Spezial: Hybrid-Fahrzeuge

Einer der größten Kritikpunkte an Elektrofahrzeugen ist die im Vergleich zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor nur vergleichsweise geringe Reichweite. Diese variiert je nach Fahrzeugtyp zwischen 60 und 200km. Das Wiederaufladen eines Lithium-Ionen Akkus dauert derzeit noch mehrere Stunden, so dass längere Fahrten unverhältnismäßig lange unterbrochen werden müssten. Aus diesem Grund sind derzeit für viele Konsumenten Hybridfahrzeuge eine attraktive (Zwischen-)Lösung.

Hybridfahrzeuge verfügen immer über mindestens zwei Antriebssysteme. In der Regel handelt es sich hierbei um einen klassischen Verbrennungsmotor, betrieben mit Benzin oder Diesel als Kraftstoff, in Verbindung mit einem Elektromotor. Hybridfahrzeuge vereinen sozusagen die Vorteile beider Systeme in einem Fahrzeug.

Hybrid-Fahrzeuge sind sie durch die Kombination von Elektromotor und Verbrennungsmotor sowohl effizienter als auch effektiver. Der Elektromotor ist insbesondere bei Kurzstrecken bzw. im Innenstadtverkehr sehr effizient. Läuft das Fahrzeug im Elektromodus werden keinerlei Schadstoffe oder Feinstaub ausgestoßen. In Verbindung mit der Nutzung von Ökostrom wird so eine CO²-freie Mobilität zumindest auf Kurzstrecken möglich. Gerade im Stadtverkehr ist ein Hybridfahrzeug aber auch effektiver, da ein Elektromotor im Vergleich zum Verbrennungsmotor wesentlich schneller beschleunigt.

Warum ist das so?

Ein Elektromotor kann seine Nennleistung über einen großen Drehzahlbereich abgeben. Ein Verbrennungsmotor erreicht seine Nennleistung nur bei einer spezifischen Drehzahl, der sogenannten Nenndrehzahl. Aus diesem Grund braucht ein Verbrennungsmotor auch zwangsläufig ein Getriebe, während ein Elektroauto ohne selbiges auskommen kann.

Der Verbrennungsmotor im Hybridfahrzeug wiederum macht längere Überlandstrecken möglich und gleicht damit die vergleichsweise geringe Reichweite eines reinen Elektrofahrzeugs wiederum aus. Moderne Hybridfahrzeuge verwenden zudem eine Technik die sich Rekuperation nennt. Bei der Rekuperation wird die Bremsenergie, die bei herkömmlichen Fahrzeugen verloren geht, durch den Einsatz eine "Nutzbremse" zurückgewonnen und für das Wieder-Aufladen des Akkus (Energiequelle des Elektromotors) verwendet.

Inzwischen gibt es auf dem Markt eine Vielzahl verschiedener Typen, die den Begriff "Hybrid" tragen. Im Folgenden sollen die unterschiedlichen Typen näher erläutert werden.

Grundsätzlich unterscheidet man zwischen parallelen und seriellen Hybridfahrzeugen.

Schwäbisch Gmünd, 2012

Paralleler Hybrid:

Beim parallelen Hybrid wirken Verbrennungsmotor und Elektromotor gemeinsam auf die Antriebsachse. Die Leistung beider Antriebe addiert sich. Dies ermöglicht den Einsatz schwächerer Motoren für beide Antriebsformen (downsizing). Bei den meisten Parallel-Hybriden unterstützt der Elektromotor jedoch in erster Linie den Verbrennungsmotor. Durch die Rekuperation (Bremsenergie-Rückgewinnung) wird der für den Elektromotor notwendige Akku immer wieder aufgeladen. Ein interessanter Aspekt am parallelen Hybrid ist, dass man sich als Fahrer aussuchen kann, ob man nur mit dem Verbrennungsmotor oder mit beiden Motoren fahren will. Je nach Typ ist es sogar möglich ausschließlich mit dem Elektromotor zu fahren. Grundsätzlich differenziert man parallele Hybrid-Fahrzeuge noch einmal in drei verschiedene Kategorien: Mikro-Hybrid, Mild-Hybrid und Voll-Hybrid. Ein Mikro-Hybrid ist streng genommen gar kein echter Hybrid, beschränkt sich der Elektro-Motor in diesem Fall doch auf eine Start-Stopp Automatik die lediglich dazu geeignet ist Sprit einzusparen. Der Mild-Hybrid ist hingegen ein "echter" Hybrid. Er unterscheidet sich vom großen Bruder Vollhybrid vor allem in dem Punkt, dass der Elektromotor deutlich leistungsschwächer ausgelegt ist und deshalb kein Fahren im reinen Elektro-Betrieb erlaubt. Der Vollhybrid, der einen reinen Elektrobetrieb zulässt, ist wiederum die technische Basis für einen seriellen Hybrid.

