„Betterflow“-System spart Sprit und CO2: Aachener Ingenieure verleihen Lastwagen Flügel

„Betterflow“-System spart Sprit und CO2 : Aachener Ingenieure verleihen Lastwagen Flügel

Knapp zwei Liter weniger Dieselkraftstoff auf 100 Kilometer. Und dies millionenfach. Darauf fahren nicht nur Umweltexperten buchstäblich ab. Während die halbe Welt noch darüber diskutiert, wie Abgasbelastungen durch den Straßenverkehr reduziert werden können, präsentieren zwei clevere Aachener Ingenieure eine Lösung.

Rainer Buffo und Ingo Martin haben ein System entwickelt, das Lkw-Anhänger während der Fahrt aerodynamischer und damit energiesparender macht. Mehr als acht Jahre hat es bis zur Perfektion gedauert. Jetzt geht das automatisch aufklappende Heckflügelsystem namens „Betterflow“ in die Serienproduktion und ist damit weltweit einzigartig. Wieder eine Innovation – ähnlich wie die Elektrofahrzeuge Streetscooter und eGO – made in Aachen.

Das Firmengebäude im Aachener Stadtteil Laurensberg ist unscheinbar, und auf den Parkplatz würde kaum ein Lkw passen. Trotzdem wartet drinnen etwas, das für den europäischen Lkw-Verkehr die Kehrtwende im Kraftstoffverbrauch und bei den Abgasen bringen könnte. An der großflächigen Wand im Präsentationsraum hängt der Prototyp von Betterflow. Eine flache Konstruktion aus Kunststoff-Flügeln und Metall-Scharnieren, die sich zusammengeklappt kaum mehr als eine dicke Tischplatte von der Wand abhebt. Bei genauer Betrachtung sieht es aus, als ob ein Lkw rückwärts durch die Wand gefahren wäre.

„Das ist auch genau unsere Absicht“, lacht Ingo Martin, Diplom-Ingenieur und Mitentwickler von Betterflow. „Man sieht hier tatsächlich die komplette Rückseite eines Lkw-Trailers mit dem darauf montierten Flügelsystem. Dadurch wird deutlich, wie sehr sich die Konstruktion zurücknimmt. Der Lkw-Trailer verändert sich kaum durch die Montage“, sagt der 35-Jährige. Sobald Betterflow allerdings in Aktion tritt, ist das positiv anders.

Heckflügelsystem aus Aachen soll CO2-Ausstoß reduzieren

„Im Kern besteht das System aus drei rechteckigen Flügeln, die aufklappen und den Lkw-Anhänger damit leicht verlängern. Dadurch verändert sich die Luftströmung am Heck des Trailers“, erklärt Dr. Rainer Buffo, 36 Jahre alt und die andere Hälfte des Aachener Erfinder-Duos. Ein Flügel sitzt links, einer rechts und einer an der Oberkante des Anhängers. Das jeweilige Format: Halbe Tapeziertischbreite. Der typische Luftwirbel am Heck jedes Lkw wird durch die Konstruktion verändert, der Unterdruck reduziert. Das Fahrzeug kommt leichter voran, der Kraftstoffverbrauch sinkt – und damit sinken auch die Kosten der Spediteure.

Die Idee zu dem wirkungsvollen Flügelsystem ist den beiden ehemaligen Studenten der Luft- und Raumfahrttechnik gleich zu Beginn ihres Studiums im Jahr 2007 an der RWTH Aachen gekommen. „Wir wollten nicht die zehnte Strömungs-Komponente für den Flügel eines Verkehrsflugzeuges entwerfen, sondern etwas ganz Eigenes machen. Etwas Sinnvolles, das wirklich etwas verändert und gut für die Umwelt ist“, sagt Buffo. Beide nicken; sie sind vom Erfolg überzeugt.

