Anfahrschutz

Anfahr­schutz

| Sebastian Stürmann

Angriffs­po­tenzial von E‑Mobilen

Die im Winter 2020/21 initi­ierten Subven­ti­ons­pro­gramme von Rheinland-Pfalz und Hessen zeigen, dass das Thema City-Sicherheit weiterhin von politi­scher Wichtigkeit ist und Städte einen gewissen Anreiz erhalten sollen, die Innen­städte und ausge­wie­senen Fußgän­ger­zonen vor etwaigen Angriffen durch Fahrzeuge zu schützen. Sebastian Stürmann, Sicher­heits­be­rater der VZM GmbH, ist spezia­li­siert auf die Sicher­heits­planung im öffent­lichen Bereich und macht auf einen bisher wenig thema­ti­sierten Aspekt des Anfahr­schutzes aufmerksam – das erhöhte Angriffs­po­tential von E‑Mobilen.

Die ebenfalls staatlich geför­derten und somit immer häufiger zugelas­senen Elektro­fahr­zeuge können ein erheblich größeres Risiko für Leib und Leben von Passanten darstellen als Pkw mit Verbren­nungs­motor. Elektro­fahr­zeuge haben aufgrund ihrer am Fahrzeug­boden verbauten Lithium-Ionen-Akkus nicht nur ein höheres Gewicht, sondern auch einen deutlich tieferen Schwer­punkt als Fahrzeuge mit Verbren­nungs­motor derselben Fahrzeug­ka­te­gorie. Daraus ergeben sich gefähr­liche Eigen­schaften:

  • Aufgrund des nah an der Straße liegenden Schwer­punkts von Elektro­fahr­zeugen wirken weniger Flieh­kräfte. Das Fahrzeug hat eine besonders gute Straßenlage, was sich insbe­sondere bei hohen Geschwin­dig­keiten bemerkbar macht.
  • Im Umkehr­schluss bedeutet dies auch, dass höhere Kurven­ge­schwin­dig­keiten möglich sind. Alter­nativ: Kurven schneller befahren werden können.
  • Aber nicht nur die Eigen­schaft, eine Kurve mit höherer Geschwin­digkeit durch­fahren zu können, sorgt für eine erhöhte Gefahr durch Elektro­fahr­zeuge. Weiterhin liegt die generelle Beschleu­nigung eines Elektro­fahr­zeugs deutlich über der eines Fahrzeugs mit Verbren­nungs­motor derselben Fahrzeug­ka­te­gorie. Die Gründe für die deutlich bessere Beschleu­ni­gungs­leistung sind haupt­sächlich im Drehmoment* zu sehen, welches bei Elektro­fahr­zeugen beim Beschleu­nigen aus dem Stand beinahe sofort und maximal verfügbar ist.
  • Ein zusätz­licher Treiber für die explosive Beschleu­nigung ist der in nahezu jedem Elektro­fahrzeug verbaute Allrad­an­trieb. Elektro­fahr­zeuge, die viel Kraft haben und diese auch optimal auf die Straße bringen wollen, verfügen über mehrere Motoren, die häufig in unmit­tel­barer Nähe der Räder liegen. Die Leistung wird verteilt, ein Durch­drehen der Räder wird unter­drückt und das Fahrzeug kann schneller beschleu­nigen.

* Exkurs Drehmoment

Drehmoment meint, einfach ausge­drückt, eine Kraft, die etwas dreht. Sie wird in Newton­meter [Nm] angegeben. Das Drehmoment eines Motors sorgt im Zusam­men­spiel mit der Motoren­drehzahl für Leistung, die in Kilowatt [kW] oder tradi­tionell in Pferde­stärken [PS] angegeben wird. 

Drehzahl­bandes und ihre höchste Leistung meist in der Nähe der maximalen Drehzahl, also kurz vor dem roten Bereich des Drehzahl­messers am Armatu­ren­brett. Der Elektro­motor hingegen gibt von Anfang an sein volles Drehmoment ab. Je stärker das Drehmoment und je kleiner die dafür benötigte Drehzahl, umso kräftiger können Autos von unten heraus beschleu­nigen. Hinzu kommt, dass die meisten Elektro­autos nur einen Gang haben. Dies ermög­licht eine maximale Beschleu­nigung ohne Schalt­un­ter­bre­chungen. 

Die aufge­stellten Thesen zur Gefähr­lichkeit können mithilfe von Zahlen belegt werden.  

