt Di Pietro auch einen Druckluft-betriebenen Kleinwagen für zwei Personen. Ausführliche Testergebnisse des Enginair Car sind bislang aber nicht veröffentlicht worden, und auch über eine Produktion oder gar über Verkäufe ist nichts in Erfahrung zu bringen.

Ein Druckluft-Motor von Di Pietro bildet auch den Antrieb des Motorrads, das der australische Industriedesigner Edwin Conan Ende 2009 vorstellt. Das Green Speed Air Powered Motorcycle ist eine umgebaute Suzuki GP100 aus den 1970ern, von der allerdings kaum mehr als der Rahmen, die Reifen und die Bremsen übrig geblieben sind. Andere Quellen nennen Evin Yi Yan vom Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT) als Designer dieses Motorrads

Zwei Kohlefaser-Drucklufttanks liefern genug Energie, um die Drehzahl des Motors auf 3.000 U/m zu beschleunigen, wodurch auf ein Getriebe verzichtet werden kann. Bei einer Serienproduktion soll das Motorrad zusammen mit einem Solarpaneel ausgeliefert werden, das einen Kompressor zur Befüllung der Tanks betreibt.

In einem im Juni 2011 veröffentlichten Video zeigt die Engineair einen Gabelstapler, der mit der Rotary Air Engine betrieben wird – sich aber etwas knatternd anhört.

Im November 2011 präsentiert der Industriedesign-Student Dean Benstead vom RMIT auf der Sydney Motorcycle & Scooter Show in Australien seine O2 Pursuit, den vollständig funktionierenden Prototyp eines druckluftbetriebenen Motorrads, das auf der Geometrie eines aktuellen 250-cm3-Motocross-Motorrads basiert (Yamaha WR250R) und einen 10 kg schweren 9-Kammer-Luftmotor von Di Pietro als Antrieb verwendet. Von diesem sind derweil sechs Prototypen gebaut worden, von denen jeder effizienter, leistungsfähiger und leichter ist als der vorherige.


O2 Pursuit

Um die O2 Pursuit zu entwickeln, arbeitete Benstead etwa ein Jahr lang mit Yamaha Australien sowie mit dem RMIT-Dozenten Simon Curlis und dem Automobildesigner Marcus Hotblack zusammen. Das Projekt hatte bereits im Vorjahr bei den Melbourne Design Awards 2010 den Preis der Kategorie ‚Produktdesign – Automobil und Transport‘ gewonnen.

In seiner jetzigen Form kann das knapp 100 kg schwere Motorrad Geschwindigkeiten von über 100 km/h erreichen. Bei etwa 25 – 45 km/h beträgt die Fahrzeit fast eine Viertelstunde. Die Druckluft stammt aus einer Standard-Tauchflasche, die mit bis zu 200 bar (3.000 psi) komprimierter Luft befüllt ist. Um eine wirklich umweltfreundliche Fahrt zu ermöglichen, soll die Luft mit Hilfe von Solar- oder Windenergie komprimiert werden.

Da der erste Prototyp mit dem Schwerpunkt auf Design und nicht auf Technik entwickelt wurde, glaubt Benstead, daß die Leistung mit weiteren Entwicklungen noch verbessert werden kann. So soll der nächste Prototyp aus völlig andere Materialien wie Aluminium oder gar gedrucktem Titan bestehen, wodurch das Gewicht mit dem eines schweren Mountainbikes vergleichbar wäre. Bislang läßt sich aber nichts über eine Umsetzung finden.

Im Oktober 2012 gehört die O2 Pursuit zu den 15 Finalisten des diesjährigen James Dyson Award – bei immerhin 501 Einsendungen von Universitätsstudenten aus 18 Ländern. Außerdem wird berichtet, daß das Motorrad inzwischen eine Geschwindigkeit von 140 km/h erreicht - und pro Lufttankfüllung 100 km weit kommt.

Revolver Grafik

Revolver
(Grafik)

Und auch die Engineair wird ausgezeichnet: Im März 2013 ist sie eines von fünf Unternehmen, die als Gewinner der ersten GE ecomagination Challenge für Australien und Neuseeland jeweils einen Innovationspreis in Höhe von 100.000 $ für ihre bahnbrechenden Lösungen erhalten. Zudem hilft die General Electric den Gewinnern auch auf technischer Ebene und durch den Zugang zu den Geschäftsbeziehungen des Konzerns.

Die Sache mit den Zweirädern macht derweil Schule: Mitte 2013 entwirft der taiwanesische Designstudent Darren Kuo ein ein Druckluft-Motorrad mit einem Engineair-Motor und einer drehbaren Kammer, in der mehrere Lufttanks nacheinander genutzt werden, um den Motor anzutreiben. Weshalb das Kraftrad auch den naheliegenden Namen Revolver trägt.

Fast zeitgleich werden zwei Videos veröffentlicht, in denen Mitglieder der Deakin University im australischen Geelong über ihre Entwicklungsarbeiten im Zusammenhang mit einem von der Ford Motor Co. ausgeschriebenen Wettbewerb zum 100-jährigen Jubiläum der Markteinführung des berühmten Modells T berichten. Dabei geht es um die Gestaltung eines Modells T für das 21. Jahrhundert (‚Ford T of the 21st Century‘).

Tatsächlich gelingt es dem Deakin-Team den mit 25.000 Dollar dotierten ersten Preis ‚abzuräumen‘ – und zwar mit einem dreirädrigen Gefährt mit drei Sitzplätzen, das über zwei Druckluftmotoren von Engineair verfügt, die an den Vorderrädern angebracht sind. Das steuerbare Hinterrad dient der Manövrierfähigkeit. Der Lufttank aus Kohlefaser befindet sich in der Mitte des Fahrzeugs und ermöglicht eine Reichweite von 80 km.

Der T2 genannte Entwurf war schon im April 2012 im Ford Discovery Centre ausgestellt worden, einem 1999 eröffneten Joint-Venture mit der benachbarten Universität. Dem Team zufolge könnte der Wagen, sollte er in Produktion gehen, für etwa 9.000 $ verkauft werden. Bislang gibt es neben den Grafiken aber nur ein kleines, ferngelenktes Modell, während das Team weiter an einem funktionierenden Prototyp arbeitet und nach Investoren sucht.

Angell Grafik

Angell
(Grafik)

Ein Scooter-Konzept des australischen RMIT-Studenten Darby Bicheno, dessen nachhaltiges EcoMoto teilweise aus dampfgepreßtem Bambus besteht und ebenfalls um den Luftmotor von Engineair herum gebaut ist, folgt im Oktober 2013. Mit einem 3D-Drucker wird von ihm ein 1:5 Modell seines Studioprojekts im dritten Studienjahr hergestellt.

Weitere Designs sind im Jahr 2014 das Motorrad Kangaroo des Produktdesigners Bart van Driessche aus Delft in den Niederlanden, sowie das Ersthelfer-Motorrad Angell und das Transport-Dreirad Airgo, beides Projekte des Studenten Marty Laurita aus Providence in Rhode Island.

Im August 2014 wird der neue Engineair-Motor gezeigt, der neun Kammern besitzt und als erstes an einem Motorroller installiert wird. Er kann als Backup auch elektrischen Strom durch Druckluft erzeugen. Während sich der 6-Kammer-Motor am besten für stationäre Anwendungen eignet, bei denen der Luftdruck bei etwa 150 psi liegt, ist der 9-Kammer-Motor für mobile Anwendungen gedacht, bei denen die Druckluft normalerweise bei 3.000 psi oder höher gespeichert wird.

In einem kurzen Video vom Mai 2016 demonstriert Di Pietro den kompakten 9-Kammer-Druckluftmotor, der nur 7,2 kg wiegt und dennoch ein 600 kg schweres Fahrzeug antreiben kann. Dem folgt im September 2017 eine ausführliche Beschreibung der Funktionsweise mit 3D-Modellen, die von dem Ingenieur Jaroslaw Zwierzchowski von der Fakultät für Mechatronik und Maschinenbau der Universität Kielce in Polen erstellt worden ist.

Im Juni 2019 wird auf okpal.com eine Crowdfunding-Kampagne gestartet, um zwei neue Technologien zu vereinen und die Drucklufttechnik voranzubringen – den Engineair-Motor und den Volvo-Prototyp Volvo Air Motion (s.u.). Über das Ergebnis ist nichts bekannt. Die Firma Engineair ist auch weiterhin präsent, scheint aber noch immer keine kommerziellen Erfolge erzielt zu haben.


Ebenfalls im Jahr 2004 tritt die Magesa Trust GmbH aus dem schweizerischen Trimmis auf den Plan (ein ehemaliger Lizenznehmer von MDI) und gibt bekannt, daß man im September 2006 (zuvor im Mai 2005) mit der Serienproduktion des Aircar Modular 4 (o. AirSquad) beginnen werde, bei dem ein selbstentwickelter 6-Zylinder mit 600 cm3 zum Einsatz kommen soll. Bis dahin sollen die Testphase beendet und die Herstellung der ersten Vorserie in Österreich begonnen haben. Als Preis des Wagens in der Grundausstattung wird ein Betrag unterhalb von 10.000 € genannt. Laut eigenen Angaben habe das Unternehmen bereits 45.000 Vorbestellungen.

Allerdings geht die Magesa der Herren Mattheiss, Bergmann und Ramsauer bereits im März 2006 in Liquidation – und ward nicht mehr gesehen.

PHEV Druckluft-Hybrid-Auto

PHEV


Mitte 2005 wird aus Südkorea bekannt, daß die 1996 gegründete Firma EnerGine Corp. mit Sitz in Seoul an der Entwicklung eines Druckluft-Fahrzeugs arbeitet. Das computergesteuerte Pneumatic-Hybrid Electric Vehicle (PHEV) besitzt einen batteriebetriebenen 48 V Elektromotor-Kompressor, der die Luft zum Antrieb des Motors komprimiert. Einigen Berichten zufolge wird der Wagen mit Druckluft betrieben, bis es eine Reisegeschwindigkeit von ca. 25 km/h erreicht, dann schaltet sich ein Traktions-Elektromotor ein.

Die Entwicklung geht auf das Jahr 1969 zurück, doch erst 1984 werden die ersten Testfahrten mit 20 km/h absolviert, während 1992 die Patente in zehn Ländern beantragt werden.  Bei den Versuchsfahrten 1997 erreicht der Wagen eine Geschwindigkeit von 40 km/h, im Jahr 2000 sind es bereits 100 km/h, und 2002 werden 130 km/h erreicht. In diesem Jahr wird das Fahrzeug auch auf dem Autosalon Genf und der Paris International Motor Show vorgestellt.

Ein kanadischen Patent des PHEV wird 2002 angemeldet und 2007 erteilt (CA-Nr. 2451384). Zu diesem Zeitpunkt ist die Firma eigenen Aussagen zufolge bereit, die Serienproduktion des auf dem Daihatsu Matiz basierenden Modells zu starten – doch das Einzige, was Monate später veröffentlicht wird, sind Berichte darüber, daß der CEO des Unternehmens zwischenzeitlich wegen Betrugs inhaftiert worden sei.

Das letzte Update auf der Firmenseite stammt vom November 2005, danach scheint es über die EnerGine keinerlei neue Informationen mehr zu geben.


Im Jahr 2006 kommt das Konzept der 2002 gegründeten Firma Scuderi Group LLC erstmals in die Presse, als das Unternehmen aus West Springfield, Massachussetts, auf der Industriemesse in Detroit seinen Air-Hybrid Split-Cycle Motor vorstellt, der auf einer bereits 1914 entwickelten Technologie beruht und einen Dieselmotor mit einer Druckluftspeicherung kombiniert.

Im Motor des Erfinders Carmelo Joseph Scuderi, an dem dieser seit 1998 arbeitet, geschehen zwar die vier klassischen Takte (Ansaugen, Verdichten/Zünden, Arbeiten, Ausschieben), aber nicht in einem Zylinder, sondern in zweien. Ein Topf erzeugt durch Verdichtung Druckluft, im anderen wird das Gemisch abgefackelt. Durch die geschickte Wahl entsprechender Ventile sowie durch eine Erfindung, die das Zünden des Gases möglichst weit hinauszögert, gelingt es einen zumindest rechnerisch verblüffend effizienten und sauberen Motor zu entwerfen, was bis 2001 erreicht wird..

Scuderis Sohn Salvatore, der Unternehmen seit dem Tod seines Vaters im Jahr 2002 leitet - auch die sieben anderen Kinder von Carmelo sind Mitgründer des Unternehmens -, setzt einen Druckluftspeicher auf die Maschine und entwickelt damit einen produktreifen Hybridantrieb. In diesem Jahr werden auch die ersten Patente angemeldet (z.B. EP-Nr. 1417403, erteilt 2008). Im Laufe der Zeit werden daraus sage und schreibe 254 erteilte und über 500 angemeldete Patente, die sich auf der Firmenhomepage einsehen lassen.

Mit dem Bau erster Prototypen wird das Southwest Research Institute in San Antonio in Texas betraut, das Ende 2007 einen Zweizylinder sowie einen Sechszylinder in Split-Cycle-Technik fertig stellt.

Im Juni 2008 stellt die Scuderi Group auf der MTZ-Konferenz in München einen Lufthybrid-Motor vor, dessen Prototyp nun im Rahmen einer Kooperation mit den Firmen Bosch Engineering GmbH und Mahle GmbH weiterentwickelt werden soll. Durch den Einsatz eines kleinen und kostengünstigen Druckluftspeichers könnte die Gesamteffizienz um bis zu 50 % angehoben werden, insbesondere durch die Rückgewinnung der Bremsenergie sowie der Strömung des Abgasausstoßes.

Außerdem gelingt es dem Unternehmen, zusätzliche 20 Mio. $ für weitere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten einzuwerben, nachdem man ursprünglich mit einem Etat in Höhe von 15 Mio. $ gestartet war. Auf dem SAE-Weltkongreß 2009 in Detroit wird ein Prototyp I vorgestellt, ein Vierzylinder-Benzinsaugmotor mit 1 Liter Hubraum, dessen Druckluft-Hybridfunktion bis zum dritten Quartal 2010 fertiggestellt werden soll.

Die Firma präsentiert sich 2011 auf diversen internationalen Veranstaltungen, doch bislang sind noch immer keine namhaften Veröffentlichungen oder andere wissenschaftlich exakten und überprüfbaren Aussagen zu dem Motor bekannt. Zudem verwundert die Tatsache, daß die Scuderi Group seit 2004 Aktien ihres Unternehmens an mehr als 400 Investoren verkauft und damit über 80 Mio. $ eingenommen hat.

Die Firma soll das erhaltene Geld dann zum Teil und ohne jeden Grund an Familienmitglieder verteilt haben. Der damals verantwortliche Salvatore Scuderi zahlt z.B. seiner Mutter 330.000 $ und seinem Bruder 240.000 $, obwohl beide Personen zu diesem Zeitpunkt nicht einmal bei dem Unternehmen beschäftigt sind. Zwar erscheint im Mai 2013 ein langer Bericht der US-Wertpapier- und Börsenaufsichtsbehörde, die den Fall verhandelt – doch letztlich wird die Firma lediglich zu einer Geldstrafe von 100.000 $ verurteilt. Die Scuderi Group sieht sich außerdem mit einer Sammelklage konfrontiert, die 2013 von Anlegern eingereicht wird.

Im September diesen Jahres wird ein Verbrennungsmotor mit geteiltem Zyklus gezeigt, der mit Flüssiggas und einem Druckluftspeicher betrieben wird. Gemäß den Berichten zeigen sich viele Automobilhersteller interessiert und unterzeichnen Geheimhaltungsvereinbarungen, um diesen Motor zu untersuchen, der einen thermischen Wirkungsgrad von 75 % haben soll. Die Scuderi unterzeichnet ihrerseits eine Absichtserklärung, um die Polizeibehörde von San Juan in Puerto Rico innerhalb von 18 Monaten mit vier Exemplaren der mit LPG und Druckluft betriebenen Generatoren zu beliefern.

Anfang 2015 folgt ein Split-Cycle-Motor, der in seiner Hybridversion beim Bremsen Druckluft erzeugt und diese beim Beschleunigen nutzt. Darüber hinaus wird ein System zum Patent angemeldet, das die Abwärme bei der Druckluftspeicherung zurückgewinnt.

Die letzten Meldungen stammen von Anfang 2019 und betreffen ein weiteres Wertpapierbetrug-Verfahren, bei dem das Ehepaar Brian und Donna Moore aus Agawam klagt, daß die 10.000 $, die sie bei Scuderi investiert haben, zur Finanzierung von Darlehen und Versicherungspolicen für Mitglieder der Familie Scuderi verwendet wurden. Eine Rendite für ihre Investition hätten sie nie gesehen.

