carSOON 21

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carSOON 21 EINE PROJEKTSKIZZE ERWEITERTE AUSGABE, 2021 BENNO UND JACQUELINE FOSCO-OPPENHEIM

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ABSTRACT Die gegenwärtige Klimakrise provoziert grosse Änderungen im Bereich der Mobilität. Seit hundert Jahren ist die Welt autogerecht ausgebaut worden. Trotz der Förderung des öffentlichen Verkehrs bleiben die Bewohner:innen vieler Ortschaften weiterhin auf ein individuelles Verkehrsmittel angewiesen. Mit dem carSOON illustrieren wir das Konzept eines 4 bis 5 plätzigen Vehikels, das im ländlichen Raum für die Fahrt bis zum nächsten grösseren ÖV-Knoten gedacht ist. Für eine Distanz von 10 bis 50 km, ein Tempo von 80 bis 100 km/h und eine Traglast von 400 kg ausgelegt, ist das Konzept carSOON ein Versuch, ein ökologisch vertretbares, zukunftfähiges Fahrzeug zu skizzieren. Selbst­ verständlich nutzen wir dabei die heutigen Möglichkeiten der Digitalisierung.


VORWORT Wozu die neue Broschüre carSOON 21? Im November 2015 haben wir unter dem Titel carSOON – DAS AUTO NEU DENKEN unsere Überlegungen in einer kleinen Broschüre zusammengefasst. Nachdem die damals gedruckten 400 Exemplare alle verteilt sind, haben wir uns entschlossen, eine 2., erweiterte Auflage zu riskieren. Denn in Diskussionen mit Freunden und Bekannten sind immer wieder Fragen aufgetaucht, die wir in unserer Broschüre offen­bar nicht ausführlich genug beantwortet haben, bzw. die Antwort als selbstverständlich vorausgesetzt hatten. Das Einfache zu erklären ist offenbar schwierig, vor Allem wenn es neu ist. Seit unserer ersten carSOON Broschüre ist die CO2 Problematik sichtbarer geworden. Immer mehr Politiker sehen die Notwendigkeit, den CO2 Ausstoss weltweit zu stoppen. Auch die Automobil-Industrie wendet sich ab vom Verbrenner. Dass sie sich auf den batteri­ebetriebenen Elektroantrieb ausrichtet, halten wir für den falschen Weg. In der neuen Dokumentation carSOON 21 zeigen wir unsere Alternative.

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DIGITALISIERUNG Wir leben heute in einer Zeit der beschleunigten digitalen Veränderung unseres Alltags. Tagtäglich erleben wir, wie analoge Geräte und Prozesse im schwarzen Loch der Digitalisierung verschwinden. Sie verlieren ihre Form, ihr Gewicht, ihre Haptik. Verwandelt als App funktionieren sie weiter: immateriell.

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Die Digitalisierung und Entmaterialisierung von Dingen und Prozessen hat umwälzende Folgen für Wirtschaft und Gesellschaft. Berufe und ganze Wirtschaftszweige verschwinden, inklusive Arbeitsplätze. Die Welt verändert sich sehr schnell. (Das Klima auch!) Positiv an der Digitalisierung ist, dass der Verbrauch von Material und Raumbedarf abnimmt. Ob der Verbrauch von Energie auch abnimmt, wird im Moment diskutiert. Denn Streaming und Cloud-Technologie sind gefährliche Stromfresser. Ein analoges Gerät kann gut, besser und sehr gut funktionieren. Ein digitales Gerät hingegen funktioniert, oder es funktioniert nicht. Das Verbesserungspotential liegt in der Vereinfachung der Bedienung, der Erhöhung von Takt und Speicherplatz, im Komfort.

In den vergangenen 30 Jahren sind in der digitalen Welt enorme Fortschritte gemacht worden. Nachdem das Smartphone das bereits antiquiert wirkende Telefonino abgelöst hat, und die saisonalen Neuerungen nur noch an der Anzahl Kameras gemessen werden, ist der Markt für das digitale Smartphone praktisch gesättigt. Um dem Wachstumszwang unseres Wirtschaftssystems zu genügen, wird jetzt die Kommunikation der Dinge angestrebt. (Industrie 4.0) Das erfordert den Standard G5. wobei die Entwickler bereits an G6 arbeiten und von G7 träumen. Wir fragen wozu. Wollen wir überhaupt soviel digitale «Intelligenz»?

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ANTRIEB Auch beim Auto, einem wichtigen gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Objekt unserer Realität, schlägt diese digi­tale Entwicklung zu.

HERKÖMMLICHES ANTRIEBSKONZEPT Der Antriebsstrang eines heutigen Autos mit Verbrennungs­ motor ist ein über Jahrzehnte entwickeltes und opti­miertes Aggregat. Auch wenn der Verbrennungsmotor durch einen Elektromotor ersetzt wird, bleibt der Antriebsstrang fast unverändert komplex. Dank der Digitalisierung lässt sich das fundamental vereinfachen.

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UNSER ANTRIEBSKONZEPT Unser Antriebskonzept sieht zwei grosse Antriebs­ räder vor, die direkt durch je einen digital angesteuerten Servomotor angetrieben werden (inspiriert vom Segway). Das Fahrwerk wird durch ein frei nachlaufendes «drittes Rad» ergänzt. Der Antriebsstrang verschwindet. Er löst sich in Luft auf!

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DIGITALISIERUNG = ENTMATERIALISIERUNG: EIN IRRTUM?

Ressourcenschonendes Verhalten ist angesichts der weltweiten Klimakrise ein Muss. Die These, dass der Ressourcen Verbrauch dank der Digitalisierung reduziert wird, ist verlockend. Die Entmaterialisierung ist evident, wenn wir, wie gezeigt, ein Smartphone betrachten. So viele Objekte, Apparate und Geräte sind heute dank Digitalisierung in einem handtellergrossen Gerät, dem Smartphone versteckt. Die Verwandlung eines Objekts, z.B. einer Kamera in eine App ist unbestreitbar das sichtbare Beispiel einer Entmaterialisierung. Ist die digitale Transformation also ein Mittel zur Reduktion des Ressourcenverbrauchs? Bei genauerem Hinsehen zeigt sich, dass die unreflektierte Nutzung der digitalen Möglichkeiten auch Probleme verstärkt und neue Schwierigkeiten schafft. Problematisch ist nicht nur der Gebrauch der Milliarden Endgeräte (Tablets, PCs, Smartphones etc.) die in immer schnellerem Rythmus auf den Markt geworfen werden, noch viel problematischer ist die ökologische Belastung bei der Fertigung dieser Geräte. Besonders die aufwändige Gewinnung der seltenen Erden und Metalle, die für die digitale Technologie unentbehrlich sind, verursacht enorme Umweltschäden. Sind Geräte, die so wertvolle Materialien enthalten, deswegen wenigsten auf eine lange Nutzungsdauer ausgelegt? Nein! Denn aus wirtschaftlichen Gründen und dem Zwang zu weiterem Wachstum, werden neben neuen Anwendungen auch die Betriebssysteme permanent verbessert und beschleunigt. Das bedeutet: die Nutzungsdauer der immer leistungsfähigeren Geräte nimmt ab. Man nennt das geplante Obsoleszenz. Neben der Fertigung der immer kleineren Geräte ist auch deren Daten-Produktion zu betrachten. Für den Betrieb der «fast immateriellen digitalen Welt» sind Infrastrukturbauten nötig, die zu den grössten je von Menschen gebauten Gebilden gehören: CLOUDs. Die leicht und luftig tönende cloud hat einen mächtigen Fussabdruck. Weltweit werden riesige Hallen gebaut zur Aufnahme von Datenspeichern, den materiellen Apparaturen zur Sicherung der unermesslich vielen generierten Daten. Und um die Sicherheit der Daten zu garantieren, werden diese CLOUD genannten Speicher redundant in verschiedenen Weltgegenden gebaut und dauernd aktualisiert, über weltweite Distanzen. Der Energieverbrauch dieses permanenten digitalen Datentransfers ist enorm, geschätzt knapp doppelt so gross wie der CO2 Ausstoss der weltweiten Zivilluftfahrt.

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1. EINSCHUB

Damit der ökologische Fussabdruck der «Digitalen Revolution» nicht alle positiven Effekte zunichte macht, müssen deshalb mindestens die drei folgenden Anforderungen erfüllt werden: 1. ANFORDERUNG – DIE TATSÄCHLICHE UMWELTBELASTUNG Für jedes materielle Objekt der digitalen Welt muss die tatsächliche Umweltbelastung ermittelt und als MIPS-Wert dargestellt werden. MIPS bedeutet Material-Imput-Pro-Serviceeinheit. Der MIPS gilt als grundlegendes Mass zur Abschätzung der Umweltbelastung von Produkten und Dienstleistungen. Im «LE MONDE diplomatique» Ausgabe Schweiz vom Oktober 2021, erklärt Guillaume Pitron ausführlich im Artikel «Klimakiller Tiktok» die Ökosünden der Digitalindustrie und den Messwert MIPS. Sein Fazit: «wenn es so weit kommt, dass die Digitalunternehmen mächtiger sind als die Regulierungsinstanzen … besteht die Gefahr, dass wir ihre ökologischen Auswirkungen nicht mehr kontrollieren können.» 2. ANFORDERUNG – DEMATERIALISIERUNG Dematerialisierung muss das Ziel sein. Dematerialisierung ist die Strategie um Stoffströme zu reduzieren. die durch Handel und Wirtschaft verursacht sind. Das heisst, der Material- und Energieverbrauch muss stark reduziert werden. Neben der Stoff- und Energiemenge, die bewegt und verbraucht wird, muss natürlich auch die Verteilung der Stoffflüsse neu austariert werden. Bisher nutzten 20% der Erdbevölkerung 80% der verfügbaren Ressourcen. Eine gerechte Verteilung der weltweiten Ressourcen auf die ganze Erdbevölkerung ist nur möglich, wenn die 20% in den industrialisierten Gegenden ihren Ressourcenantei von 80% drastisch zurückschrauben: entweder freiwillig, aus Einsicht, andernfalls staatlich verordnet. 3. ANFORDERUNG – SELEKTIVER GEBRAUCH DER MÖGLICHKEITEN Die rasend schnelle Entwicklung der digitalen Möglichkeiten muss bewertet und dementsprechend sparsam und selektiv angewendet werden. Der carSOON ist für den Offline-Modus ausgelegt. Digitale Verbindungen für Fahrbetrieb und Energiemanagement sind autonom im Fahrzeug verkabelt. Natürlich bietet der carsSOON optional auch Online-Verbindungen an, für Notfälle oder zur Navigation. Grundsätzlich ist aber alles so konzipiert, dass das Auto weder Datenströme erzeugt noch Daten sammelt. Der carSOON soll ein einfaches, unabhängiges Fahrzeug bleiben, wie ein normales Auto der 70er Jahre. Wie am Segway zu erkennen, der von 2001–2020 gebaut wurde, ist die notwendige digitale Technologie für die Programmierung und Steuerung von Fahrbetrieb und Energiemanagement schon seit 20 Jahren vorhanden.