Beschleu­ni­gungs­zeiten 

Zunächst betrachtet man die Herstel­ler­an­gaben zu Geschwin­dig­keiten bzw. Geschwin­dig­keits­tests, die in der Regel durch­ge­führt werden, um die Beschleu­ni­gungs­leistung eines Fahrzeugs vergleichbar zu machen. Hierzu werden von unter­schied­lichen Fahrzeug­her­stellern unter­schied­liche Beschleu­ni­gungs­zeiten angegeben, die benötigt werden, um die Grenz­werte 50 km/h und 100 km/h zu erreichen. Die folgende Tabelle zeigt Beschleu­ni­gungs­zeiten für Referenz­fahr­zeuge der jewei­ligen Klassen: 

Tabelle

KlasseMasse in kg Beschleu­ni­gungszeit
0–50 km/h
Beschleu­ni­gungszeit
0–100 km/h
PKW~ 1.9002,6 Sekunden6,4 Sekunden
Elektro PKW~ 2.200 1,4 Sekunden 3,1 Sekunden
SUV~ 2.500 3,0 Sekunden 8,6 Sekunden
Elektro SUV~ 2.600 1,7 Sekunden4,2 Sekunden

Beschleu­ni­gungs­werte 

Die Beschleu­nigung wird in der Physik in Meter pro Quadrat­se­kunde (m/s²) ausge­drückt. Aus den voran­ge­gan­genen Werten der Beschleu­ni­gungszeit können nun entspre­chende Beschleu­ni­gungs­werte berechnet werden. Im Folgenden ein Vergleich der Beschleu­ni­gungs­werte von verschie­denen Fahrzeug­ka­te­gorien: 

Klasse Masse in kg Beschleu­nigung
[m/s2] 0–50
Beschleu­nigung
[m/s2] 50–100
PKW~ 1.9005,33,65
Elektro PKW~ 2.200 9,98,15
SUV~ 2.500 4,5 2,8
Elektro SUV~ 2.600 8,155,55

Fast doppelte Beschleu­ni­gungs­leistung 

Bereits an diesen Daten lässt sich bereits klar erkennen, dass die Beschleu­ni­gungs­leistung von Elektro­fahr­zeugen im Vergleich zu Fahrzeugen mit Verbren­nungs­motor fast doppelt so hoch ist (teilweise noch höher). Doch was bedeutet das Ganze eigentlich für das Thema City-Sicherheit im Allge­meinen und Anfahr­schutz im Spezi­ellen? Wichtig ist es dabei zu wissen, welche Geschwin­dig­keiten die Fahrzeuge nach welcher Distanz erreichen können. Wenn die Geschwin­digkeit berechnet ist, kann im nächsten Schritt die wirkende kinetische Energie berechnet werden. Die folgende Tabelle zeigt einen Vergleich der berech­neten erreich­baren Geschwin­dig­keiten (Vmax) der jewei­ligen Fahrzeug­ka­te­gorien nach unter­schied­lichen Distanzen: 

Klasse vmax nach 10 m vmax nach 20 m vmax nach 30 m vmax nach 40 m vmax nach 50 m
PKW37,152,060,467,874,5
Elektro PKW50,768,582,597,7103,1
SUV34,2 48,355,561,166,2
Elektro SUV46,0 60,871,781,194,5

Bitte beachten: Es handelt sich hierbei um berechnete Werte, die unter Ideal­be­din­gungen getestet wurden. Bei nasser Straße oder anderen Umwelt­ein­flüssen können die realen Zahlen von den berech­neten Werten abweichen. Die Werte der oberen Tabelle wurden anhand dieser Formel berechnet: 

Formel: v = a * t * v0 
v = Geschwin­digkeit in Meter pro Sekunde [m/s] 
a = Beschleu­nigung in Meter pro Sekunde zum Quadrat [m/s2] 
t = Zeit in Sekunden [s] 
v0 = Anfangs­ge­schwin­digkeit in Meter pro Sekunde [m/s]

Schnellere Beschleu­nigung

Die Tabelle zeigt, dass die Geschwin­digkeit von Elektro­fahr­zeugen deutlich schneller ansteigt als bei einem vergleich­baren Modell mit Verbren­nungs­motor. Nach 50 Metern ist die Geschwin­digkeit eines Elektro­fahr­zeugs bereits knapp 30 km/h höher als beim Fahrzeug mit Verbren­nungs­motor. Und dass, obwohl Elektro­fahr­zeuge knapp 100 kg bis 300 kg mehr auf die Waage bringen als vergleichbare Verbrenner. 