Wie nun zu erfahren ist, hat sich Scuderi in einer ähnlichen Sache bereits 2016 mit dem Investor Paul Fournier aus Granby geeinigt, der 197.000 $ investiert hatte. Und schon im März 2015 hatte die Firma Hino Motors, eine Tochtergesellschaft von Toyota, die Scuderi Group auf 150.000 $ verklagt. Es handelte sich um Geld, das Hino in ein Scuderi-Forschungsprojekt investiert hatte, das aber nie zustande kam. Hino und Scuderi legten diese Klage im Oktober desselben Jahres bei.

Die Firma Scuderi ist noch immer aktiv – obwohl sich auch in diesem Fall bislang keine kommerziellen Erfolge nachweisen lassen.


Im März 2006 legt Lothar Hofer an der Karl-Franzens Universität Graz seine Diplomarbeit unter dem Titel ‚Ökonomische und energetische Potentiale des Luftdrucks als alternatives Antriebsmedium’ vor, weshalb diese Arbeit ausführlicher im Kapitelteil Atmosphärische Eisenbahn behandelt wird (in Arbeit). In der 121-seitigen, im Netz einsehbaren Diplomarbeit wird aber auch die Entwicklung eines Hochdruckluft-Fahrzeugs durch den Erfinder Peter Bammer beschrieben, der sich zuvor mit der Optimierung von Wärmepumpen beschäftigt hatte.

Bammer-Konzept Grafik

Bammer-Konzept
(Grafik)

Bammer entwickelt im Rahmen seiner Ende 2003 in Mistelbach, Niederösterreich, gegründeten Firma AirComPower Energietechnik GmbH spezielle ,Hochdruckpaneele’, die im Dach und in der Bodenplatte eines Fahrzeugs installiert werden und für die notwendige Temperaturdifferenz sorgen sollen, um den Differentialkolben und den 100 kW Ölhydraulikmotor des Autos anzutreiben. Dieses braucht daher keinerlei externen Treibstoff mehr, sondern bezieht seine Betriebsenergie aus den eigenen, an Bord des Fahrzeugs befindlichen Druckluftflaschen, die sich wiederum durch die Nutzung der Temperaturdifferenz der Luft oberhalb und unterhalb des Wagens quasi selbständig wieder auffüllen sollen.

Die erzeugte Druckluft wird in handelsüblichen Druckluftflaschen bis 200 bar gespeichert. Die untere Grenze für die notwendige Temperaturdifferenz, ab der die Anlage wirkungsvoll funktionieren soll, beträgt ca. 8 – 10°C. Erforderlich ist zudem eine unbeschattete Aufstellfläche von 2,50 x 3,25 x 4,0 m.

Es läßt sich noch herausfinden, daß Bammer im April 2007 in Stuttgart einen Vortrag über seine AirComPowermaschine gehalten hat, bei dem zu erfahren war, daß Interessenten einen Wartungsvertrag abschließen müssen, der im Jahr 750 € kostet. Eine Anlage, die 5 kW Strom und 10,2 kW Wärme produziert, soll mit 29.990 € zu Buche schlagen. Fotos werden keine gezeigt. Auf eine Anfrage an den Erfinder, ob er selber mit einer Anlage Strom erzeugt und einspeist habe, gibt es keine Antwort. Es scheint auch niemanden zu geben, der in die Lage war, eine der über 40 angeblich vorhandenen Anlagen von Bammer zu besichtigen, weshalb die Sache von verschiedenen Seite als Betrug eingestuft wird.

Leider lassen sich keine Informationen darüber finden, wie es mit dieser Hochdruckwärmepumpe weitergegangen ist, nachdem sie – laut Hofer – keinerlei ideelle oder finanzielle Unterstützung von Seiten der Industrie oder der EU erhalten hat. Allerdings scheint es einen Urheber-Rechtsstreit mit der britischen Firma SensiTLive Ltd. in Bramhall, Chesshire, gegeben zu haben, über dessen Hintergründe ich bislang jedoch noch nichts herausfinden konnte. Und auch auf der Homepage der AirComPower selbst finden sich zwar diverse Fotos vom Umbau eines Fahrzeugs und von ominösen Anlagen, jedoch ohne auch nur ein einziges erklärendes Wort.


Im Juni 2006 berichtet die Presse über den luftbetriebenen Motorroller von Hari Narayan Prajapati aus dem indischen Dorf Bhanpur Kurdh in Jaipur, der vier Jahre Bauzeit und 150.000 Rupien in dessen Entwicklung gesteckt hat. Kfz-Mechaniker konstruiert einen kleinen Bausatz, der aus einem Kolben in einem Zylinder und einer kalibrierten Düse besteht, die in die Kraftstoffleitung zwischen dem Vergaser und dem Eingang zum Zylinderkopf eingebaut werden. Der Aufsatz führt zusätzliche Luft ein, bevor das Gemisch aus Luft und zerstäubtem Kraftstoff verdichtet wird. Dadurch erhöht sich der Wirkungsgrad der Verbrennung und damit die Laufleistung des Fahrzeugs um 12 – 15 %.

Der Roller fährt allerdings nur 20 km/h, und es gelingt Prajapati auch nicht, die notwendige Förderung für eine Weiterentwicklung seiner Idee zu bekommen, obwohl er diese im Jahr 2006 zum Patent anmeldet (1632/del/2006).

Einen kleinen Erfolg hat er im Jahr 2009 als einer der Gewinner des 5th National Grassroots Innovation Awards der National Innovation Foundation (NIF). In diesem Zusammenhang ist zu erfahren, daß auch noch andere Personen aus verschiedenen Teilen des Landes unabhängig voneinander daran arbeiten, Luft zu komprimieren und für den Betrieb von Motoren zu nutzen. Einige haben Motorroller und Motorräder konstruiert, andere vierrädrige Fahrzeuge, und wieder andere haben bislang nur einen Konzeptnachweis erbracht.

Im Einzelnen erwähnt werden der Landwirt Ashok Kumar Singh aus Uttarakhand, der die Idee für eine nur mit Druckluft betriebene Maschine hat, die zum Betrieb von Dreschmaschinen, zum Schneiden von Holz und in Zement- und Zuckermühlen verwendet wird; der Mechaniker und Analphabet Rama Vishwakarma aus Uttar Pradesh, der das Modell für einen druckluftbetriebenen Motor entwickelt; Rashid Parvez Khan, ebenfalls aus Uttar Pradesh, der den 800-cm3-Motor eines Maruti-Autos so modifiziert, daß er Druckluft als Kraftstoff verwenden kann; und schließlich Narendra Kumar aus Uttar Pradesh, der einen Hero Honda-Benzinmotor in einen Dieselmotor mit Druckluft umwandelt.

Prajapati darf seine Innovation 2010 auf der Innovationsausstellung im Haus des indischen Präsidenten ausstellen, doch danach tut er aufgrund familiärer Verpflichtungen nicht mehr viel in dieser Hinsicht. Ich bin überzeugt davon, daß es auch in vielen anderen Ländern ähnliche Bestrebungen gibt, die es nur einfach nicht in die Presse schaffen – und daher unsichtbar bleiben.


Lynn Dickerson aus Carey in Idaho wiederum, der ebenfalls im Juni 2006 mit seinem Konzept eines Druckluft-betriebenen Busses in die Presse kommt, beschäftigt sich schon seit 35 Jahren mit diesem Thema. Umsetzen will der Erfinder seine Entwicklung in den dieselbetriebenen Bussen des Transportunternehmens Ketchum Area Rapid Transit (KART), seinem Arbeitgeber.

Nach einer Patentanmeldung, die sich allerdings nicht finden läßt, soll sein 20 kg schwerer Motor als erstes in einem Isuzu Trooper-Geländewagen getestet werden. Doch auch von diesem Projekt hört man später nichts mehr.


Ebenfalls im Jahr 2006 taucht kurz die französische Firma K’Airmobiles auf, bei der eine kleine Gruppe von Forschern druckluftbetriebene Fahrzeuge entwickelt. Das Projekt ist jedoch nicht in der Lage, die hierfür erforderlichen Mittel aufzubringen, obwohl es augenscheinlich einen Prototypen gibt, der im September 2007 öffentliche vorgestellt werden soll – wofür es aber keine Belege gibt. Es wird aber auch behauptet, daß auf der Homepage gefälschte Fotos veröffentlicht wurden.

Eine Überprüfung wird auch dadurch erschwert, daß „nur ordnungsgemäß identifizierte und haftende Mitglieder und Sponsoren Zugriff auf den Inhalt und die technischen Beschreibungen des K'Air-Druckluftmotors auf unserer Website erhalten.“

Mit dem zum Patent angemeldeten K’Air Generator, der in einen Druckgasmotor umgewandelt wird, soll das Projekt dank einer nordamerikanischen Investorengruppe 2010  erneut in Angriff genommen werden, allerdings mit dem Ziel, zunächst ein Ökostromsystem zu entwickeln.

Zu diesem Zweck wird im November 2010 in Atlanta, Georgia, die Firma K’Air Energy Inc. gegründet, die behauptet, ihr selbst entwickeltes und zum Patent angemeldetes Pressure Power System sei das erste und einzige, das die Umgebungstemperatur von 0°C - 35°C zur Stromerzeugung nutzt, im Gegensatz zu den 300°C - 650°C, die für Dampfturbinen erforderlich sind. Irgendwelche Details darüber, um was es sich bei diesem ‚Druck-Energie-System‘ überhaupt handelt, sind nicht auffindbar.

Und auch in diesem Fall verschwindet das Ganze bald wieder spurlos von der Bildfläche.


Die 2005 im schweizerischen Zug gegründete Firma AP Technologies Europe GmbH will sich „in weniger als fünf Jahren (...) zu einem führenden Fahrzeughersteller in Europa und weltweit entwickeln“ – so steht es 2006 jedenfalls auf der Homepage des Unternehmens, als die ersten Brichte über die Firma veröffentlicht werden. Kerngeschäft der APT ist demnach die Entwicklung, Herstellung und Vermarktung umweltschonender und kostengünstiger Antriebstechnologien für Fahrzeuge und Boote auf der Basis von Druckluft, flüssiger Luft und Brennstoffzellen.

Die Idee und die Vorarbeit gehen auf den Gründer Gerd Mattheiss zurück, für die technische Umsetzung ist der Ingenieur und Wissenschaftler Klaus Herrmann verantwortlich, der sich bereits seit über 20 Jahren mit dieser Technologie auseinandersetzt. Möglicherweise bestehen auch Verbindungen zur o.g. MDI. Anderen Berichten zufolge ist die Firma nur die Schweizer Filiale des 2002 gegründeten US-Unternehmens AP Technologies Corp. (APT), über das sich aber nichts finden läßt.

Wie bereits erwähnt: Wenn Luft entspannt wird, kühl sie sich stark ab. Bei allen Expansionsmotoren, gleich welcher Bauart, ist die Abkühlung ein Problem, da die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit dabei kondensiert. Es kommt zur Eisbildung und zur Verstopfung der Strömungskanäle durch ‚Raureif’. Auch können Bauteile verspröden oder Schmiermittel einfrieren. Druckluft mit Umgebungstemperatur und einem Druck von 300 bar kühlt sich bei freier Expansion so stark ab, daß einige Systembauteile Temperaturen von -40°C erreichen können. Die ATP löst das Problem durch eine Vorwärmung der Druckluft vor dem eigentlichen Expansionsprozeß. Die dafür benötigte Energie läßt sich zu einem großen Teil aus dem Expansionsmotor selbst zurückgewinnen.

Insbesondere mit dem Umbau eines handelsüblichen Smart in ein druckluftbetriebenes Fahrzeug will das Unternehmen beweisen, daß solche Kraftfahrzeuge auch im praktischen Betrieb funktionieren. Die anfänglich erzielte Reichweite des Smart P1 von ca. 50 km ist ein recht gutes Ergebnis, das aber noch gesteigert werden soll. Der Wagen wird mit herkömmlichen Tauchflaschen betrieben, und der Motor hat eine Leistung von 28 kW.

Das Antriebsystem von APT sei an Effizienz und Laufruhe kaum zu übertreffen. Da es sich bei dem Herzstück, dem Motor, um einen Drehkolbenmotor handelt, ist keine statische Aufladung wie bei Hubkolbenmotoren feststellbar. Es wird kein Öl zur Schmierung verwendet, und die Bauart des Motors ermöglicht eine Luftpolsterung der Kolben und der beweglichen Teile. Der 6-Zylinder benötigt lediglich 0,07 bar um die Reibung zu überwinden. Es würde also ausreichen, in den Motor hineinzublasen, um ihn in Drehung zu versetzen.

Laut dem Unternehmen gibt es weltweit keinen vergleichbar effizienten Rotationsmotor, der einen Wirkungsgrad von über 85 % erreicht. Das APT System sei damit um ein vielfaches effizienter als alle sonst bekannten Druckluftmotoren. Es können schon folgende fahrtaugliche Prototypen vorgeführt werden:

  • ein stickstoffbetriebener GoCart
  • ein druckluftbetriebener Smart
  • ein druckluftbetriebener Pick-Up

Der GoCart soll im August 2005 in Vorserie gehen - interessanterweise ausgesetattet mit den o.e. Di-Pietro-Motoren. Laut anderen Berichten soll der Cart aber nicht mit Druckluft, sondern mit Stickstoff betrieben werden. Das 140 cm lange Kleinfahrzeug wiegt 110 kg, erlaubt eine Zuladung von 200 kg und erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von 25 km/h. Die Reichweite beträgt ca. 15 km. Kosten soll der Wagen ab Werk rund 4.000 €. Der ebenfalls Mitte des Jahres fertiggestellte Pick-Up ist ein Fahrzeug mit 175 Liter Tankinhalt bei 200 bar und einer voraussichtlichen Reichweite von 200 km.

Ein weiteres Fahrzeug, an dem noch gearbeitet wird, ist mit Kevlar/Karbon-Druckluftbehältern von EADS in Frankreich ausgerüstet und soll mit ca. 300 Liter komprimierter Luft eine Reichweite von 200 km erzielen. Die Betankung erfolgt mittels Kompressor, wobei Energiekosten von ca. 2,80 € je Tankfüllung entstehen. Die außerdem geplanten CityCars sollen anfänglich eine Reichweite von ca. 300 km aufweisen, und mit dem Beginn der Serienproduktion rechnet man im 1. Quartal 2007.

Die AP Technologies Europe geht im März 2009 in Liquidation, nähere Details sind aber nicht mehr herauszufinden, auch nicht darüber, was aus dem druckluftbetriebenen Smart und den anderen Prototypen geworden ist.


Das Car-on-a-Stick Konzept des britischen Industriedesigners Ross Lovegrove aus London, das Anfang 2008 veröffentlicht wird, soll für das Vorwärtskommen einen geräuschlosen Hubkolben-Druckluft-Antrieb nutzen. Der luftige und transparente ‚Wagen’ besteht aus einer gigantischen Plexiglas-Blase mit großzügiger Einstiegsluke. Das Gefährt hat vier Räder und bietet Sitzplätze für vier Erwachsene in kreisförmiger Anordnung. Das Gepäck wird unter den Sitzen verstaut.

Car-on-a-Stick Grafik

Car-on-a-Stick
(Grafik)

Gesteuert wird das Zukunftsmobil per Sprachbefehl und GPS-Navigation, ein Lenkrad ist nicht vorgesehen. Abstands-Sensoren verhindern Karambolagen und sorgen dafür, daß sich der autonome Wagen in Bezug auf die anderen Verkehrsteilnehmer „wie im Fluß fortbewegt“. Zusätzliche Energie zum Laden seiner Batterien bezieht das Gefährt über sein Solar-Dach.

Das Ungewöhnlichste an dem Konzept ist allerdings die Möglichkeit, es nach dem Einparken über eine hydraulisch ausfahrbare Stange in ein paar Meter Höhe zu hieven – woher auch der Name stammt. Lovegrove will damit Parkplatz-Probleme lösen, außerdem soll der Wagen beim Parken überschüssige Energie ins örtliche Stromnetz einspeisen und über seine im Fahrzeugboden untergebrachten Scheinwerfer des Nachts als Straßenlaterne dienen.

Wie das Ganze gegen Umkippen gesichert werden soll, und ob es überhaupt schon konkrete Pläne zum Bau des Wagens gibt, ist nicht bekannt. Ebenso wenig wie es Deteils zur geplanten Druckluft-Technik gibt.


