Wie viel Zukunft steckt im Hybrid?

Der Punch saß. In der Sprache des Boxer nennt man so was einen Wirkungstreffer: Renault-Chef Carlos Ghosn schockt die Konkurrenz mit der Ankündigung, in Zukunft keine Personenwagen mit Hybridantrieb mehr auf den Markt zu bringen. Damit scherte er aus der Phalanx der internationalen Automobilfirmen aus, die sich die Technik mit der doppelten Antriebsform auf die Fahnen geschrieben haben.

Dank der Pionierarbeit japanischer Autohersteller wie Toyota und Honda gilt die Kombination aus Verbrennungs- und Elektromotor heute als anerkannte Brückentechnologie für das kommende Elektrozeitalter, mit der sinkenden Rohölvorkommen und fortschreitender globaler Erwärmung begegnet werden soll.

Die Massenmotorisierung mit rein batterieelektrisch betriebenen Fahrzeugen ist zurzeit zwar noch ein Traum, doch für den Hybridweg, der eines Tages dazu führen soll, haben sich mittlerweile auch deutsche Hersteller entschieden, wenn auch nach langen Zögern. Die ersten Hybridmodelle von BMW, Mercedes, Porsche und VW rollen in die Verkaufsräume.

Toyota zündet unterdessen bereits nächste Stufen der Technik mit dem doppelten Herzen. Die Entwicklungsingenieure der Japaner lassen überall auf der Welt so genannte Plug-in-Hybride von Kunden erproben, das sind Hybride, deren Batterie zusätzlich über das externe Stromnetz geladen werden können. Die Frage ist, ob die Batterie die versprochene Reichweite über eine Kurzstrecke von 20 Kilometern ohne Hilfe eines Verbrennungsmotors schafft. Außerdem sollen die Tester herausfinden, ob diese Distanz ihnen für die tägliche Fahrt ins Büro oder zum Einkaufen ausreicht und ob die gewohnten Komfortstandards bei Klimaanlage und Heizung zu jeder Jahreszeit gehalten werden können.

Über das Teststadium hinaus und bereits regulär im Handel sind drei Hybridvarianten, bei denen die beiden Antriebe auf unterschiedlichste Weise miteinander verbunden sind. Alle gemeinsam ist das Bestreben, den Verbrennungsmotor wirkungsvoller für den Antrieb des Fahrzeugs zu nutzen. Der klassische Hubkolbenmotor allein ist nämlich ein gewaltiger Energieverschwender: Nur 30 bis 40 Prozent der eingesetzten Energie erreichen auch die Räder. Der größere Rest muss die Widerstände im Motor. Getriebe, Antrieb und an den Reifen überwinden, muss die Nebenaggregate betreiben, die Lichtanlage zum Leuchten bringen, Sitze und Heckscheibe beheizen und für angenehmes Raumklima sorgen. Auch beim Bremsen wird wertvolle Bewegungsenergie in Wärme umgesetzt, die dann ungenutzt in der Luft verpufft. Mehr Effizienz soll durch immer stärker steigende Grade der Hybridisierung erzielt werden, bis am Ende ganz auf den Verbrennungsmotor verzichtet werden kann.

Sinnvoll erscheint dieser Weg auch, weil Kritiker zu Recht mahnen, dass der Energiemix, mit dem unser Strom heute hergestellt wird, bei weitem nicht CO2-neutral ist. Bis eine Kilowattstunde Strom aus der Steckdose abrufbar ist, hat sie bereits 150 Gramm CO2 emittiert, ein Wert, den schon Verbrennungsmotoren, Diesel wie Benziner, leicht unterbieten können. In der Hybrid-Sparform kommen sie  sogar auf unter 90 Gramm CO2.

Die erste Variante der Hybridisierung ist der „Micro-Hybrid“. Mehr von Marketingaspekten als von der tatsächlichen Effektivität getrieben, zählen einige Hersteller dazu bereits das sogenannte Start-Stopp-System. Dabei schaltet sich der Motor vor einer roten Ampel aus und sprint bei Grün innerhalb von 350 Millisekunden wieder an. Die neueste Technik dieser Art ist so weit ausgefeilt, dass dafür kein orgelnder Anlasser mehr gebraucht wird. Stattdessen wird gezielt Benzin in jenen Zylinder eingespritzt, der mit oben stehenden Kolben bereits Frischluft verdichtet hat. Wird dann gezündet, reicht die Kraft, um die anderen Zylinder zum Laufen zu bringen. Im Stadtverkehr werden mit Start-Stopp-Systemen elf bis zwölf Prozent Benzin eingespart, ein kleiner, aber lohnender Effekt.