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EIN NACHHALTIGES MOBILITÄTSKONZEPT, PRAGMATISCH ANGEWENDET

Ein Ort, wie viele in der Landschaft: ca. 30 km von der nächsten Stadt und ca. 7  km vom nächsten Bahnanschluss (S-Bahn, Regiozug) entfernt. Es besteht eine Busverbindung zum Bahnanschluss. Der Busbetrieb ist auf Pendelnde (verständlicherweise) ausgerichtet. In Randzeiten, in der Nacht, ist der Betrieb stark ausgedünnt.

Busnetze sind in der Regel regional organisiert

Die Busnetze starten gewöhnlich bei der Bahnstation und strahlen sternenförmig in die Nachbarorte aus. Bei diesem Konzept sind Querverbindungen zwischen den Busnetzen nicht vorhanden.

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Die Bahn ist das Rückgrat des nachhaltigen Mobilitätskonzepts: S-Bahn, Regiozug, Intercity und internationale Verbindungen.


Die Einsicht, dass das Privatauto nicht in die Stadt gehört, ist heute Stand der Erkenntnis. Ein differenziertes ÖV-Angebot erfüllt fast alle individuellen Mobilitätsbedürfnisse in der Kernstadt, im periurbanen Raum und in der Agglomeration. (Tram, S-Bahn, Bus und Taxi). Hier ist ein eigenes Auto nicht mehr nötig. In besonderen Fällen helfen Sharing-Angebote wie Mobility, Sharely etc.

Für diese Verbindung braucht es noch auf längere Dauer ein privates VehikeL, den carSOON.

Eine Stadt ohne Privat-Autos können sich viele nicht vorstellen. Es war aber auch vor kurzem noch gebräuchlich, in öffentlichen Innenräumen zu rauchen. Nur eine kurze Umstellung...

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DAS AUTO NEU DENKEN. WARUM? Während der letzten 100 Jahre wurde die Welt autogerecht ausgebaut, zuerst um die alten Verbindungswege zwischen den Ortschaften für das neue Verkehrsmittel Automobil befahrbar zu machen. Im Lauf der Zeit aber wurde der gesamte Raum autogerecht erschlossen und überbaut. Der motorisierte Individualverkehr steht heute in der Kritik. Luftverschmutzung, Lärm und CO2-Ausstoss des Explosionsmotors sind nicht mehr ignorierbar. Das Auto, so wie es heute angeboten, verkauft und benützt wird, müsste abgeschafft, der öffentliche- und der Langsamverkehr ausgebaut und gefördert werden. Es gibt aber noch viele Siedlungen, die vom öffentlichen Verkehr nicht direkt oder in ungenügender Frequenz bedient werden, weil die Bauzonen während Jahrzehnten auf den motorisierten Individualverkehr abgestimmt wurden, nicht auf die Anforderungen des ÖV. Wir werden noch lange auf den Gebrauch von Autos angewiesen bleiben. Politik und Industrie haben zwar realisiert, dass der Verbrennungsmotor trotz aller Optimierungen ausgedient hat. Er ist in der aktuellen Klimakrise nicht mehr zu verantworten. Den Umstieg auf das batteriebetriebene Elektroauto halten wir aber für eine Sackgasse. Selbst wenn nur grüner Strom geladen wird, aus nachhaltigen Quellen wie Wasser, Wind und Sonne, ist der ökologische Schaden bei der Massenproduktion von Batterien nicht zu übersehen. Seltene Erden und Lithium sind weltweit nur beschränkt vorhanden und nur mit grossem ökologischen Kollateralschäden abbaubar. Deshalb muss das Auto neu erfunden werden! DIE AUTOMOBILINDUSTRIE HEUTE, UND MORGEN? Weltweit werden jährlich 60 bis 80 Millionen neue Autos produziert. Wie wir heute wissen, ist eine konkurrenzfähige Massenproduktion nur in hochtechnisierten, kapitalintensiven Produktionsanlagen möglich. Diese sind heute in der Hand von wenigen Konzernen, die weltweit produzieren. Die Klimadiskussion hat die Autoindustrie unvorbereitet getroffen. Trotz aller Optimierung des Explosionsmotors konnten die neu definierten Abgaswerte nicht erreicht werden. Auch nicht mit erschwindelten Prüfresultaten. Heute setzt die Automobilindustrie, gedrängt von der Politik, auf einen naheliegenden, aber nicht zielführenden Lösungsansatz: der Verbrennungsmotor wird ganz oder teilweise durch einen Elektromotor ersetzt. Als Energieträger wird die aktuelle Batterietechnologie eingesetzt: Lithium-Jonen Batterien. Am bisherigen Konzept des Autos ändert sich durch die Umstellung auf Elektromotoren wenig. Im Gegenteil. Das grosse Gewicht der für eine akzeptable Reichweite notwendigen Batterien favorisiert grosse, schwere und teure Modelle. Und die Massenproduktion läuft (nur leicht modifiziert) unverändert weiter. Das Fehlen von wirklichen Innovationen wird kaschiert mit digitalen Gadgets und mit der Vertröstung auf das selbstfahrende Auto der Zukunft. Wir vermuten, dass eine klimaverträgliche Transformation des motorisierten Individualverkehrs nur ohne die grossen Automobilkonzerne eingeleitet werden kann.

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WOZU BRAUCHEN WIR NOCH EIN AUTO? Die Einsicht, dass das Privatauto nicht in die Stadt gehört, ist heute Stand der Erkenntnis. Ein differenziertes ÖV-Angebot erfüllt fast alle individuellen Mobilitätsbedürfnisse in der Kernstadt, im periurbanen Raum und in der Agglomeration. (Tram, S-Bahn, Bus und Taxi) Hier ist ein eigenes Auto nicht mehr nötig. In besonderen Fällen helfen SharingAngebote wie Mobility, catch a car, etc. In der ländlichen Umgebung, abseits der ÖV Erschliessung, ist ein Auto immer noch nötig, wenigstens bis zum nächsten grösseren Anschlusspunkt an den ÖV. In der kleinen Schweiz sind das die bekannten 5–10 km, in den grossen Flächenländern wie Deutschland, Italien und Frankreich können es auch 30–50 km sein. Für diese Situa­ tion braucht es ein neu konzipiertes Auto, ein alternatives Vehikel.

WIE UNTERSCHEIDET SICH DIESES NEUE AUTO VOM HEUTIGEN ANGEBOT? – Das neue Auto ist nicht mehr Designobjekt. – Es ist kein Renommierbesitz, kein Mittel für geleasten Status. – Es ist kein Rennauto. Beschleunigung und Geschwindigkeit sind Nebensache. – Es ist kein Kraftprotz, PS sind kein Thema mehr. – Es ist kein Fernverkehrsmittel, aber ideal für kurze Distanzen. – Es ist weder Sammler noch Lieferant von digitalen Daten.

WAS SOLL DAS NEUE AUTO SEIN? – Es soll ein nützliches Vehikel sein für den Individuellen Gebrauch, wo kein ÖV zur Verfügung steht. – Es soll in der Fertigung und im Betrieb umweltgerecht und klimaneutral sein. – Es soll so klein und so leicht wie möglich, und für den Transport von 4 bis 5 Personen geeignet sein. – Es soll anpassbar für einen kleineren Warentransport sein. – Es soll bescheiden in der Erscheinung und langlebig im Gebrauch sein. – Es soll nach Ablauf der Lebensdauer zerlegbar, für die Wieder­verwertung im Materialkreislauf, sein.

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UND WO BLEIBT DER FAHRSPASS? Bei allen neuen Anforderungen an das Auto, darf eines nicht vergessen werden: der Fahrspass. Spass an der Mobilität soll auch in den Grenzen des ökologisch Vertretbaren möglich sein. Mobilität ist eine kulturelle Errungenschaft, die auch Spass machen darf. MOBILITÄTSVERBUND AUS ÖFFENTLICHEM- UND PRIVATEM VERKEHR Wollen wir das Auto neu denken, dann muss das im Rahmen eines Mobilitätskonzepts geschehen. Wir gehen davon aus, dass für längere Distanzen der öffentliche Verkehr gewählt wird. Entspanntes und pünktliches Reisen wird dem Warten im Stau des Berufsverkehrs bereits heute vorgezogen. Das kann die Intercity-Verbindung sein von Stadt zu Stadt, das dichte S-Bahnnetz in die Agglomeration oder Tram und Bus in der Stadt. Abseits der Städte und deren Ausläufern braucht es immer noch ein Auto, wenigstens bis zum nächsten grösseren Anschlusspunkt an den öffentlichen Verkehr. Für diese Distanzen ist der carSOON ausgelegt, das NEUE AUTO!

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carSOON, DAS NEUE AUTO! Der carSOON ist die Visualisierung einer Idee. Mit diesem konkreten Vorschlag versuchen wir, all die aufgezählten Anforderungen zu erfüllen. DIE GESTALT Die Gestalt ist eine von vielen möglichen. Wir verwenden sie zur Verdeutlichung des Konzepts. – Der carSOON ist kurz, breit und hoch. Die Abmessungen entsprechen in etwa der Länge und Breite des Peugeot 107, 343 x 180 cm, aber extra hoch, ca. 210 cm! (statt 143 cm) – Die Bodenplatte ist als Chassis stabil, raumhaltig und bietet Platz für Antriebs­ aggregate und Energieversorgung. – Das Fahrwerk besteht aus zwei starren, digital angesteuerten Antriebsrädern und einem nachlaufenden «dritten Rad». – Die Lenkung erfolgt durch Geschwindigkeits-Differenz der Antriebsräder. – Der Wagenaufbau ist frei von Technik und überraschend grosszügig, trotz den geringen Abmessungen.