Im Januar 2008 berichtet die Pravda über die Erfindung des 15-jährigen usbekischen Oberschülers Maruf Karimov aus Samarkand in Usbekistan, der den Wagen eines Freundes zu einem selbstnachfüllenden Druckluftwagen umbaut, der immerhin einige hundert Meter zurücklegt, wenn auch nur langsam. Und vermutlich ohne den Drucklufttank groß aufzufüllen. Mehr ist darüber aber nicht zu erfahren.


Das clevere Design eines pneumatischen Fahrrads folgt im Februar. James Breaux, Absolvent der University of Louisiana in Lafayette, entwirft ein Rad mit dem Namen Compressor Pneumatic Bike, das anstatt einer Kette komprimierte Luft zum Antrieb nutzt, welche durch den Kurbelbetrieb der Pedale erzeugt wird.

Außerdem gibt es eine Energierückgewinnung, denn wenn es bergab geht, wird in der Hauptkammer des Rahmens Druckluft gespeichert, die durch ein Schwungrad erzeugt wird, welches als Luftbremse wirkt. Beim radeln bergauf liefert die gespeicherte Luft dann zusätzlichen Schub. Bislang ist es aber nur bei dem Konzept geblieben.

Deneal-Patent

Deneal-Patent

Interessanterweise gibt es einige Vorläufer für diese Technologieumsetzung, z.B. das Patent von Jackson Deneal aus dem Jahr 1897 (US-Nr. 582.346), das Patent von Zachaeiah T. Ubil aus dem Jahr 1898 (US-Nr. 610.956), oder das Patent von David A. Moore, ebenfalls aus dem Jahr 1898 (US-Nr. 596.901).

Da der Wirkungsgrad dieser Systeme im Vergleich zum konventionellen Kettenantrieb mit seinen fast 99 % nicht konkurrenzfähig ist, scheint es nie zu tatsächlichen Umsetzungen dieser und vermutlich noch weit mehr ähnlicher Patente gekommen zu sein.


Im Mai 2008 findet die erste Pneumobile Competition statt, als die Firmen Bosch Rexroth Pneumatika Kft. und Bosch Rexroth Kft. den Wettbewerb im Werks in Eger in Ungarn organisieren. Die Idee dafür geht auf die Ingenieure Ferenc Bolyki, Endre Tamás und ihre Kollegen zurück, die bei den oben genannten Firmen arbeiten und eine technische Veranstaltung ins Leben rufen, bei der zukünftige Ingenieure die Möglichkeit haben, die Geheimnisse der Pneumatik zu ergründen und alternative Anwendungen der firmeneigenen Produkte kennenzulernen.

Im ersten Jahr nehmen 18 Teams von zwölf ungarischen Universitäten an dem Wettbewerb teil, wobei 16 der maximal vierköpfigen Teams es schaffen, mit einer Auswahl an Pneumatik-Komponenten ein funktionsfähiges Fahrzeug zu bauen. Dabei sind nur Kolbenmotoren, aber keine Rotationsmotoren erlaubt. Die Teilnehmer treten in drei Kategorien gegeneinander an: Langstrecke, Beschleunigung und Geschwindigkeitsrennen, bei dem eine Strecke von 220 m in der kürzest möglichen Zeit zurückgelegt werden muß. Für jede Disziplin haben die Teams einen 10 Liter Tank, der mit Druckluft oder Stickstoff mit einem Druck von 100 bar gefüllt ist.

Gewinner des ersten Wettbewerbs ist das Team der Universität Debrecen (Debreceni Egyetem) unter der Leitung von Zoltán Török. Leider muß festgestellt werden, daß eine Berichterstattung darüber völlig unterbleibt. Jedes Seifenkistenrennen in einem kleinen Dorf bekommt mehr Presse als die engagierten ungarischen Studenten, die an den pneumatischen Fahrzeugen arbeiten.

Schon 2009 wird der Konstruktions- und Rennwettbewerb international, da diesmal auch vier Teams aus Rumänien daran teilnehmen. Insgesamt verdoppelt sich die Zahl der Teilnehmer auf 31 Teams, wobei das Team der Universität Debrecen wieder gewinnt.

Am drittem Internationalen Rexroth-Pneumobil-Wettbewerb, wie er nun genannt wird, nehmen im Jahr 2010 insgesamt 35 Teams teil, und Gewinner ist wiederum das Team aus Debrecen. Beim Wettbewerbs 2011 sind 38 Teams dabei, außerdem erreicht die längste mit einer Luftflasche zurückgelegte Strecke mehr als 10 km bei einer Mindestgeschwindigkeit von 12 km/h, was einen neuen Rekord darstellt. Diesmal gewinnt das Team der Budapest University of Technology and Economics (BME).

Ähnlich geht es auch in den Folgejahren weiter, wobei einerseits die Zahl der teilnehmenden Teams kontinuierlich steigt – von 14 im Jahr 2012 auf 59 im Jahr 2017 – und andererseits Neuerungen wie die Seniorenkategorie hinzukommen, in der Teilnehmer, die ihr Studium schon abgeschlossen haben, mit einem bereits benutzten Pneumobile antreten können. 2012 wird auch das beste Helmdesign prämiert. Die schnellste gemessene Geschwindigkeit beträgt diesmal über 40 km/h.

2013 wird die Durchschnittsgeschwindigkeit beim Langstreckenrennen auf ein Minimum von 15 km/h erhöht – sowie eine Amateurkategorie eingeführt, in der geladene Gäste und die Direktoren des Werkes die Fahrzeuge und ihren eigenen Mut ausprobieren können. Es ist ein so großer Erfolg, daß dieses ‚VIP-Rennen‘ zum festen Bestandteil der Veranstaltungen werden. Eine Berichterstattung über dieses – auch einzige – internationale Rennen bleibt trotzdem weiterhin aus.

Das Jahr 2014 bringt viele Veränderungen im Leben des Unternehmens und der Veranstaltung, die in diesem Jahr den Namen International Aventics Pneumobile Competition erhält, da es die vor kurzem aus Bosch Rexroth ausfirmierte Pneumatik-Sparte des Konzerns namens Aventics Hungary Ltd. ist, die den 7. Wettbewerb gemeinsam mit der ehemaligen Unternehmensmutter ausrichtet. Mit dem Namenswechsel geht auch eine Verschärfung der Regeln für die 43 Teams aus Ungarn, Polen, Rumänien, Tschechien und Estland einher.

Während das Team Műszakik im Jahr 2015 beim Langstreckenrennen einen neuen Streckenrekord von 12.990 m aufstellt, wird 2016 beim Beschleunigungsrennen die ‚Traumgrenze‘ von 50 km/h erreicht, was zu strengeren Sicherheitsvorschriften der Jury führt. Zudem wird ein neuer Wettbewerb für die teilnehmenden Universitäten ausgeschrieben, dessen Punkteberechnung auf den Ergebnissen der letzten drei Jahre basiert und bei dem es einen Gutschein für Aventics-Teile im Wert von 1.000.000 HUF (~ 2.600 €) zu gewinnen gibt.

Am Start 2017

Am Start 2017

Zum Jubiläum nehmen am 10. Pneumobil-Wettbewerb im Jahr 2017 insgesamt 59 Teams aus sieben Ländern teil, von denen 45 die strengen Regeln der Jury und der Abnahme bestehen und es an die Startlinie schaffen. In diesem Jahr stehen zum ersten Mal überhaupt ausländische Teams auf dem Podium: Das Team BEST Riga aus Lettland gewinnt den Preis für das beste Fahrzeug in einem engen Wettbewerb vor dem polnischen Team PG power der Technischen Universität Danzig und dem estnischen Team Technics 1.

Danach scheint das Interesse etwas zurückzugehen, denn im Jahr 2018 treten nur noch 36 Teams aus neun Ländern an. Dabei haben sich die erzielten Resultate im Laufe der Jahre mehr als verdoppelt: Im ersten Rennen 2008 beträgt die maximale Distanz 7.117 m und das schnellste Auto kommt auf eine Höchstgeschwindigkeit von 25 km/h, während 2016 der schnellste Wagen nach 12.990 m mit 51,07 km/h über die Ziellinie fährt. Auf Einladung des Bürgermeisters von Eger wird der Érsekkert Park zum Austragungsort.

Die Fakultät für Ingenieurwissenschaften der Universität Debrecen, die inzwischen über mehr als zehn Jahre Erfahrung in der Entwicklung von Fahrzeugen mit pneumatischem Antrieb verfügt, veröffentlicht 2018 eine kurze Analyse der Verluste von pneumatisch angetriebenen Konzeptfahrzeugen, die im Netz einsehbar ist (‚Analysis of the Losses of Pneumatic Driven Concept Vehicles‘). Im Juli wird die Aventics von der Emerson Electric Co. mit Hauptsitz in St. Louis in Missouri übernommen, die den Wettbewerb weiterführt.

Rennen 2019

Siegerwagen der BME
beim Rennen 2019

Im Jahr 2019 nehmen 37 Teams aus sieben Ländern teil. Als Neuheit wird eine Junior-Kategorie für Teams ausgeschrieben, die zum ersten Mal mit einem neu gebauten Fahrzeug am Rennen teilnehmen – während die westlichen Universitäten anscheinend noch immer nichts von dem Pneumobil-Rennen mitbekommen zu haben.

Aufgrund der Sorge um alle Beteiligten während der ‚Pandemie‘ wird der Wettbewerb 2020 mit 48 Teams in einem geänderten Format mit virtueller Bewertung des Designs der druckluftbetriebenen Fahrzeuge durchgeführt. Der Live-Teil findet hingegen nicht statt. Auch diesmal gewinnt das Team der BME; erstmals mit dabei ist ein Team aus der Türkei.

Der 14. Wettbewerb findet im Mai 2021 statt, wieder mit persönlicher Präsenz und ohne Panik. Ab sofort dürfen neue Fahrzeuge nur als vierrädrige teilnehmen, dafür können die Teams nun bis zu sechs Personen umfassen. Die Einzelwettbewerbe bestehen aus einem 50 m Drag Race, einem 100 m Beschleunigungsrennen sowie einem Wettstreit der Wendigkeit und Effizienz. Die reich bebilderte Homepage der International Aventics Pneumobile Competition findet sich unter en.pneumobil.hu.


Weiter mit der allgemeinen Chronologie: Im April 2008 erscheint eine der eher seltenen Meldungen aus Afrika, wo der frühere Luftfahrtingenieur der Ghana Air Force, Freddie Green, einen druckluftbetriebenen Stromgenerator vorstellt, an dem er bereits seit 1994 arbeitet. Der Erfinder und Besitzer der Firmen Green Inventions und Green Innovations ist schon 1988 für den Black Inventors Award und 1989 für den Toshiba Year of Invention Award nominiert worden. Über weitere Fortschritte der Erfindung Greens konnte ich allerdings nichts finden.


Fünf Studenten der kanadischen Dalhousie University bauen im Juni 2008 einen konventionellen Go-Kart zum Betrieb mit Druckluft um und stellen ihn auf der Renn-Kartbahn des Bayer’s Lake Business Park vor. Das Gefährt erreicht eine Geschwindigkeit von 43 km/h, muß jedoch bereits nach nur kurzer Fahrzeit wieder aufgefüllt werden. Aufgrund der mangelnden Emissionen bietet es sich trotzdem als sinnvolle Alternative für Hallen-Rennbahnen an. Und im Gegensatz zu elektrischen Go-Karts läßt sich die Luft auch innerhalb kürzester Zeit wieder nachtanken.


Der amerikanische Erfinder und Fernsehmoderator Jem Stansfield wiederum baut 2008 im Auftrag des Magazins National Geographic ein Puch Moped auf Druckluft um, mit dem er pro Tankfüllung eine Strecke von knapp 12 km fahren kann, bei einer Geschwindigkeit von gut 28 km/h.

Die zwei aus Kohlefasern hergestellten Hochdrucktanks (ursprünglich als Atemluftflaschen für Feuerwehrleute genutzt) lassen sich an jeder Tankstelle in Sekunden wieder auffüllen.

Gezeigt wird der Umbau in der britischen TV-Dokumentation Planet Mechanics 2009 – in der er als das „weltweit erste druckluftbetriebene Motorrad “ bezeichnet wird. Was die schwache Rechercheleistung der zuständigen Redaktion belegt, denn zu diesem Zeitpunkt gab es bereits diverse andere Modelle - und das Buch der Synergie war auch schon online.


Mitte 2008 erfahre ich auch erstmals etwas über die Technologie der bereits 1994 in Los Angeles gegründeten Firma Aeromovel Global Corporation (AGCO).

Aeromovel Prinzip

Aeromovel
(Prinzipgrafik)

Bei dem Konzept, das einer aufgeständerten Einschienenbahn ähnelt, wird völlig auf den Antriebsmotor verzichtet – zugunsten von stationären, elektrischen Druckluftgebläsen, die den Zug vorwärts bewegen. Die Luftpumpen entlang der Strecke blasen entweder Luft in den Kanal ein, um einen Überdruck hinter dem Wagen zu erzeugen, oder saugen Luft aus dem Kanal ab, um einen Unterdruck davor hervorzurufen.

Dabei wird eine Antriebseinrichtung verwendet, die von außen wie ein traditionelles Bahngleis aussieht, während in Wirklichkeit kleine Platten, die viereckigen Segeln ähneln, innerhalb eines angedichteten Luftkanals unterhalb des Wagen den Niederdruckluftstrom aufnehmen und von diesem voranbewegt bzw. abgebremst werden.

Da die fahrerlosen Personentransport-Kabinen ohne viel technisches Equipment auskommen, sind sie sehr leicht, einfach und kostengünstig herzustellen. Außerdem können dadurch auch die Trägerstrukturen entsprechend kleiner dimensioniert werden.

Die erste empirische Umsetzung dieses pneumatischen Transportsystems erfolgt 1977 durch eine ca. 30 m lange Strecke mit einem provisorischen ,Fahrzeug’ für einen Passagier. 1978 erhält der Erfinder Oskar Hans Wolfgang Coester das erste Patent in Großbritannien, dem später diverse weitere in anderen Ländern folgen.

Und schon im Folgejahr wird im Rahmen einer Kooperation mit der Transportgesellschaft Empresa Brasileira de Transportes Urbanos (EBTU) und der Wissenschafts- und Technologiestiftung der Universität von Rio Grande do Sul der Bau einer 500 m (andere Quellen: 650 m) langen Experimentalstrecke durchgeführt, auf der das System seine technische und wirtschaftliche Machbarkeit beweist.

1980 wird auf der Hannover-Messe in Deutschland ein kleines Testfahrzeug für zwölf Passagiere installiert und betrieben, das innerhalb von neun Tagen 18.000 Menschen transportiert. Später wird das System im Assis Brazil Exhibition Park in Esteio betrieben. 1981 folgt der Vertrag zum Bau einer 1.025 m langen Pilotstrecke in Porto Alegre mit einer Kapazität von 300 Passagieren pro Wagen.

Nachdem 1982 in Gravataí für Tests bereits eine 100 m lange Strecke sowie ein Fahrzeug für 150 Passagiere zusammengebaut sind, und auch der Bau der Aeromovel-Pilotlinie entlang der Loureiro da Silva Avenue in Porto Alegre beginnt, wird der Mittelzufluß im September abrupt unterbrochen, da die EBTU das Projekt aufgrund politischer und administrativer Veränderungen im Verkehrsministerium einstellt. Um das bisher Erreichte nicht aufzugeben, beschließt Coester, die Linie auf 650 m zu verkürzen und nur eine einzelne Station zu bauen – und zwar auf eigene Kosten.

Das System wird im April 1983 eingeweiht, und ab 1984 werden mit einem Zug Demonstrationsfahrten für Passagiere durchgeführt.

Aeromovel in Porto Alegre

Aeromovel
in Porto Alegre

In einem Gutachten wird 1985 empfohlen, die Pilotlinie so weiterzuführen, wie sie ursprünglich entworfen wurde, und 1986 folgt die Unterzeichnung eines Vertrags mit der Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP), der Finanzierungsbehörde für Studien und Projekte des brasilianischen Ministeriums für Wissenschaft, Technologie und Innovation, um endlich die erste Meile der Pilotlinie zu vervollständigen.

Ebenfalls 1986 besucht eine Regierungsdelegation aus Indonesien die Demonstrationsanlage in Brasilien, und 1988 erwirbt die PT Citra Patenindo Nusa Pratama Group die Rechte für den Bau eines 3,2 km langen Ringsystems. Dem kleinen Ingenieurbüro gelingt es mit Hilfe brasilianischer Ingenieure, das Projekt im Taman Mini Indonesia Indah (TMII) Themenpark in Jakarta in nur 8 Monaten und zu einem unschlagbar günstigen Preis von 9 Mio. $ zu verwirklichen. Damit geht im April 1989 in Indonesien das bislang größte Aeromovel-System mit drei Zügen und sechs Stationen erfolgreich in Betrieb.

