Mit Hybridfahrzeugen scheint der Spagat zwischen Verbrenner und E-Auto zu gelingen. Aber es gibt mehr als nur eine Variante für das Auto der Zukunft. Welche Hybridantriebe gibt es also und wie unterscheiden sie sich voneinander?
Hybridautos kombinieren Verbrennungsmotor und Elektroantrieb für mehr Effizienz im Alltag. (Bildquelle: Aldeca Productions – stock.adobe.com)
Das Thema E-Mobilität ist nicht mehr wegzudenken. Über kurz oder lang ist es absehbar, dass der Verbrenner als solcher vollkommen von der Bildfläche verschwindet. Schon jetzt sind zahlreiche Fahrverbote für Autos mit Verbrennungsmotor geplant. Hybridfahrzeuge dagegen sind von diesen Fahrverboten ausgeschlossen.
Am 28.06.2022 hat der EU-Ministerrat beschlossen, dass ab 2035 keine Fahrzeuge mit herkömmlichen Verbrennungsmotoren zugelassen werden dürfen. Allerdings haben sich die EU-Minister eine Hintertür offengelassen. Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor, welche sogenannten E-Fuel verwenden, sollten von dieser Regelung ausgeschlossen sein.
Was ist ein Hybridantrieb?
Bei einem Hybridantrieb handelt es sich um eine Kombination aus verschiedenen Antriebsprinzipen oder Energiequellen. Die zwei gängigsten Hybridantriebe sind:
Benzin- und Gasantrieb
Benzin-/Diesel- und Elektroantrieb
Der Kerngedanke des Hybridantriebes ist es, die Vorteile beider Antriebsarten miteinander zu verbinden.
Micro–Hybrid
Wer viele Kilometer in der Stadt zurück legt, weiß, wie viel Sprit beim Stop-and-go-Verkehr verbrannt wird. Um diesen Kostenpunkt zu vermeiden, gibt es in vielen Autos eine Start-Stopp-Automatik. Das ist sozusagen die kleinste Form der Elektrifizierung.
Im Grunde genommen handelt es sich beim Micro-Hybrid nicht um ein Elektrofahrzeug, sondern es hilft lediglich dabei, Kraftstoff zu sparen. Wenn man die Bremse durchdrückt, schaltet sich der Motor ab. Eine leistungsstarke Batterie und ein starker Generator sorgen dafür, dass das Auto wieder schnell anspringt, sobald man den Fuß von der Bremse nimmt. Diese Vorgehensweise funktioniert natürlich auch, wenn man das Kupplungspedal betätigt.
Mild–Hybrid
Anders als beim Micro-Hybrid, gibt es bei einem Mild-Hybrid einen Elektromotor. Dieser erfüllt allerdings nur eine Hilfsfunktion, beispielsweise beim Anfahren und Beschleunigen. Zusätzlich zur 12-Volt-Batterie kommt eine 48-Volt-Batterie zum Einsatz.
Beim Rollen und Bremsen speichert ein kombinierter Starter-Generator den Strom, der sonst verloren geht, um ihn anschließend beim Beschleunigen wieder einzusetzen.
Rein elektrisches Fahren ist in der Regel nicht möglich, da die eingeschränkte Leistungsfähigkeit des kleinen Elektromotors nicht ausreicht. Kraftstoff wird durch die im Mild-Hybrid verwendeten Techniken aber dennoch gespart.
Plug-in-Hybrid und Range Extender
Beim Plug-in-Hybrid lässt sich die Batterie, anders als beim Mild-Hyrid, über das Stromnetz aufladen. Der Elektromotor ist bei dieser Hybrid-Variante deutlich stärker als bei den bisher genannten.
Somit ist rein elektrisches Fahren möglich. Moderne Plug-in-Hybride erreichen heute je nach Batteriegröße und Modell häufig elektrische Reichweiten zwischen 60 und über 100 Kilometern nach WLTP-Standard. Die genaue Reichweite hängt von der Größe der verbauten Batterie ab. Damit lassen sich viele Alltagsfahrten lokal emissionsfrei zurücklegen, vorausgesetzt, die Batterie wird regelmäßig extern geladen.
Auch beim Range Extender handelt es sich um einen Hybridantrieb. In dieser Antriebsart ist der Verbrennungsmotor lediglich eine Art Elektrizitätswerk, welches Strom für den Elektromotor produziert. Somit sind Verbrennungs- und Elektromotor nicht parallelgeschaltet, sondern der eine Arbeitet dem anderen zu. Dadurch kann der Verbrennungsmotor gleichmäßiger und sparsamer arbeiten und spart somit auch Kraftstoff.