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DAS TECHNISCHE KONZEPT ANTRIEB UND LENKUNG Jedes der zwei grossen Antriebsräder wird durch einen digital angesteuerten ElektroServo-Motor angetrieben und gebremst. Die beiden Antriebsräder sind parallel zur Wagen­ achse fix an Schwingarmen befestigt. Durch unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten der beiden Antriebsräder können Kurven gefahren werden und kann auf engstem Raum gewendet werden. Dieses Antriebssystem hat sich beim Stehroller SEGWAY bewährt (siehe Einschubblatt SEGWAY, auf der nächster Seite). Beim SEGWAY erfolgt die Lenkung durch Gewichtsverlagerung, beim carSOON durch Bewegungen des Joysticks in die gewünschte Richtung. Nach kurzer Gewöhnungszeit erfolgt die Lenkung intuitiv und selbstverständlich. Anstelle der selbstbalancierenden SEGWAY-Elektronik verfügt der carSOON über ein drittes Rad: Ein kleines, nachlaufendes Doppelrad sorgt als dritter Auflagepunkt des Fahrwerks für sicheren Lauf. (Siehe Details und Skizzen auf Seiten 22–27) ANTRIEBSSTRANG UND BEDIENUNGSHEBEL Die ausdifferenzierte Technik des Antrieb-Strangs eines heutigen Autos, der Verbindung vom Motor zu den Antriebsrädern der Hinterachse, entfällt beim carSOON. Die Elektromotoren sitzen direkt auf den beiden Antriebsrädern und werden digital angesteuert. Intelligente Elektronik ersetzt materialreiche Mechanik. Der Motor mit der Kraftverteilung auf die Räder, das Getriebe mit der Gangschaltung, die Bremssysteme und die Lenkmechanik fallen weg. Damit entfallen auch alle Bedienungshebel wie Pedale und Steuerrad. Sie werden durch einen einfachen Joy-Stick ersetzt, einen modernen Steuerknüppel. KONTROLLINSTRUMENTE Mit der Digitalisierung vereinfachen sich auch die Kontrollanzeigen. Das Armaturenbrett wird ersetzt durch das persönliche Tablet der Fahrerin oder des Fahrers, das immer die aktuellen Daten anzeigt und auf Störungen hinweist. DIGITALISIERUNG Die Digitalisierung macht diese Vereinfachungen möglich. Denn Digitalisierung kann zur Entmaterialisierung beitragen. Die Reduktion mechanischer Teile bedeutet weniger Material, weniger Gewicht, weniger graue Energie und weniger Antriebs-Energie, geringerer Montage- und Unterhalts-Aufwand: Weniger Arbeit, weniger Kosten!

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2. EINSCHUB

ZUM SEGWAY – DER AUFBAU

DER AUFBAU Der Segway wurde von Dean Kamen erfunden und von 2001 bis 2020 in den USA hergestellt. Der Fahrer steht zwischen den beiden Rädern (2) auf einer Plattform (5) und hält sich an den beiden Handgriffen (6). Jedes Rad (2) wird per Einzelrad­ antrieb von einem separaten Elektro­motor (3) über ein Untersetzungsgetriebe (4) angetrieben. Unterschiedliche Drehzahlen der Räder ermög­ lichen eine Kurvenfahrt. Der Segway ist selbst­ balancierend. Eine hochkom­plexe digitale Steue­ rung (1) gibt 100 mal pro Sekunde die nötigen Daten an die beiden Antriebsmotoren (3). Ein elektronischer Regelkreis lässt den Segway auto­ matisch in die Richtung fahren, in die sich der Fahrer lehnt. Die Fortbewegung wird ausschliess­ lich durch Gewichtsverlagerung gesteuert; es gibt keine Bedienungshebel. Diese Funktionsweise entspricht dem aufrechten Gang, bei dem sich der Schwerpunkt des Körpers stets über der Auflage­ fläche der Füsse befindet. Der Segway ist intuitiv gesteuert.

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3. EINSCHUB

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G

G G

ZUR STEUERUNG DES SEGWAY Je nachdem in welche Richtung das Gewicht des Fahrers leicht verschoben wird, ergibt sich eine bestimmte Fahrt. Nach V: der Segway fährt gera­ deaus und beschleunigt je nach Gewichtsverlage­ rung. Nach B: der Segway bremst ab bis zum Rückwärtsfahren. Nach L oder R: der Segway dreht sich um die eigene Achse, links- oder rechts­ um. Nach G: der Segway fährt in einem Bogen Richtung G.

G

V

L

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ZUM SEGWAY – DIE STEUERUNG

G

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DIE ENERGIEVERSORGUNG DES carSOON Heute, im Jahr 2021, haben Politik und Industrie realisiert, dass die Zeit für Verbrenner abgelaufen ist. Verbrennungsmotoren sind in der aktuellen Klimakrise nicht mehr zu verantworten. Nach kurzer Schockstarre setzt die Automobilindustrie jetzt voll auf die elektrische Mobilität. Wir auch. Der Unterschied liegt in der Wahl der Energie-Erzeugung. Die Industrie setzt auf Batteriebetrieb: Zwar hat der heutige Lithium-Jonen-Akku die Kapazität der traditionellen Autobatterien praktisch verdoppelt. Das chemische Element Lithium ermöglicht eine Spannung von 4 Volt, gegenüber bisher 1,5 – 2 Volt. Daher der Kapazitätszuwachs. Mit Lithium ist aber das Ende der Kapazitätserweiterung erreicht. Ein besseres Element als Lithium ist nicht bekannt, und eine andere revolutionäre Weiterentwicklung der Batterietechnologie ist nicht in Sicht. Das hohe Gewicht und das Ausmass der Batterien erfordern starke und grosse Autos für den vollelektrischen Batterieantrieb. Bei der durchschnittlichen Belegung von 1,5 Personen und dem durchschnittlichen Gewicht eines heutigen Elektroautos von 1,5 Tonnen ist das Verhältnis ernüchternd: Das Transportmittel ist 10-mal so schwer wie das Transportgut. Den Umstieg auf das batteriebetriebene Elektroauto halten wir für eine gefährliche Sackgasse. Auch wenn nur grüner Strom aus erneuerbaren Quellen geladen wird, ist der ökologische Schaden bei einer Massenproduktion von so grossen Batterien vorhersehbar und nicht zu verantworten. Seltene Erden, Kobalt und Lithium sind weltweit nur beschränkt vorhanden und nur mit grossen ökologischen Kollateralschäden abbaubar. Wir kennen die Folgen aus der Erdöl-Ära: Vom Kampf um das knapper werdende Gut bis zum Abbau von kaum rentablen Ressourcen wie Schiefergas sind selbst ohne kriegerische Auseinandersetzungen entsetzliche Schäden an Natur und Umwelt vorhersehbar. WARUM WASSERSTOFF UND BRENNSTOFFZELLE? Der carSOON ist elektrisch angetrieben, er hat aber keine Batterie als Energiespeicher. Er hat Wasserstoff anstelle von Benzin als Brennstoff im Tank, Der Wasserstoff, (H2) «verbrennt» in der Brennstoffzelle mit Hilfe von Sauerstoff, (O) zu Wasser, (H2O) und gibt bei diesem Verbrennungsprozess elektrischen Strom ab. Der ganze Prozess wird später in seinen Details erklärt (siehe Seite 36). Dieser von der Brennstoffzelle erzeugte elektrische Strom treibt über eine kleine Pufferbatterie die beiden elektrischen Antriebsmotoren des carSOON an.

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WASSERSTOFF ALS ENERGIETRÄGER Jeremy Rifkin hat in seinem Buch «Die H2 Revolution» schon 2002 alle Aspekte des Wasserstoffzeitalters beschrieben: Wasserstoff ist auf der Erde in nahezu unbegrenzten Mengen vorhanden, kommt aber nur in chemisch gebundener Form vor und muss mit Energie herausgelöst werden. Von den traditionellen Brennstoffen enthält Holz am wenigsten Wasserstoff, ca. 6%. Kohle, Erdöl und Erdgas enthalten je einen höheren Anteil Wasserstoff, und damit einen immer höheren Brennwert. Mit reinem Wasserstoff, 100%, verfügen wir über einen Brennstoff mit dem höchsten möglichen Brennwert. Dann sind wir in dem von Jeremy Rifkin beschriebenen Wasserstoff-Zeitalter angekommen. Als die ersten Menschen das Feuer erfanden und Holz verbrannten, nutzten sie die Energie des im Holz gebundenen Wasserstoffanteils. Im Lauf der Zivilisationsgeschichte nutzten die Menschen nacheinander neue Energieträger wie Kohle, Erdöl, Erdgas, mit immer höheren Wasserstoff-Anteilen. Die Dekarbonisierung, weg vom Kohlenstoff hin zum reinen Wasserstoff hat eine innere Logik. Die bevorstehende Wasserstoff-Revolution, durch die aktuelle Klimakrise massgeblich beschleunigt, bewirkt auch eine Revolution bei der Energiegewinnung. Heute ist die Ölund Gasförderung an die Örtlichkeiten der Öl- und Gasvorkommen gebunden und Öl, bzw. Gas wird in Pipelines und Riesentankern weltweit verteilt. Das erfordert hochindustrielle und kostenintensive Infrastrukturen, die nur noch von weltweit agierenden Grosskonzernen gestemmt werden können. Wasser aufspalten mit grünem Strom, zur Gewinnung von Wasserstoff kann man überall. Kleine, dezentrale Anlagen zur Wasserstoffgewinnung, untereinander intelligent vernetzt, werden zentrale Grossanlagen wie Förderanlagen und Pipelines ersetzen. Weltweit agierende Grosskonzerne, die lokale Gegebenheiten gerne ignorieren, werden verschwinden. Wasserstoff wird in flüssiger Form unter hohem Druck (300–700 bar) gespeichert und angewendet. Die Technologien für den selbstverständlichen Gebrauch von Wasserstoff sind heute Stand der Technik und im Handel frei lieferbar. Das Betanken von Personenwagen erfolgt ähnlich wie der Tankvorgang bei einer Benzintankstelle und dauert auch etwa gleich lang. Die geringere Effizienz bei der Verstromung von Wasserstoff im Vergleich zum Energieeinsatz bei der Gewinnung des Wasserstoffs, wird oft verwendet um die Zukunftstauglichkeit der Wasserstofftechnologie anzuzweifeln. Die Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff braucht immer Energie, in unserem Szenario ausschliesslich grünen Strom. Die Verwendung von elektrischem Strom für die Wasseraufspaltung ist aber vielleicht nicht zwingend.