Die Betriebskosten sind ebenfalls gering und betragen nur etwa ein Viertel der Kosten anderer vergleichbarer Beförderungssysteme. Der Gesamtenergiebedarf der TMII-Anlage beträgt nur 500 kW. Der Fuhrpark besteht aus zwei Doppelwagen für jeweils 104 sitzende Passagiere, sowie einem Wagen für 48 sitzende und 252 stehende Passagiere. Die Höchstgeschwindigkeit der Züge auf der in 5,5 m hoch aufgeständerten Strecke beträgt 50 km/h. Die Pilotlinie wird ab 1993 an den Wochenenden auch der Öffentlichkeit zugänglich gemacht.

Es ist fast unglaublich, aber auch repräsentativ für die weitreichende Zensur gegenüber erfolgreichen Energie- und Mobilitäts-Alternativen, daß selbst gestandene Nahverkehrsexperten noch nie etwas von dem Aeromovel-Transportsystem gehört haben. Dieses wird häufig den atmosphärischen Eisenbahnen zugeordnet, was aber nicht stimmig ist, da im vorliegenden Fall sowohl der Überdruck als auch der Unterdruck künstlich erzeugt werden.

Auf der Homepage der AGCO werden als Kooperationspartner die Firmen Allen-Bradley und Reliance Electric des Rockwell-Konzerns sowie die Parsons Transportation Group angegeben, außerdem wird eine finanzielle Unterstützung durch die Investmentbank J.P. Morgan Chase erwähnt.

Neben der Aeromovel Brazil in Porto Alegre gibt es eine Firmentochter Aeromovel USA Inc. in Westlake Village, Kalifornien, sowie eine Repräsentanz in Dschidda in Saudi-Arabien.

2001 wird eine Studie zur Anbindung des Salgado Filho International Airport in Porto Alegre an das U-Bahnnetz durchgeführt, 2004 setzt das brasilianische Ministry of Science and Technology eine Arbeitsgruppe zur Bewertung des Aeromovel Systems ein, 2007 folgt eine weitere Studie, und 2008 wird das System dem Stadtbauministerium vorgestellt, um in die Planungen der Infrastrukturmaßnahmen zugunsten der Fußballweltmeisterschaft 2014 einbezogen zu werden.

Salgado-Aeromovel

Salgado-Aeromovel

Im Jahr 2010 wird eine Kooperation mit der Stadtbahn TRENSURB ins Leben gerufen, um das Terminal 1 des internationalen Flughafens Salgado Filho im kommerziellen Betrieb mit der Flughafenstation Estação Aeroporto der Metro Porto Alegre zu verbinden. Mit dem Bau wird im September begonnen, die geplanten Kosten betragen 29,8 Mio. R$ und die Inbetriebnahme soll in der zweiten Jahreshälfte 2011 erfolgen – was sich dann aber bis zum August 2013 verzögert.

Das erste Fahrzeug für 150 Fahrgäste war im April 2013 geliefert worden, ein zweites Fahrzeug für 300 Fahrgäste folgte später. Die Fahrzeit auf der 1 km langen Linie beträgt 90 Sekunden.

Im Juli 2015 wird ein Vertrag über den Bau des Aeromovel in der Stadt Canoas in der Nähe von Porto Alegre unterzeichnet, wo 2016 der Auftrag für den Beginn der Bauarbeiten erteilt wird.

Im Dezember 2018 wird in China ein Forschungs- und Entwicklungszentrum für pneumatische Bahnen vorgestellt, das in Zusammenarbeit zwischen Aeromovel und der China Railway Engineering Group (CREG) gegündet wurde. Die Unternehmen arbeiten seit Anfang 2017 an einigen Projekten zusammen, darunter auch das begonnene, inzwischen aber auf Eis gelegte System in Canoas.

Ein gewaltiges Projekt bahnt sich im Jahr 2019 an, als die Regierung von Ghana einen Konzessionsvertrag mit einem südafrikanischen Konsortium unterzeichnet, um den geplanten Accra Skytrain, ein fünfgleisiges, 194 km langes Hochbahnnetz in der ghanaischen Hauptstadt, mit der Aeromove-Technologie auszustatten. Bis Juni 2021 hat das Projekt mit geschätzten Kosten von 2,6 Mrd. $ das Stadium der Machbarkeitsstudie aber noch nicht überschritten.

Das System in Porto Alegre wird für eine gewisse Zeit geschlossen und 2019 mit nur einem klimatisierten Gliederzug wieder in Betrieb genommen. Der äußere Rahmen des alten Fahrzeugs ist unverändert, während das Innere von der INKA Ltd., einem staatlichen Hersteller von Schienenfahrzeugen, (leider) mit Dieselmotoren zu einem Dieseltriebzug umgerüstet wurde.

Im Dezember 2020 wird bekanntgegeben, daß die Aeromovel-Technologie für die Installation des GRU Airport People Mover am internationalen Flughafen São Paulo/Guarulhos ausgewählt wurde. Die Linie wird 2,6 km lang sein und 4 Stationen haben. Der Baubeginn ist für Januar 2021 vorgesehen, die Fertigstellung für 2022. Allerdings wird im Juni 2021 bekannt, daß ein Zeitplan für den Bau noch nicht feststeht. Immerhin erfolgt im September die Vertragsunterzeichnung für den Bau des People Mover, der nun voraussichtlich 2024 in Betrieb gehen wird.


Kontextbezogen soll an dieser Stelle auf ein ähnliches System verwiesen werden, das es bislang zwar nur als Modell gibt, allerdings doch beträchtlich größer als die Modelleisenbahn im Keller. Die Firma Flight Rail Corp. in Ukiah, Kalifornien, beschäftigt sich seit ihrere Gründung durch Max P. Schlienger im Jahr 1995 mit dem patentierten Konzept eines pneumatischen Systems, das unter dem Namen VAC TRAC bekannt wird.

VECTORR Modell

VECTORR
(Modell)

System nutzt eine Druckluft/Vakuum-Technik, um einen VECTORR-Zug entlang eines aufgeständerten Fahrwegs zu bewegen. Dabei erzeugen stationäre Systeme, die in gewissen Abständen entlang des Fahrwegs installiert sind, ein Vakuum in einer sogenannten ‚Power-Tube’, die sich mittig unterhalb der Fahrspur-Schienen befindet.

Innerhalb dieser Röhre gibt es einen frei beweglichen Kolben, der ebenfalls auf Schienen gleitet und durch das Vakuum vor ihm angezogen, bzw. von der Druckluft hinter ihm abgestoßen wird. Dieser Kolben ist wiederum magnetisch mit dem VECTORR-Zug gekoppelt und zieht diesen vorwärts. Da es keine mechanische Verbindung zwischen dem Zug und der Innenseite der Röhre gibt, kann diese als geschlossenes System gestaltet werden, um die gewünschte Druckdifferenz aufrecht zu erhalten und die Leckagen zu vermeiden, die bei solcherart Systemen früher aufgetreten sind.

Während der darauf folgenden Jahre an werden Modelle im Maßstab 1:144 bis 1:36 gebaut, und ab 2011 beginnt Flight Rail mit der Errichtung einer großen Außenanlage in einem Syrah-Weinberg, die im Juli 2013 erfolgreich beendet wird. Die Pilotstrecke ist knapp 640 m lang und besitzt alle Komponenten eines voll funktionierenden VAC TRAC Systems – allerdings nur für einen Zug im Maßstab 1:6.

Die Strecke beinhaltet mehrere Steigungen sowie eine 180° Kurve mit einem Radius von 14,64 m, was bei einem Zug in voller Größe einem Radius von 87,84 m entspricht. Der Modellzug VECTORR 260-01 besteht aus drei Modulen mit einer gekoppelten Länge von 14 m und besitzt konventionelle sowie atmosphärische Bremsen. Er erreicht eine Geschwindigkeit von 48 km/h, was bei einem Zug in voller Größe 288 km/h entspricht.

Ein solcher VECTORR soll zwischen 240 und 800 Passagiere transportieren, indem er aus bis zu zehn der jeweils 24,4 m langen Module für jeweils 80 Personen bestehen kann. Er wird voraussichtlich in der Lage sein, Geschwindigkeiten von mehr als 322 km/h zu erreichen, wobei in der Antriebsröhre eine Druckdifferenz von 24 psi herrschen würde, was einem verfügbaren Schub von rund 900 t entspricht.

Die Firma will gemäß ihrer Homepage im Jahr 2016 mit dem Bau einiger maßstabsgetreuer Komponenten beginnen und sucht Partner für den Bau einer Demonstrationsstrecke in Originalgröße. Die letzten Einträge auf dem Firmenblog stammen dann aber vom Juli 2017, ohne daß weitere Schritte erkennbar sind.


Im September 2008 gibt die Firma Magnetic Air Cars Inc. (früher: Zero Pollution Motors Inc.) aus San Jose, Kalifornien, die Entwicklung eines brennstofflosen Fahrzeugs bekannt, das man bis 2010 marktreif haben will. Der von Paul Donovan erfundene Wagen besitzt drei On-Board-Untersysteme, die Druckluft gewinnen. Der daraus resultierende Luftstrom wird umgeleitet, verändert und in einen ‚magnetischen Drehmoment’ konvertiert, welcher das Auto antreibt. Das Patent reicht Donovan gemeinsam mit Steven Leonard ein (US-Nr. 8.056.665, erteilt 2011).

Das Auto besitzt zudem eine Silizium-Salz-Batterie, die 30 % mehr Strom als ein Bleiakkumulator gleicher Masse beinhaltet und innerhalb einer Stunde wieder aufgeladen werden kann. Mit ihr wird der Magnetmotor des Wagens gestartet, der wiederum einen kleinen Kompressor antreibt. Im Originalton behauptet das Unternehmen: „Our engineers have developed a solution for manufacturing air while the vehicle is in motion which may provide an unlimited driving range.”

Möglich wird dies durch den Einsatz von drei luftgelagerten Turboladern zur Erzeugung mechanischer Energie aus Druckluft. Außerdem werden Super-Kondensatoren, magnetische Generatoren und die Solarenergie und das Gesamtkonzept integriert. Ein erster Prototyp des Air Car sollte eigentlich ab 2008 am Club Auto Sport in San Jose gebaut werden, doch später ist nichts mehr darüber zu finden.

MIIN-AER

MIIN-AER

Ebenfalls im September 2008 wird über Glenn Bell und seine in Fremont, Kalifornien, beheimatete Firma Air Fuel Auto berichtet, die auf der Alt Car Expo in Santa Monica einen Porsche Boxster von 1999 vorstellen, der mit einem von Bell entwickelten und zum Patent angemeldeten Druckluftmotor nachgerüstet ist und damit eine Reichweite von 80 km und eine Höchstgeschwindigkeit von 100 km/h erzielt.

Das Projekt bzw. der Wagen unter dem Namen MIIN-AER (Minimal Intrusive Intensely Pneumatic – Air Energy Recovery) soll bereits viele Testfahrten unternommen haben.

Details werden aber so gut wie keine veröffentlicht, bis auf die Aussage, daß die „potentielle Energie der Druckluft über Temperaturunterschiede kanalisiert wird“. Laut Bell soll in einer zweiten Phase die thermische Energie beim Bremsen genutzt werden, um die Effizienz zu verbessern. Doch auch hier ist später nie wieder etwas über die Technologie oder den Wagen zu hören.


Noch ein Ansatz, über den im Jahr 2008 berichtet wird, verfolgt das französische Projekt Equideus motor, an dem mehrere Hochschulen und Industrieunternehmen beteiligt sind. Hier wurde ab 2001 ein von André Laurent Bernard aus Bellegarde erfundener Druckluft-Rotationsmotor mit in Sternform angeordneten Zylindern entwickelt, dessen Wirkungsgrad ihm zufolge fünfmal höher ist als bei den anderen derzeit bekannten Druckluftmotoren. Erforscht wurde die neue Technologie an der IFMA in Clermont-Ferrrand, am IUT in Troyes und an der École Polytechnique in Palaiseau.

Die Erfindung, die in Europa und China patentiert ist, soll keine Leistungs- oder Reichweitenbeschränkungen haben, soll die 100 % der Entspannung eines Gases in mechanische Energie umwandeln können und auch keinen großen und schweren Lufttank benötigen (EP-Nr. 1649142, angemeldet 2004, erteilt 2009; vgl. WO-Nr. 2015/097353, angemeldet 2013, erteilt 2015).

Nun ist man auf der Suche nach Investoren, die eine Lizenz für die Vermarktung erwerben möchten. Es läßt sich aber nichts über diesbezügliche Erfolge finden, und auch von Umsetzungen oder Prototypen ist nichts zu sehen.


Anfang 2009 meldet die Presse, daß Forscher um Prof. Lino Guzzella an der ETH Zürich einen Hybrid-Benzinmotor entwickeln, der Energie als Druckluft statt in einem Batterieblock speichert und rund 30 % Treibstoff gegenüber dem reinen Benzinmotor einspart. Der pneumatische Hybridantrieb verfügt über einen Drucklufttank, der an den Motor angeschlossen ist. Beim Anfahren oder nach dem Schalten strömt Druckluft in den Motor und treibt die Kolben an. Der pneumatische Hybrid erreicht zwar nur ca. 80 % der Treibstoffeinsparung eines Elektrohybrids, kostet aber viel weniger als dieser, da das pneumatische System nur eine Steuerung, ein extra Ventil in den Zylindern und einen Lufttank benötigt, alles andere läuft über den regulären Motor.

Das Konzept stößt in der Branche auf großes Interesse. Guzzella ist eine Koryphäe auf dem Gebiet der Brennstoffreduktion bei Fahrzeugen und der mit Wasserstoff betriebene PAC-Car II seines Teams fährt im Juni 2005 beim Shell Eco-Marathon in Ladoux, Frankreich, umgerechnet 5.385 km mit einem Liter Benzin – was natürlich ein Weltrekord ist.

Solution Hybrid Motor

Solution Hybrid Motor

An einem weiteren Hybridrennwagen arbeitet ein Team unter dem Projektleiter Ismail Abou-Zeid. Darüber findet sich mehr in den Kapiteln zur solaren und elektrischen Mobilität sowie im Kapitel Wasserstoff.


Die im Mai 2000 von Dennis Bischof und Pascal Schreier in Port Charlotte, Florida, gegründete Firma Solution Hybrid LLC kommt im Februar 2009 in die Fachblogs, als das Unternehmen bekannt gibt, die Entwicklung eines Druckluft-Hybrids zu 90 % beendet zu haben, was bislang über 150.000 $ gekostet habe. Der 2-Kammer-Motor hat 12 PS und soll bereits erfolgreich in Booten und SUV’s getestet worden sein, wofür es aber keine Belege gibt.

Und auch dieses Unternehmen verschwindet anschließend wieder von der Bildfläche, nachdem es sich 2018 für die freiwillige Auflösung entschieden hat.


Auf dem Salon Inov’Act in Reims wird im März 2009 ein französisches Projekt namens ElectroAirBike vorgestellt, das teilweise von Studenten in Zusammenarbeit mit der Stadt Reims durchgeführt wird.

Der erste, etwas sperrige Prototyp 001, war schon im Juni 2000 im Rahmen eines Studentenprojekts unter der Leitung von Jean-François Monteil am Institut Universitaire de Technologie (IUT) in Reims und auf Grundlage einer Partnerschaft zwischen dem Ingenieurbüro CDPSI und dem Studio G. Olonde Design hergestellt worden. Das Zweirad verwendet eine 50-Liter-Flasche, die bei einem Druck von 10 bar eine Reichweite von 1 km erlaubt, wobei der pneumatische 0,84 kW Motor des Rades bewußt auf eine Geschwindigkeit von 35 km/h gedrosselt ist.

ElectroAirBike 003 im Bau

ElectroAirBike 003
(im Bau)

Ein Prototyp 002 befindet sich in der Entwicklung. Dieser behält die meisten technischen Optionen des Prototypen 001 (Motor, Getriebe usw.) bei, ist aber auf Autonomie ausgerichtet und soll auch mit einer schnittigen Verkleidung versehen werden. Die Flasche soll hier 126 Liter bei 200 Bar fassen. Daneben wird noch an einer Reihe von Zweirädern mit Beifahrersitzen gearbeitet, die aber ausschließlich pedalbetrieben sind.

