Rollwiderstand

Der Rollwiderstand ist die Energie, die ein Reifen beim Abrollen auf der Fahrbahn verliert, und damit die Kraft, die das Fahrzeug fortlaufend überwinden muss. Obwohl ein Rad scheinbar frei rollt, wird die Aufstandsfläche, an der Gummi auf die Fahrbahn trifft, im Drehen des Reifens unablässig zusammengedrückt und wieder freigegeben. Der Gummi und die innere Struktur geben nicht die gesamte Energie zurück, die zu ihrer Verformung aufgewendet wurde; ein Teil geht als Wärme verloren. Dieser Verlust, bei Autobahntempo tausendfach pro Minute wiederholt, äußert sich als bremsende Kraft, gegen die der Verbrennungs- oder Elektromotor unentwegt anarbeiten muss.

Die Hauptursache ist eine Eigenschaft des Gummis namens Hysterese, also die Verzögerung zwischen der in den Werkstoff eingebrachten Verformung und der Energie, die er zurückgibt. Während jeder Abschnitt von Lauffläche und Seitenwand in die Aufstandsfläche eintritt, wird er gestaucht, und beim Austreten federt er zurück – jedoch etwas weniger kräftig, als er zusammengedrückt wurde. Reifenentwickler legen Laufflächenmischungen und Karkassenkonstruktionen deshalb so aus, dass diese innere Reibung möglichst gering ausfällt. Untergeordnete Beiträge stammen aus dem geringen Schlupf und Scheuern innerhalb der Aufstandsfläche, dem Walken des Rades und einem kleinen Luftwiderstand um den drehenden Reifen.

Der Rollwiderstand ist von Bedeutung, weil er zusammen mit dem Luftwiderstand eine der beiden wesentlichen Kräfte ist, die ein Fahrzeug bei konstanter Fahrt überwinden muss, und bei niedrigeren Geschwindigkeiten überwiegt, wo der Luftwiderstand noch gering ist. Jede an ihn verlorene Energieeinheit ist Energie, die aus Kraftstoff oder Batterie nachgeliefert werden muss, sodass er den Kraftstoffverbrauch von Verbrennern und die Reichweite von Elektrofahrzeugen unmittelbar beeinflusst. Eine maßvolle Verringerung kann eine messbare Verbrauchsverbesserung bringen, weshalb er zu einem eng durchkonstruierten Parameter geworden ist und die Energieeffizienz der Reifen auf dem einheitlichen EU-Reifenlabel ausgewiesen wird.

Die mit Abstand größte Stellgröße im Alltag ist der Reifenfülldruck. Ein zu gering befüllter Reifen walkt mit jeder Umdrehung stärker, was die Hystereseverluste vergrößert, den Rollwiderstand erhöht, zusätzliche Wärme erzeugt und den Verschleiß beschleunigt – und dabei klammheimlich den Verbrauch verschlechtert. Die Reifen auf dem vom Hersteller empfohlenen Druck zu halten, ist der einfachste Weg, den Rollwiderstand in Schach zu halten. Auch Fahrzeuggewicht, Fahrbahnbelag und Temperatur spielen ihre Rolle, denn eine höhere Last oder eine kalte, grobe Oberfläche erhöht die erforderliche Kraft.

Rollwiderstandsarme Reifen sind eigens darauf ausgelegt, diese Verluste zu senken, und zwar durch optimierte Mischungen, oft unter Verwendung von Silica, sowie leichtere, steifere Konstruktionen; sie kommen vor allem bei Hybriden und Elektrofahrzeugen zum Einsatz, bei denen Effizienz oberste Priorität hat. Der Zielkonflikt besteht darin, dass dieselben Eigenschaften, die die Hysterese verringern, bei allzu konsequenter Verfolgung die Nasshaftung oder Lebensdauer geringfügig mindern können, weshalb die Hersteller den Rollwiderstand gegen Bremsleistung und Haltbarkeit abwägen. Wer ihn versteht, begreift, warum korrekter Reifendruck, Reifenwahl und sogar der Fahrstil so unmittelbar auf Betriebskosten und Reichweite durchschlagen.