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FOTOKATALYSE ANSTELLE VON ELEKTROLYSE? Am Max-Planck-Institut in Stuttgart in der Abteilung Nanochemie wird an funktionalen Materialien geforscht für die Energiekonversion und die Energiespeicherung. Besonders Kohlenstoffnitride sind im Fokus, da sie stabil, einfach, nachhaltig und günstig herstellbar sind. Im Labormassstab funktioniert die Aufspaltung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff mit Hilfe von Kohlenstoffnitriden direkt durch Sonnenlicht! Ein Weg zur Verbesserung der Rentabilität fürs Wasserstoffzeitalter? Es ist verlockend, sich vorzustellen, dass Wasserstoff in naher Zukunft nicht mehr durch Elektrolyse gewonnen wird, sondern durch Fotokatalyse. Analog zu den Pflanzen, die ihre Energie mittels Fotosynthese direkt aus dem Sonnenlicht beziehen. Auch ein wasserstoffbetriebenes Fahrzeug braucht eine Batterie, eine kleine Pufferbatterie. Denn die Umwandlung von Wasserstoff zu Strom in der Brennstoffzelle ist ein Prozess, der seine eigenen Optimierungen hat. Die Pufferbatterie ist klein, etwa 10 bis 20 mal kleiner als die Batterie eines heutigen vollelektrisch betriebenen Autos. Aber auch eine kleine Pufferbatterie altert und verliert mit der Zeit und bei kaltem Wetter Speicherkapazität. Diese Verkleinerung der Batterieleistung bleibt aber beim Wasserstoffantrieb folgenlos punkto Reichweite und Antriebskraft. Einzig der Ladetakt zwischen Brennstoffzelle und Pufferbatterie beschleunigt sich. Im Zusammenhang mit den Batterien ist ein wesentlicher Unterschied zu beachten: – Bei der batteriegespiesenen Elektro-Mobilität wird die gesamte Energie im Speichermedium Batterie mitgeführt. Die Lade-Kapazität der Batterie bestimmt Leistung und Reichweite des Fahrzeugs – Beim Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antrieb wird nur ein Energieträger im Tank mitgeführt (H2). Der Sauerstoff (O), der für die «Verbrennung» von Wasserstoff in der Brennstoffzelle zu elektrischem Strom notwendig ist, wird direkt aus der Umgebungsluft zugeführt. Ein geniales Konzept, das sich schon beim Benzin- und Dieselmotor bewährt hat. Allerdings produziert das Wasserstoff-Auto kein CO2 als Abgas, sondern reinen Wasssrdampf. EINE PRAKTISCHE ERFAHRUNG MIT WASSERSTOFFANTRIEB Im Rahmen des europäischen Projekts «Clean Hydrogen in European Cities» hat Postauto fünf Busse mit Wasserstoff-Brenstoffzellen-Antrieb im Busnetz der Stadt Brugg im Kanton Aargau eingesetzt. Die fünf Busse legten von 2011–2016 1,3 Millionen Kilometer zurück. Für diesen Versuchsbetrieb war im Bus-Werkhof eine Wasserstoff-Tankstelle und eine Anlage zur Gewinnung von Wasserstoff errichtet worden. 70 % vom benötigten Wasserstoff wurden auf dieser Anlage mit grünem Strom produziert. Auf einer Fläche von ca. 10 x 25 Meter. Der 5-jährige Versuchsbetrieb verlief problemlos. Er wurde nach Ablauf der Versuchsdauer nicht weitergeführt, Begründung: Der gewohnte Dieselbetrieb sei marktgängiger, d.h. rentabler!

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DIE GESTALT DES carSOON Gerne hätten wir unsere Anforderungen an das NEUE AUTO abstrakt formuliert. Dass das nicht funktioniert, haben wir schnell festgestellt. Selbst interessierte Freunde und kompetente Freundinnen fragten immer zuerst, wie soll ich mir das vorstellen? Deshalb haben wir den carSOON entwickelt, in Skizzen, Plänen und im Modell. Das NEUE AUTO hat als carSOON eine Gestalt erhalten, eine von vielen möglichen.

Vor 100 Jahren, zur Pionierzeit des Automobils war die Situation eine ganz andere. Viele Architekten waren fasziniert vom Automobil. Die drei Beispiele zeigen, dass vor allem die formale Herausforderung gesucht war.

Auch heute noch werden Designer beschäftigt um attraktive Karosserien für neue Modelle zu entwerfen. Mit Sicherheit ist das der falsche Weg, um ein zukunftsfähiges Fahrzeug zu entwickeln. Der Gestaltungsprozess muss sich den neuen technischen An­forderungen und den ökologischen Zielsetzungen unterordnen. Ungewohnte und befremdliche Gestalten können das Resultat sein. Sie sind als notwendige, evolutionäre Entwicklungsstufen zu tolerieren.

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4. EINSCHUB

ARCHITEKTEN «ENTWERFEN»

A

B

A) Dymaxion Car von Buckminster Fuller, USA 1933. Vorderradantrieb mit einer Starrachse. Lenkung durch das drehbare dritte Rad. B) Adolf Loos entwirft um 1923 auf einem Lancia-Chassis ein Auto, das besonderen Wert auf die Panorama Aussicht legt (ein Chauffeur ist nötig). C) Vorschlag von Le Corbusier 1936 für einen Kleinwagen, 3 Personen, die dritte Person sass quer zur Fahrtrich­ tung; une Voiture Minimum.

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C 21


ZUM KONZEPT Digital angesteuerte Servomotoren (1) treiben die beiden grossen Antriebsräder (A) an. Die beiden Antriebsräder sind fix und parallel zur Längsachse montiert. Ein Richtungswechsel wird durch Änderung der Drehzahl erreicht (analog Segway). Das frei laufende und drehende «Dritte Rad» (B) komplettiert das Fahrgestell. Die biegesteife Boden­ platte (C) ist aus gefalteten Blechteilen aufgebaut. Viel statische Höhe, wenig Material. Im entstehenden Raum wird die Energieversorgung des carSOON untergebracht.

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A

4 C

2

1

3 1) Servomotor; 2) fixe Untersetzung (Stirnradverzahnung, Rekupera­ tion!) 3) Schwingarm als Teil des Fahrgestells; 4) Feder- und Dämpfungssystem für das Antriebsrad; 5) Steuerung, Bedienung des carSOON; 6) elektronische Hardware des carSOON; 7) Info-Tableau.

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B

C

A

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D

a

B b

C

A

E

Traditionelles Fahrwerk

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ZUR LENK- UND FAHRGEOMETRIE DES carSOON Bei einem konventionellen Auto ist die Hinterachse die Lenkachse, sie gibt dem Wagen Richtungsstabilität. Die Achs-Schenkel der Vorderachse mit dem Lenktrapez geben die Fahrtrichtung vor. Beim carSOON sind die beiden grossen Antriebsräder fix und parallel zur Wagenachse (c) montiert. Antrieb, Bremsen und Steuerung liegen nur bei diesen Rädern. Die Fahrtrichtung wird durch Änderung der Drehzahl der Antriebsräder bestimmt. Das «dritte Rad» hat eine rein statische Funktion und passt sich durch die Exzentrizität (E) immer der Fahrgeometrie an. Beim Fahren einer Kurve schneiden sich die virtuelle Achse der Antriebsräder (a) mit der verlängerten Achse des «dritten Rades» (b) im Drehpunkt (D). Der Drehpunkt D liegt immer in der Flucht der Achse a. Bei gegenläufigem Drehsinn und gleicher Drehzahl der Antriebsräder liegt der Drehpunkt D auf dem Schnittpunkt von a und c: der carSOON dreht an Ort und Stelle. Da der carSOON kein Rennwagen, kein SUV und kein Stretchcar ist, funktioniert diese Fahrgeometrie. Der Achsabstand (A) und die Exzentrizität (E) müssen stimmig aufeinander abgestimmt sein. Beim carSOON (1–5 Personen) beträgt der Achsabstand ca. 2700 mm. Die Breite (B) wird durch die Gegebenheiten der bestehenden Strassen definiert.

EINE BESONDERHEIT Beim Wechsel vom Vorwärtsfahren nach einem Stopp zum Rückwärtsfahren macht das Rad einen kleinen Schwenk, bis das Rad wieder richtig zur Fahrtrichtung liegt. Dieser «Schwenk» hat noch keinen Namen.

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LENKGEOMETRIE UND FAHRPHYSIK Die Antriebsräder des carSOON können nur geradeausfahren. Die Kraftübertragung zwischen Rad und Strasse ist optimal: Haftgrenze, Schlupf und Seitenkräfte sind kein Problem. Das Antriebsrad (1), eine einfache Scheibenrad Konstruktion, hat einen grossen Durchmesser, ca. 800 mm. Die Reifenbreite (b), bestimmt durch die notwendige Reifenaufstandfläche, sollte so gering wie möglich sein (kleiner Rollwiderstand). ZUM «DRITTEN RAD» Das «Dritte Rad», das Heckrad wird in zwei Räder (2) aufgeteilt. Das Fahrwerk des «Dritten Rades» ist mechanisch gesehen, das komplizierteste Bauteil des carSOON.

b

1

ca. 80 cm

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Die durchlaufende Drehachse (3) mit dem Sche­ mel (4) dreht sich in den Drehlagern (5) und dem steifen Hüllrohr (6). Das Hüllrohr ist biege­steif mit der Bodenkonstruktion (7) verbunden. Am Schemel (4) sind die Feder-Elemente (8) befestigt. Die Schwingarme (9) ergeben die nötige Exzentrizität (10). Der Drehschemel mit den zwei Rädern wird durch den Hebel (11) in die richtige Position gedrückt. Mit zunehmender Fahrgeschwin­ digkeit muss eine magnetische Bremse (12) das Drehen des Schemels berührungslos und ver­ schleissfrei stufenweise erschweren (analog zur verringerten Servo-Lenkhilfe bei höherer Fahrge­ schwindigkeit).

