Frage von Relaxxx007, 105

Ideale Betrachtung: Mit dem Auto schnell fahren und weniger Fahrtzeit, oder langsam fahren mit langer Fahrtzeit. Ist der Energieverbrauch nahezu gleich?

Das ist eigentlich für euch eine Ja/Nein-Frage. ;)

Ideal betrachtet fallen in dem Gedankenspiel folgende Parameter weg bzw sind konstant/proportional:

-Luftwiderstand beim schneller fahrendem Auto -Leerlauf-verbrauch der Motors -Drehmoment -Welcher Gang bzw Drehzahlen

Angenommen zwei baugleiche Autos fahren auf einer geraden Strecke 50km, ohne zu bremsen. Also ich bin kein Mathematiker(^^), aber diese Frage beschäftigt mich schon sehr lange. Vielleicht hilft es, wenn man nicht in "Sprit" denkt sondern in verbrauchter energie über zeit. Der langsamere Fahrer verbraucht zwar weniger Energie (weil der motor nicht so hoch dreht und so oft einspritzen muss), braucht aber um einiges länger, weshalb in summe gleich viel energie aufgewendet werden sollte, wie bei dem schnellem Auto.

Danke an die Denker da draußen ;)

LG

Expertenantwort
von Hamburger02, Community-Experte für Auto & Physik, 15

Unter Beachtung der zu vernachlässigenden Faktoren, ergibt sich für mich folgende Argumentation:

Die verbrauchte Energie (Kraftstoff) ist proportional zu der zu leistenden Arbeit (unterschiedliche Wirkungsgrade sind vernachlässigt).

Arbeit berechnet sich zu Kraft mal Weg W = F * s.

Der Weg ist laut Aufgabe der selbe, müssen wir also noch die Kraft betrachten.

Dass überhaupt eine Kraft auftritt, müssen wir schon annehmen, sonst bräuchte man gar keinen Sprit (W = 0).
Die Kraft, die überwunden werden muss ist die Rollreibungskraft Fr sowie die Luftwiderstandskraft Fw.

Die Gesamtkraft ergibt sich zu:
Fg = Fr + Fw

Die Kraft der Rollreibung Fr ist von der Geschwindigkeit unabhängig und konstant.

Die Luftwiderstandskraft berechnet sich zu: Fw = 0,5 * cw * A * rho * v^2
cw Luftwiderstandsbeiwert ist konstant
Querschnitt A ist konstant
Dichte Luft rho ist konstant

also kann man abkürzen: Fw = c * v^2
Der Luftwiderstand nimmt also quadratisch mit der Geschwindigkeit zu.

Damit nimmt auch Fg mit der Geschwindigkeit zu und damit die zu leistende Arbeit, wodurch mehr Kraftstoff verbraucht wird, je schneller man fährt.

Mathematisch formuliert:

Fg ∼ c + v^2


Antwort
von gfntom, 56

Wenn du "ideale Bedingungen" unterstellst - also keine Verluste durch Reibung, Luftwiderstand, etc, dann bist du am sparsamsten, wenn du am anfang nur ganz wenig beschleunigst, so dass du eine Geschwindigkeit > 0 hast, und den Wagen danach rollen lässt.

Kommentar von Relaxxx007 ,

Hätte nicht gedacht dass ich damit Weltall-bedingungen schaffe ;) Danke, hab mich geirrt

Antwort
von AnglerAut, 50

E = 1/2mv²

---> Der Luftwiderstand, also die Luft, die du vor dir "wegschieben" musst, nimmt mit der Geschwindigkeit quadratisch zu.

Auf der anderen Seite hat dein Auto Leerlaufkosten, sprich dein Auto verbraucht auch Energie, alleine damit der Motor läuft.

---> Es wird sich eine Formel ergeben die in etwa so aussieht.

0-15km/h in diesem Bereich wirst du wenn du schneller fährst insgesamt weniger Energie verbrauchen

15-50km/h hier irgendwo liegt der Schwellenpunkt, ab dem du bei steigender Geschwindigkeit mehr Energie verbrauchen wirst. Hängt vom Motor, Getriebe, Luftwiderstand des Autos ab.

50+ km/h ab hier wirst du mit höherer Geschwindigkeit mehr Energie für die gleiche Strecke verbrauchen.

Kommentar von Relaxxx007 ,

und ohne luftwiderstand und leerlaufkosten? hab das gefühl dass die detaillierte Fragenbeschreibung nicht beachtet wird ^^
Danke für die Antwort ;)

Kommentar von AnglerAut ,

Dann bist du bei einem Zug in einem Luftleeren Tunnel, der durch Induktion angetrieben wird.