Schwäbisch Gmünd, 2012

Serieller Hybrid:

Beim seriellen Hybrid besteht zwischen dem verbauten Verbrennungsmotor und der Antriebsachse keinerlei mechanische Verbindung. Der Verbrennungsmotor treibt lediglich einen Generator an, der den Elektromotor mit Strom versorgt bzw. dessen Akku(s) auflädt. Im Vergleich zum Parallelhybrid muss der Elektromotor hier also wesentlich leistungsstärker sein, da er für das gesamte notwendige Drehmoment selbst aufkommen muss. Dafür kann ein vergleichsweise schwacher Verbrennungsmotor verbaut werden, da der bzw. die Akku(s) bei Bedarf über Stromreserven verfügen.

Beide Techniken haben ihre Vor- und Nachteile. Der Parallel-Hybrid ist im Vergleich zum seriellen Hybrid in der Regel etwas günstiger. Allerdings gilt es hier auch die verschiedenen Typen von Parallel-Hybriden zu differenzieren. Ein Mikrohybrid ist z.B. im Vergleich zu einem seriellen Hybrid deutlich günstiger - streng genommen ist ein Mikrohybrid jedoch auch kein "echter" Hybrid. Ein Vorteil des seriellen Hybrids ist das optimale Betriebsfenster, in dem der Verbrennungsmotor hier betrieben werden kann (Drehzahln / Drehmoment). Durch das damit mögliche Downsizing ergibt sich ein deutlich reduzierter Benzinverbrauch und CO² Ausstoss. Dieser Vorteil ist zugleich der zentrale Nachteil: Im Vergleich zu klassischen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor gilt der serielle Hybrid häufig etwas "schwach auf der Brust", insbesondere was die Höchstgeschwindigkeit angeht.

Schwäbisch Gmünd, 2012

Mischhybrid (Leistungsverzweigter Hybrid):

Ein Mischhybrid kombiniert den parallelen und seriellen Hybridantrieb. Der Fahrer kann mittels Betätigung einer Kupplung auswählen, ob der Verbrennungsmotor lediglich als Stromgenerator fungieren soll oder ob er direkt mit der Antriebsachse verbunden sein soll. Der Mischhybrid vereint die Vorteile beider Systeme in einem Fahrzeug und offeriert dem Fahrer damit ein leistungsstarkes und trotzdem sparsames Fahrzeug. Allerdings haben diese Komponenten ihren Preis, weswegen ein Mischhybrid für den Verbraucher häufig als zu kostspielig gilt.

Schwäbisch Gmünd, 2012

Plug-In Hybrid:

Der Plug-In Hybrid ist eine Weiterentwicklung des klassischen Hybrids. Der Hauptunterschied besteht darin, dass der Akku nicht ausschließlich durch den Verbrennungsmotor bzw. die Nutzbremse aufgeladen wird, sondern zusätzlich auch am Stromnetz aufgeladen werden kann. Bei ausreichender Akkukapazität ist es damit möglich, Strecken bis 80km ausschließlich im Elektrobetrieb und damit – bei Verwendung von Strom aus regenerativen Energien – völlig emissionsfrei zurückzulegen. Der Plug-In Hybrid ist damit ein deutlicher Schritt in Richtung Elektrofahrzeug - allerdings nicht ohne die Möglichkeit mittels zusätzlichem Verbrennungsmotor auch längere Distanzen zurückzulegen.