10 11

3

12

3

12

5

7 g Verkleidun Flucht der

6 5 8

9 2

4

2

9

27


28


ZUR STEUERUNG Beim carSOON fallen alle Bedienungshebel eines traditionellen Autos weg; (Steuerrad, Gas-, Brems- und eventuelles Kupplungspedal). Der Fahrer des carSOON gibt mit dem Joystick intuitiv an, was er will. Der Rechner unter dem Fahrersitz steuert die Motoren so an, dass Drehsinn und Drehzahl der Antriebsräder die gewünschte Fahrt ergeben. Manöver, die nicht im Rahmen von Physik und Traction Control liegen, werden automatisch auf das Mögliche reduziert. Alle digitalen Prozesse sind sicher und redundant ausgelegt. Im Stillstand wählt der Fahrer den Fahrmodus A oder B aus. Modus A = normale Fahrt vorwärts und bremsen;

Geschwindigkeit 0–80 km/h.

Modus B = Parkieren, Rückwärtsfahren;

Geschwindigkeit 0–5 km/h.

1

1

3

2

2

A

1

3

4

2

4

A Modus B

Leerlauf 2 Vorwärtsfahren 3 Abbremsen durch Recuperation 4 Bremsen mit Motorkraft bis zur Schnell­bremsung (Traction control)

1

1

23

B

Modus A

1

3

B

Stop Vorwärtsfahren 3 Rückwärtsfahren 2

29


3 2 1) Antriebsrad mit Servomotor (digital gesteuert) und fixer, einfacher Stirnrad-Untersetzung (Recuperation) 2) Biegesteife Bodenplatte des carSOON. Dieser Unterbau ist aus gefaltetem Blech, mit viel statischer Höhe, an Stelle von viel Material, so konstruiert, dass Montageplatz für die Energie­ versorgung des carSOON entsteht.

30

3) «Drittes Rad», frei drehendes, exzentrisch

gelagertes Laufrad, das mit einer mechanischen Bremse (Handbremse) ausgerüstet ist für die stromlose Parkzeit. 4) Konstruktives Skelett, das die Carosserie-Teile des carSOON trägt. 5) Die Energieversorgung ist im stabilen Unter­ bau untergebracht. 6) Umlaufende Infoleiste.

5


4

6

7 10

11

1

8

9 7) Joystick, integriert in die Armstütze des Fah­

rersitzes. Dieser Joystick ersetzt alle Bedienungs­ elemente (Steuer, Kupplung, Beschleunigung, Bremsen etc.) eines konventionellen Autos. 8) Die digitalen Betriebselemente des carSOON befinden sich im Sockel des Fahrersitzes. 9) Mechanischer Handgriff zum Festlegen des Fahrmodus. Kann nur bei stillstehendem Fahr­ zeug betätigt werden, wie bei einem konventio­ nellen Auto.

10) Bildschirm, ersetzt alle Anzeigen des konven­

tionellen Armaturenbrettes. 11) Beleuchtungselement: die digitalen Daten, die den carSOON steuern sind auch mit den Beleuchtungsfeldern verbunden und leiten die Beleuchtung so, wie der carSOON fährt. Ein spezielles Leuchtenfeld dient der Kommunikation mit den anderen Verkehrsteilnehmern.

31


32


ZUR INFOLEISTE Die Infoleiste, die oberhalb der Schiebetüre rings um den carSOON läuft, ist ein spezielles Detail des carSOON. In der Infoleiste sind alle Vorrichtungen eingebaut, die der Fahrer braucht für eine sichere Fahrt. Videokamera für das schwer einsehbare rückwärtige Verkehrsfeld, Lichter und optische Zeichengeber, die die Absichten des Fahrers den anderen Verkehrsteilnehmern mitteilen. Für den Fall, dass das autonome Fahren Wirklichkeit wird, sind alle nötigen Geräte und Sensoren in der Infoleiste eingebaut.

2

3

4

3

6

1

5

1) Videokamera 2) Bremslichter 3) Anzeige Richtungsänderung 4) Tagesseitenlicht zur Sicherheit; bei einem selbst­ fahrenden oder gemieteten carSOON können in

LED-Technologie weitere Infos angezeigt werden.

5) Für den selbstfahenden Betrieb sind alle

Ortungsinstrumente und Kameras in die Infoleiste integriert. 6) Vergrössertes Detail der Einbausituation: Da in diesem Bereich das Nachrüsten eine grosse Rolle spielen wird, muss die Einbausituation genügend Platz bieten; (Einbauhöhe ca. 100 bis 130 mm).

33


BELEUCHTUNG DES carSOON Optimale Sicht für den Fahrer in der Nacht, wenn möglich auch um die Kurve sehen und dabei keine Blendung oder Störung der Fahrer des Gegenverkehrs verursachen. Lösungsvorschläge für diese Problematik ziehen sich durch die ganze Entwicklungsgeschichte der heutigen Autos. Rein mechanische Lösungen hatten keinen Erfolg; (z.B. das hydraulisch betätigte Kurvenlicht beim Citroen SM, 1970–75). Der heutige Stand der Technik ist, LED-Module in verschiedenen Leuchtrichtungen fix montiert, welche digital angesteuert werden. Eine Kamera, im Bereich der Frontscheibe montiert, gibt Bilddaten, die in Beleuchtungsdaten umgerechnet werden, um die Beleuchtung optimal zu steuern. Beim carSOON wird ein analoges System angewendet. Beim carSOON ist das Erfassen der Beleuchtungsdaten wesentlich vereinfacht: die digitalen Daten der Wagensteuerung, eingegeben durch den Joystick, sind gleichzeitig die Daten der Beleuchtungssteuerung.

3 6 7

2

5

8

4 1 3

SCHEMATISCHER HORIZONTAL- UND VERTIKALSCHNITT DURCH DAS BELEUCHTUNGSELEMENT Grosses Beleuchtungselement (1); digitale Steuerung der LED-Felder (2); die einzelnen LED-Leuchten sind zu fix montierten Feldern zusammengefasst (3); diese Felder digital angesteuert ergeben das gewünschte Beleuchtungsfeld. Kühlkammer für die LED-Module (4); Kühlluft (5); Mittig ist ein spezielles LED-Feld angeordnet (6); mit diesem LED-Feld können Kommunikationszeichen an die anderen Verkehrsteilnehmer geschickt werden. Flucht der äusseren Verkleidu­ ung (7); Flucht der inneren Verkleidung (8).

34

6

5

7


C L

B

DREI TYPISCHE BELEUCHTUNGSSITUATIONEN Normales Geradeausfahren (A), die Länge von L wird durch die Geschwindigkeit bestimmt. Langsames Einbiegen in eine schmale Einfahrt (B). Lichtfeld beim Befahren einer Kurve (C).

A

35


ZUR ENERGIEVERSORGUNG DES carSOON Wasserstoff ist das häufigste Element im Universum. Die Elektrolyse mit grünem Strom ermöglicht eine dezentrale Wasserstoffproduktion. Das Speicherproblem des nicht planbaren Anfalls von grünem Strom aus nachhaltiger Stromgewinnung ist mit Wasserstoff als Energiepuffer gelöst. Die Brennstoffzelle ist keine Erfindung der letzten Jahre. Sie wurde vor dem Verbrennungsmotor erfunden. Brennstoffzellen nutzen die chemische Energie eines Brennstoffs, der ihnen zugeführt wird, zur Stromerzeugung. Neben dem Brennstoff (H2, Wasserstoff) braucht es noch ein Oxidationsmittel (O, Sauerstoff) der nicht mitgeführt werden muss, sondern einfach aus der Umgebungsluft genommen wird. Im unten stehenden Schema ist der chemische Prozess skizziert und zeigt wie chemische Energie in elektrischen Strom umgewandelt wird. Wasserstoff «verbrennt» mit Sauerstoff zu Wasser. Damit dieser Prozess stattfinden kann, ist eine Membran-Brennstoffzelle mit Polymer-Membranen, eine PEM Brennstoffzelle nötig. Wasserstoff- bzw. Sauerstoffmoleküle werden an katalytisch aktivierten Elektroden ionisiert. Der Wasserstoff gibt dabei Elektronen ab, der Sauerstoff nimmt die Elektronen auf, ein Strom fliesst. Als «Abgas» entsteht reines Wasser, H2O.

Schematische Darstellung einer Membran-Brennstoff­ zelle mit Polymermembranen (M). 1 kg Wassserstoff enthält gleichviel Energie wie 2,7 kg Benzin.

36


UNTERBRINGUNG UND ZUGÄNGLICHKEIT DER ENERGIEVERSORGUNG IM carSOON In der raumhaltigen Konstruktion der Bodenplatte des carSOON sind die Teile der Energieversorgung untergebracht. Alle Installationen, die wir für die Energieversorgung vorschlagen, sind heute schon erprobt und marktgängig: vom Brennstoffzellen-Modul bis zu den Wasserstofftanks (300 –700 bar) und den Beschlägen des Betankungs-Systems. Der Strom kann nicht direkt aus der Brennstoffzelle genommen werden, da dieser Prozess seine eigenen Gesetze und Optimierungen hat. Der Strom aus der Brennstoffzelle wird in einer Pufferbatterie gespeichert. Der carSOON fährt mit Strom aus der Pufferbatterie. Der Ladezustend der Batterie steuert die Prozesse um die Brennstoffzelle automatisch, ohne Eingriffe von aussen. Die Installationen der Energieversorgung brauchen im Gegensatz zum übrigen carSOON, der praktisch technikfrei ist, einen regelmässigen Unterhalt. Wir können uns vorstellen, dass die Bodenplatte mit allen Installationen als besonderes Bauteil nicht gekauft sondern nur gemietet wird (analog zu einem privaten Haus auf einer Baurechtsparzelle). Ein professioneller Eigentümer der Bodenplatte würde einen sachgerechten und regelmässigen Unterhalt der Installation der Energieversorgung gewährleisten. Vermietung der Bodenplatte und Betrieb eines regionalen Service- und Tankstellennetzes sind eine gute und grüne Anlagemöglichkeit in der realen Wirtschaft.