Das im Laufe der Jahre 2007 und 2008 konstruierte ElectroAirBike 003 ist ein zweisitziges Nutzfahrzeug, das mit 200 – 300 bar Druckluft angetrieben wird und auf dem Umbau eines gebrauchten Vespacar Piaggo Kleintransporters basiert. Das Fahrzeug ist mit zwei Hochdrucktanks mit je 126 Liter Fassungsvermögen ausgestattet und besitzt einen pneumatischen Flügelmotor mit 3,5 kW (~ 5 PS). Die Reichweite im Stadtverkehr beträgt 50 km bei einer Höchstgeschwindigkeit von 50 km/h.

Die Studenten, die das Projekt betreuen, werden im Mai 2008 von der nationalen Agentur zur Förderung der Forschung (Agence Nationale de Valorisation de la Recherche, ANVAR) ausgewählt, um vom französischen Ministerium für Industrie und Forschung unterstützt zu werden. Dadurch können sie das Projekt abschließen und ab Juni mit den ersten Tests beginnen.

Dabei zeigt sich, daß die Leistung des Motors so hoch ist, daß die ursprüngliche Getriebestufe völlig überfordert ist. Der Prototyp startet im vierten Gang mit vier Personen an Bord. Eine Anpassung der Übersetzung zwischen Motor und Getriebe soll es ermöglichen, das Getriebe vollständig zu nutzen, die Motordrehzahl zu senken und die Reichweite noch ein wenig zu erhöhen.

Diese Optimierungs- und Testphase soll von der nächsten Studentengruppe ab Oktober 2009 durchgeführt werden. Wozu es augenscheinlich aber nicht kommt, denn später ist von dem Projekt nie wieder etwas zu hören.

SilverRod

SilverRod


Der erste jemals erzielte Geschwindigkeitsrekord mit einem druckluftbetriebenen Fahrzeug wird im August 2009 während der Bonneville Speed Week auf den Salzwiesen von Bonneville in Kalifornien von Derek McLeish und seinen drei Brüdern aus Lompoc aufgestellt.

Für die Konstruktion ihrer Maschine namens SilverRod wird ein Motor modifiziert, der im Honda RC51 998 cc Superbike verwendet wird. Da keine zwei Zylinder gebraucht werden, ersetzt ein Gewicht am Ende einer Pleuelstange einen der Kolben, und eine Platte am Kurbelgehäuse deckt ab, wo früher ein Zylinderrohr saß. Für die Zufuhr der komprimierten Luft wird das Zündkerzenloch des anderen Zylinders genutzt.

Der Motor ist auf einen Rohrrahmen und eine Karosserie montiert, die wie eine seltsame Kreuzung aus einem Motorrad und einem Rennwagen aussieht. Hinzu kommt eine Reihe von drei Tauchflaschen, die Druckluft mit 3.500 psi speichern. Diese reichen für den Testlauf über die zwei Meilen des Bonneville Speedway, wo McLeish eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 74,75 km/h in beiden Richtungen erreicht, die als Rekord anerkannt wird, obwohl auch eine Höchstgeschwindigkeit von 86,49 km/h registriert wird.

Das Team McLeish Bros ist zuversichtlich, mit mehr Druckluftflaschen sogar auf 480 km/h kommen zu können – scheint sich aber nicht weiter damit zu befassen, während der nächste Rekord im Jahr 2011 von Toyota aufgestellt wird (s.u.).

EF9 Turbine

EF9 Turbine


Auf mehreren US-Messen in den Jahren 2008 und 2009 präsentieren Mark Tanner und seine Firma EF9 Energy Systems eine Druckluftturbine, die mit nur 10 PS Input eine Outputleistung von 81 PS erreichen soll. Was natürlich eine verblüffende Behauptung darstellt, denn bislang gibt es noch keine Erklärung dafür, aus welchem Reservoir diese zusätzliche Leistung geschöpft wird – die Tanner als ‚barometrische Energie’ bezeichnet.

Die Steigerung des Outputs soll irgendwie mit der speziellen Durchleitung von Luft durch die Turbine, mit dem atmosphärischen Druck und dem Bernoulli-Effekt zusammenhängen.

Tanner erklärt den Effekt damit, daß die Atmosphäre der Erde als Energie-Zwischenspeicher fungiert, welcher expandiert und in dem schmalen Kanal der Turbine einen Windstrom verursacht, der die Rotorblätter dreht. Die Atmosphäre versucht mit der gleichen Geschwindigkeit in die Turbine zu strömen, mit welcher der Luftstrom wieder herausströmt. Druck und Wärme der Atmosphäre können so direkt in Strom umgewandelt werden. Eine unabhängige Bestätigung der Technologie steht allerdings noch aus - und von der EF9 Turbine ist danach nie wieder etwas zu hören.


Eine im November 2009 publizierte Studie der University of California in Berkeley kommt zu dem Schluß, daß Druckluft-Autos selbst unter sehr optimistischen Annahmen deutlich weniger effizient als Batterie-Elektrofahrzeuge sind und sogar mehr Treibhausgase produzieren als ein herkömmliches Benzin-Auto mit einem intensiven Kohle/Strom-Mix.

Die Druckluft-Energiespeicherung auf der Ebene einzelner Fahrzeuge ist außerdem eine relativ ineffiziente Technologie. Das Hauptproblem sei aber, daß Druckluft weniger als 1 % des Energiegehalts von Benzin aufweist. Ein pneumatischer Verbrennungs-Hybrid sei demgegenüber technologisch machbar, preiswert und könne auch mit Elektrohybrid-Fahrzeugen konkurrieren.


Ende 2009 wird in den Blogs über eine Erfindung von Kanak Gogoi aus dem indischen Guwahati berichtet, bei der es sich um ein 120 km/h schnelles Fahrzeug namens Trygo Pawan Ex handelt, das mit einer Kombination aus drei Motoren betrieben wird: Einem Maruti Suzuki Motor (der Maruti 800 ist der in Indien am weitest verbreitete Kleinwagen), einem 100 ccm Motorrad-Motor sowie einem dritten Motor, der mit Druckluft betrieben wird. Ein Versuch, den Großkonzern Tata für die Umsetzung seiner Erfindung zu begeistern, scheitert allerdings.

Gogoi hat bereits 1997 ein ,Schwerkraft-betriebenes’ Fahrrad erfunden, bei dem potentielle Energie, d.h. das Gewicht des Radlers auf dem Sattel, über eine Stahlfeder gespeichert und anschließend in Vortrieb umgewandelt wird. Unter seinen vielen weiteren Erfindungen gibt es noch ein Solarhybrid-Auto, ein Luftkissenboot, ein Wasser-Fahrrad sowie eine Vorrichtung, bei der darüberfahrende Autos Strom erzeugen (s.a. Straßengeneratoren).

Quasiturbinen

Quasiturbinen


Ebenfalls aus dem Jahr 2009 stammt die von der vierköpfigen Forscherfamilie Saint-Hilaire aus Québec erfundene  Quasiturbine (o. Qurbine), ein Rotationsmotor ohne Kurbelwelle und ohne radiale Wechselwirkung, der im Gegensatz zum Wankelmotor ein reiner Drehkolbenmotor ist. Die Arbeiten erfolgen unter der Leitung des Thermonuklearphysikers Gilles Saint-Hilaire.

In seiner ursprünglichen Version wurde der Motor, der einen vierseitigen Gelenkrotor verwendet, der sich in einem Oval dreht und bei der Rotation Kammern mit zunehmendem und abnehmendem Volumen bildet, bereits 1997 und 2003 zum Patent angemeldet (US-Nr. 6.164.263, erteilt 2000; US-Nr. 6.899.075, erteilt 2005). Im Jahr 2004 wird ein Quasiturbinen-Motor in einem Gokart installiert.

Der neue Motor wird auf diversen Veranstaltungen ausgestellt und vorgeführt, zudem erscheinen mehrere YouTube-Videos davon, darunter auch im Einsatz als hydraulische Pumpe sowie als vibrationslosen Motor einer Kettensäge. Zudem erfolgte die Integration eines 12 kW Quasiturbinen-Motors in einem konventionellen Kraftfahrzeug, die von Claude Gratton initiiert und geleitet wird. Das druckluftbetriebene pneumatische Mikroauto APUQ wird erstmals im Jahr 2005 der Öffentlichkeit präsentiert.

Bei der Verbreitung dieser Technologie engagiert sich zeitweise auch die Quasiturbine Application Promotion Association (OQAPA), die inzwischen aber nicht mehr existiert.

Dem Stand von 2022 nach bietet die Firma noch immer nur zwei Luft/Dampf-Motoren-Expander an: das 1,5 kW Modell QT.6LSC für 1.900 $, und das 12 kW Modell QT5LSC für 6.900 $. Zu einem späteren Zeitpunkt ist noch ein 100 kW Motor geplant (QT40LSC). Über besondere kommerzielle oder technische Erfolge wird nichts berichtet.


Anfang 2010 folgt die Meldung über das Compressed Air Rotary System (CARS) einer Gruppe von vier Studenten im Abschlußsemester des P. A. Aziz College of Engineering and Technology in Karakulam im Süden des indischen Bundesstattes Kerela. Die Studenten Tushar P. Kumar, A. Al Ameen, Joel Varghese Kalarickal and Nirmal Geo Stephen arbeiten unter der Leitung von Prof. B. J. Sreejith.

Ihr kolbenloser, reibungsarmer Druckluftmotor hat sechs Kammern, besteht aus nur 14 Teilen, ist aus Aluminium und wiegt weniger als 14 kg. Mit seinen 80 cm3 soll er ein Fahrzeug auf bis zu 60 km/h beschleunigen können. Der Druck im Tank beträgt 30 bar, und die Herstellung hat das Team umgerechnet nur 562 $ gekostet.

Im März hatte der Motor auf der Bangalore International Auto Expo eine Auszeichnung erhalten – außerdem vergibt die in Hyderabad beheimatete Firma Emar Automotives prompt einen Auftrag für 50 Stück des neuen Motors, welche die Studenten innerhalb eines Jahres liefern sollen. Doch wie so oft ist auch hier nie wieder etwas über die Sache zu hören.

Druckluft-Mopedder Uni Michigan

Druckluft-Fahrrad
der Uni Michigan


Auch Studenten der Michigan Technological University (MTU) in Houghton kommen im April 2010 mit einem druckluftbetriebenen Gefährt in die Presse, das sie auf der Undergraduate Expo der Universität ausstellen. Das umgebaute Sachs-Moped von 1978, das sich natürlich auch per Pedal antreiben läßt, wirkt durch seine Tauchflaschen mit einem Luftdruck von 3.000 psi auf beiden Seiten des Hinterrads allerdings recht behäbig. Seine Höchstgeschwindigkeit in der Ebene beträgt etwa 20 km/h, die maximale Reichweite 1,5 km (andere Quellen: 2,5 km).

Die fünf Teammitglieder Adam Bieber, Andrew Bomstad, Jared Recker, Joshua Schmidt und Benjamin Vindedahl hatten das Moped im Rahmen eines Senior Design-Projekts im Fachbereich Maschinenbau/Ingenieurmechanik entwickelt, betreut von Prof. James De Clerck. Das MTU-Team gewann dabei die wertvolle Erkenntnis, daß ein druckluftbetriebenes Moped nicht per se umweltfreundlich ist – denn das Füllen der Tanks erfordert Energie, weshalb das Moped nur so ‚alternativ‘ sein kann wie die Energiequelle des Kompressors.

Dadurch, daß es keine anderen Emissionen als Luft abgibt, ist es aber auch „perfekt für die Fortbewegung in geschlossenen Räumen, zum Beispiel in einem Lagerhaus“. Es sieht allerdings nicht danach aus, als sei das Projekt später weiterverfolgt worden.


Im Mai 2010 stellt Greg Puckey aus Johnstown auf der Green Energy Fair einen 1-Zylinder-Druckluftmotor vor, der mit Heißdruckluft betrieben wird. Der Kolbenmotor ist ein umgebautes Modell Wisconsin von 1938, und der Erfinder arbeitet seit 1973 an seinem inzwischen auch patentierten System, in das er bereits mehr als 100.000 Arbeitsstunden investiert hat. Später sind nicht einmal mehr die hier aufgeführten Informationen zu finden.

Air-O-Bike

Air-O-Bike


Ebenfalls aus Indien stammt das mathematisch erarbeitete Konzept eines Motorrads, dessen kleine Luftturbine mit Druckluft betrieben wird und eine Fahrzeit von 40 Minuten bzw. eine Reichweite von etwa 30 km erlaubt. Die Höchstgeschwindigkeit beträgt 70 – 80 km/h.

Das Turbinenkonzept basiert auf den Arbeiten der Professoren Bharat Raj Singh vom SMS Institute of Technology in Lucknow und Onkar Singh am Harcourt Butler Technological Institute in Kanpur und erscheint Mitte 2010 im Journal of Renewable and Sustainable Energy. Die beschriebene Turbine hat eine Leistung von 4 kW, einen Wirkungsgrad von 702– 97 %, und es gibt bereits ein Funktionsmodell.

Im September 2011 folgt eine im Netz einsehbare Veröffentlichung der beiden Wissenschaftler mit dem Titel ‚Influence of the Air Engine on Global Warming Issues – 21st Century Fuel Technology‘, in der sich auch technische Details zu der Turbine finden lassen, für die das Professorenduo 2008 ein Patent angemeldet hat. Ein späteres Video zeigt Tests mit dem Prototyp Air-O-Bike im Labor in Lucknow, der sogar drei Passagiere befördern kann. Die Versuche finden im April 2013 statt.

Immerhin scheinen die beiden Initiatoren nicht so leicht aufzugeben, denn noch 2020 erscheinen immer wieder Berichte über ihr Druckluft-Motorrad, das im Rahmen der Initiative ‚Make in India‘ eigentlich in Produktion gehen sollte, was bislang aber nicht geschah.

Im Zuge der Berichterstattung ist auch zu erfahren, daß vier Studenten des Guru Nanak Dev Polytechnic College in Punjab bereits 2009 ein Druckluft-Moped entwickelt haben, das aufgrund seiner drei schweren Lufttanks aus Stahl jedoch 180 kg wiegt und eine Höchstgeschwindigkeit von nur 18 km/h erreicht. Ein Ersatz durch Tanks aus Kohlefaser ist ihnen aus Kostengründen jedoch nicht möglich.

Druckluftwagen von Nanjundaiah

Druckluftwagen
von Nanjundaiah


Ein weiterer Inder, der ein funktionierendes Druckluftwägelchen mit immerhin 8 PS aus Schrott gebaut hat, wie im August 2010 gemeldet wird, ist K. Nanjundaiah aus einem kleinen Ort in der Nähe von Bangalore.

Langfristig möchte der Erfinder und Student am Gupta College of Management and Technology sein gesamtes Dorf mit Druckluft energetisch versorgen. Was aber wohl ein Traum bleibt.


Über das Team Psycho-Active (TPA), das ein EPOCH genanntes Druckluft-/Multifuel-Hybridfahrzeug entwickelt, wird im September 2010 berichtet, als die Details zum Automotive X PRIZE (o. Progressive Insurance Automotive X PRIZE, PIAXP oder AXP) veröffentlicht werden. Dabei handelt es sich um eine Reihe von Wettbewerben, Programmen und Veranstaltungen der X Prize Foundation mit dem Ziel, supereffiziente Fahrzeuge zu entwerfen, zu bauen und ins Rennen zu schicken.

Progressive Insurance ist der Titelsponsor des 2007 angekündigten und für 2010 geplanten Wettbewerbs, bei dem ein Preisgeld von 10 Mio. $ unter den Gewinnern von drei Einzelwettbewerben aufgeteilt wird. Dabei gibt es zwei Fahrzeugklassen: Mainstream und Alternative. Die Mainstream-Klasse hatte ein Preisgeld von 5 Mio. $, während es in der alternativen Klasse zwei getrennte Preise in Höhe von 2,5 Mio. $ gibt, einen für Side-by-Side-Bestuhlung und einen für Tandem-Bestuhlung.

Darüber hinaus verfügt der PIAXP über ein Bildungsprogramm, das mit 3,5 Mio. $ vom US-Energieministerium finanziert wird, um Schüler und die Öffentlichkeit für fortschrittliche Fahrzeugtechnologien, Energieeffizienz, alternative Kraftstoffe und die Wissenschaft, Technologie, Technik und Mathematik hinter der Entwicklung effizienter Fahrzeuge zu begeistern. Von den 111 Teams, die sich ursprünglich anmelden, sind am Schluß nur noch 22 übrig.

Das Team Psycho-Active tut sich mit dem Team Global-E zusammen, um die gemeinsame Vision eines solide konstruierten Automobils zu verwirklichen, das auf Langlebigkeit ausgelegt ist. Gemeinsam werden zwei Fahrzeuge angemeldet: in der Mainstream-Klasse das Elektrofahrzeug Pulse mit vier Sitzen und Fließheck, sowie in der Kategorie ‚alternate:side-by-side‘ das Hybrid-Elektrofahrzeug G1. Zu den Gewinnern gehört aber keines davon.