Der zündende Moment kam während einer Autobahnfahrt hinter einem Lkw bei Regen. Das Spritzwasser verwirbelte sich im Luftstrom hinter dem Anhänger sichtbar zu einem querliegenden Wassertornado. „Ein komplett viereckiger Körper, der sich mit 100 Stundenkilometern durch die Luft bewegt und praktisch festsaugt? Das ist das Gegenteil von Aerodynamik und geht garantiert besser“, erinnert sich Martin. So fiel das Urteil der beiden Erfinder zum bisherigen Design von Lkw-Trailern aus.

Wie das in Aktion aussieht, könnte nun eine kleine Vorführung im Präsentationsraum zeigen. „Das da?“ Ingo Martin zeigt auf den Prototypen an der Wand. „Nein, darüber sind wir längst hinaus. In der Ursprungsversion werden die Flügel noch pneumatisch aufgeklappt. Inzwischen haben wir ein elektrisches System entwickelt, das wesentlich einfacher aufgebaut ist und dadurch unkompliziert und wartungsfrei läuft.“ Elektrisiert von der Idee der beiden Tüftler ist auch der international erfolgreiche Unternehmer Horst Hoeck. Er unterstützt die Entwicklung von Betterflow seit mehreren Jahren und hat selbst an der RWTH Aachen Maschinenbau studiert.

Kleine Flügel, große Wirkung: Das „Betterflow“-System wird an der Rückseite von Lkw-Anhängern montiert. Erreicht das Gespann eine bestimmte Geschwindigkeit, werden die Flügel aufgeklappt, was es aerodynamischer macht und damit den Kraftstoffverbrauch senkt. Foto: Betterflow

„Ich weiß, wie schwer es ist, neue Ideen im technischen Bereich auf den Markt zu bringen“, sagt der 73-jährige. „Solange es nicht läuft, bekommt man kein Geld, und wenn man kein Geld bekommt, kann man es nicht zum Laufen bringen.“ Der Elan der beiden Erfinder und vor allem auch der Umweltaspekt des Flügel-Systems für Lkw hätten ihn sofort überzeugt. „Ich habe Kinder und auch Enkel. Was soll ich denen später mal erzählen, warum wir nichts gegen die Luftverschmutzung getan haben?“

Das, betonen Martin und Buffo, sei ein ganz wesentlicher Aspekt hinter der Idee von Betterflow. „Sowohl die Politik als auch die Wirtschaft reden davon, dass etwas für die Umwelt getan werden muss, aber die Entscheidungsprozesse dauern sehr lange. Es muss deshalb jemand anfangen, etwas anzuschieben und das haben wir mit Betterflow getan. Die Spediteure können sichtbar zum Umweltschutz beitragen und haben noch dazu einen Imagegewinn.“ Die Politik werde gleichzeitig durch die Initiative aus der Wirtschaft und der Wissenschaft gefordert, sich stärker für den Umweltschutz im Straßenverkehr einzusetzen.

Im Fall von Betterflow lässt sich die Bilanz sehen. „Wir gehen davon aus, dass pro Lkw zwischen einem Liter und 1,8 Litern Kraftstoff auf 100 Kilometern eingespart werden kann“, rechnet Buffo vor. Das hänge im Einzelfall von der Fahrtstrecke, den Distanzen und vor allem auch von der Beschaffenheit der Route ab, ergänzt Martin. Denn das vollautomatische Betterflow-System öffnet sich gezielt ab einer Geschwindigkeit von 60 Stundenkilometern.

Ergebnisse aus dem Windkanal

„Wir haben zig Versuche mit ungezählten Modellen im Windkanal gemacht“, erklärt der Ingenieur. Die Ergebnisse hätten eindeutig gezeigt, dass der Bereich für eine optimale Treibstoffersparnis oberhalb von 60 Stundenkilometern liege. Auch die Form und Länge der Flügelkonstruktion sei durch die vielen Präzisions-Versuche im Windkanal optimiert worden. Optisch reicht Betterflow an den Seiten des Trailers knapp über die Hälfte herunter und wirkt dadurch auch nicht wuchtig. „Länger wäre ungünstiger für das Strömungsverhalten gewesen, kürzer auch“, so Buffo. Im Markt ist die nachhaltige Arbeit der Aachener Kompetenz-Schmiede in Sachen Aerodynamik bereits angekommen. Nicht von ungefähr wurde Buffo unlängst vom Verband der deutschen Automobilindustrie für eine Expertise zur Reduzierung von Abgasemissionen eingeladen.

