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Leicht und fest: der neue BMW i3 im Längsschnitt. Die Karosserie besteht aus Kohlefasern.

Das Karbon-Auto: BMW i3

Das schwarze Gold der Bayern

Mit ihm soll ein neues Zeitalter anbrechen: BMW stellt am Montag den i3 vor, ein Elektroauto, das eine federleichte Hülle hat – aus Karbon. Das ist völlig neuartig, zugleich aber auch nicht: Denn mit Kohlenstoff kennen sich die Bayern seit mehr als 2500 Jahren gut aus.

Die Weltpremiere findet heute statt, zugleich auf drei Kontinenten: in New York zur Rush Hour, in London zur Lunch Time, in Peking in der Abenddämerung. Der BMW-Vorstand wird gleichmäßig auf diese drei Städte verteilt. Konzernchef Norbert Reithofer lüftet das Tuch in den USA, seine Kollegen in England und China. Alles Mega-Metropolen, die im Verkehr ersticken. Doch was nun enthüllt wird, der BMW i3, verspricht Linderung: Er fährt mit Strom.

So viel Rummel um ein neues Auto? Der Triple-Event hat seinen Grund. BMW inszeniert den i3 als eine Art Zeitenwende der ganzen Industrie: Es ist das erste Auto, das kompromisslos für Elektroantrieb ausgelegt ist. Doch damit nicht genug: Es ist das erste Auto, dessen Karosserie weitgehend aus Kohle- oder Karbonfasern gefertigt wird. Sie ist federleicht. Und fester als Stahl.

Hier könnte ein Zeitalter enden und ein neues beginnen: Die Stahl-Ära im Autobau geht zu Ende, die Kohlenstoff-Ära bricht an. So jedenfalls wünscht sich das BMW. „Wir setzen auf Karbon. Andere folgen“, tönte Reithofer auf der letzten BMW-Hauptversammlung im Mai. Manche Konkurrenten zweifeln. Nur: Betreten die Bayern völliges Neuland? Keineswegs. Im Grunde begann das Kohlenstoff-Zeitalter in Bayern vor mehr als 2500 Jahren. Und schon da war es Hightech – dazu später mehr.

Jetzt schickt sich BMW an, Bayern zum Zentrum der Kohlenstofftechnikzu machen– auf dem Umweg über Japan und die USA. Schiffe bringen aus Otake riesige Bündel hauchfeiner, weißer Plastikfasern über den Pazifik. Daraus wird Karbon gemacht – in Moses Lake, einem verschlafenem Nest im US-Westküstenstaat Washington. Ein Ort, wo man Autos mit steckendem Zündschlüssel parken kann, weil keiner etwas klaut.

Da fallen dichte Drahtzäune schon auf, hinter denen sich Fabrikhallen aneinanderreihen. Hier hüten BMW und SGL Carbon eines der wichtigsten Geheimnisse der Autoindustrie – wie Alchimisten des Mittelalters ihre vermeintlichen Goldrezepte: Wie macht man aus billigem Plastik Karbon, das neue schwarze Gold einer ganzen Industrie?

Das Räderwerk der Maschinen in Moses Lake sieht aus wie in einer Spinnerei. Es zieht die weißen Fasern über tausende Spulen und acht metallene Öfen. Aus jedem kommen sie etwas dunkler heraus. Am Ende sind sie anthrazitgrau. Sauerstoff und Wasserstoff sind aus dem Plastik verschwunden. Übrig bleibt Karbon, reiner Kohlenstoff – ein Allerwelts-Element, Bestandteil aller organischen Verbindungen. Doch in dieser Variante ist es einzigartig: federleicht und hochfest zugleich.

„Der erste Schnellkochtopf der Geschichte“: der Starnberger Theodor Friedrich mit einigen seiner Graphit-Keramik-Pötte nach antikem Vorbild.

