Hybridantrieb
Die Kraft aus zwei Welten beziehen
Wenn von einem Kraftstoff sparenden und emissionsarmen Antrieb die Rede ist, kommt das Gespräch schnell auf den Hybridantrieb. Tatsächlich verfügen Hybridautos nicht über einen, sondern mindestens zwei Antriebe: Einen Otto- bzw. Verbrennungsmotor und einen Elektromotor. Die Verwendung von zwei unterschiedlichen Antriebsarten hat mehrere gute Gründe, aber einer sticht besonders hervor: Der Wirkungsgrad des Ottomotors ist mit unter 40 % (Maximum) nicht besonders hoch; im Zusammenspiel erhöht sich das Größenmaß für die Effizienz von Energiewandlungen und Energieübertragungen.
Das Prinzip des Hybridantriebs
Wie bereits erläutert, werden bei einem Hybridfahrzeug zwei Antriebsarten miteinander kombiniert. Das System verfügt über einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor, einen Akkumulator zur Energiespeicherung, ein Steuersystem sowie einen Generator. In der Regel kommt noch eine Nutzbremse dazu, die beim Bremsen des Kraftfahrzeugs die kinetische Energie in elektrische Energie zurückverwandelt. Die Steuerung und die Fahrweise des Piloten entscheiden darüber, welches Antriebselement zum Einsatz kommt. Beim Anfahren, Beschleunigen oder Überholen stellt der Elektromotor zusätzliche Leistung zur Verfügung und sorgt für einen schnelleren Vortrieb als der Verbrennungsmotor das alleine könnte. Ist eine konstant hohe Reisegeschwindigkeit möglich, arbeitet der Ottomotor vergleichsweise effizient. Hier kann er auch seine große Reichweite ausspielen.
Allerdings finden 87 % aller täglichen Fahrten im städtischen Bereich statt. Deshalb beweist ein Hybridfahrzeug seine Stärke im Stadtverkehr mit dem charakteristischen Bremsen, Anfahren, Beschleunigen auf kurzer Strecke und wieder Abbremsen. Hier ist der Ottomotor ineffizienter, weil die erzeugte Energie verpufft bzw. nicht für den Fahrbetrieb genutzt werden kann. Der Elektromotor erlaubt mit seinem hohen Wirkungsgrad den Fahrzeugherstellern, bei gleich hoher Leistung wie beim konventionellen Antrieb kleinere Motoren zu verbauen (Downsizing). So sind die Hybridfahrzeuge nicht nur sparsamer, ihr Betrieb ist gleichzeitig emissionsärmer.
Kurze Geschichte des Hybridantriebs
Die Idee, verschiedene Antriebsarten miteinander zu kombinieren, ist nicht neu, sie hat im Gegenteil den Motorenbau stets begleitet und beflügelt. Bereits Ende des 19. Jahrhunderts waren serienreife Hybridfahrzeuge im Einsatz. Ferdinand Porsche hat 1896 ein Patent auf einen elektrischen Radnabenmotor angemeldet, der später in Kombination mit einem Verbrennungsmotor zum Einsatz kam. In den 20er, 30er und 40er Jahren waren Hybridbusse im ÖPNV zahlreicher Städten der westlichen Hemisphäre keine Seltenheit. Die Bedeutung der Technologie schwand in der Folge jedoch zum einen, weil andere Antriebsarten effektiver und auch günstiger wurden. So waren die Hybridfahrzeuge bis zur Mitte der 90er Jahre praktisch unverkäuflich, weil sie so teuer waren. Viele der Fahrzeughersteller verlegten sich darauf hin auf den Bau von Dieselmotoren mit Turboaufladung und Direkteinspritzung. Im Jahr 1997 brachte Toyota den Toyota Prius auf den Markt. Das Fahrzeug verschaffte der Antriebsart den Durchbruch, er verkaufte sich (Stand 08/15) über 3,5 Millionen mal.
Vorteile des Hybridantriebs
- Geringere Emissionen
- Geringerer Kraftstoffverbrauch
- Schneller Anzug
- Ausgleich des schlechten Wirkungsgrades des Verbrennungsmotors
- Benzinmotor kann kleiner ausfallen (Downsizing)
- Lärmreduktion
- Durch den E-Motor ist bereits beim Anfahren die volle Leistung abrufbar
- Vorausschauendes Fahren kann zusätzlich Kraftstoff sparen
Nachteile des Hybridantriebs
- in der Regel geringere Endgeschwindigkeit
- Höheres Gewicht
- Höherer Preis (vom Hersteller abhängig)
- Reparatur des Antriebs nur in Fachwerkstätten
- Für Fahrer, die hauptsächlich die Autobahn nutzen, bringt der Hybridantrieb keine Vorteile
Zahlen und Fakten
Der weltweit größte Hersteller von Hybridfahrzeugen ist Toyota. Seit Einführung des Prius 1997 hat der japanische Konzern über acht Millionen Fahrzeuge mit dem doppelten Antrieb verkauft; er hält fast 15.000 Patente auf die Technologie. Diese Fahrzeugen haben nach Herstellerangaben bis August 2015 im Vergleich zu konventionellen Autos 58 Millionen Tonnen CO2 und 222 Milliarden Liter Treibstoff eingespart.
Deutschland war immer ein Land der Hybrid-Skeptiker, allerdings gehen auch hierzulande die Zulassungszahlen deutlich in die Höhe. Während im Jahr 2006 erst knapp 6000 Hybridautos über die Straßen rollten, hat sich die Anzahl im Jahr 2015 auf ca. 110.000 ungefähr verneunzehnfacht. Bis zum August 2015 wurden bereits 23.000 Neuzulassungen gezählt. Spitzenreiter sind die USA mit derzeit 300.000 zugelassenen Hybridfahrzeugen.
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