37


QUERSCHNITT DURCH DEN carSOON

5

7

6 8

73

4

1

SCHNITTEBENE VOR DEM FAHRERSITZ, BLICK GEGEN DIE FRONTSCHEIBE 1) stabiler Unterbau 2) Teile der Energieversorgung; die einzelnen Elemente der Stromversorgung sind an neutra­ len Montageleisten befestigt. Im Laufe der Betriebsdauer kann mit weiterentwickelten Elementen nachgerüstet werden. 3) Wegnehmbares Bodenblech; plombierte Verschraubung. 4) Platz für die Aufhängung der Vorderräder mit den beiden Antriebsmotoren. 5) Statische Konstruktion der Fahrgastzelle.

38

2

3

6) Feiner Pfosten (Zugelement), der den Stoss

der beiden Teile der Frontscheibe aufnimmt.

7) Umlaufende Informationsleiste. 8) Bildschirm, der alle Anzeigen eines konven­tio­

nellen Armaturenbretts übernimmt plus zusätzliche Angaben der Informationsleiste.


ZUGÄNGLICHKEIT ZUR ENERGIEVERSORGUNG

7 6

4

5 8 2 3

9

1

ANSICHT DES GEÖFFNETEN UNTERBAUS MIT DEN TEILEN DER ENERGIEVERSORGUNG: 1) digital angesteuerte Servomotoren. 2) Lithium-Jonen-Pufferbatterie. 3) Möglichkeit während der Parkzeit die Batterie berührungslos durch Induktion aufzuladen. 4) Brennstoffzellen-Stack. 5) Wasseerstoff-Modul.

6) Luft-Modul. 7) Wasserstofftanks. 8) Schnittstelle zu den Betriebs- und Steuer­

elementen im Sockel des Fahrersitzes.

9) Wegnehmbares Bodenblech; das Bodenblech

ist kraftschlüssig und wasserdicht mit dem Unterbau verschraubt.

39


AUFBAU DER STEIFEN BODENPLATTE Viel statische Höhe – wenig Material. Der Längsträger (1), aus dünnem Blech gefaltet, und der Querträger (2), analoges Profil wie der Längsträger und um 180° gedreht, sind miteinander verbunden. Die durchlaufenden Querbänder (3) übernehmen die Kräfte beim Stoss. Die Bodenplatte (4) mit einem Stegprofil ist mit den Längs- und Querträgern kraftschlüssig verbunden. Auf der Unterseite ist das wegnehmbare Bodenblech (5) kraftschlüssig mit den Trägern verbunden. Der eigentliche, hölzerne Boden des Innenraumes (6) mit eventuellen Beschlägen (7) zum Festzurren von Transportmaterial, ist indirekt mit der Unterkonstruktion verbunden. Der gesamte Nutzraum für die Installation der Elemente der Energieversorgung (9) ist mit neutralen Befestigungsprofilen ausgerüstet (8). (Z) gibt die Richtung der Zugänglichkeit an.

7 6

3 1 4 8 9

2 Z 5

40

3


ZUR KONSTRUKTION DER BODENPLATTE Wir stellen uns vor, dass die Bodenplatte aus einem Netz von gefalteten Blechträgern besteht. Nebenstehend ist eine mögliche Form skizziert. Viel statische Höhe, wenig Material. Der Raum zwischen den Trägern wird für die Unterbringung der Enregieversorgung genutzt. Das statische Netz der Träger wird kraftschlüssig mit der Bodenplatte des Fahrgastraumes und dem wegnehmbaren Bodenblech verbunden.

ZUR VERBINDUNG DER EINZELNEN BLECHTRÄGERN Wie auf der Skizze ersichtlich, wird ein Teil des Ausschnitts als Verbindungslasche abgebogen. Der Innenraum der Träger kann zur Installation der Leitungen genutzt werden.

41


ZUGÄNGLICHKEIT ZUR ENERGIEVERSORGUNG

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ZUGÄNGLICHKEIT ZU DEN ANTRIEBS- UND ENERGIE-­ VERSORGUNGSELEMENTEN Mit einer geeigneten mechanischen Vorrichtung wird der carSOON aufgestellt; Drehpunkt ist die Achse der arretierten Antriebsräder. Nachdem das Bodenblech demontiert ist, sind alle Elemente der Energieversorgung frei zugänglich (wie in einem Wandschrank).

Plombierte Verschraubung der Bodenplatte

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5. EINSCHUB

HISTORISCHE FAHRZEUGKABIENEN

Die selbsttragende Karosserie des Citroen «Traction avant», 1934

Jaguar aus dem Jahr 2015

44

44


ZUR KONSTRUKTION DER FAHRGASTKABINE Es gibt viele Möglichkeiten ein Auto zu bauen. Von der selbsttragenden Karosserie des Citroen «Traction avant» von 1934 bis zum Jaguar aus dem Jahr 2015. Nachdem der konventionelle Antriebsstrang und viel Technik beim carSOON wegfallen, bleibt nur noch eine einfache Fahrgastkabine übrig, ein kleiner Raum für Passagiere und Gepäck. Für die Konstruktion dieser Zelle schlagen wir eine Skelett-Konstruktion auf der biegesteifen Bodenplatte vor, die alle statischen und dynamischen Kräfte übernimmt.

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2 6 1

2 1

2

2

7

8 3

1 1) Hölzernes Druckteil

2

2) Zugband 3) Kreuzung eines stehenden und eines liegenden Skelett-Bogens 4) Einspannung an der biegesteifen Bodenplatte

5

5) Maschinen-Gewindehülsen mit gegenläufigem Gewinde, passgenau im Holzteil eingelassen zur Befestigung der Verkleidungsteile 6) Äussere Flucht der Verkleidungsteile 7) Kreuzung zweier Skelett-Bogen 8) Stoss der Druckteile

4 46

SCHEMATISCHER SCHNITT DURCH EINEN SKELETT-BOGEN


VORSCHLAG FÜR DIE SKELETT-KONSTRUKTION DER FAHRGASTKABINE Das Skelett besteht aus hölzernen Druckteilen und starken Zugbändern. Die hölzernen Druckteile sind bei den Stössen und Kreuzungen so ausgebildet, dass durch Formschluss alle Kräfte sicher weitergeleitet werden. Mit einem heutigen, digital gesteuerten Fünf-Achsen-Bearbeitungs­center sind so schwierige Holzverbindungen einfach und mit hoher Wiederholgenauigkeit produzierbar.

S

C

Sich kreuzende Zugbän­ der liegen auf verschie­ denen Ebenen!

DAS SYSTEM DER ZUGBÄNDER Alle Zugbänder sind im Bereich der biegesteifen Bodenplatte (C) verankert. Ein Spezialfall für den Stoss der beiden grossen Frontscheiben: Ein feines Metallprofil (S) über­ nimmt die Zugkräfte und dient als Auflager für den Stoss der beiden Frontscheiben.

47


ZUR MONTAGE DER SKELETT-BOGEN Im heutigen Karosseriebau werden spezielle Blechteile von Positions-Robotern in der richtigen Lage gehalten und von SchweissRobotern zu einem grossen Ganzen zusammengeschweisst. Eine hochkomplexe Angelegenheit, die zu grossen Montagestrassen, grossen Investitionen etc. führt. Beim carSOON steckt die Genauigkeit im einzelnen Druckteil eines Skelettbogens. Durch die komplexe Ausbildung, speziell der form- und kraftschlüssigen Anschlüsse an die nächsten Druckteile, wird in Verbindung mit den Zugbändern ein stimmiges Ganzes gebildet. Die präzise Bearbeitung eines Druckteils (1), (max. Länge ca. 1 m), erstellt auf einem heutigen Fünf-AchsenBearbeitungscenter, generiert die erforderliche Genauigkeit der Einzelteile für die Skelett-Konstruktion der Fahrgastkabine. Die Skelett-Konstruktion muss man sich als räumliches Puzzle vorstellen. Es gibt nur eine Position für jedes Teil, die Richtige. Der Anfang jedes Skelettbogens ist kraftschlüssig mit der biegesteifen Grundplatte (C) verbunden (2). Um das Ineinanderfügen der Druckteile in Handarbeit zu erleichtern, werden die einzelnen Teile durch ein hydraulisches Lehrgerüst (3) gehalten. Die genaue Position wird nicht durch das Gerüst sondern die Anschlussform der Teile gegeben. Nach dem Ineinanderfügen der Teile werden Zugbänder (4) eingezogen. Parallel zum Anziehen der Zugbänder wird das Lehrgerüst entfernt. Nachdem die erforderliche Zugspannung erreicht und gesichert ist, können die Verkleidungen montiert werden.

3 1 1 C 2

Montage des ersten Teils eines Skelettbogens

48


4

4

1

1

C

Montage der übrigen Teile

C

Nach dem Spannen der Zugbänder ist die SkelettKonstruktion der Kabine bereit zur Montage der inneren- und der äusseren Verkleidung.

49


ZUR VERKLEIDUNG DER SKELETT-BOGEN ÄUSSERE VERKLEIDUNG Grossflächige Karosserieteile (1) schliessen den Raum zwischen den Skelett-Bogen (2) von aussen ab. Die Karosserieteile liegen auf einem umlaufenden Dichtungsprofil (3) auf und sind innenseitig mit dem Skelettbogen (4) verschraubt. Im Detail sind diese äusseren Karosserieteile auf der folgenden Seite beschrieben. IM INNENRAUM Grossflächige Sperrholz-Formteile (5) werden mit Senkkopf-Maschinenschrauben (6) an die tragende Struktur geschraubt. ZUM FENSTERBAND Die beiden grossen Frontscheiben (7) werden mit umlaufenden Dichtungen auf die Skelettbogen gelegt und durch die äusseren Karosserieteile gehalten. Zum Öffnen ist auf der Fahrerseite ein Klappfenster (8) eingebaut. Die übrigen Scheiben (9) sind öffenbar und werden durch je vier Beschläge (10) in die Dichtungen gepresst. Die Beschläge ermöglichen verschiedene Öffnungsarten für eine einfache, natürliche Belüftung der Kabine.