Hier erwähnt wird das Ganze, weil die eigentliche Beteiligung des Teams Psycho-Active einen von Steve Johnson aus Portland, Oregon, erfundenen und patentierten Druckluftmotor namens Ducted Blade Rotary Engine (DBRE) umfaßt hat, der eine Leistung von 50 PS pro Liter Hubraum besitzen soll (US-Nr. 7.171.941, angemeldet 2005, erteilt 2007). Der Motor ruft letztlich die Atlas Motor Works (AMW) ins Leben, welche Pionierarbeit bei der Entwicklung und Vermarktung hocheffizienter elektrischer und pneumatischer Verbrennungstechnologien leistet.

Leider verwehen bald darauf die Spuren des Teams und des Motors – und es ist nicht sicher, ob es bislang überhaupt zu einer technischen Realisierung gekommen ist. Im Netz einsehbar ist dafür eine theoretische Analyse der DBRE von Peter Sharpe, die im Februar 2010 erscheint (‚Ducted Blade Rotary Technology – Feasibility Study & Analysis‘).


Zumindest ästhetisch gesehen gibt es diverse Gegenentwürfe zu den bisherigen Fahrzeugen. So erscheinen im Oktober 2010 mehrere neue Konzepte und Designs etablierter Autoproduzenten, die alle mit Druckluft zusammenhängen und Teilnehmer des 1.000 Pound Designwettbewerbs der LA Auto Show 2010 sind, in dem es darum geht, ein Fahrzeug von nicht mehr als 500 kg zu entwerfen.

Honda Air Grafik

Honda Air
(Grafik)

Den Beginn macht ein Leichtbau-Fahrzeug von Honda, das ultraflache Honda Air Concept, das soll sogar weniger als 450 kg wiegen soll und bis zu vier Personen transportieren kann.

Vollständig von Druckluft und einem pneumatischen Steuerungssystem betrieben, nutzt das Fahrzeug Turbosauger und die Strömung der Außenluft, um dem Flaschendruck zu regenerieren. Die mögliche Reichweite wird auf 160 km geschätzt.

Ab einer Geschwindigkeit von 100 km/h sollen kleine Turbinen für zusätzlichen Druck sorgen. Das Chassis dient gleichzeitig als Tank, und alle Komponenten, einschließlich der Sitze, sind an den zentralen Chassis-Tank montiert, um redundante Strukturen zu vermeiden und das Gesamtgewicht zu reduzieren.

Volvo beteiligt sich an dem Wettbewerb mit einem Leichtbau-Druckluft-Fahrzeug im Maßstab 1:4, dem Air Motion. Mit einem geplanten Gewicht von nur 453 kg würde die Designstudie weniger wiegen als eine Formel 1 Rennwagen.

Das ebenfalls für vier Personen gedachte Fahrzeug besteht aus ultraleichten Kohlefasern, besitzt nabenlose Reifen und ist mit leistungsstarken Druckluftmotoren ausgestattet. Das Konzept geht jedoch noch weit darüber hinaus:

Zur Komprimierung der Luft für den zentral montierten Lufttank das Wagens werden Luftauffüllstationen eingerichtet, die von Turbinen angetrieben werden, die gut 300 m hoch über der Erde schweben sollen. Sie nutzen die Windkraft und verwandeln sie in Elektrizität für die Kompression, um den Volvo Air Motion völlig emissionsfrei zu bewegen. Entwickelt wurde der offene Wagen im Volvo Monitoring and Concept Center (VMCC) in Camarillo, Kalifornien.

Cadillac Aera Grafik

Cadillac Aera
(Grafik)

Die GM-Marke Cadillac präsentiert wiederum einen Designbeitrag namens Aera. Auch dieses ist ein Leichtbau-Fahrzeug, das mittels Druckluft angetrieben werden soll.

Technisch und von Seiten der Ausstattung her ähnelt das Konzept seinen beiden Vorgängern, überraschen tut allerdings die erwartete Reichweite von 1.600 km, die einem Lufttank mit einer Maximalladung von 10.000 psi zu verdanken ist.

Dieser versorgt eine Turbine mit der nötigen Energie, um den Flitzer auch adäquat zu beschleunigen. Die gesamte Fahrzeugelektronik ist kabellos und reduziert zusätzlich das Gewicht, während das Exoskelett aus einem einzigen Stück aus hochmodernen Verbundmaterialien geformt wird.

Es bleibt abzuwarten, ob von diesen Designs je etwas umgesetzt wird. Auch die Frage, ob die genannten Unternehmen überhaupt schon an Druckluftfahrzeugen arbeiten, ließ sich bislang nicht beantworten.


Anfang 2011 erscheinen mehrere interessante technisch-physikalische Studien. Die erste wird im Januar von den Professoren Lukasz Szablowski und Jarosław Milewski an der Warschauer Universität für Technologie veröffentlicht. Die im Netz einsehbare Analyse trägt den Titel ‚Dynamic analysis of compressed air energy storage in the car‘ und wurde genutzt um die Prozesse zu bestimmen, die für das Erreichen der höchstmöglichen Effizienz von Druckluftspeichern im Auto am wichtigsten sind.

Im Februar erscheint die Doktorarbeit von Sasa Trajkovic an der Universität Lund in Schweden, deren Forschungsergebnisse darauf hindeuten, daß pneumatische oder Lufthybride, die Bremsenergie in Form von Druckluft speichern, viel billiger zu produzieren wären als die derzeitigen batterieelektrischen Hybride. Außerdem könnten Luft-Hybridfahrzeuge den Kraftstoffverbrauch halbieren. Simulationen zeigen, daß Busse in Städten mit ihrem langsamen und ruckartigen Fahren den Verbrauch sogar um 60 % senken könnten.

Während die meisten früheren Forschungsarbeiten zu dieser Technologie theoretischer Natur waren, wurden für diese Studie ein schwerer Scania-Motor so umgebaut, daß er als pneumatische Hybridmotor arbeitet. Im Pneumatik-Hybridbetrieb kann der Motor als 2-Takt-Kompressor zur Erzeugung von Druckluft beim Abbremsen des Fahrzeugs – und als Druckluftmotor beim Beschleunigen des Fahrzeugs durch die zuvor gespeicherte Druckluft betrieben werden. Nun sollen  weitere Forschungen an einem kompletten Mehrzylindermotor durchgeführt werden.

Die Liste von Trajkovics Veröffentlichungen reicht zurück bis 2006, wobei es zumeist um Pneumatik geht. Die jüngste – gemeinsam mit Per Tunestal sowie mit Bengt Johansson von der Chalmers University of Technology erstellte Arbeit – trägt den Titel ‚A study on compression braking as a means for brake energy recovery for pneumatic hybrid powertrains‘, stammt vom Januar 2013 und ist im Netz einsehbar.

Im März veröffentlichen Prof. Perry Y. Li und Felicitas Mensing von der University of Minnesota (UMN) im Rahmen der International Fluid Power Exhibition in Las Vegas einen ebenfalls einsehbaren Artikel mit dem Titel ‚Sizing and Optimal Operation of a Power Split Hydraulic Hybrid Drive Train‘, bei dem es genauso um erhebliche Verbesserungen des Kraftstoffverbrauchs geht.

Testwagen der UMN

Testwagen der UMN

In diesem Beitrag werden ein Verfahren zur Bestimmung des optimalen Betriebs eines leistungsverzweigten Antriebsstrangs sowie eine Methode zur optimalen Dimensionierung der Komponenten vorgeschlagen. Zudem wird ein modaler Betrieb empfohlen, bei dem die Komponenten selektiv zu- und abgeschaltet werden. Für die praktischen Experimente wird der Antriebsstrang in in das Fahrgestell eines Polaris Ranger-Fahrzeugs eingebaut.

Dessen Motor ist durch einen kleinen 1,1-Liter-Dieselmotor mit 3 Zylindern und einer Spitzenleistung von 19,5 kW ersetzt worden. Außerdem werden dem Fahrzeug Taumelscheiben-Axialkolbenpumpen/Motoren, ein 15-Liter-Tank, um das Hydrauliköl an Bord zu lagern, sowie ein 38-Liter-Hoch- und Niederdruckspeicher hinzugefügt.

Li hatte zusammen mit seinen Kollegen bereits 2006 mit der Arbeit an einem hydraulischen Hybridfahrzeug begonnen und u.a. 2010 den Artikel ‚Optimization and Control of a Hydro-Mechanical Transmission based Hybrid Hydraulic Passenger Vehicle‘ sowie 2018 eine Studie mit dem Titel ‚Open Accumulator Isothermal Compressed Air Energy Storage (OA-ICAES) System‘ veröffentlicht.

In letzterer geht es um neuartiges System für Windturbinen, das überschüssige Energie in Form von Druckluft mit hohem Druck von 210 bar speichert, bevor sie zur Stromerzeugung genutzt wird, wenn die Nachfrage das Angebot übersteigt. Die Architektur des offenen Akkumulators erhöht die Energiedichte des Systems, während der isothermische Kompressor/Expander die Effizienz und die Leistungsdichte steigert. Außerdem entwickelte Li eine Methode, um Druckluft in einer besonderen Art von Röhren speichern, die 2012 an die CAES-Firma SustainX lizenziert wird (s.d.).


Im März 2011 wird über ein weiteres Motorradkonzept berichtet, das ausschließlich mit komprimierten Sauerstoff fährt und das diesmal von den fünf Studenten Vincent Montreuil, Julien Clément, Thomas Duhamel, Benoît Ponton und Pierrick Huart an der International School of Design (ISD) in Valenciennes in Frankreich für einen Rekordversuch entworfen wurde.

Dabei handelt es sich um einen Einsatz der Amateurmannschaft Les Triplettes de Bonneville, die im Folgejahr auf der Speed Week mit einem druckluftbetriebenen Rennmotorrad, dessen Höchstgeschwindigkeit 200 km/h betragen soll, neue Rekorde aufstellen will.

Saline Airstream

Saline Airstream

Die Saline Airstream wird von einem 3-Zylinder Luft-Motor von MDI angetrieben, der von drei Tanks mit einer Gesamtkapazität von 27 Litern mit komprimierter Luft versorgt wird. Das Motorrad hat einen Aluminium/Magnesium-Rahmen, der aus zwei Teilen besteht. Der erste umfaßt den vorderen Teil und den Sitzrahmen, und sein Drehwinkel kann eingestellt werden. Dadurch sind zwei Konfigurationen möglich: eine Straßenposition und eine ‚Rekord‘-Position mit verlängertem Radstand, vergrößertem Nachlaufwinkel und reduzierter Höhe.

Die Studentengruppe bezeichnet ihr Kraftrad als das effizienteste, minimalistischste und sauberste, was Frankreich derzeit zu bieten habe. Das Bike kann sich gegen die Entwicklungen sechs weitere Bewerber-Teams durchsetzen und wird von den Triplettes zum Sieger gekürt. Weitere technische Daten oder Zahlen sind nicht verfügbar.

Allerdings ist das Ergebnis fraglich, denn als ein Fachblog im August 2012 Kontakt mit dem Motorrad-Team aufnimmt und fragt, warum sie dieses Jahr bei der Utah Speedweek nicht mit Druckluft gefahren sind, lautet die Antwort: „Weil wird alle Motoren der Saline Airstreamin während der Tests kaputt gemacht haben“. Bislang ist auch nichts von irgendwelchen Einsätzen in den darauffolgenden Jahren bekannt.

Saline Bird Grafik

Saline Bird
(Grafik)

Ein zweites Druckluftmotorrad-Design, das im März 2011 zu sehen ist und ebenfalls speziell für die Geschwindigkeitsrekordhalter Les Triplettes de Bonneville entwickelt wurde, stammt von den französischen Designstudenten des Institut Supérieur du Design (ISD) in Valenciennes Charles Edouard Berché, Ugo Spagnolo, Adrien Fuinesl, Frédéric Dobbelstein und Jean Philippe Paris, die das Rad im Rahmen ihres Abschlußprojekts 2010/2011 entworfen haben.

Bei der Maschine, die den Namen Saline Bird trägt und weitgehend aus Kohlefaser besteht, sollen zwei Rotationsmotoren die Energie von drei Drucklufttanks mit einer Gesamtkapazität von 27 Litern nutzen, um das Hinterrad zu bewegen. Hier abgebildet ist die unverkleidete Rennversion. Zu den technischen Partnern des Projekts gehören MDI (Motor), LUXFER (Lufttank) und der Rennwagen-Hersteller British Racing Motors (BRM). Ob das Konzept jemals in Produktion gehen wird, ist allerdings fraglich.


Im September 2011 stellt Toyota auf der Testanlage des Japan Automobile Research Institute einen neuen Geschwindigkeitsweltrekord für druckluftbetriebene Fahrzeuge auf. Mit dem Ku:Rin genannten dreirädrigen Leichtbau-Einsitzer gelingt es, mit einer Ladung 3,2 km zurücklegen und dabei eine Geschwindigkeit von 128,4 km/h zu erreichen.

Der von einer Tochtergesellschaft von Toyota Motors, der Toyota Industries Corp. entwickelte Ku:Rin soll die Kompetenz des Unternehmens bei der Entwicklung von Kompressoren für Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen belegen. Andere Quellen sprechen  davon, daß der Wagen von 40 Toyota-Ingenieuren in ihrer Freizeit entwickelt worden sei. Technische Details sind nicht zu finden.


Im Jahr 2011 erscheinen auch die ersten Meldungen über den venezolanischen, in den USA lebenden Elektroingenieur und Wissenschaftler Prof. Luis Indefonso Solórzano, der einen turbinenartigen Luftmotor entwickelt hat, der thermische Energie aus der Umgebungsluft in mechanische Energie umwandelt. Sein nun veröffentlichtes Patent unter dem Titel Thermal Airfoil Turbine hatte er 2009 angemeldet (US-Nr. 20110097209). Es sieht aber nicht aus, als sei das Patent inzwischen erteilt worden.

Air Motor Prototyp

Air Motor Prototyp

Der neuartige Air Motor wird durch den Windzug eines Ventilators in Gang gesetzt, aber sobald er sich dreht, produziert er mehr Energie als der Ventilator verbraucht. Dies wird dadurch erklärt, daß die Luft beim Durchströmen der zwei konzentrisch angeordneten Zylinder, zwischen denen Tragflächenprofile angeordnet sind, die sich um eine zentrale Achse drehen, Wärme verliert. Durch die Rückkopplung vom Generator zum Gebläse dreht sich der Motor weiter, ohne daß er extra noch mit Strom versorgt werden muß.

In einigen Erklärungen wird behauptet, daß der Apparat den eintretenden Luftstrom um den Faktor 10 verstärkt, während in anderen gesagt wird, daß bei Verwendung von Profilen und einer Luftströmung von 23 m/s bei einer Eingangsleistung von 3 W eine nutzbare erzeugte Leistung von 130 W bei erreicht wird.

In der ersten Phase arbeiten Solórzano und sein Team am Bau eines funktionierenden Prototyps für ein 10 kW Kraftwerk, das den elektrischen Energiebedarf eines typischen Haushalts decken soll. Es wird aber nicht lange dauern, bis die Erfindung auch in anderen Projekten zum Einsatz kommt, wie z.B. in einem Auto. Bis dahin wird der Luftmotor diversen Ministerien, Institutionen und Projekten in Venezuela und außerhalb vorgestellt.

Zudem gründet Solórzano, früher Inhaber des Herzschrittmacher-Herstellers Fabrelec C.A., im Juni 2009 die inzwischen wieder inaktive Firma Free Energy Worldwide Inc., die eigentlich den Luftmotor vermarkten will – und versucht Investoren zu finden, die bereit sind, Firmenanteile zu erwerben. 2017 erscheint ein Video mit einem halbstündigen Interview. Über unabhängige Bestätigungen oder eine seriöse Validierungen der Erfindung ist hingegen nichts bekannt.

Eine ganz ähnliche Entwicklung stammt übrigens von Eudes Vera, einem promovierten Elektroingenieur und pensionierten Professor aus Barcelona in Venezuela, der auch als wissenschaftlicher Berater der Free Energy Worldwide agiert (‚Accelerated Fluid Machine‘, US-Nr. 20160079829, angemeldet 2013, veröffentlicht 2016). Doch auch hier ist nichts über praktische Umsetzungen zu finden.

Transport Hornet Grafik

Transport Hornet
(Grafik)


Im August 2011 veröffentlichen die Fachblogs den Entwurf Transport Hornet des Designers Jurmol Yao aus China, ein druckluftbetriebene Zweirad für den Kurzstreckeneinsatz in städtischen Umgebungen.

