Wird die Formel 1 komplett auf Elektro-Motoren umsteigen?

Anfang 2021 war die Ankündigung der Formel 1, dass alle ihre Rennwochenenden bis 2025 nachhaltig sein werden und dass die weltweit führende Rennserie als Ganzes bis 2030 kohlenstoffneutral werden soll, in allen Motorsport News. Also keine weiteren Netto-Kohlendioxidemissionen durch dieses weltumspannende, milliardenschwere Unterhaltungsprodukt. Wie der Weg dorthin aussehen wird, ist ungewiss, aber aus zwei wichtigen Gründen wird es definitiv keine elektrischen Rennwagen geben.

  • Die FIA hat zugestimmt, bis mindestens 2039 keine Elektro-Rennserie zu genehmigen, die mit der Formel E konkurriert
  • Die Technologie von Elektrofahrzeugen ist derzeit nicht in der Lage, ein ähnliches Spektakel auf der Strecke zu bieten.

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Warum E-Batterien nicht denkbar sind
Die Gründe dafür liegen in der Energiemenge, die für einen über 300 km langen Grand Prix benötigt wird, und in der Aufgabe, diese Energie zu speichern. Diese Menge ist nicht schwer zu bestimmen. F1-Autos dürfen 242,5 Pfund (110 Kilogramm) nach Grapefruit duftenden Kraftstoff pro Rennen tanken, was bei der üblichen Energiedichte von Benzin von 12.889 Wattstunden pro Kilogramm (Wh/kg) die potenzielle Energie einer Tankfüllung auf etwas mehr als 1.400 Kilowattstunden (kWh) bringt.

In der Formel 1 werden jedoch nur etwas mehr als 50 Prozent dieser potenziellen Energie in Pferdestärken umgewandelt, was bedeutet, dass die tatsächlich vom Verbrennungsmotor erzeugte Antriebsenergie nur knapp über 700 kWh liegt. Hybrid-Energierückgewinnungssysteme (ERS) dürfen ebenfalls 1,11 kWh pro Runde beisteuern, so dass der Gesamtenergieverbrauch über die Renndistanz bei etwas über 750 kWh liegt.

Natürlich muss nicht jedes Joule dieser 750 kWh an Bord gespeichert werden; das regenerative Bremsen würde eine wichtige Rolle spielen, um die Autos bis zur Zielflagge zu bringen. Aber es würde nur eine Minderheit der über die Renndistanz verbrauchten Energie ausmachen.

Die Schätzungen zur Reichweitenverlängerung durch regeneratives Bremsen in einer Rennsituation reichen von nur vier Prozent im Fall eines von IEEE-Forschern 2017 simulierten Elektro-Superbikes bis zu 25 Prozent, eine Zahl, die von einem Rennteam genannt wurde, das einen auf Elektroantrieb umgerüsteten Subaru Impreza-Rennwagen beim SCCA Autocross einsetzte. Auf Nachfrage empfahlen sie eine Zahl, die näher bei 20 Prozent liegt, um die widerstandsintensive Aerodynamik der Formel 1 zu berücksichtigen, die bei hohen Geschwindigkeiten allein fast 1 g Verzögerung erzeugen soll.

Seien wir also den Elektroautos gegenüber gnädig und arbeiten wir mit dieser 20-Prozent-Zahl, indem wir 750 kWh durch 1,2 dividieren, um 625 kWh zu erhalten. Und bei einem durchschnittlichen Renngewicht eines F1-Wagens von 1.942 Pfund – das sind 746 Kilogramm Auto, 80 Kilogramm Fahrer und Sitz und 55 Kilogramm Kraftstoff bei halber Renndistanz – ist es nicht möglich, so viel Energie in einer Batterie zu speichern.

Lithium-Ionen-Batterien, wie sie von Tesla verwendet werden, bieten nach Angaben des Clean Energy Institute der University of Washington eine maximale Energiedichte von nur 265 Wh/kg. Das ist gerade einmal ein 48stel der Dichte von Benzin und würde eine Lithium-Ionen-Batterie mit einem Gewicht von 5.200 Pfund erfordern.

Eine Batterie dieser Größe, ist aus einer Vielzahl von Gründen im Motorsport nicht sinnvoll. Größere Massen erfordern proportional mehr Energie, um sie zu beschleunigen, und um eine solche 5.200-Pfund-Batterie mit der Geschwindigkeit eines modernen F1-Autos über die Distanz eines Grand Prix zu bewegen, sind 1.674 kWh Energie erforderlich.

Um den Energieverbrauch unter Kontrolle zu halten, muss also zwangsläufig das Gewicht auf ein Minimum reduziert werden, wodurch die Batterie so klein wird, dass es unmöglich wird, einen Grand Prix mit einer einzigen Ladung zu absolvieren. Die Energieversorgung während des Rennens steht dann im Mittelpunkt, doch keine der verfügbaren Optionen passt gut zur Formel 1, wie wir sie heute kennen. Schnellladungen können nicht schnell genug erfolgen, um während eines Rennens durchgeführt zu werden, Batteriewechsel sind undenkbar für eine Rennserie, die keine Betankung in der Box zulässt (ganz zu schweigen von eiligen Fummeleien mit Hochspannungsschaltkreisen), und Fahrzeugwechsel würden die F1 direkt in die Fußstapfen der Formel E treten lassen, die diese Praxis hinter sich gelassen hat, sobald es die Technik erlaubte.

Die Formel 1 der Zukunft
Keines dieser Hindernisse, ist Grund für die Formel 1 nicht auf Elektrofahrzeuge umzusteigen. Die Wahrscheinlichkeit ist in naher Zukunft allerdings gering, denn Formel 1 als die technologische Spitze des Motorsports mit ihren (fast) konkurrenzlosen Geschwindigkeiten auf den über 300 Kilometer langen Grands Prix, würde es dann so nicht mehr geben.

Es ist durchaus möglich, dass die Formel 1 die Welt überrascht und entweder bei den Geschwindigkeiten oder beim Rennformat Kompromisse eingeht, obwohl beides nicht sehr wahrscheinlich ist. Wegen der hier erwähnten Einschränkungen bei der Energiespeicherung müssten sie in einem kürzeren, rasanteren Sprintrennen antreten. Das scheint das Ziel der Formel E zu sein, und auch hier will die Formel 1 nicht in die Fußstapfen des Emporkömmlings treten.

Aller Wahrscheinlichkeit nach wird die Kohlenstofffrage in der F1 auf eine Art und Weise beantwortet werden, die ihre Erfolgsformel der lauten, schnellen Autos nicht gefährdet. Das wird mit ziemlicher Sicherheit die fortgesetzte Verwendung von energiereichen Flüssigkraftstoffen beinhalten, sei es elementarer Wasserstoff oder kohlenstoffhaltiges Benzin, an dem die Formel 1 Berichten zufolge forscht.

von Patrick Loewe

Über Thomas Bubel 693 Artikel
Thomas Bubel ist Jahrgang 1966, verheiratet und hat zwei Kinder. Er berichtet seit 20 Jahren in Wort und Bild über Bergrennen. Seit 1991 ist er Pressesprecher seines Heimatvereins Homburger Automomobilclub und des Homburger ADAC Bergrennens. Seit 11 Jahren betreibt der freie Journalist und Fotograf "Bergrennen in Deutschland", die Webseite für alle am Berg.