Hybrid-Technologie für KFZ – Wie funktioniert ein Hybridmotor?
Die Benzinpreise steigen, der Klimawandel ist in aller Munde – die Zeit scheint reif für umweltfreundlichere, sparsamere Autos. Elektromotoren, die keinerlei schädliche Stoffe ausstoßen, bieten allerdings nur geringe Beschleunigungsmöglichkeiten auf recht kurzer Strecke, bevor sie wieder aufgeladen werden müssen. Sie sind daher für Vielfahrer, die schnell große Strecken zurücklegen wollen oder müssen, ungeeignet.
Mit einem Auto mit herkömmlichem Verbrennungsmotor (Otto- oder Dieselmotor) kommt man zwar schnell voran, je nach Tankgröße und Verbrauch auch einige hundert Kilometer weit pro Tankfüllung. Aber: Verbrennungsmotoren haben einen relaiv schlechten Wirkungsgrad, d. h. sie nutzen nur einen Bruchteil der Energie, um das Automobil anzutreiben. Das meiste verpufft ungenutzt. Die Wahl heißt also „geringe Reichweite“ oder „schädliche Emissionen“.
Die meisten Fahrer entscheiden sich nach wie vor für den herkömmlichen Verbrennungsmotor, wenn auch immer mehr dabei ein schlechtes Gewissen gegenüber der Umwelt haben.
Hybrid, die Lösung?
Doch nun gibt es die Hybridtechnologie. Hybrid bedeutet „von zweierlei Herkunft“. Ein Auto mit Hybridantrieb bietet genau das: zwei unterschiedliche Antriebssysteme, einen Verbrennungs- und einen Elektromotor.
Die Idee dahinter ist einfach. Wir bewegen uns in einem Automobil nicht immer mit derselben Geschwindigkeit fort. Kein Mensch startet morgens aus der Garage, beschleunigt sofort auf Höchstgeschwindigkeit und bleibt bei diesem Tempo, bis er an seinem Zielort angekommen ist. Vielmehr gibt es genügend Gelegenheiten, in denen ein Auto nicht besonders schnell fahren muss: Im Stadtverkehr, im Stau, beim Einparken. Und genau diese Überlegung macht sich der Hybridantrieb zunutze. Ein Auto mit Hybridantrieb verfügt über einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor, ein Steuersystem sowie einen Generator. Das Steuersystem regelt, wann welcher Antrieb zum Zuge kommt.Beim Anfahren reicht der Elektromotor aus, ebenfalls bei langsamen Stadtfahrten oder in Stop-and-Go-Situationen.
Im Stadtverkehr kommt also hauptsächlich der Elektromotor zum Einsatz. Das hat zwei Vorteile: Das Auto bewegt sich emissionsfrei und fast lautlos vorwärts. Dadurch wird nicht nur der Schadstoffausstoß, sondern auch die Lärmbelästigung in der Stadt reduziert. Außerdem spart der Fahrer sehr viel Kraftstoff, denn gerade Stadtfahrten, in denen Anfahren und Abbremsen häufig wechseln, treiben den Kraftstoffverbrauch in die Höhe.
Durch den Elektromotor im Hybridantrieb kann man bis zur Hälfte der Kraftstoffkosten sparen. Auf längeren Strecken, bei denen ein gleichmäßiges Fahren möglich ist, also zum Beispiel bei Autobahnfahrten, kommt der Verbrennungsmotor zum Einsatz. Das Umschalten von einer auf die andere Energiequelle erledigt das Steuersystem selbständig, vom Fahrer unbemerkt.
Doch wie war das mit dem Elektromotor?
Die Batterien haben nur eine geringe Reichweite, bevor sie wieder aufgeladen werden müssen? Auch für dieses Problem hat der Hybridantrieb eine clevere Lösung. Denn es gibt auch Fahrsituationen, in denen überhaupt kein Antrieb notwendig ist. Im Gegenteil, es kommt sogar zu einer negativen Energiebilanz. Die Rede ist vom Abbremsen und Fahrten auf Strecken mit Gefälle. Die Energie, die ein Automobil in diesen Situationen aufwendet, geht bei einem herkömmlichen Verbrennungsmotor-Antrieb verloren. Bei einem Hybridantrieb wird sie genutzt, um die Batterien für den Elektromotor wieder aufzuladen. Mit jedem Bremsvorgang gibt man seinem Elektromotor so wieder einen „Energiekick“. Die Energiebilanz ist also bei einem Auto mit Hybridantrieb wesentlich besser als bei einem Auto mit herkömmlichem Verbrennungsmotor.
Und noch ein Vorteil:
Die beiden Energieformen können abwechselnd, aber auch gleichzeitig genutzt werden. Eine gleichzeitige Nutzung von Verbrennungs- und Elektromotor ist dann sinnvoll, wenn plötzlich kraftvoll beschleunigt werden soll, zum Beispiel bei Überholvorgängen.
Dann gibt die Energie aus den Batterien des Elektromotors zusätzlich „Schub“. Der Vorteil: Der Schub kommt aus dem umweltfreundlichen Elektromotor, die Emissionen und der Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors werden reduziert. Die Batterien des Elektromotors müssen nie aufgeladen werden.
Sie laden sich durch den Energieüberschuss beim Fahren selbst auf. Im Vergleich zu herkömmlichen Autos mit Otto- oder Dieselmotor kann ein Auto mit Hybridantrieb den Kraftstoffverbrauch sowie die Schadstoffemission bis um 50 Prozent reduzieren.
Somit amortisieren sich die Mehrkosten beim Erwerb recht bald. Es ist durchaus im Bereich des Möglichen, ein Auto der Mittelklasse mit Hybridantrieb mit weniger als fünf Litern Kraftstoffverbrauch auf 100 Kilometer zu fahren. Und das, obwohl ein Auto mit Hybridantrieb durch seine zwei Motoren und den Generator schwerer ist als ein Auto mit herkömmlichem Verbrennungsmotor.
Dieses Argument führt die deutsche Autoindustrie ins Feld, wenn der Ruf nach Hybridautos „Made in Germany“ laut wird. . Außerdem heißt es, Hybridautos seien aufgrund der ausgeklügelten Technik zu störanfällig. Bisher sind die Japaner immer noch führend auf dem Gebiet der Hybrid-Autos.
Toyota hat mit dem Prius Maßstäbe gesetzt. Doch langsam aber sicher ziehen andere Autohersteller nach. An der Entwickung der alternativen und ökonomisch einsetzbaren Brennstoffzelle wird zudem mit Hochdruck gearbeitet.