Dann würde die geringste Beschleunigung und das geringste Abbremsen am Ende das beste Ergebnis liefern.

Dazu nimmst du am Anfang ein leichtes Gefälle und am Ende der Strecke eine leichte Steigung und du musst nur noch den Rollwiderstand überwinden.

Antwort
von Tellensohn, 19

Salue "Relax"

Du willst bei Deiner Rechnung der Luftwiderstand ausschliessen und damit hast Du den wichtigsten Faktor bei Fahrten mit über 70 km/h nicht in Deiner Rechnung.

Als Beispiel: Mein Daihatsu Cuore 1.0 mit seinem 3-Zylinder Benzinmotor braucht normalerweise im Innerorts- und Ausserorts-Verkehr rund 4 Liter auf 100 km/h. Fahre ich auf der Deutschen Autobahn mit 160 km/h im 5. Gang, laufen rund 8 Liter/100 km/h durch die Einspritzung.

Die Rechnung ist einfach, der Luftwiderstand nimmt bei doppelter Geschwindigkeit um das Vierfache zu.

Nun, lassen wir den Luftwiderstand weg. Jetzt kommt es auf die Endübersetzung im höchsten Gang an. Die Effizienteste Betriebsart bei einem Verbrennungsmotor ist mit Volllast bei der Drehzahl des höchsten Drehmoments. Hier haben wir die beste Füllung des Brennraumes und damit die kleinsten thermischen Verluste.

Bei meinen Kleinstwagen ist die Übersetzung extrem lang. Bei 6000/Min im 5. Gang würde der Wagen theoretisch rund 240 km/h laufen. Dies erreicht er natürlich wegen des Luftwiderstandes nur im "freien Fall".

Das heisst aber auch, bei 160 km/h dreht der Motor nur rund 4000/Min.

Das maximale Drehmoment erreicht dieser Motor bei rund 3800/Min.

Das heisst also, wenn ich mit 160 km/h "rase", fahre ich im thermisch optimalen Bereich. Wäre keine Luftwiderstand, wäre ich sogar sparsamer unterwegs, als mit z.B. 100 km/h. Denn bei dieser niedrigen Geschwindigkeit, fahre ich mit Teillast und mit einer niedrigeren Drehzahl.

Diese Angabe wäre also wieder mal etwas für Leute, die eine Statistik so auswerten, wie sie das Ergebnis sehen möchten. Gemäss den Motto "glaub keiner Statistik, die Du nicht selber gefälscht hast".

Kommen wir zur Praxis zurück: Würde ich mit meinem Auto (der Normverbraucht liegt bei 4.4 Liter/100 km) mit 80 km/h gleichmässig fahren, liegt der Verbrauch auf etwa 3.3 Liter/100 km. Rase ich, brauche ich schlicht mehr als das Doppelte. 

Mache nie die Rechnung ohne den Luftwiderstand ! Sonst bekommst Du ein umgekehrtes Resultat.

Es grüsst Dich

Tellensohn  

Expertenantwort
von TomRichter, Community-Experte für Physik, 6

Bei einem Motor mit von der Leistung unabhängigen Wirkungsgrad hättest Du im Schneckentempo einen "Grundverbrauch" entsprechend Reibungskraft mal Weg. Weitgehend unabhängig von derr Geschwindigkeit, solange der Luftwiderstand deutlich kleiner als der Rollreibungswiderstand ist.

Bei zunehmender Geschwindigkeit dann erst langsam, dann schnell ansteigend.

Da ein real existierender Motor aber auch im Leerlauf, ganz ohne abgegebene Leistung, schon Sprit verbraucht, und bei langsamer Fahrt einen schlechten Wirkungsgrad hat, schluckt ein Auto im Schrittempo (Fussgängerzone) mehr als auf der Autobahn.

Es gibt ein Minimum des Spritverbrauchs, irgendwo in der Gegend von 40 bis 80 km/h liegend. Fährst Du langsamer, erhöht sich der Spritverbrauch pro Kilometer wegen des schlechteren Wirkungsgrades.

Fährst Du schneller, erhöht sich der Spritverbrauch pro Kilometer wegen des höheren Luftwiderstandes.

Der Mehrverbrauch bei höherer Geschwindigkeit ist unvermeidbar - der wird benötigt, um die Luft durcheinanderzuwirbeln.

