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Wankelmotor statt Wankelmut und H2O statt R2-D2
Schüler vom Inda-Gymnasium Aachen konstruieren Modellauto mit Wasserstoff und Wankelmotor
1992 schickte Mazda den 787B ins 24-Stunden-Rennen von Le Mans und gewann. Das Inda-Gymnasium aus Aachen trat beim Modellauto-Race im September 2008 auf der Automechanika in Frankfurt mit einem wasserstoffbetriebenen Mini-Boliden an und gewann leider nicht. Trotzdem war man technisch ganz weit vorn und hatte mit dem großen Bruder und Les Mans-Gewinner ein entscheidendes Konstruktionsmerkmal gemeinsam: Im Inneren des kleinen Hybriden wummerte ein Wankelmotor.
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Das fertige H2O-Modellauto mit Wankelmotor
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Diesem Fahrzeug und seiner innovativen Zelle sollte möglichst viel Energie entlockt werden, damit in mehreren Renndurchgängen ermittelt werden konnte, welches Team in Sachen Verbrauch und Effizienz die beste Arbeit geleistet hatte. Wie man allerdings die Kraft des Gases auf die Pneus bringt, blieb jedem Team selbst überlassen.
Schüler nutzen Prototypen als Facharbeit
Klaus Buschhüter, Lehrer für Physik und Sport am Inda-Gymnasium, hatte schon immer den Traum, mit seinen Schülern mal ein ganz besonderes Modellauto zu konstruieren. Als er im April 2008 von dem Wettbewerb Hy-Tech-Challenge.08 hörte, wusste er sofort, dass man dabei am Start sein musste. Am „Inda“ gibt es ohnehin eine starke naturwissenschaftliche Orientierung und einen ausgeprägten jungen Forscherdrang. Neben Kursen mit Schwerpunkten wie Solarenergie oder alternativen Brennstoffen, passte die Konstruktion eines kleinen Wasserstoff-Flitzers absolut ins Unterrichtskonzept. Ein Team von interessierten Schülern war schnell gefunden. Thomas Rothkrantz und Michael Engels, eigentlich zwei ganz normale Gymnasiasten, waren sofort interessiert und nutzten den H2O-Renner zudem als Facharbeit.
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© Mazda Motor Group
Die Funktionsweise eines mit Wasserstoff betriebenen Wankelmotors wird hier im Schema gezeigt
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Ohne viel Wankelmut entschied man sich dann für Wasserstoff plus Wankelmotor. Denn der ist eine runde Sache.
„Von den Verbrennungsmotoren, die für Wasserstoff geeignet sind, ist der Wankelmotor der Beste, denn der Wasserstoff bildet darin eine schön lange Flamme“, erklären die begeisterten Schüler Michael Engels und Thomas Rothkrantz.
Und Felix Wankel, der Erfinder des kreisenden Motors, hat sich schließlich auch schon im zarten Alter von Anfang Zwanzig mit der Idee eines solchen Motors beschäftigt. Ein dreiecksförmiger Kreiskolben rotiert dabei in einer ovalen Kammer und dreht sich um die eigene Achse. Pro Umdrehung dieser Exzenterwelle erfolgt eine Zündung. Bei allen anderen klassischen Motorenprinzipien werden mehrere Hubkolben verwendet, deren Horizontalbewegung nach der erfolgten Zündung erst in eine Kreisbewegung umgewandelt werden muss.
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Das Team vom Inda-Gymnasium (v.l.n.r.): Schüler Thomas Rothkrantz, dessen Vater und Schüler Michael Engels. Dahinter (stehend) Lehrer Klaus Buschhüter.
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Dabei sieht Lehrer Klaus Buschhüter sich in einer ganz besonderen Rolle: „Man muss bei solchen komplexen Themen aus Forschung und Technik eher Wissens-Organisator statt Wissensvermittler sein. Da habe ich absolut keine Berührungsängste, mir Experten aus Industrie und Wissenschaft hinzuzuholen!“
Gesagt getan. Und die Gelegenheit in puncto Wankelmotor war günstig, denn der Vater von Schüler Thomas baut als selbständiger Unternehmer Wankelmotoren für den Einsatz in Karts, Ultraleichtfliegern, Schneemobilen und allerlei skurrilen Fortbewegungsmitteln. Guter Expertenrat war also da und diesem Fall auch gar nicht teuer.
Richtig kostenintensiv waren allerdings der Wasserstoff sowie zwei Prototyp-Wankelmotoren nebst Zubehör und Akkus, die man für das Rennen testen musste. Da der Wettbewerb durch das Land Hessen unterstützt wurde, blieb den Aachenern diese Unterstützung verwehrt. So sprang der Arbeitgeberverband Gesamtmetall in die Bresche, unterstützte dieses Schülerprojekt des MINT-EC-Gymnasiums im Rahmen seiner Initiative THINK ING. und ermöglichte so die Teilnahme am Wettbewerb.
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Das Abschlussrennen auf der Automechanika in Frankfurt
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„Die anderen Teilnehmer der Hy-Tech-Challenge.08 optimieren vorhandene Technologie und Fahrwerkstechnik, wir machen etwas völlig Neues“, argumentiert Buschhüter. Recht hat er, denn das, was das Inda-Gymnasium dann beim Abschlussrennen auf der Automechanika präsentierte, war wirklich sehenswert. Man konnte die Liebe zum Detail und die 600 Arbeitsstunden, die das Team investiert hatte, wirklich sehen.
Giftrot lackierte Karosserie, fein konstruierte Radaufhängungen, Leichtmetallfelgen, wuchtiger gelber Heckspoiler, ein Playmobil-Männchen als Cockpit-Pilot und innen drin die beiden großen Geheimnisse: der versteckt kreisende Wankelmotor und die bläulich schimmernde Wasserstoffzelle.
Aber es gab nicht nur was zu sehen, sondern auch was auf die Ohren. Der Sound von satten 1 PS aus Wasserstoff und Wankel zog Zuschauer bei Probefahrten magisch an und lehrte die Konkurrenz vorab schon das Fürchten.
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Im hektischen Rennbetrieb ist immer wieder umbauen, schrauben, justieren und optimieren angesagt ...
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„Aber so ist das nun mal, wenn man etwas völlig Neues wagt. Auch unser großes Vorbild Mazda RX8 hatte anfangs so seine Kinderkrankheiten“, sagt Schüler Thomas Rothkrantz. „Und inzwischen gibt es mit dem Mazda RX-8 Hydrogen sogar das erste Serienauto, bei dem Wasserstoff als Treibstoff eingesetzt wird.“
Respekt, das Team hat hohe Ziele und ist vom unglücklichen Rennverlauf auch nur ganz kurz enttäuscht. Man motiviert sich eben sofort wieder für neue Aufgaben. Und die warten schon, denn das Inda-Team präsentiert den innovativen Flitzer im Oktober in Berlin auf dem Bildungsfestival Science on Stage. Bis dahin heißt es "Stoff geben" - Wasserstoff natürlich ...
Die Homepage des Inda-Gymnasiums in Aachen
Projekthomepage des Inda-Gymnasiums
Der Wettbewerb Hy-Tech-Challenge 2008
Wissenswertes zur Technik des Wankelmotors
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