cW-Wert: Alle wichtigen Infos zum Strömungswiderstand

Der cW-Wert ist eine wichtige Kenngröße für die Effizienz von Autos. Aber wie kommt dieser zustande (Formel) und warum sind die cW-Werte von Mercedes EQS, Tesla Model 3 & Co. so niedrig? Neben der Erklärung bieten wir auch eine Übersicht der Fahrzeuge mit den besten cW-Werten.

Der cW-Wert, in der Naturwissenschaft unter anderem als Strömungswiderstandskoeffizient bekannt, kann umgangssprachlich am besten als Maß für die "Windschnittigkeit" von Fahrzeugen beschrieben werden. Er ist deshalb so wichtig, weil ein Auto bei gleicher Motorisierung mit niedrigerem Strömungswiderstand bessere Geschwindigkeits- und Verbrauchswerte erreichen kann, auch auf die Beschleunigung kann er Einfluss nehmen. Je windschnittiger also eine Karosserie konzipiert ist, desto effizienter ist sie unterwegs. Dabei orientiert man sich in der Technik wie so oft an der Natur.

Wenn beispielsweise Regen fällt, bringt ihn der Luftwiderstand automatisch in die windschnittigste aller Formen: den Tropfen. In der Folge nähern sich vor allem widerstandsarme Prototypen mit extrem niedrigen cW-Werten von der Karosserie her der Tropfenform an. Das Serienauto mit dem niedrigsten cW-Wert, das man Stand Januar 2023 als Neuwagen kaufen kann, ist der vollelektrisch angetriebene Mercedes EQS. Während der Mercedes mit einem cW-Wert von 0,202 angegeben ist, sollte ihn das niederländische Kleinserien-E-Auto Lightyear 0 mit dem sensationellen Wert von 0,175 unterbieten. Die Produktion des Exoten wurde jedoch Anfang 2023 nach kürzester Zeit eingestellt.
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Leslie & Cars fährt den Mercedes EQS (2021) im Video:

Formel: So wird der cW-Wert von Autos berechnet

Kommen wir zur Physik hinter dem cW-Wert. Dabei ist zu beachten, dass es sich um eine dimensionslose Größe handelt – das bedeutet, dass es für den cW-Wert keine Einheit gibt. Die Formel definiert den Strömungswiderstand als Quotient aus der Widerstandskraft und dem Produkt aus Staudruck und Stirnfläche des Autos. Die Widerstandskraft ist die Kraft, mit welcher der Wind gegen das Auto drückt. Als Stirnfläche bezeichnet man den maximalen Querschnitt des Autos.

Apropos Stirnfläche: Anders als häufig angenommen, ist der cW-Wert letztlich unabhängig von der Stirnfläche. Das bedeutet, dass beispielsweise ein SUV wegen seiner großen Stirnfläche bei gleicher Geschwindigkeit eine größere Widerstandskraft gegen den Wind drücken kann als ein Kleinwagen mit schlechterem cW-Wert. Demnach trifft der cW-Wert keine absolute Aussage über die Effizienz, sondern nur über aerodynamische Optimierung bei gegebener Stirnfläche. Diese Intransparenz kann durchaus kritisch betrachtet werden, da der allgemeine Trend zu immer größeren Autos – selbst bei niedrigen cW-Werten – nicht unbedingt ressourcenschonend ist. Ist einem dieser Zusammenhang nicht klar, kann man sich vom cW-Wert also auch in die Irre führen lassen.

Der Staudruck errechnet sich im Zusammenhang mit dem cW-Wert aus der Dichte von Luft und der Geschwindigkeit des Autos – beziehungsweise bei Tests der Windgeschwindigkeit im Windkanal. Interessant ist dabei für Autofans, dass sich die Widerstandskraft quadratisch zur Geschwindigkeit verhält. Verdoppelt man also die Geschwindigkeit, vervierfacht sich der Widerstand, verdreifacht man die Geschwindigkeit, verneunfacht sich der Widerstand sogar. Unter anderem deshalb erhöht sich bei selber Strecke auch der Verbrauch (hier die sparsamsten Diesel & Benziner), je schneller man fährt.