Um einiges effizienter ist der „Mild-Hybrid“. Er kann mit dem Elektromotor bremsen. Bei dieser Hybrid-Variante mutiert der Anlasser zum Strom erzeugenden Generator. Der zunächst nicht benötigte Strom wir in der Batterie gespeichert. Von dort versorgt er nicht nur die elektrischen Bordnetze, sondern auch den Motor. Der Strom wird zum Fahren eingesetzt, genauer, er fließt aus der Batterie an den Generator zurück. Dieser wird so zum Elektromotor  und unterstützt den Benzinmotor. Die Kapazität der Batterie, aber auch die Leistung des Elektromotors bestimmen Dauer und Kraft des elektrischen Boosters.

Die leistungsfähigste, aber zugleich auch komplizierteste Variante ist der „Voll-Hybrid“. Bei ihm sind die Nebenaggregate wie Klimaanlage, Lenkung und Anlasser konsequent elektrifiziert. Gleichzeitig wird der Elektromotor so gestärkt, dass der Verbrennungsmotor „schwach“ werden darf. Er muss nicht mehr die Leistungsspritzen bereithalten, die ihm ein durchgetretenes Gaspedal abfordert, weil der Elektromotor mit einspringt. Der Benzinmotor läuft nur noch im sogenannten Teillastbereich. Dafür wurde er so optimiert, dass er wie ein stationärer Motor betrieben werden kann, in einem engen Drehzahl band läuft möglichst weich dank versetzter Kurbelwelle läuft und sparsam verbrennt. Verantwortlich dafür ist der „Atkinson-Zyklus“, bei dem der Zündzeitpunkt nach hinten versetzt wird und die Einlassventile erst sehr spät in der Kompressionsphase bei aufsteigendem Kolben schließen. Das Ergebnis: ein Minimum an Benzin und ein Maximum an Leistung.

Dem Endziel, dass der Verbrennungsmotor abschaltet und der Wagen nur mit dem aus der Batterie entnommenen Strom fährt, kommt man so immer näher. Die Batterien sind leistungsfähiger geworden. Man beginnt, sich von der Nickel-Metallhybrid-Technik umzustellen und damit eine höhere Leistungsdichte zu erzielen. Auch die Elektromotoren sind kleiner geworden. Sie schaffen heute an die 13.000 Umdrehungen, während es früher gerade mal 8.000 bis 9.000 waren.

Je mehr Fortschritte den Konstrukteuren gelingen, desto mehr verliert der einfache Hybrid-Verbrennungsmotor an Bedeutung. Er wird bald nur noch gebraucht werden, wenn der Strom ausgeht und der Elektromotor Unterstützung braucht. Das hat viele Vorteile. Denn: Ruht der Verbrennungsmotor während der Fahrt, spart das Kraftstoff und erzeugt keine schädlichen Abgase. Herkömmliche Autos hingegen stellen im sogenannten Schubbetrieb (wenn sie den Schwung nutzen und nur rollen) den Benzinzufuhr zwar ab, lassen den Motor aber leer weiterlaufen. So wird Frischluft samt unverbranntem Sauerstoff durch den Auspuff und Katalysator getrieben und eingefangen. Wird der Motor wieder gezündet, entsteht mit dem gespeicherten Sauerstoff Stickoxid, das zum schlechten Abgas gezählt wird. Nicht so beim Motor im Voll-Hybrid, denn er kann sich vollkommen vom Antriebsstrang entkoppeln und wieder weich einkuppeln. So erreicht der Voll-Hybrid Abgasgrenzwerte, welche die Norm Euro 6 bis zum Stichtag im September 2014 mehr als erfüllen werden.

Die Abgasnorm Euro 6 ist auch die große Hürde für Dieselmotoren. Ohne enormen Aufwand wird sie nicht zu erfüllen sein. Die folge: Dieselmotoren werden teurer und erreichen das Preisniveau der Benzin-Hybride. So kann Toyota den Autirs Hybrid erstmals zum gleichen Preis anbieten wie den Auris Diesel. Ein Vorsprung, der 13 Jahre nach Einführung des ersten Toyota Prius von den Mitbewerbern schwer einzuholen sein wird. Für Daimlerchef Dieter Zetsche Grund genug, bei Toyota über Liefermöglichkeiten für den Voll-Hybrid anzufragen.

Auch Renault-Chef Carlos Ghosn hat das möglicherweise erkannt und will aber gleich ganz auf die Hybridtechnologie verzichten. Für Kurzstrecken, sagt er, habe er sich ganz dem voll batterieelektrischen Automobil verschrieben. Für größere Entfernungen will er den Dieselmotor einsetzen. Dabei sollte er es aber nicht versäumen, auch seinen Landsmann Jan-Marc Gales im Auge zu behalten. Der Peugeot-Chef hat gerade einen Diesel-Hybrid angekündigt, den so noch niemand gebaut hat.

Be Sociable, Share!
Dieser Beitrag wurde unter Hybridantrieb veröffentlicht. Setze ein Lesezeichen auf den Permalink.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.