Gesteuert wird das Flügelsystem am Heck der Lkw-Anhänger über einen GPS-Empfänger, der die gefahrene Geschwindigkeit per Satellit abgleicht. Bleibt das Tempo in einem festgelegten Zeitraum unter 55 Stundenkilometern, dann schließt das System die Flügelkonstruktion automatisch. „Das ist der entscheidende Unterschied zu anderen Aerobauteilen für Lkw-Anhänger, die eine Treibstoffersparnis bringen sollen“, betont Martin. Und fügt hinzu: „Betterflow basiert auf wissenschaftlichen Untersuchungen und orientiert sich an gemessenen Optimal-Werten. Alles läuft automatisch. Der Fahrer muss sich nicht darum kümmern und kann deshalb auch nicht vergessen, das System zu öffnen oder zu schließen.“ Der Strömungswiderstand eines Sattelzuges verbessert sich durch das Flügelsystem nach Angaben der Hersteller um rund zehn Prozent.

Buffo und Martin sind Perfektionisten. Das sieht man ihnen an, während sie über ihre Erfindung sprechen. „German Engineering“ ist das Stichwort für Zuverlässigkeit, und auch daran haben sie bei Betterflow gearbeitet. „Uns ist natürlich bewusst, dass das System im Straßenverkehr verschiedenen Belastungen ausgesetzt ist wie Schmutz, Regen, Wärme oder Kälte, bis hin zum Frost. Das alles haben wir in Dauerstress-Tests ausgiebig geprüft.“ Die Flügel wurden auf dem Teststand pausenlos geöffnet und geschlossen, die Mechanik mit Wasser besprüht, tiefen Temperaturen ausgesetzt, wieder erwärmt, geschlossen, geöffnet – im Ergebnis sind Martin und Buffo so mit ihrer Arbeit zufrieden, dass sie selbst ohne Wartung von einem einwandfreien Betrieb von fünf Jahren ausgehen.

In der Entwicklung des gesamten Systems haben sie eng mit einer Aachener Spedition zusammengearbeitet. Alles sollte so praxistauglich wie möglich sein. Die beiden Tüftler haben am Wochenende sogar Lkw-Fahrer auf Autobahnparkplätzen angesprochen, um Meinungen und Tipps aus der Praxis zur Entwicklung ihrer Idee zu bekommen. „Immerhin stammen wir aus der Luft- und Raumfahrttechnik und wollen nun einen Lkw mit Flügelsystem am Heck stressfrei an der Laderampe landen“, schmunzelt Martin.

Kleine Flügel, große Wirkung: Das „Betterflow“-System wird an der Rückseite von Lkw-Anhängern montiert. Erreicht das Gespann eine bestimmte Geschwindigkeit, werden die Flügel aufgeklappt, was es aerodynamischer macht und damit den Kraftstoffverbrauch senkt. Foto: Betterflow

Der Austausch mit den Spediteuren und Lkw-Fahrern war erfolgreich. Kein einziges Bauteil ihrer Flügeltechnik ragt über die Seiten des Trailers hinaus. Alles ist massiv und stabil verschraubt. Martin: „Es gibt nichts, was irgendwie abbrechen könnte oder an der Laderampe für Lkw im Weg wäre. Das Heckflügelsystem wird so auf den Trailertüren montiert, dass sich diese nahezu genauso weit öffnen lassen wie vorher. Beim Andocken an Laderampen und am Zugang zum Laderaum ändert sich nichts.“