50

9


8 10

7

5 5

3 1

2 4

6 2

51


ZU DEN ÄUSSEREN KAROSSERIETEILEN Die grossflächigen Teile schliessen den Raum von aussen zwischen den Skelettbögen. Jedes Teil ist statisch gesehen als «flache Kuppel» konzipiert mit einer umlaufenden Zugarmierung (Z) zur Aufnahme von äusseren Druckkräften. Mit welchem Material und in welcher Technik diese Karosserieteile ausgeführt werden, wissen wir noch nicht. Der Stand der Technik bei den Bio-Kunststoffen ist aber heute soweit, dass bei einem genauen Anforderungsprofil ein entsprechendes Material hergestellt werden kann.

Z KAROSSERIETEIL

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SEITENANSICHT DES carSOON

6

4 5

1

7

3

2

1) grosses Antriebsrad 2) Freies Laufrad, exzentrisch zur Drehachse montiert. 3) Unterbau mit Energieversorgung 4) Infoleiste 5) Kleines Flügelfenster in der Frontscheibe 6) Öffenbare Scheibe mit Spezialbeschlag 7) Karosserie-Element

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1

2

DIE SEITENTÜRE Der carSOON hat eine grosse Schiebetüre (1). Das genügt. Als Architekten wissen wir, dass ein Raum von ca. 3 m2 Bodenfläche nicht fünf Türen braucht, wenn die Raumhöhe genügend hoch ist und die Sitzplätze richtig angeordnet sind. Durch Hochklappen der Sitzplätze (2) lässt sich das nutzbare Raumvolumen für kleine Transporte vergrössern.

54


55


ZUM GRUNDRISS DES carSOON Prinzipiell ist beim carSOON durch den Wegfall der Technik und die grössere Raumhöhe (der cw-Wert spielt keine Rolle) trotz der kleinen Aussenabmessungen ein relativ grosser Innenraum entstanden. Da der Fahrer kein Steuerrad, keine Pedale etc. bedienen muss, ist sein Sitz (1) fest platziert. Im Sockel des Fahrersitzes befindet sich die gesamte Elektronik des carSOON. Einzelne Tracks können leicht ausgewechselt werden. Für die Anordnung der weiteren Sitze gibt es viele Möglichkeiten. Ausser dem Fahrersitz sind alle Sitze hochklappbar (2). Natürlich sind alle Sitze mit Sicherheitsgurten ausgerüstet. Die Gesetze der Trägheit gelten auch für den carSOON.

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Für den Zugang hat es eine grosse Schiebetüre (3) auf der Trottoirseite. Lichte Breite der Türöffnung = 80 cm, wie eine gewöhnliche Zimmertüre. Da der Wagenboden ca. 40 cm über dem Strassenniveau liegt, ist beim Einstieg eine kleine Trittfläche (4) nötig. Die A-Stütze (5) ist soweit nach hinten verschoben, damit der Fahrer auch seitlich eine gute Sicht (6) hat. Durch diese Massnahme wird die Panorama-Scheibe (7) so gross, dass sie in zwei Teile aufgeteilt werden muss. Der Stoss ist mit einem feinen Metallprofil hinterlegt (8). In der Armlehne des Fahrersitzes ist der Joystick (9) eingebaut. Die Armauflage ist ergonomisch so ausgebildet, dass der aufgelegte Steuerarm eine präzise und intuitive Steuerung ermöglicht. Die SteuerArmlehne (9) kann leichtgängig rechts oder links eingeklickt werden.


3

2

4

1 5 6

7

9

8

57


ZUR FERTIGUNG DES carSOON Die heutige, aktuelle Automobilproduktion repräsentiert unser heutiges Wirtschaftssystem beispielhaft. Weltumspannende Zusammenschlüsse von grossen Firmen, marktbereinigendes Wachstum und kumulierte wirtschaftliche Macht beherrschen Produktion und Vertrieb jeder Massenproduktion. Dieses Wirtschaftsmodell mit seinem Zwang zu unbegrenztem Wachstum stösst auf allen Ebenen an seine Grenzen. Das NEUE AUTO, der carSOON, ein ökologisch vertretbares Produkt, sollte in einem ökologisch vertretbaren Wirtschaftssystem produziert werden. Kate Raworth, eine britische Ökonomin, präsentiert in ihrem Buch «die DONUT-ÖKONOMIE ein Wirtschaftsmodell für das 21. Jahrhundert, das den Planeten nicht zerstört» Auf dem Einschubblatt (Seite 64, 65) ist die Essenz dieses Wirtschaftsmodells bildlich dargestellt. Die Aufgabe wird sein, mit einer Vision wie der Donut-Ökonomie vor Augen, in der heutigen Wirtschaftswelt eine Nische zu finden um die ersten carSOONS zu produzieren. Wie schon beim Entwurf des carSOON ist auch bei der Fertigung die digitale Technik massgebliche Voraussetzung. Werkzeuge wie digital programmierbare Bearbeitungszentren, 3D-Drucker, digital gesteuerte Abkantmaschinen z.B. sind heute auch für kleinere Unternehmungen (KMU) finanzierbar. Diese relativ kleinen Maschinen haben das Potential, ganze Fertigungsstrassen, wie sie heute in der Automobilindustrie noch unabdingbar sind, zu ersetzten. Die Produktion kann dank dieser kleinen digitalisierten Produktionseinheiten dispers erfolgen und bringt Arbeitsplätze und Gewinn für kleine und mittlere lokale Unternehmen. Früher, in der vorindustriellen Wirtschaft war jedes Produkt ein individuell vom Handwerker bearbeitetes Einzelstück. Mit der Industrialisierung, begann die Produktion von präzisen Produkten mit auswechselbaren Elementen. Die Massenproduktion im Industriezeitalter wurde arbeitsteilig perfektioniert, bis hin zu den modernen kilometerlangen Produktionstrassen, wie wir sie aus der Automobilindustrie kennen. Die äusserst kapitalintensive Erstellung solcher Fabrikationsanlagen rentiert allerdings nur unter der Voraussetzung von konstant hohem Output. Das hat Folgen: Trustbildung zur Marktbeherrschung, imagebildende Werbung, Produktionsverlegung in Billiglohnländer, rücksichtsloser Abbau von natürlichen Materialvorkommen, transkontinentale Transporte. all das im Namen des Wettbewerbs, um die Konkurrenz auszuschalten. Es ist entscheidend für die Zukunft, dass die Verquickung von so vielen Sachzwängen umgebaut werden kann in eine ökologisch vertretbare Ökonomie. In einer nachhaltigen Arbeitswelt werden die Einzelteile von verschiedenen KMUs produziert, so präzis, dass sie von anderen KMUs zusammengebaut werden können ohne Mega-Strukturen und ohne Mega-Investitionen. So stellen wir uns die Fertigung des carSOON vor. Der Vorgang spielt sich in einer Produktions-Allmende ab. Handwerker und Kleinroboteranlagen arbeiten lokal zu­sammen. Der Slogan der 70er Jahre «think global, act local» gilt auch für die heutigen, digitalen Produktionsprozesse. Die Idee eines ökologischen Wirtschaftsmodells wird lokal umgesetzt.

58


6. EINSCHUB Ein heutiges Bearbeitungscenter; Ausmasse ca. 8 x 3 Meter. Nach einem digitalen Plan rechnet es die «Ist-Daten» des eingespannten Werkstücks in die «Soll-Daten» des Plans um, wählt das richtige Werkzeug aus und führt die verlang­ ten Arbeitsprozesse mit der verlangten Genauigkeit aus. Im subtraktiven Verfahren; analoge Einrichtungen für die additive Fertigung (z.B. 3D-Drucker) sind heute dank der Digitalisierung auch Stand der Technik.

DIGITALE FERTIGUNGSHILFEN

Die Skizze zeigt einen COBOT (collaborative Robot). Cobots sind eine Weiterentwick­ lung der üblichen Industrieroboter, welche in einem Schutzkäfig, programmiert von Spezialisten, zu Hunderten in riesigen Fertigungshallen ihre Arbeit erledigen. Die Cobots sind klein, stehen auf dem Arbeitstisch. Für eine Programmierung führt man die gewünschte Bewegung mit dem Roboterarm aus, justiert mit ein paar Eingabedaten und die Programmierung ist abgeschlossen. Der Cobot ist eine Ergänzung (Genauig­ keit, Ausdauer) für das handwerkliche Arbeiten.Es ist eine unerwartete Entwicklung, dass am Ende einer langen Industrialisierung, die das Handwerk immer mehr an den Rand gedrängt hat, die Zukunft wieder beim Handwerker liegt, unterstützt von digital gesteuerten Helfern.

59

59


VERTRIEBSMODELL In vielen Städten wird momentan der vorhandene Verkehrsraum neu verteilt. Überall kann beobachtet werden, dass das private Auto gegenüber Fussgängern, ÖV und Fahrradverkehr zurückgesetzt wird. Es ist absehbar, dass das Auto in der Stadt schon bald keine grosse Rolle mehr spielen wird. Deshalb werden sich Fertigung und Gebrauch des carSOON auf den ländlichen Raum fokussieren. Ein mögliches Szenario könnte so aussehen: Eine Unternehmung, KMU, übernimmt den Lead für einen bestimmten Rayon. – Sie baut zwei bis drei Wasserstoff-Tankstellen, wenn möglich mit je einer Wasserstoff-Spaltanlage (Elektrolyse, Spaltung durch Ökostrom oder später Fotokatalyse, Spaltung durch Sonnenlicht). – Sie organisiert und koordiniert Produktion und Lieferung aller carSOON-Komponenten. – Sie montiert die raumhaltige Bodenplatte und installiert die ganze Energieversorgung (Wasserstofftank, Brennstoffzelle, Pufferbatterie etc.). – Sie montiert die Fahrgastkabine. – Sie übernimmt alle notwendigen Servicearbeiten an der Energieversorgung des carSOON. Mit dem Kauf eines carSOONs ist auch ein Mietvertrag über die Bodenplatte mit allen Instllationen der Energieversorgung verbunden. So wird, regional organisiert, der nötige Unterhalt der Energieversorgung gewährleistet. Die so verringerten Anschaffungskosten erleichtern den Umstieg. FINANZIERUNG Dieses Vertriebsmodell braucht Kapital, «geduldiges Kapital», so wie es von Kate Raworth in ihrem Buch DIE DONUT ÖKONOMIE beschrieben wird. Es fehlen heute tatsächlich Anlagemöglichkeiten für Leute und institutionelle Anleger wie Pensionskassen, die ihr Geld sinnvoll und ökologisch investieren wollen.