Bestenliste: Allstars des cW-Werts

Im Laufe der Automobilgeschichte gab es abhängig von Umweltbewusstsein der Gesellschaft und Benzinpreisen Schwankungen, welche Bedeutung die Hersteller dem cW-Wert zukommen ließen. Gerade im Motorsport genießt das Thema bereits seit vielen Jahrzehnten Aufmerksamkeit. Allerdings ist dort schon lange nicht mehr der niedrigste Wert gefragt: Ein Formel 1-Wagen weist beispielsweise einen erheblich höheren cW-Wert auf als gewöhnliche Alltagsautos, da er mithilfe zahlreicher Spoiler und Flügel den nötigen Anpressdruck auf die Straße generiert. Wäre ein Auto in der F1 so widerstandsarm wie ein Mercedes EQS, würde er dank der enormen Geschwindigkeiten und des niedrigen Fahrzeuggewichts abheben.

Ein Allstar des Luftwiderstandes ist beispielsweise seit 1982 der Audi 100 C3 mit einem seinerzeit sagenhaften cW-Wert von 0,3. Ab 1989 galt der Opel Calibra mit einem cW-Wert von 0,26 eine Zeit lang als windschnittigstes Auto im Handel. Der GM EV1, ein vollelektrisches Coupé aus den USA, soll in den 1990er-Jahren einen cW-Wert von unter 0,2 erreicht haben. Wäre diese Angabe tatsächlich wahr, würde der zukunftsweisende Kompakte aus dem Hause General Motors auch heute noch den Mercedes EQS unterbieten. Bei nur gut 1100 gebauten Exemplaren, die obendrein nur im Leasing erhältlich waren, ist allerdings fraglich, ob man tatsächlich von einem Serienauto sprechen kann. Darüber hinaus wurde der EV1 nur wenige Jahre nach Auslieferung unter ominösen Umständen vom Hersteller wieder eingezogen und verschrottet.

Der cW-Wert und Elektroautos

Um nochmal die obige Frage aufzugreifen: Wieso haben Elektroautos eigentlich so einen niedrigen cW-Wert? Wie bereits erwähnt, kostet Luftwiderstand Treibstoff beziehungsweise Energie. Durch geschickte widerstandsarme Konzepte lassen sich also die Verbräuche senken und somit die Reichweiten erhöhen. Da die Reichweiten nach wie vor eine große Herausforderung elektrischer Antriebe darstellen, legen die Autohersteller also bei der Entwicklung von E-Autos einen größeren Fokus auf den cW-Wert. Darüber hinaus bieten elektrische Antriebe bessere Gegebenheiten für widerstandsarme Karosserien.

So ermöglicht das Fehlen eines sperrigen Verbrennungsmotors unter der Haube vorne eine flachere Linienführung. Außerdem haben Elektromotoren einen kleineren Kühlungsbedarf, wodurch man bei E-Autos weitestgehend auf Lufteinlässe verzichten kann, die üblicherweise die Aerodynamik torpedieren. Das Ergebnis ist in der Bestenliste der niedrigsten cW-Werte unübersehbar: Neben dem Mercedes EQS sind auch E-Autos wie der Nio ET7 und der Ioniq 6 ganz vorn mit dabei. Bei Tesla gibt es ebenfalls absolute Aerodynamik-Spezis, die Firma positioniert sich mit gleich mehreren Modellen unter den Top-15 der Serienautos mit dem geringsten Luftwiderstand.

Max Grigo

Unser Fazit

Vor Jahrzehnten gab es bereits Vorreiter in Sachen Strömungswiderstand. Mit der zunehmenden Elektrifizierung forcieren die Autohersteller nun aber niedrige cW-Werte. Dabei sollte man allerdings bedenken, dass unabhängig vom cW-Wert auch die Stirnfläche Einfluss auf die Widerstandskraft hat. Hier ist der Trend zu immer größeren Autos natürlich von Nachteil.