Der Mehrverbrauch im Schritttempo ließe sich vermeiden, indem man einen entsprechend schwachen Motor plus passendes Getriebe einbaut. Der hat dann bei 7 km/h seine optimale Drehzahl und schafft maximal 15 km/h.

Antwort
von ThomasJNewton, 4

Nach meiner ganz praktischen Erfahrung hat jedes Auto einen Mindestverbrauch.

Und der ist deutlich höher als der Prospektverbrauch bei konstant 90 km/h.

Den braucht der Motor anscheinend, um sich selbst zu drehen, oder der Wagen, um seinen eigenen Rollwiderstand zu überwinden.

Es kam selten vor, dass ich mal Zeit und Gelegenheit dazu hatte, das auszureizen.
Man will ja nicht mit konstant 50 oder 60 km/h über Landstaße oder Autobahn fahren, um die Grenzen zu ermitteln.
Und außer mitten in der Nacht auf ostdeutschen Autobahnen hält man das auch nervlich nicht durch, sofern man einen Rest Anstand hat.

Und wenn, bringt es nichts. Du kannst auch intervallmäßig 20 Sekunden beschleunigen und dann 60 Sekunden den Motor leer laufen lassen, immer abwechselnd.
Das bringt nichts.

Stadtverkehr braucht mehr, weil du häufig Energie vernichtest.
Wirklich schnell fahren braucht auch mehr, weil dann der Luftwiderstand deutlich wirksam wird.

Aber wenn du moderat fährst, ist eben fast alles durch den schlechten Wirkungsgrad der Motoren verursacht, da kannst du nichts machen.
Teils sicher auch durch das Fahrwerk, incl. der Reifen, die mal locker gut eine Tonne bei 200 km/h verkraften müssen.
Bei einem Kleinwagen mit Tempo 80.

Davon abgesehen ist eine ganz naive Sichtweise, also Motorumdrehungen pro Strecke etwas zu einfach gedacht, weil es ja ein Gaspedal und andere Umstände gibt, die die Spritmenge pro Einspritzung alles ander als konstant sein lassen.

Antwort
von peterobm, 40

zeitmässig wird kaum ein Unterschied sein, der Raser muss Zwischentanken und steht voll unter Stress. 

Der Raser - Beschleunigen Abbremsen und wieder von vorne Benzinverbrauch geht enorm hoch.

Der Gemütliche wird etwas mehr an Zeit brauchen, kommt aber sehr entspannt und relaxed an. Spritverbrauch weitaus weniger 

Kommentar von Relaxxx007 ,

okay... die emotionale verfassung wird ebenfalls außen vor gelassen x)

Kommentar von peterobm ,

ohne Bremse - der schnellere wird trotzdem mehr Sprit verbrauchen ein Knackpunkt ist die Beschleunigung aus dem Stand

Antwort
von checkpointarea, 8

Mal eine Zwischenfrage: Was bringt es Dir, den wichtigsten Faktor wegzulassen? Wenn ich etwas weglasse, dann doch eher ein paar unangenehme Störfaktoren, die die Rechnung kaum beeinflussen, um mich besser auf die Hauptrechnung konzentrieren zu können. Ich verstehe den Sinn nicht.

Antwort
von dompfeifer, 7

Idealisiert, also wenn man von Luftwiderstand, Leerlaufverbrauch u. dergl. absieht und die Beschleunigungskosten beseitigt durch eine vollständige Bremsenergierückgewinnung, dann ist der Energieverbrauch in beiden Fällen gleich.

Die Bremsenergierückgewinnung ließe sich theoretisch auch so gestalten, dass das Fahrzeug mit Gefälle startet und an einer Steigung abgebremst wird.

Antwort
von josef050153, 5

Für jedes Fahrzeug gibt es abhängig von Modell und Gewicht eine Idealgeschwindigkeit, bei der pro km am wenigsten Sprit verbraucht wird.

Als Grundregel gilt aber, dass ein hoher Gang am sparsamsten ist.

Einen guten Bericht kannst du hier einsehen:

http://www.spritmonitor.de/de/benzin_sparen_rico_klein.html

Antwort
von Barolo88, 41

der Verbrauch richten sich nach der Entfernung nicht nach der zeit:

bei einer Geschwindigkeit von 100 km/h verbraucht ein Auto  7 Ltr Sprit um 100 km weit zu kommen

bei einer Geschwindigkeit von 200 km/h braucht dasselbe Auto 12 Ltr. um 100 km weit zu kommen. es ist zwar früher da hat aber dennoch mehr Energie verbraucht

Kommentar von Relaxxx007 ,

danke für die antwort :)
aber bei 200km/h ist er in der halben Zeit dort... das ergibt keinen unterschied? O.o also ist das alles deiner meinung nach komplett zeitunabhängig?