60


Die Skizze A zeigt die raumhaltige Bodenplatte, die alle statischen und konstruktiven Kräfte aufnimmt. Die Anschlussteile (S) für die Endmontage der übrigen Teile, Gewindehülsen, Gewindebolzen etc. sind schon an der Bodenplatte vormontiert, so dass die mit Plomben gesicherte Bodenplatte nach dem installieren der Bauteile der Energiever­ sorgung nicht mehr geöffnet werden muss.

A

S

Die Skizze B zeigt die fertig installierte Bodenplatte, so wie sie als erstes Bauteil für den Zusammenbau des carSOON verwendet wird. Dieses Bauteil bleibt im Besitz der Firma, die auch für den Service und Unterhalt der Installationen der Energieversorgung zuständig ist.. Die Schnittstelle (E) ist die einzige Verbindung zwischen dem carSOON und der Energieversorgung in der Bodenplatte. Der Raum in der Bodenplatte wird auch als Installationszone für die restlich Strom­ verteilung im carSOON benutzt. Die dafür nötigen Leerrohre (L) sind in der fertig installierten Bodenplatte, dem ersten Bauteil für die Endmontage des carSOON, schon enthalten.

L

E

B 61


DIE MONTAGE DES CARSOON Die Bodenplatte mit der betriebsbereiten Energieversorgung (1) ist das erste Bauteil. Die Schnittstelle (E) im Verteilkasten (2) unter dem Fahrersitz (3) ist die einzige offene Verbindungsstelle. Das Bauteil (1) braucht als einziges Teil eine aufwendigere Montagehilfe: eine fahr- und steuerbare Montageplattform (F).

62

Alle weiteren Montageschritte sind ein räumliches Puzzle. Die leicht handhabbaren Einzelteile sind so gefertigt, dass das Zusammenbauen der form- und kraftschlüssigen Montageteilen ein stimmiges Ganzes ergibt.


E

1

F 3

2

63


EIN NEUES WIRTSCHAFTSMODELL

DAS WIRTSCHAFTSMODELL DES 20. JAHRHUNDERTS In diesem Modell gilt die folgende Regel: unbegrenztes, dauerhaftes Wachstum der Wirtschaft ist notwendig: immer nur vorwärts und aufwärts. Als einzige Messgrösse gilt das BIP. Das BIP orientiert sich nur an Leistungen, die mit Geld verbunden sind. Der Markt dient als alleiniger Regulator der Wirtschaft. Ungerechte Verteilung des Wohlstandes wird im besten Fall als notwendiger Übergang zu einer gerechteren Welt vorausgestzt. (Kuznets Kurve) Gegen Ende des 20. Jahrhunderts wird langsam allen klar, dass auf einem endlichen Planeten ein unbegrenztes Wachstum nicht möglich ist.

BIP BIP

schädliches Zuviel Ökologische-Decke

Gesellschaftliches Fundament

Mangel

Zeit Wirtschaftliches Goal des 20. Jahrhundert

64

versus der Ökonomie des 21. Jahrhunderts

64


7. EINSCHUB DONUT-OEKONOMIE DAS NEUE WIRTSCHAFTSMODELL VON KATE RAWORTH FÜR DAS 21. JAHRHUNDERT Für eine nachhaltige Wirtschaft steht nur ein Raum zur Verfügung, der einerseits durch das gesellschaftliche Fundament und andererseits durch die ökologische Decke begrenzt wird. Das Band, in der Breite begrenzt durch «Gesellschaft» und «Ökologie» hat auch keine unbegrenzte Länge sondern schliesst sich zu einem Kreis. Die ringförmige Fläche als Modell für den Platz, der einer nachhaltigen Wirtschaft zur Verfügung steht, gleicht einem «Donut», daher der Name: Donut-Ökonomie. Die ökologische Decke wird durch die 9 planetaren Grenzen definiert: Klimawandel, Versauerung der Meere, chemische Umweltverschmutzung, Stickstoff und Phosphorbelastung, Süsswasserverknappung, Flächenumwandlung, Verlust der Artenvielfalt, Luftverschmutzung und Rückgang der Ozonschicht. Das gesellschaftliche Fundament stellt die 12 grundlegenden Komponenten des Lebens dar: Nahrung, Gesundheit, Bildung, Einkommen und Arbeit, Frieden und Gerechtigkeit, politische Teilhabe, soziale Gerechtigkeit, Gleichstellung, Wohnen, Netzwerke, Energie und Wasser.

65

Die Donut-Ansicht der Welt von 2017 Interaktive Legenden auf der Webseite von Kate Raworth (www.kateraworth.com/doughnut)

aus «Die Donut-Ökonomie» von Kate Raworth

65


LITERATUR

DIE H2-REVOLUTION VON JEREMY RIFKIN campus 2002 / ISBN 3-593-37097-2.

In einem umfassenden Panorama zeigt Rifkin auf, wie in Zukunft mit Hilfe von Wasserstoff und Brennstoffzellen eine nachhaltige, basis­ demokratische Energieversorgung möglich wird. Obwohl schon 2002 veröffentlicht, gewinnt das Buch heute eine ganz neue Aktualität.

DIE DONUT-ÖKONOMIE VON KATE RAWORTH Hanser 2. Auflage 2020, ISBN 978-3-446-25845-7 Titel der Originalausgabe: Doughnut Economics. Seven Ways to Think Like a 21st-Century-Economist, London, Random House Business Books 2017

Die britische Ökonomin Kate Raworth skizziert ein neues Wirt­ schaftsmodell für das 21. Jahrhundert. Der Donut-Ring dient als Bild für den Platz, der einer nach­haltigen Wirtschaft zwischen dem gesellschaftlichen Fundament ( innerer Kreis ) und der ökologischen Decke, (äusserer Kreis) zur Verfügung steht.

DIE WELT AUS DEN ANGELN VON PHILIPP BLOM eine Geschickte der kleinen Eiszeit von 1570 bis 1700 dtv, ungekürzte Auflage 2018, 4.Auflage 2021, ISBN 978-3-423-34940-6

Im 16./17. Jahrhundert veränderte sich das Klima in Europa. Die «kleine Eiszeit» löste eine ganze Reihe von Entwicklungen aus: wie z.B. die Auflösung der politischen und wirtschaftlichen Ordnungen. Blom zeigt durch sein Geschichts-Gemälde auf welche Folgen klimatische Veränderungen auslösen konnen und wie die Gesell­ schaft intelligent darauf reagieren sollte.

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INHALTSVERZEICHNIS     2 – 7 DIE DIGITALE REALITÄT MÖGLICHKEITEN UND GRENZEN 1. EINSCHUB

6 DIGITALISIERUNG = ENTMATERIALISIERUNG, EIN IRRTUM? 8–21 EIN NACHHALTIGES MOBILITÄTSKONZEPT ANALYSE UND VORGABEN FÜR DEN carSOON 2. EINSCHUB

15 ZUM SEGWAY 3. EINSCHUB

16 ZUR STEUERUNG DES SEGWAY 4. EINSCHUB

21 «ARCHITEKTEN ENTWERFEN AUTOS» 22–35 DETAILS ZUM carSOON ANTRIEB, LENK- UND FAHRGEOMETRIE, DAS DRITTE «RAD», STEUERUNG, LÄNGSSCHNITT DURCH DEN carSOON, INFOLEISTE UND BELEUCHTUNGSSTEUERUNG 36–43 ZUR ENERGIEVERSORGUNG DES carSOON 44–57 ZUM FAHRGASTRAUM DES carSOON 5. EINSCHUB

44 HISTORISCHE FAHRGASTKABINEN 58–65 ZUR FERTIGUNG DES carSOON 6. EINSCHUB

59 DIGITALE FERTIGUNGSHILFEN 7. EINSCHUB

65 EIN NEUES WIRTSCHAFTSMODELL 66-68 ANHANG - LITERATUR - INHALTSVERZEICHNIS - AUSBLICK

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Wir erheben keine Ansprüche oder Copyrights für unsere Überlegungen zum carSOON. Unsere Absicht ist allein, auf­ zuzeigen, wie ein Neuanfang ohne Verbrennungsmotor aussehen könnte. Wir hoffen natürlich, dass ein innovativer Player im Umkreis der Auto- oder Energiebranche durch unser Gedankenspiel zum Weiterdenken und -handeln an­ geregt wird. Denn es ist höchste Zeit, sich um die Entwicklung eines zukunftsfähigen Elektrofahrzeugs zu kümmern.

AUSBLICK Wären wir 50 Jahre jünger hätten wir diese Broschüre nicht geschrieben, sondern mit einer kleinen Gruppe von Spezialistinnen und Spezialisten einen Prototypen des carSOON im Massstab 1:1 gebaut. SCHREIBEN UND ZEICHNEN IST GUT, MACHEN IST BESSER. Benno + Jacqueline Fosco

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Diese Lizenz erlaubt es, das Werk zu verbreiten, zu remixen, zu verbessern und darauf aufzubauen, auch kommerziell, solange wir als Urheber des Originals genannt werden. Weitere Information creativecommons.org/licenses

Benno und Jacqueline Fosco-Oppenheim Architekten BSA ETH Auf dem Höli 142 CH-5246 Scherz carsoon.ch 2. überarbeitete und erweiterte Auflage, April 2022 1. Auflage 2015 Illustrationen, Zeichnungen, Fotos: Benno Fosco Fotos: S.12 AdobeStock-Elena Fetisova S. 64 AdobeStock-timothyh Text: Jacqueline Fosco Gestaltung: francafosco.ch Basel


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