Dabei ist die Montage des vollautomatischen Flügelsystems zur Treibstoff-Ersparnis erstaunlich schnell erledigt. Nur rund drei Stunden dauert es bei einem Kühlanhänger, die Flügel anzubringen und die zugehörige Elektronik mit dem Sattelzug zu verbinden. Die komplette Konstruktion entspricht in ihren Maßen den aktuellen EU-Vorschriften. „Was nicht so ganz einfach war, da die maximal erlaubte Länge von Sattelzügen natürlich schon durch die Bauweise ausgenutzt wird“, erzählt Rainer Buffo mal eben so nebenbei. „Da die EU aber ein großes Interesse an der Einsparung von Abgasen hat, wurde auf unsere Initiative hin eine vorhandene Richtlinie entsprechend geändert – und jetzt passt alles.“ Sogar so, dass für Anwender eine Förderung im Rahmen des „De-minimis“-Programms durch das Bundesamt für Güterverkehr möglich ist.

Stückpreis und Serienproduktion

Noch in diesem Jahr soll Betterflow in die Serienproduktion gehen. Der Stückpreis wird inklusive Montage bei rund 6000 Euro liegen. Für Speditionen stellt sich – völlig unabhängig vom Umweltaspekt – die Frage, ob der Kaufpreis im sinnvollen Verhältnis zur möglichen Kraftstoff-Einsparung steht. „Wir haben hierfür extra ein eigenes Computer-Programm entwickelt, das individuelle Transport-Profile erstellt und Verbräuche berechnet. Es wird mit vielen Informationen gefüttert, unter anderem mit Ergebnissen von branchenüblichen Versuchsprogrammen auf der Dekra-Teststrecke. Die Systematik der Berechnungen haben wir von namhaften Ingenieurbüros noch einmal checken lassen“, sagt Marketingchef Dirk Sieprath. „Potenzielle Kunden erhalten so eine aussagekräftige Analyse zur möglichen Einsparung beim Einsatz und eine belastbare Grundlage für Investitionsentscheidungen“, stellt er fest.

In die Auswertung fließen Parametern wie Wind, Verkehr oder auch die Topographie der Strecke ein. Daraus, so Sieprath, ergebe sich ein deutliches Bild der möglichen Geschwindigkeiten und dem Einsatz des Systems. „Ein generelles, für alle Transportaufgaben geltendes Einspar-Versprechen zu geben, wäre unseriös. Betterflow ist für die Langstrecke gedacht – hier macht sich bessere Aerodynamik bezahlt. Speditionen mit Kurzstrecken oder vielen Andockprozessen haben davon kaum einen Nutzen“, räumt Sieprath ein.

Im Sommer 2019 sollen die ersten Betterflow-Systeme bei Speditionen zum Einsatz kommen. Sehen kann man sie auf deutschen Straßen mit etwas Glück allerdings jetzt schon. „Wir gehen natürlich nicht blind in den Markt, sondern haben vor dem Start der Serienproduktion seit Längerem zwei Probetrailer unter Realbedingungen laufen“, verrät Buffo. Und Martin berichtet vom vorläufigen Fazit: „Es gibt keinerlei Klagen.“

Die Ingenieure sind mit dem Ergebnis überaus zufrieden; und sie denken weiter. Wo kann die Luftströmung am Sattelzug noch verbessert werden? Fündig wurden sie an der Stirnfläche des Trailers und im Unterbau: Radkästen, Ersatzreifen, Palettenhalterungen – für alles das haben Martin und Buffo bereits zusätzlich stromlinienförmige Anbauteile konstruiert. Der Strömungswiderstand eines Sattelzuges verbessert sich dadurch um weitere zehn Prozent.

Zusammen mit dem automatischen Heckflügel-System sind sie damit auf dem Weg zu ihrem Ziel: Technik verbessern, um Energie und damit Kraftstoff einzusparen. Wenn (fast) jeder Lkw zwei Liter auf 100 Kilometern einspart, würden Millionen Tonnen Abgase eingespart werden. Dank einer Idee aus Aachen.

Mehr von Aachener Zeitung