Das „halbe“ Elektroauto: schon heute sehr erfolgreich ist der HybridIn der Technik versteht man ein Hybridsystem, in dem mindestens zwei unterschiedliche Antriebe kombiniert sind. Das Besondere daran ist, dass die zusammengebrachten Bestandteile an sich schon eine eigene Lösung darstellen. Einer davon spielt, je nach Situation die Hauptrolle. Durch das Zusammenbringen der verschiedenen Elemente können ganz neue Eigenschaften und Vorteile entstehen.Ziel ist verschiedenartige Antriebsarten so zu kombinieren, dass die jeweiligen Vorteile bei unterschiedlichen Betriebszuständen zum Tragen kommen und insgesamt gegenüber dem erhöhten technischen Aufwand überwiegen. Am verbreitetsten ist die Variante: Verbrennungsmotor (also Diesel, Benziner oder Flüssiggas) als Hauptenergiequelle und Elektromotor mit einem Stromspeicher wie einer Batterie, einer Brennstoffzelle oder SuperCaps (Kondensatoren mit extrem hohen Kapazitäten). Die in Europa verkauften Hybride besitzen in meistens einen Benzin- und einen Elektromotor. Diese Motoren können unterschiedlich zusammenarbeiten, gleichzeitig, dann wirken die Antriebe parallel auf das Fahrzeug, oder nacheinander. dann wirkt nur ein Antrieb unmittelbar auf das Fahrzeug. Serieller und Paralleler Technik können auch kombiniert werden. Die Möglichkeit ist komplex aber es können noch mehr Vorteile genutzt werden. Der alternative Antrieb ist jederzeit einsatzbereit, wandelt Leistung um, um sie zu speichern oder führt dem direkt wirkenden Antrieb umgewandelte Energie zu. Mischformen sind möglich.
Nicht jeder Motor ist für alles gleichermaßen gut geeignet
Es gibt immer Vor- und Nachteile. Kombiniert man aber zwei unterschiedliche Motoren, können sie sich ergänzen. Gleichen sich Mängel aus. Kein anderer Antrieb ist dem Verbrennungsmotor in Leistungsangebot und Reichweite so überlegen wie dieser.
Diese Technik hat auch Nachteile
Die Nachteile liegen im Absinken des Wirkungsgrads bei Teillast sowie im nicht emissionsfreien Betrieb.
Hybride Antriebe verfolgen immer dieselbe Taktik.
Er erzielt durch das verbreitete Tankstellennetz hohe Reichweiten. Dabei arbeitet er mit schädlichen Abgas- und Lärmemissionen und verbraucht wertvolle fossile Öl-Ressourcen. Die durch die Verbrennung erzeugte Energie verpufft ungenutzt. Ein Elektromotor fährt im Gegensatz abgasfrei und fast lautlos. Es fährt allerdings noch am und mit geringer Reichweite. Dieses Auto vereint die Vorteile beider Antriebstechniken in sich und vermeidet die Nachteile durch den jeweils anderen Antrieb. Zusätzlich hilft ein Generator die Batterien für den Elektroantrieb wieder aufzuladen. Um beide Antrieben sinnvoll ergänzen zu können, werden sie bei Bedarf wechselseitig oder auch gemeinsam genutzt.
Hybridisierungsstufen:
Micro Hybrid (Start/Stopp-System)
Die einfachste Form aber nur der erste Schritt in die richtige Richtung ist das Start/Stopp-System. Es werden Anlasser und Generator durch einen Elektromotor ersetzt. Der Verbrennungsmotor wird beim Halten abgeschaltet. Zum Weiterfahren wird über die elektrische Maschine der Verbrennungsmotor schonend in Gang gebracht. Es wird nur eine kleiner Energiespeicher benötigt.
Mild Hybrid
Hier wird nicht nur das Start/Stopp-System eingesetzt, sondern auch eine Unterstützung des Verbrennungsmotors durch den Elektromotor beim Anfahren oder Beschleunigen, das sog. Boosten. Dazu kommt die Rückgewinnung der Bremsenergie auch regeneratives Bremsen oder Rekuperation genannt. Ein sehr begrenztes elektrisches Fahren ist möglich.
Strong Hybrid oder Vollhybrid
Die verschiedenen Betriebsmodi: Die Start/Stopp-Funktion:
Mit Hilfe dieses Systems wird der Motor genau dann automatisch abgestellt, wenn er nicht benötigt wird. Dadurch vermindert sich Spritverbrauch und somit CO2-Ausstoß. Ausschließlich mit dieser Funktion ausgestattet ist der Micro-Hybrid.