Range-Extender-Fahrzeuge spielen im heutigen Pkw-Markt allerdings nur noch eine untergeordnete Rolle. Die Technologie wird inzwischen überwiegend durch moderne Plug-in-Hybride mit größeren Batterien ersetzt.
Vollhybrid
Der Vollhybrid arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie der Mild-Hybrid. Je nach Modell können Vollhybride kurze Strecken auch rein elektrisch zurücklegen, insbesondere im Stadtverkehr und bei niedrigen bis mittleren Geschwindigkeiten. Dabei ist die Leistung des Elektromotors höher als beim Mild-Hybrid. In erster Linie kommt der Elektroantrieb aber beim Anfahren und Rollen mit geringer Geschwindigkeit zum Einsatz.
Bei dieser Antriebsart wird die Synergie zwischen Elektro- und Benzinantrieb optimal genutzt. Das ausgeklügelte System wählt während der Fahrt permanent selbst den optimalen Betriebsmodus aus.
Das Aufladen der Batterie über das Stromnetz ist, anders als beim Plug-in-Hybrid, nicht möglich.
Brennstoffzelle
Bisher war die Rede nur von Antriebsarten, welche in Zusammenhang mit Benzin oder Diesel stehen.
Aber auch mit Wasserstoff lässt sich ein Auto fortbewegen. Statt Benzin oder Diesel, tankt man flüssigen Wasserstoff. Brennstoffzellenfahrzeuge fahren lokal emissionsfrei, spielen im Pkw-Markt derzeit jedoch nur eine geringe Rolle. Gründe dafür sind unter anderem die geringe Anzahl an Wasserstofftankstellen und hohe Infrastrukturkosten.
Die Brennstoffzelle ist eine galvanische Zelle, welche aus chemischer Energie direkt elektrische Energie erzeugt. Dies ist dem Funktionsprinzip der Batterie ähnlich, nur dass bei der Brennstoffzelle der Brennstoff nicht fest eingebaut, sondern kontinuierlich zugeführt wird.
Aus einem Tank gelangt der Wasserstoff zur Anode. Gleichzeitig wird der Kathode Sauerstoff oder Luft als Oxidationsmittel zugeführt. Das chemische Element Wasserstoff ist mit nur einem Außenelektron ein ungesättigtes Element. Es reagiert somit von allein, ohne dass ein Katalysator zugeführt werden muss, mit dem Sauerstoff und bindet sich an ihn. Dabei entsteht Wasser und es wird Energie freigesetzt. Bei diesem Prozess sprechen Fachleute von einer „kalten Verbrennung“. Zurzeit werden fast ausschließlich Niedertemperatur-Brennstoffzellen verwendet deren Arbeitstemperatur zwischen 0 und 100 Grad Celsius liegt.
Die Reichweite eines Wasserstoffautos ist ähnlich wie beim Verbrenner. Mit einer Tankfüllung kommt man, je nach Tankgröße, etwa 700 km weit. Da Wasserstoff ein sehr geringes Eigengewicht hat, kann es in sehr großen Mengen transportiert werden ohne dass das Fahrzeuggewicht nennenswert zunimmt. Außerdem arbeitet die Brennstoffzelle nahezu lautlos. Die Auswahl an Modellen mit Wasserstoffantrieb ist derzeit jedoch stark begrenzt. Auch die Infrastruktur zum Tanken von Wasserstoff ist bislang noch ausbaufähig.
Wohin entwickelt sich die Hybridtechnologie?
Während Mild- und Vollhybride weiterhin vor allem zur Verbrauchsreduktion eingesetzt werden, setzen Hersteller bei neuen Modellen zunehmend auf Plug-in-Hybride mit höheren elektrischen Reichweiten sowie auf vollelektrische Fahrzeuge.
Fazit
Die Zukunft verabschiedet sich vom reinen Verbrennungsmotor. Zur Energiewende gehört der Umstieg auf Elektromobilität. Hybridantriebe eröffnen eine Möglichkeit, welche 2 Antriebsarten miteinander kombiniert. Für wen welcher Hybridtyp geeignet ist, hängt stark von den persönlichen Anforderungen ans Auto ab. Vor Anschaffung eines Hybridautos sollten diese natürlich genauestens analysiert werden. Damit es auch in Zukunft heißt: Volle Fahrt voraus!