Das Motorrad eignet sich perfekt als praktikables Fortbewegungsmittel für Unternehmen wie die Post, da es sich mit geringer Geschwindigkeit bewegt und an Stationen Zwischenstopps einlegen kann, um aufzutanken. Ein besonderer Vorteil bilden die wiederverwendbaren, sehr schnell zu befüllenden Luftzylinder.

Für den Transport ist das Motorrad mit einem abtrennbaren Ladegestell kombiniert, indem der Raum zwischen den zwei kleinen Hinterrädern genutzt wird. Auch interessant: Die Plazierung der Druckluftpatronen erfolgt vorne, direkt unter dem Lenker. Bislang existieren allerdings nur einige Graphiken, eine Umsetzung gibt es nicht.


Im Juli 2012 erscheint ein Video, auf dem der Kuwait Air Car zu sehen ist, den die Ingenieure Fahad Al-Eid und Ahmed Al-Ali entworfen haben. Ihr Projekt wird von Ehab Bani Hani an der privaten Hochschule Australian College of Kuwait beaufsichtigt und von der Firma Kuwait Chopper Workshop gesponsert.

Das sehr einfach designte Druckluft-Trike mit seinen zwei Tanks erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von 70 km/h und hat eine Reichweite von 5,3 km. Details darüber, was für ein Luftmotor verwendet wird, gibt es allerdings nicht.

Minimal Air Car

Minimal Air Car


Solche Einfachkonstruktionen tauchen immer mehr auf und lassen sich inzwischen zu Dutzenden in Form kurzer YouTube-Videos finden – weshalb ich sie im weiteren nicht mehr aufführen werde. Nicht zuletzt, weil es in den seltensten Fälle irgendwelche technischen Informationen dazu gibt. Es ist aber erfreulich, wie stark sich die Idee global verbreitet.

Eine Ausnahme mache ich für die wohl unübertroffene radikal-minimalistischste Version, die mir bislang untergekommen ist.

Es soll sich dabei um die Abschlußarbeit von Ingenieurstudenten aus dem Jahr 2016 handeln, vermutlich irgendwo in Indien. Das elementare Gefährt kann tatsächlich eine Person transportieren, die auf dem Luftdrucktank sitzt, auch wenn es sich nur gemächlich bewegt.


Nachdem es aus dem Jahr 2012 sonst keine Neuerungen zu berichten gibt, füllt sich die internationale Presse im Januar 2013 mit Berichten darüber, daß der französische Automobilhersteller PSA Peugeot Citroën gemeinsam mit dem Zulieferer Bosch ein Auto entwickelt hat, das mit Luft fährt. Der C3 Hybrid Air wird dann im März auf dem Genfer Autosalon offiziell der Weltöffentlichkeit vorgestellt, unter der Prämisse, daß er 2016 in Produktion gehen und zwischen 15.000 € und 20.000 € kosten wird.

Zur Erinnerung: Im Citroën DS wurde ab 1955 Hochdruck-Druckluft zum Betrieb von Federung, Lenkung, Bremsen und halbautomatischem Getriebe verwendet. Und drei Jahre später wird mit einem Citroën 2 CV Hybrid experimentiert, der Druckluft mit einem traditionellen Benzinmotor kombiniert, um eine bessere Verbrennung zu ermöglichen. In die Massenproduktion wurde die Technologie damals aber nicht übernommen.

Um den neuen Ansatz zu veranschaulichen, wird ein nun aufgesägtes Fahrzeug gezeigt, bei dem der blaue, 3 m lange unter Druck stehende Stahltank gut zu sehen ist, der mit etwa 20 Litern Stickstoff und etwas Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist. Ein weiterer Tank liegt quer parallel zur Hinterachse. Die Leistung des Hydraulikantriebs liegt bei rund 41 PS.

Dabei fährt das 122 PS Auto nicht mit Luft, sondern die neue Technologie ist mit dem Benzinmotor gekoppelt und gewinnt jedes Mal Energie zurück, wenn der Fahrer bremst. Hierzu besitzt der geschlossene Kreislauf eine reversible Hydraulikpumpe, die den Stickstoff im Tank komprimiert und beim nächsten Gasgeben wieder freisetzt.

Das System erzeugt zwar keine großen Energiemengen – man könnte kaum 1,5 km fahren, bevor der Benzinmotor anspringt -, doch wenn man den ganzen Tag im Stop-and-Go-Betrieb durch die Stadt fährt, könnte der Kraftstoffverbrauch um bis zu 45 % gesenkt werden. Ein weiterer Vorteil gegenüber den bereits auf dem Markt befindlichen Hybriden ist, daß die neuen Autos von Peugeot keine teuren Lithium-Ionen-Batterien und Elektromotoren benötigen, was bedeutet, daß sie auch weniger kosten werden.

Aufbau des C3 Hybrid Air Grafik

Aufbau des C3 Hybrid Air
(Grafik)

Die Projektleiter Karim Mokaddem und Andrés Yarce räumen ein, daß es die Idee der Hybridhydraulik schon seit Jahren gibt. So habe UPS schon seit 2009 eine Flotte von Lieferwagen im Einsatz, die unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit – und nicht Stickstoff – verwenden, um Bremsenergie in Vorwärtsdynamik umzuwandeln. Die tatsächliche Innovation beim Hybrid Air besteht darin, wie die Komponenten zusammengesetzt wurden, um ein möglichst effizientes Auto zu bauen.

Nun ist auch zu erfahren, daß das Projekt bereits seit 2010 von einem rund 100-köpfigen Team unter strengster Geheimhaltung bearbeitet wird. Die Mitarbeiter durften bislang keine Details preisgeben, nicht einmal ihren Frauen und Kindern.

Im September 2013 stellt Citroën auf der IAA eine neue Studie unter der Bezeichnung Cactus vor, die ebenfalls auf dem Hybridantrieb basiert – während Peugeot auf dem Pariser Autosalon im Oktober 2014 den 2008 HybridAir 2L präsentiert, der Dank seines Drucklufttanks als Energiespeicher mit weniger als drei Litern Kraftstoff auf 100 km auskommen soll. Um eine ökonomische Produktion möglich zu machen, suchen PSA und Bosch aktuell einen weiteren Partner.

Da sich bis Januar 2015 immer noch niemand gefunden hat, der sich an den Kosten in Höhe von 500 Mio. € beteiligt, um das Hybrid-Verfahren zur Serienreife zu bringen, wird das Projekt auf unbestimmte Zeit auf Eis gelegt.


Der Designer Bolaji Teniola stellt im Mai 2013 den Entwurf eines Druckluftmotorrads namens o2 Moto vor, das von drei Drucklufttanks angetrieben wird, die es noch leichter machen als das Yamaha Tricker Stuntbike mit Benzinmotor, vom dem es inspiriert ist.

Als besonderer Vorteil wird herausgestellt, daß ein Druckluftmotor eine hervorragende Leistung bietet und gleichzeitig praktisch alle Vibrationen, internen Abnutzungserscheinungen und Reibungen eliminiert. Wie so oft, ist es auch in diesem Fall beim reinen graphischen Entwurf geblieben.

LEGO-Druckluftauto

LEGO-Druckluftauto


Umgesetzt wird hingegen ein lebensgroßes und fahrtüchtiges Auto, das mit Ausnahme einiger struktureller Teile wie Räder und Reifen, die von einem Formel 1-Boliden stammen, aus mehr als 500.000 LEGO-Steinen besteht. Die Idee zu dem Super Awesome Micro Project (SAMP), das im Dezember 2013 einiges an Presse bekommt, geht auf den Rumänen Raul Oaida zurück, während der Australier Steve Sammartino zur Finanzierung auf Twitter einen Crowdfunding-Aufruf startet.

Vierzig australische Gönner finanzieren das Projekt, wodurch die beiden allein für die Bausteine 60.000 $ ausgeben können. Das Auto wird in Rumänien gebaut und dann nach Melbourne verschifft, wobei es erheblich beschädigt wird und repariert werden muß.

Hier erwähnt wird der offene Zweisitzer, dessen Entwicklung  und Bau eineinhalb Jahre dauert, weil er mit Druckluft angetrieben wird, wobei sogar der aus vier Sternmotoren mit insgesamt 258 Kolben bestehende Antrieb aus den bunten Klötzchen konstruiert ist. Trotzdem kann er das das wundersame Gefährt auf bis zu 30 km/h beschleunigen, wobei die Höchstgeschwindigkeit nur „aus Angst vor einer riesigen LEGO-Explosion“ begrenzt sei. In einem Video auf YouTube kann man spannende Details sehen – und wie das Auto tatsächlich fährt (‚Life Size Lego Car Powered by Air‘).


Im September 2014 erscheinen die ersten Berichte über die Hochleistungsaufladung mit Druckluft (Compressed Air Supercharger, CAS). Damit gelingt es, mittels einer 3.300 psi Tauchflasche aus einem 423 PS Motor 850 PS herauszuholen. Die im Laufe von mehr als zehn Jahren perfektionierte Entwicklung von Dale Vaznaian und Karl Staggemeir ist für den Einsatz auf der Rennstrecke gedacht – und vielleicht sogar auf der Straße.

Der Trick dabei liegt darin, daß die aus dem Tank in einen Motor entlassene Druckluft sehr kalt ist, und damit dichter ist und mehr Pferdestärken erzeugt als heiße Luft. Es gibt detaillierte Beschreibungen der praktischen Versuche, die hier nicht wiedergegeben werden, weil es sich im Grunde nur um eine verbrennungsverstärkende Technologie handelt. Sie sollte aber nicht gänzlich unerwähnt bleiben.


Ebenso sei darauf hingewiesen, daß von Fiat Chrysler Automobiles (FCA) ein einsitziger SRT Tomahawk-Sportwagen namens Vision Gran Turismo realisiert wird, dessen Hybrid-Antriebsstrang aus V10-Motor für die Hinterräder und Luftkompressionsantrieb vorne fast 2.600 PS entwickelt und eine wahnwitzige Höchstgeschwindigkeit 650 km/h erreicht. Der extreme Hypercar erscheint im Juni 2015 – für das bekannte Rennvideospiel Gran Turismo 6 (GT6).

Vision Gran Turismo Grafik

Vision Gran Turismo
(Grafik)

Das ultraflache Design von Paul Hoste war in einem Wettbewerb ermittelt worden, bei dem es einen Hochleistungs-Dodge aus dem Jahr 2035 zu konzipieren galt. Dabei sind die technischen Details ausführlicher gestaltet – sprich programmiert – als manch Entwurf professioneller Autoschmieden. Weshalb wenigstens die uns hier interessierenden Elemente noch kurz beschrieben werden sollen, vielleicht als Anregung für zukünftige Umsetzungen.

So steuert das pneumatische System des Tomahawk mehr als nur die Vorderräder. Mit Hilfe von Druckluft werden auch neun aktive aerodynamische Paneele eingestellt, welche die Traktion, das Bremsverhalten und die Kurvenlage verbessern. Ein nach vorne gerichteter Laserscanner analysiert den Straßenbelag vor dem Fahrzeug und veranlaßt die Aerodynamik, sich entsprechend anzupassen.

Das pneumatische System paßt außerdem den Reifendruck, die Luftfedereinstellungen und die Neigung des aktiven Reifenkammersystems an die wechselnden Anforderungen des Untergrunds an. Bei besonders extremen Fahrmanövern bläst das System auch noch den Druckanzug des Fahrers auf, ähnlich wie bei Kampfpiloten. Sowohl die Lufttanks als auch die Förderschläuche sind in die Chassis-Konstruktion integriert, und das Nachfüllen der Tanks erfolgt durch regeneratives Bremsen und über die vom V10-Motor erzeugte Überschußleistung.


Zwischen Dezember 2015 und Januar 2016 publiziert das Mitglied Foggy im OtherPower-Forum auf fieldlines.com eine gut bebilderte Beschreibung seiner Konstruktion eines kleinen Windturbinen-Luftkompressors, der als nicht-fossile Quelle von Druckluft sicherlich auch für andere interessant ist.


Im April 2017 ist in den Blogs ein druckluftbetriebener Rollstuhl zu sehen, der einen besonderen Hintergrund hat. Ein Team des Human Engineering Research Laboratories (HERL) der Universität Pittsburgh hatte bereits an einem entsprechenden Prototyp gearbeitet, als es von der Sports Outdoor and Recreation Group (SOAR) kontaktiert wird, einer gemeinnützigen Organisation, die den Betrieb von Morgan’s Wonderland leitet, einem Freizeitpark für Menschen mit Behinderungen in San Antonio, Texas.

PneuChair

PneuChair

Für den Einsatz in dem neuen Wasserpark Inspiration Island wurde nach einer Form der motorisierten Mobilität gesucht, die wasserdicht ist. Der daraus resultierende PneuChair wiegt 36 kg, ist sehr einfach und wartungsfreundlich aufgebaut und wird durch integrierte Drucklufttanks angetrieben, so daß es keine Batterien oder andere Elektronik gibt, die naß werden und einen Kurzschluß verursachen könnten. Der gewählte Druckluftmotor der PTM mechatronics GmbH kann aufgrund seiner wasserdichten Bauweise sogar komplett unter Wasser getaucht werden.

Außerdem braucht der Antrieb nur zehn Minuten, um mit einem Luftkompressor aufgeladen zu werden – ein herkömmlicher batteriebetriebener Stuhl braucht dafür bis zu acht Stunden. Andererseits hat der PneuChair eine Reichweite von nur etwa 4,8 km, also etwa ein Drittel der Reichweite eines batteriebetriebenen Modells.

Zur Eröffnung von Inspiration Island Anfang Sommer stehen bereits zehn dieser Stühle für Kunden kostenlos zur Verfügung. Die Universität prüft zudem die Lizenzierung der zum Patent angemeldeten Technologie für den Einsatz in Pflegeheimen, Einkaufszentren, Lebensmittelgeschäften oder Flughäfen. Außerdem kann noch eine PneuScooter vorgeführt werden, wie in dem entsprechenden Video zu sehen ist (‚HERL PneuMobility‘).


Im Dezember 2017 berichtet die Presse über das französische Start-Up Brod, welches Fähren dazu einsetzen will, Fischabfälle, bis hin zu Mikroplastik, aus dem Meer zu fischen und sie mit sauberen Techniken in Energie umzuwandeln, um daraus Strom, Trinkwasser und Druckluft zu gewinnen. Diese komprimierte Luft treibt wiederum die Boote an, die dadurch autonom werden.

Die von dem Franco-Kroatischen Architekten Mario Matulic und dem Geschäftsführer Pierre Villeneuve aus Québec gegründete Firma arbeitet mit kroatischen Nichtregierungsorganisationen und einem tschechischen Unternehmen zusammen, um eine ganze Flotte von Plattbodenschiffen dieser Art zu entwickeln. Die 50 – 80 m großen Fähren sollen mit drei bis vier Maschinen ausgestattet werden, von denen die erste den Abfall vorbereiter, indem sie ihn trocknet und zerkleinert, um daraus eine Art Brennstoff zu machen, der von der zweiten Maschine nach dem Prinzip der Pyrolyse thermisch verarbeitet wird, ohne Ausstoß von Gasen oder giftigen Abfällen.

Die anderen Technologien an Bord werden die dadurch entstehende Energie umwandeln, entweder in Trinkwasser, das nach dem bekannten Prinzip der Umkehrosmose aus dem Meerwasser gewonnen wird – oder eben in Druckluft, die für die Fortbewegung des Bootes genutzt wird.

Die Konzeption des Müllsammelschiffs führt die neugegründete Firma Anthos Air Power Normandie in Rouen durch, deren Mutter die Air Power Technologie France ist, ein Unternehmen, das Eigentümer einer Druckluftmotoren- sowie einer Photovoltaiktechnologie ist, die der Erzeugung und Integration erneuerbarer Energien und der Speicherung von Druckluft dienen.

Airpower-Motor

Airpower-Motor

Der Bau des Prototyps WASTEBOAT 1, der von der UNESCO und der OECD unterstützt wird, soll 8 Mio. € kosten und 18 Monate dauern, sobald die Finanzierung gesichert ist. Auch die französische Region Normandie will sich an dem Projekt beteiligen, das zudem durch die von Arnold Schwarzenegger gegründete NGO ‚R20 Regions of Climate Action‘ unterstützt wird. Interesse daran haben bereits Länder wie Ägypten, der Libanon, Malaysia, Marokko und Montenegro bekundet, wie auch die Komoren und die Chausey-Inseln.