Das Boosten:
Boosten ist abgeleitet vom englischen Verb to boost = ankurbeln, fördern und bedeutet, dass das Fahrzeug von beiden Motoren, vom Verbrennungsmotor als auch von der elektrischen beschleunigt wird. Es profitiert also als zwei Antrieben gleichzeitig. Die elektrische Maschine wird hierbei mit Strom aus dem Energiespeicher versorgt.
Elektrisch fahren:
Der Betriebsmodus „elektrisch fahren“ bedeutet, das Fahrzeug bewegt sich allein und ausschließlich durch den Elektromotor vorwärts. Dies ist allerdings nur bei Vollhybriden möglich. Der große Vorteil dieses Modus’ ist: dass es so völlig emissionslos und nahezu lautlos fahren kann. Die Energie bezieht der Elektromotor dabei aus dem Energiespeicher.
Der Generatorbetrieb:
Im Generatorbetrieb wird der Verbrennungsmotor mit einem hohen Drehmoment betrieben. Nur ein Teil davon wird für den Antrieb des Fahrzeugs genutzt. In diesem Modus arbeitet der Elektromotor als Generator damit der andere Teil in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Diese Energie wird z.B. in der Batterie gespeichert oder steht für das Bordnetz zur Verfügung. In diesem Fall spielt die E-Maschine die Rolle für die Lichtmaschine, die dadurch entfallen kann.
Rekuperation: Wird auch regeneratives Bremsen genannt und wandelt die kinetische Energie (Bewegungsenergie) durch die Elektromotoren wieder zurück in elektrische Energie.
Die erste Hybrid-Version tankt Autogas: Hyundai Elantra Hybrid ein Autogas Hybrid. LPG-Verbrennungsmotor mit E-motor und Lithium-Polymer-Batterie kombiniert
Der Trend in der Pkw-Technik geht in Richtung kleinere, aber denoch leistungsstärkeren Verbrennungsmotoren. Vom sog. „Downsizing”, die Möglichkeit des Verkleinerns des Hubraums, könnten in Zukunft auch und besonders die Erdgasfahrzeuge profitieren: Gerade mit der Turboaufladung kann auch der alternative Antrieb an Vorteilen gewinnen. Es gibt auch Nachteile, die der schnellen Umsetzung entgegenwirken: Autos mit zwei syncronisierten Antrieben sind durch die enorme Komplexität sehr teuer. Neben dem Umweltbewußtsein muss man genau hinsehen, sein Fahrverhalten exakt einschätzen und den Mehrpreis detailiert nachrechnen, ob sich die Anschaffung wirklich lohnt. Das Angebot ist noch begrenzt, steigt aber immer mehr. Sonderformen:
Die Zukunft der Plug-in-Hybridfahrzeuge Plug-in-Fahrzeuge (PHEV) können sich in absehbarer Zukunft zu einem zunehmend gefragten Produkt entwickeln. Einige großer Automobilhersteller beabsichtigen in die elektrisch aufladbaren Fahrzeuge zu investieren und den sicheren Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien zu subventionieren auch in Form von Kooperationen mit Spezialisten. Dabei ist abzusehen, dass der wichtigste Impuls von der Lithium-Ionen-Technologie ausgeht, da entsprechende Batterien eine zwei- bis dreimal höhere Energiedichte im Vergleich zu Nickel-Metallhydrid-Akkus haben. Zudem zwingen strenge Emissionsrichtlinien die Entwicklung zunehmend alternativer Antriebskonzepte. Mit PHEVs soll sich der Abgasausstoß um 60-80 % reduzieren, was die Einhaltung der in Europa künftig geltenden Euro-Normen und der in den USA strenger werdenden CAFE-Standards ermöglichen würde. Heikel wird allerdings die Preisgestaltung: Enorme Kosten für Lithium-Ionen-Batterie-Technik dürften den Preis im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen beträchtlich verteuern. Bereits gegründete gemeinsame Kooperationen von Batterieherstellern, Regierungsorganisationen und Energieversorgern könnten die Anschaffungskosten zunächst senken. Es ist ähnlich wie bei den reinen Elektroautos: das fehlende Tankstellennetz zum Aufladen der Batterien schränkt den Nutzerkreis auf Vorstadt- und Dorfbewohner ein, die die Akkus über Nacht in ihren eigenen Garagen wieder betriebsfähig machen können. Ein akzeptabler Preis und eine flächendeckende Wiederaufladmöglichkeit müssen daher noch geregelt werden, um die PHEV