In Flugzeugen und Sportgeräten werden Karbonfasern deshalb schon lange eingesetzt. Nur ist es da teure Handarbeit. BMW will es billig. Industrielle Fertigung zu akzeptablen Preisen. Das passiert in Moses Lake. Je später andere dahinterkommen, desto besser für BMW. Die Karbonfaser gilt als Joker für den Bau alltagstauglicher Elektroautos, die wegen der Batterie immer sechs Zentner zu schwer sind. Diese 300 Kilogramm spart BMW über das Karbon, dessen Herstellung industrialisiert wurde. Nun kann das Auto in Deutschland für 34 950 Euro angeboten werden – ohne dass BMW damit Verluste einfährt.

In der Produktion musste um jeden Cent gerungen werden: Die Heizungen der Öfen brauchen Unmengen an Strom – deshalb Moses Lake. Ein nahes, gewaltiges Wasserkraftwerk liefert Energie im Überfluss und vor allem spottbillig – weil sie sonst in der Gegend keiner braucht.

Die riesigen Spulen mit den fertigen, hauchfeinen Karbonfäden reisen weiter nach Wackersdorf in der Oberpfalz. Hier werden Matten geschichtet. Auch dabei sind Alchimisten am Werk, alles ist geheim. Etwa der Winkel, in dem die Fasern übereinander liegen. Er bestimmt, ob Karosserieteile ihre Form halten oder sich biegen lassen wie Kautschuk.

Die Gelege, wie Experten die Matten nennen, werden im BMW-Werk Landshut mit Kunststoff vergossen und gepresst. So werden daraus Karosserien für den i3 – der wiederum im Leipziger BMW-Werk montiert wird. Kotflügel und Türen des i3 sind stabiler als andere aus Stahl, aber eben federleicht. Selbst ein Kind kann sie spielend mit einer Hand hochheben.

Bayern im Kohlenstofffieber. Was kaum einer weiß: In Bayern wurde bereits vor 2500 Jahren geheimes Wissen über Kohlenstoff gehütet und genutzt. Tontöpfe, beschichtet mit Graphit (so kommt Kohlenstoff in der Natur vor), wurden von Manching bei Ingolstadt nach ganz Europa geliefert. Und ein Stück donauabwärts entstand Kelten-Eisen: Ferrum Noricum war der Werkstoff, aus denen römische Feldherren die überlegenen Schwerter für ihre Legionen schmieden ließen. Auch bei der Herstellung des Wundermetalls war Kohlenstoff das Geheimnis.

Zurück nach Manching: Die alten Bayern mischten Graphit in den Ton für ihre Gefäße. Oder sie trugen es vor dem Brennen auf den getrockneten Ton auf. „Weil es so schöner ist“, dachten sich jene Archäologen, die im 20. Jahrhundert die ersten der metallglänzenden Tonscherben aus dem Boden bei Manching bargen.

Daran zweifelte kaum jemand. Nur einer, der eigentlich nicht vom Fach ist, ließ das nicht ruhen: Theodor Friedrich aus Starnberg hat ein Leben lang für Industriekonzerne gearbeitet, bevor er als Pensionär die Archäologie als Hobby und Lebensaufgabe entdeckte.

Er fand: „So viel Plackerei für ein bisschen Glanz – das kann doch gar nicht sein.“ Denn Karbon-Hightech im antiken Bayern war Knochenarbeit. In oft einsturzgefährdeten Stollen wurde Graphit mühsam aus dem Boden gefördert. Dann musste es gereinigt werden, bevor es verarbeitet werden konnte. Und auch das Brennen war viel komplizierter als bei reinem Ton. Man durfte nicht einfach anfeuern, sondern musste die Wärme präzise dosieren. Nur in einem schmalen Temperaturband um 800 Grad ließ sich Ton so brennen, dass sich nicht gleichzeitig der Kohlenstoff verflüchtigte.