Die größere Geschwin­digkeit und auch das höhere Gewicht der Elektro­fahr­zeuge bedeuten im Umkehr­schluss ein erhöhtes Sicher­heits­risiko, da es durch diese beiden Faktoren eine erheblich höhere kinetische Energie zu kompen­sieren gibt. Die folgende Tabelle zeigt beispielhaft die berechnete kinetische Energie der vier relevanten Fahrzeug­klassen nach einem Anfahrtsweg von 50 Metern: 

KlasseMasse in kg Geschwin­digkeit in km/hKinetische Energie in kJ 
PKW~ 1.90074,5406
Elektro PKW~ 2.200 103,1902
SUV~ 2.500 66,2423
Elektro SUV~ 2.600 94,5897
Formel: EKin = 1/2 * m * v2
EKin = kinetische Energie [kJ] 
m = Masse [kg] 
v = Geschwin­digkeit [m/s]

Die kinetische Energie 

Die berechnete kinetische Energie von Elektro­fahr­zeugen ist nach 50 Metern Anfahr­di­stanz bereist mehr als doppelt so hoch wie bei einem vergleich­baren Modell mit Verbren­nungs­motor. Denkt man die Sache noch etwas weiter, so haben die Elektro­fahr­zeuge ab einer Anfahr­di­stanz von 135 Metern (Elektro-Pkw, 141 km/h) bzw. nach 150 Metern (Elektro-SUV, 129 km/h) eine Geschwin­digkeit erreicht, bei der die zu kompen­sie­rende kinetische Energie so hoch ist, dass zu deren Kompen­sation geeignete und zerti­fi­zierte Standard­pro­dukte (z. B. Poller oder Wedges) nicht auf dem Markt erhältlich sind. Zum Erreichen einer den Elektro­fahr­zeugen gleich­wer­tigen kineti­schen Energie benötigen Fahrzeuge mit Verbren­nungs­motor etwa 370 m (SUV, 132 km/h) bzw. 465 m (PKW, 151km/h). 

Die in diesem Artikel berech­neten Werte veran­schau­lichen deutlich, welch poten­zi­elles Risiko von Elektro­fahr­zeugen im Vergleich zu Fahrzeugen mit Verbren­nungs­motor ausgeht. Und hierbei beziehen wir uns lediglich auf die Elektro­fahr­zeuge der Klasse Pkw bzw. SUV und Lkw sind noch gar nicht berück­sichtigt. 

Bis Elektro-Lkw alltäglich sind, wird nicht mehr allzu viel Zeit vergehen. Der Elektro­au­to­bauer Tesla hat bereits ein Konzept eines Elektro-Lkw vorge­stellt, der (ohne Ladung) in nur fünf Sekunden von null auf 100 beschleu­nigen können soll. Mit einer Ladung von 40 Tonnen braucht er für dieselbe Geschwin­digkeit gerade einmal 20 Sekunden. Wenn man bedenkt, dass die hochsi­cheren Standard­pro­dukte auf dem Markt einem 40-Tonner bis zu einer Maximal­ge­schwin­digkeit von gerade mal 33 km/h Paroli bieten können, kann dem invol­vierten Leser an dieser Stelle doch etwas unbehaglich werden. 

Fazit 

Elektro­fahr­zeuge können aufgrund ihres hohen Beschleu­ni­gungs­po­ten­zials auf kurze Distanzen hohe Geschwin­dig­keiten erreichen und enthalten somit bei einem direkten Aufprall eine hohe kinetische Energie. Das Risiko durch Elektro­fahr­zeuge muss jedoch auch relati­viert werden, da die meisten Elektro­fahr­zeuge mit diversen Assis­tenz­sys­temen ausge­stattet sind, die beispiels­weise Auffahr­un­fälle und Perso­nen­schäden verhindern sollen. Entspre­chend würde ein Elektro­fahrzeug voraus­sichtlich vor dem direkten Aufprall auf eine Siche­rungs­maß­nahme die Geschwin­digkeit verringern, woraufhin ebenfalls die wirkende kinetische Energie gesenkt und insgesamt ein gerin­gerer Schaden entstünde. Somit stellen Elektro­fahr­zeuge primär dann ein erhöhtes Sicher­heits­risiko für Innen­städte und Fußgän­ger­zonen dar, wenn sie über keine Assis­tenz­systeme verfügen oder diese abgeschaltet bzw. manipu­liert werden. 

Dennoch sollten nach Meinung des Autors in Zukunft weitere Sicher­heits­maß­nahmen, teilweise schon ab Werk, also während der Produktion des Fahrzeugs, zum Einsatz kommen. Der dazu passende Begriff lautet Security by Design. Ein Beispiel hierfür könnte eine GPS-gesteuerte Drosselung der Leistungs­fä­higkeit der Elektro­mo­toren mit einher­ge­hender festge­legter Höchst­ge­schwin­digkeit sein. Alter­nativ ließe sich auch ein generelles, ebenfalls GPS-gesteu­ertes Verbot für größere Lkw im Innen­stadt­gebiet reali­sieren.