Kommentar von NDDT1 ,

Ja, aber das liegt daran das der Luftwiderstand höher ist bei höheren Geschwindigkeiten. 
Der soll in dieser Betrachtung aber keine Rolle spielen.

Antwort
von HPG66, 33

Ich vermute es ist gar nicht so kompliziert.

Fahrzeug A) fährt 100km/ h                und verbraucht 7,5Liter

Fahrzeug B) fährt 200km/h                  und verbraucht 17,5Liter

Beide fahren exakt 100km

A) hat 7,5 Liter verbraucht

B) hat 17,5 Liter verbraucht, auch wenn er nur halb solange dafür brauchte...

Übbrigens....

Du kannst an Dir selbst gerne mal einen Versuch ausprobieren.

Gehe mal 10x 100m die Strasse rauf und runter, dann laufe die gleiche Strecke.

Im zweiten Fall bist Du zwar zeitlich viel schneller fertig, Du spürst allerdings auch sehr deutlich, dass Dein Körper viel mehr Energie verbraucht hat.

Wenn Du die Zeit für das Regenerieren mit einkalkulierst, wirst Du schnell auf den Punkt kommen, dass Du mit dem Gehen sogar schneller bist.

Kommentar von gfntom ,

Das ist falsch. Bei den idealen Bedingungen, die hier vorausgesetzt werden, wird Sprit nur in der Beschleunigungsphase gebraucht, danach rollt das Auto ohne Energiezufuhr mit der erreichten Geschwindigkeit unendlich weit.
Die Angabe "l/100 km" ist für diese Annahme nicht gültig.

Der langsamere Fahrer verbraucht dennoch weniger, weil er kürzer beschleunigt.

Kommentar von Relaxxx007 ,

puh.. ein richtiger braintwister für mich.. :D Aber ja, das war ein gutes beispiel.

Zu kompliziert gedacht von mir :) Danke

Antwort
von lesterb42, 10

Die Annahme dass man schneller ankommt wenn man schneller fährt ist falsch. Im nächsten Stau oder an der nächsten roten Ampel haben sich alle wieder. Der Zeitgewinn durch "schnelles" Fahren ist fast nicht messbar.

Antwort
von NDDT1, 54

Wenn Widerstände keine Rolle spielen ist der Verbrauch unabhängig von der Geschwindigkeit.

Kommentar von gfntom ,

Falsch, um die Masse eines Autos auf eine höhere Geschwindigkeit zu beschleunigen, braucht man natürlich mehr Energie!
Beim "Fahren" selbst spielt das natürlich keine Rolle mehr. Unbeschleunigt braucht man dann - egal welche Geschwindigkeit man dann hat - keine Energie mehr zuführen.

Kommentar von Relaxxx007 ,

D.h. meine betrachtung stimmt unter den umständen? :)

Kommentar von NDDT1 ,

Ja, stimmt das hatte ich nicht bedacht. Wenn man alle Widerstände außer acht lässt muss man trotzdem noch das Auto einmalig auf die höhere Geschwindigkeit bringen. Das benötigt mehr Energie

Expertenantwort
von ronnyarmin, Community-Experte für Auto, 24

Nein.

Der Energieverbrauch wird höher, je schneller man fährt, weil u.a. der Luftwiderstand steigt.

Kommentar von Relaxxx007 ,

luftwiderstand zählt nicht ;) hab ich extra geschrieben :P

Kommentar von ronnyarmin ,

Und Rollwiderstand dann auch nicht?

Ja dann brauchen beide Auto nur auf die gewünschte Geschwindigkeit beschleunigt zu werden und fahren dann antriebslos weiter. Es ist ja nichts da, was sie abbremsen würde.

In diesem Fall wird umso mehr Energie verbaucht, je länger das Auto beschleunigt wird.

Du bist bei deiner Überlegung bei einer Rakete angekommen, die durchs Weltall fliegt.

Antwort
von Relaxxx007, 12

Okay, Frage beantwortet! Danke an alle User :)

Dachte dass das Denken mit idealen Faktoren mich in meiner Annahme bestätigt, aber tut es nicht.
Beim schnelleren Fahren wird immer mehr Energie aufgewendet und mit allen Widerstandsfaktoren, wird das nur umso deutlicher.

Danke Danke Danke =)

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