Der interessante Ansatz scheint aber nicht voran zu kommen, denn über die obige Meldung hinaus ist nichts mehr davon zu hören. Einzig die Air Power Technologie besteht weiter, als alleiniger Inhaber des geistigen Eigentums an der in Italien entworfenen Airpower-Maschine. Diese wird als Bausatz angeboten und ermöglicht die Umwandlung jedes vorhandenen Motors in einen 100 %-igen Druckluftmotor.

Außerdem wird Ende 2017 mit der Entwicklung von Druckluft-Generatoren mit einer Leistung von 10 – 50 kW und einer Speicherkapazität von 50 kWh - 1 MWh begonnen, und in zwei Jahren soll der Prototyp eines kommerziellen Druckluftfahrzeugs vorgestellt werden.

Im April 2019 ist zu erfahren, daß die Metropolregion Rouen-Normandie der Firma ein zinsloses Darlehen in Höhe von 250.000 € gewährt und auch den Kleinbus zur Verfügung gestellt hat, der auf Druckluft umgerüstet werden soll. Insgesamt wurden dem Unternehmen zufolge bereits 8 Mio. € in das Projekt investiert. Nun ist geplant, innerhalb von 30 Monaten einen 3,5 Tonnen schweren Bus mit Druckluft zu betreiben, der eine Reichweite von 200 km haben soll.

Im September stellt die Anthos Airpower ihren 14-sitzigen Kleinbus der Öffentlichkeit vor, bei dem ein auf Druckluft umgestellter Renault-Dieselmotor mit 1 m3 Luft bei 400 bar eine Reichweite von 120 – 150 km erlaubt. Die Firma zeigt ihren Luftmotor anschließend auf diversen Veranstaltungen, und im September 2020 wird der Druckluft-Kleinbus auch im Rahmen der Europäischen Mobilitätswoche (EMW) präsentiert. Kommerzielle Erfolge sind bislang aber noch nicht zu verzeichnen, und auch bei dem WASTEBOAT-Projekt scheint es nicht weiterzugehen.


Ähnlich geht es Illya Cadivel und seiner 2008 gegründeten Firma Levidac (o. Levidac One; Levidac Lux; Levidac Group, also immer der umgedrehte Nachname), über die erstmals im Jahr 2017 berichtet wird. Der Ingenieur von der Insel La Réunion, der in Luxemburg lebt, entwickelt einen neuen leichten Elektrobus, dessen erster Prototyp bis Ende des Jahres fertig sein soll.

Der Bus wird hier erwähnt, weil er über einen 120 kW Druckluft-Reichweitenverlängerer (Turbo Range Extender) verfügen wird. Wenn das Fahrzeug abbremst, komprimiert eine Pumpe Außenluft in einen Tank, und wenn Strom benötigt wird, wird diese Luft wieder freigesetzt und treibt einen Mikroturbinen-Generator an, der in Zusammenarbeit mit der Firma Lux PowerTrain entwickelt und an einem Weinbautraktor in der Champagne getestet wurde.

Die autonomen Elektro-Hybridbusse namens Bus Green Style für 85  Personen werden 11,7 m lang sein, über 28 Sitzplätze verfügen und eine Reichweite von 800 km haben (andere Quellen: 1.200 km). Sie besitzen Radnaben-Elektromotoren, kosten 400.000 €, werden online bestellt, als Bausatz geliefert und lassen sich innerhalb von 48 Stunden montieren. Eigenen Aussagen zufolge will die Firma bereits im September ein Fahrzeug vorstellen, das mit einer einzigen Ladung sogar 2.000 km weit bis nach Spanien fahren soll. Daß dies geschehen ist, läßt sich bislang aber nicht belegen.

Alternativ wird das kleinere Modell Aliseo konzipiert, das vollelektrisch oder hybrid – und mit Mikroturbine natürlich – autonom via Führungsschiene auf vorhandener Strecke fährt.

Das Fahrgestell mit Wabenstruktur und die Karosserie aus Verbundwerkstoffen mit Hohlräumen ermöglichen es, das Gewicht des Busses um die Hälfte zu reduzieren. Dies scheint den chinesischen Bushersteller Dongfeng Yantse (Yangzijiang Dongfeng Automobile Co. Ltd.) überzeugt zu haben, die Rechte an diesem leichten Fahrgestell zu erwerben, um es ab 2017 bei jährlich 40.000 Bussen einzusetzen – wie Cadivel behauptet.

Im November 2018 folgt die Ankündigung, daß die ersten drei Busse bis Anfang 2019 fertiggestellt werden sollen, einer für Vorführungen und zwei für die Zertifizierungstests. Die Produktion wird dann im Jahr 2021 starten, wahrscheinlich beim Partner Dongfeng Yantse. Außerdem wird ein Joint Venture mit einem Unternehmen in Shanghai initiiert, um das Range Extender-Konzept zu nutzen.

Tatsächlich wird aber nie ein Bus in Funktion gesehen, und auch von Cadivel ist nichts mehr zu hören, obwohl die Homepage seiner Firma noch online ist.


Im Jahr 2018 gibt es wieder eine ganze Reihe studentischer Projekte, von denen ich hier nur noch zwei vorstellen werde: Zum einen das erste slowakische Auto, das ausschließlich mit Druckluft angetrieben wird, und das Studierende der Fakultät für Ingenieurwissenschaften der Technischen Universität in Košice (TUKE) gebaut haben.

Das im Mai veröffentlichte Projekt, dessen Umsetzung etwa ein akademisches Jahr dauerte, erweist sich als großer Erfolg. Das 150 kg schwere, ca. 2,4 m lange und 1,5 m breite Auto hat einen dreirädrigen Rahmen und wird von einem pneumatischen Motor mit einem Hubraum von rund 1.885 cm3 angetrieben, der aus drei sternförmig angeordneten Pneumatikzylindern besteht, die nacheinander aktiviert werden.

Das Auto kann eine Höchstgeschwindigkeit von 35 – 40 km/h erreichen und hat mit seinem 10-Liter-Drucklufttank eine Reichweite von 2 – 3 km.

Air Car der Universität Helwan

Air Car der
Universität Helwan


Das andere Beispiel, das im August in den Blogs zu sehen ist, wird von einer Gruppe ägyptischer Maschinenbaustudenten zusammengeschraubt. Das Go-Kart-ähnliche Ein-Personen-Fahrzeug, das mit komprimierter Luft betrieben wird, ist Teil ihres Abschlußprojekts an der Universität Helwan in der Nähe von Kairo. Der Prototyp soll eine Geschwindigkeit von 40 km/h erreichen kann und 30 km weit durchhalten, bevor er aufgetankt werden muß.

Der Bau habe etwa 18.000 ägyptische Pfund (~ 1.000 $) gekostet, und das Team bemüht sich nun um eine Finanzierung, um das Projekt zu erweitern und die Fahrzeuge in Serie produzieren zu können. Die Studenten glauben, daß sie die Fahrzeuge soweit entwickeln können, daß sie eine Höchstgeschwindigkeit von 100 km/h erreichen und 100 km weit fahren können, bevor sie wieder an die Luft-Tankstelle müssen. Bislang sind aber noch keine weiteren Schritte zu verzeichnen.


Im April 2020 erscheint ein Artikel von Reza Alizade Evrin und Ibrahim Dincer vom kanadischen University of Ontario Institute of Technology in Oshawa, in welchem eine Untersuchung vorgestellt wird, bei der der Prototyp eines neuen pneumatischen Fahrzeugs entwickelt, analysiert, gebaut und getestet wurde (‚Experimental investigation of a compressed air vehicle prototype with phase change materials for heat recovery‘).

Versuchsaufbau von Evrin und Dincer

Versuchsaufbau von
Evrin und Dincer

Wie der Titel beschreibt, besteht das System aus einem neuartigen Druckluftsystem mit integrierten Phasenwechselmaterialien (PCM) zur Wärmerückgewinnung. In einem experimentellen Prototyp werden für die Wärmerückgewinnung drei verschiedene PCMs untersucht – Polyethylenglykol, Paraffin und ein Alkangemisch –, wobei die Paraffinoption das beste Ergebnis liefert. Zum ersten mal wird auch zwischen dem energetischen Wirkungsgrad des Druckluftfahrzeugs, der bei 59,5 % liegt, und dem exergetischen Wirkungsgrad unterschieden, der 51,0 % beträgt.

Im Juli legen die beiden Wissenschaftler einen Artikel mit dem Titel ‚Experimental performance study of a hybrid compressed air-electric vehicle prototype‘ nach. In diesem Beitrag wird die Version eines hybriden Druckluft/Elektrofahrzeugs analysiert, das zur Energierückgewinnung ebenfalls PCMs im Wärmetauscher verwendet. Diesmal wird eine Energieeffizienz von 65,0 % und eine Exergieeffizienz von 57,0 % erreicht.

Nach Ansicht der Forscher sollten nun Studien zur Verbesserung des Systemdesigns durchgeführt werden, einschließlich der Reduzierung von Gewicht und Volumen. Auch die Skalierbarkeit des Systems sollte eingehender untersucht werden, um Lösungen für schwere Nutzfahrzeuge zu finden.


Passend zum nahen Abschluß dieses Updates erscheint im Januar 2021 eine im Netz einsehbare Studie namens ‚A review of compressed air energy systems in vehicle transport‘, die von Forschern der Zhejiang University, der University of Shanghai for Science and Technology und der britischen Durham University verfaßt ist. Neben einem umfassenden Überblick zur historischen Entwicklung des Druckluftantriebsstrangs gibt es Simulations- und Versuchsstudien sowie eine Zusammenfassung der Funktionsprinzipien verschiedener Druckluft-Hybrid-Antriebsstränge.

Außerdem wird auch über das erste mit Druckluft betriebene Fahrzeug in China berichtet, das bereits 2004 an der Universität Zhejiang entwickelt und getestet wurde. Das Prototypfahrzeug hat eine Masse von 1.820 kg und ist mit vier Lufttanks mit einem Volumen von 50 Litern ausgestattet. Um es anzutreiben, ist ein von einem 4-Zylinder-Benzinmotor abgewandelter Druckluftmotor in das Fahrzeug eingebaut.

Dem Bericht zufolge betrug die durchschnittliche Leistung des Fahrzeugs bei einer Geschwindigkeit von 30 km/h gut 2,7 kW, und der adiabatische Wärmewirkungsgrad erreichte einen Wert von  24,15 %. Immerhin konnte das Fahrzeug 1.870 m weit fahren, bevor es wieder Druckluft nachfüllen mußte.

Motor der SolutionAir

Motor der SolutionAir


Im Juli 2021 taucht die niederländische Firma SolutionAir in der Presse auf, die Hochdruckluftmotoren für den Antrieb so gut wie aller Fahrzeuge und Schiffe einsetzen will. Dem Unternehmen zufolge sind zehn Jahre der Entwicklung und Erprobung vorausgegangen, die letzten vier auf der Straße in Italien, Frankreich und den Niederlanden.

Die Umrüstungstechnik besteht darin, den Benzin- oder Dieseltank durch einen Drucklufttank zu sowie 10 % der Teile des Verbrennungsmotors selbst zu ersetzen, wie z.B. den Motorkopf. Damit wird eine Reichweite von 600 km erzielt. Das Auffüllen des Tanks erfolgt innerhalb von vier Minuten mit Druckluft von 1.000 bar, die in den Werkstätten, die die Umrüstung vornehmen, erhältlich ist. Der Air Kit genannte Umbausatz kostet rund 12.000 €.

Um den ersten druckluftbetriebenen Lieferwagen in den Niederlanden offiziell vorzustellen, tut sich die SolutionAir mit der Gemeinde Terneuzen zusammen, die nun auch ihre ersten beiden Druckluftfahrzeuge mit der entsprechenden Betankungsanlage übernimmt. Die Firma will den Transportumbau ab Herbst dieses Jahres auf den Markt bringen, wenn die Entwurfs- und Testphase abgeschlossen ist. Bis 2022 oder 2023 sollen dann auch Pkw-Umrüstungen auf den Markt kommen.


Die aus dem Libanon stammende Joëlle Najib, Doktorandin an der École des Mines de Paris (o. Mines de Paris – Université PSL) wird auf der 24. Konferenz über die Integration, Modellierung und Optimierung von Prozessen für Energieeinsparungen und die Verringerung der Umweltverschmutzung (PRE’21), die Ende Oktober bis Anfang November 2021 in Brno in der Tschechischen Republik stattfindet, mit dem Preis für das beste Projekt ausgezeichnet. Najib konkurrierte dabei mit 2.800 Bewerbern von 232 Hochschulen aus 49 Ländern.

In ihrer Präsentation per Videokonferenz stellt sie eine Vorarbeit zu ihrer Dissertation vor, die sie in Zusammenarbeit mit der PSA-Gruppe (Peugeot Société Anonyme) und unter der Leitung der Professoren Maroun Nemer und Wissam Bou Nader durchführt. Dabei geht es um ein wirtschaftliches und schnelles Batterieladesystem für Fahrzeuge mit Vollhybridantrieb (Strong Hybrid Vehicle, SHEV), das auf einer Radialturbine und einer Druckluftspeicherung basiert. Zu ihrer Arbeit gehört die Konzeption der entsprechenden Turbine, die kompakt ist und die Autonomie des Fahrzeugs durch Nachladen der Batterie verlängern soll.

Im November 2021 erscheint der entsprechende Artikel unter dem Titel ‚Thermodynamic Study of a Cooled Micro Gas Turbine for a Range Extended Electric Vehicle‘, er ist im Netz einsehbar. Die Forschungsarbeit wird durch ein Stipendium der Graduiertenschule Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique (ISSME) finanziert.


Druckluft-Dragster


Bis es Druckluftfahrzeuge in signifikanter Zahl auf den Straßen gibt, wird wohl noch einige Zeit vergehen, wenn überhaupt. Bis dahin kann man aber schon mit Druckluft-betriebenen Modellautos spielen, wie die diversen Dragster, die in den USA vertrieben, häufig aber auch selbst gebaut werden.

Dort finden zudem Wettrennen mit diesen kleinen Flitzern statt, wie z.B. ab 2017 an der Queen Creek High School in Queen Creek, Arizona, weshalb eine ganze Palette an Zubehör angeboten wird, wie z.B. entsprechende Dragster-Launcher mit digitaler Druckanzeige von Kelvin Educational, die mit bis zu 700 $ zu Buche schlagen. Kommen auch noch eine Strecke und ein Bewegungszeitgeber hinzu, erreicht der Preis schnell einen Betrag von 1.250 $.

In Deutschland wird ein Bausatz der Firma Velleman vertrieben, dessen Motor aus zwei sehr einfach wirkenden Zylindern besteht, die eine gemeinsame Kurbelwelle im oberen vorderen Teil des Fahrgestells antreiben.

Druckluft-Modellauto

Druckluft-Modellauto

Das Aufladen des Druckluftbehälters erfolgt mit einer integrierten mechanischen Luftpumpe, und der Druck wird über ein Manometer kontrolliert. Außerdem verfügt das Set über ein Sicherheitsventil.

Auf gerader und glatter Strecke kann das Modell, das zu einem Preis von rund 25 € angeboten wird, mit einer Druckluftfüllung eine Fahrstrecke von bis zu 50 m absolvieren, wozu es ca. 35 Sekunden benötigt.

Ein Tom Stanton veröffentlicht 2017 mehrere ausführliche YouTube-Videos, in denen er den Bau und die Flüge eines kleinen Flugzeugmodells und sogar eines Hubschraubers zeigt, die mit Druckluft angetrieben werden.

Außerdem gibt es Spielzeugraketen (Stomp Rockets) die mittels Druckluft abheben und als Sets 10 – 30 € kosten - sofern man sie sich nicht selbst bastelt. Baupläne größerer Raketen-Versionen werden in Selbstbau-Magazinen wie Make veröffentlicht.

Und sogar die NASA fördert dieses Hobby mit detaillierten Informationen und Anleitungen, damit junge Bastler mittels Druckluft kostengünstige Raketen aus großen Plastikgetränkeflaschen in den Himmel schießen können (Air Rockets Works).

FOTO 7270_autor_mit_druckluftwagen.jpg (muß noch gemacht werden)


Autor mit Druckluftwagen

Daß es immer noch einfacher geht, belegt der kleine Druckluftwagen des Autors, der aus einem äußerst preisgünstigen Bausatz stammt (6 €).

Dabei wird die Luft in einem Luftballon gespeichert – wobei anzumerken ist, daß die Luft im vorliegenden Fall nicht komprimiert wird. Statt dessen wird die Energie beim Aufpusten in der zunehmenden Spannung der Gummihülle gespeichert, welche die Luft dann ‚unter Druck‘ wieder freisetzt und das Wägelchen vorwärts bewegt.

 

Weiter mit anderen Formen der Energiespeicherung...