Friedrich wurmten die Erklärungen der klugen Archäologen. Alles zu simpel. Er probierte es selbst, töpferte nach antikem Vorbild. Ein Physiker half ihm bei seinen langen Versuchsreihen. Deren Ergebnis war eindeutig. „Graphit-Ton leitet die Wärme viel besser als die reinen Tontöpfe“, berichtet Friedrich. „Und man braucht viel weniger Brennstoff beim Kochen.“ Sein Fazit: „Das war der erste Schnellkochtopf der Geschichte.“

Wird Bayern jetzt, mit dem Karbon-BMW als Speerspitze, wieder das, was es vor Jahrtausenden schon einmal war: das Land der Kohlenstoff-Pioniere?

Theodor Friedrich ist skeptisch. Da müsste man schon mehr aus dem Kohlenstoff machen, glaubt er. Die Fasern sind zwar leicht und fest. Aber andere Wunderdinge liegen bei der Faser-Technik brach, findet er. Graphit in vielen Schichten, wie es in Bayern in der Erde liegt, kann weit mehr. Ein Beispiel: Entlang seiner Blattstruktur leitet es elektrischen Strom, quer zu den Blättern isoliert es. Leiten und isolieren – das sind Eigenschaften, auf denen große Teile der Elektrotechnik und sogar die ganze Elektronik aufbaut.

Fast jeder Elektromotor hat Elektroden aus Graphit, also Kohlenstoff, die Strom auf die beweglichen Teile leiten. Das war’s dann aber auch. Die Forschung um Eigenschaften des Wundermaterials schlummerte lange wie Dornröschen im Märchenschloss. Man weiß zwar seit 150 Jahren, dass sich die erstaunlichen Qualitäten von Graphit besonders gut zeigen, wenn man es in möglichst feine Schichten zerlegt. Doch keiner tat das. Erst um 2004 kämpften sich zwei Prinzen durch das Dornengestrüpp: Die russisch-britischen Physiker Konstantin Novoselov und Andre Geim arbeiteten mit mikroskopisch feinen Schichten von nur einem 20 000stel Millimeter Dicke. Diese Schicht nennt man Graphen.

Sie entdeckten damit einen Stoff der fast unbegrenzten Möglichkeiten: Er hat die größte Zugfestigkeit, die jemals ermittelt wurde. 150-mal fester als Stahl. Außerdem eignet sich Graphen als Grundlage für Autobatterien – weil es Eigenschaften hat, nach denen die Industrie verzweifelt sucht: vergleichsweise leicht und bei einem Tankstopp vollständig aufladbar, also in wenigen Minuten. Visonäre träumen schon von Graphen-Elektromotoren, die so leicht sind, dass man sie im Rad eines Autos unterbringen kann. Doch bis zu einer industriellen Fertigung ist noch ein weiter Weg. Die Prinzessin haben Novoselow und Geim nicht bekommen. Dafür aber in erstaunlich kurzen sechs Jahren nach ihrer bahnbrechenden Arbeit den Physik-Nobelpreis 2010.

Der Starnberger Graphitkeramik-Forscher Friedrich rät dazu, in die Richtung weiterzuforschen, die die Nobelpreisträger Novoselov und Geim eingeschlagen haben. Was ihn ärgert: Bayern hat Jahrhunderte lang Graphit aus dem Boden des bayerischen Waldes geholt, etwa im niederbayerischen Kropfmühl. Doch 2005 gab der Freistaat auf. China war ja so viel billiger. Dass es fatal ist, sich bei Rohstoffen vom Riesenreich der Mitte abhängig zu machen, dachte damals kein Verantwortlicher. Jetzt, nach dem Debakel um die Seltenen Erden, ist man schlauer.

Der niederländisch-kanadische Konzern AMG kaufte das Rohstoff-Unternehmen – und fördert seit 2012 wieder Graphit in Bayern. Das heißt: Der Rohstoff für ein neues Karbonzeitalter muss nicht um die halbe Welt transportiert werden. „Er liegt im bayerischen Boden“, sagt Friedrich. Der Freistaat müsste den Schatz, auf dem er sitzt, nur wieder als solchen erkennen.

Von Martin Prem

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