für Käufer attraktiver zu machen. In Richtung Plug-in-Fahrzeuge marschiert bereits Toyota. Der japanischen Hersteller präsentiert bereits auf der Hannover Messe 2008 unter anderem ein Plug-in-Modell, das bereits zu Pilotversuchen auf den Straßen in Europa, Amerika und Japan unterwegs ist. Ab 2010 wird das aufladbare Fahrzeug mit Lithium-Ionen-Batterien ausgestattet sein und an europäische Flotten-Kunden ausgeliefert werden. Zusätzlich zu dem Elektromotor verfügen die Toyota Plug-in-Fahrzeuge über einen Otto-Verbrennungsmotor. Fazit: Die nachhaltige Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und die damit verbundene Reduzierung des klimaschädlichen CO2-Ausstoßes ist die Herausforderung für nicht nur für die Automobilindustrie in der Zukunft. Als wirksamste Technik ist dieser Antrieb eine gute Alternative zu konventionellen, gängigen Techniken. Insbesondere, weil man überhaupt nicht merkt, dass der konventionelle Motor technisch - elektrisch - unterstützt wird.Alternativen Antriebsarten insbesondere dem des Elektroautos gehören die Zukunft. Wegen den erhöhten Kraftstoffpreisen, den begrenzten Ressourcen fossiler Brennstoffe, der Schadstoffbelastung werden die Verbraucher immer sensibler. Wieviel Hybrid ist richtig?Der „richtige“ Antrieb muss eine drastische Verbrauchsreduzierung ermöglichen – aber nicht erst in fünf oder zehn Jahren. Auch wenn der Hybridantrieb als eine Art Übergangslösung gilt, darf dieser Antrieb als eine Technik gelten, die mit überschaubarem Aufwand eine Reduktion von Verbrauch und CO2-Emissionen möglich macht. Die Frage ist nicht mehr, ob sich Hybride durchsetzen, sondern wie ein Hybridvortrieb ausgelegt werden muss, um das richtige Maß an Retabilität – zwischen Kosten und Verbrauchsersparnis und CO2-Emmisionsreduktion zu erreichen. Die Zweifler sind alle weg Mit anderen Worten: Nicht mehr die Ja-Aber-Sager dominieren die Meinung, sondern diejenigen, die an die Technik glauben, sie weiterentwickeln wollen und Diskussionen um das richtige Konzept als spannende Herausforderung sehen. Kosten-Nutzen-Konflikt Erst vor einigen Tagen hatte Peugeot/Citroën gezeigt, wie schnell eine Kehrtwende möglich ist, wenn das sensible Gefüge aus Kosten und Nutzen aus der Balance gerät. Wie war das? Wegen „nicht freigegebener staatlicher Subventionen“ seien die Planungen gestoppt worden, bis 2010 einen Dieselhybrid anzubieten, für den der Interessent nicht mehr als 2.000 Euro auf das Basisimodell zahlen müssen. Deutlicher lässt sich das Dilemma kaum illustrieren: Ein solches Auto soll wenig verbrauchen, aber viel kosten darf es auch nicht. Sind Hybridfahrzeuge zu spät dran? Und seit einiger Zeit schießt auch noch die Elektrofraktion: Renault/Nissan und Honda bezweifelten im vergangenen Herbst den Hybridantrieb und wollen sofort auf den rein elektrischen Antrieb setzen. Doch diese Frage nach dem Sinn oder Unsinn darf durchaus erlaubt sein: Kann es sein, dass solche Fahrzeuge im Grunde nur eine Übergangslösung zu reinen Elektrofahrzeugen sind? Kann man diesen Schritt dann nicht einfach überspringen? Es wäre schon ein großes Risiko solche Fahrzeuge in einen Markt bringen, der längst Elektroautos fordert. Doch dieses Risiko ist immer noch aus heutiger Sicht sehr gering. Abgesehen davon, dass die Batterietechnik noch längst nicht weit genug ist, würde man das Konzept mobiler Energieträger – also von Kraftstoffen – auf eine zentrale Energieerzeugung und deren noch nicht belastbaren Netze umstellen müssen. Und das muss ohne Kern- oder Kohlekraft auskommen, ist noch nicht beantwortet. Sicher, in Ländern, denen Sonnen- oder Wasserenergie im Überfluss zur Verfügung steht, mag das anders aussehen, doch dort leben wir nicht. Die Menschen fordern umweltschonende Motoren-Konzepte. Einer der vielversprechenden Antriebsart ist sicher diese Antriebsart gemeinsam mit den autarken Elektromotor und der Wasserstoff-Brennzelle. |
