Seit einigen Jahren machen Fahrzeuge mit Hybridantrieb immer wieder Schlagzeilen, dabei haben sich unterschiedliche Hybridantrieb Arten entwickelt. Zunächst als exotische Verirrung der Technik belächelt, wurde die Entwicklung schon bald ernst genommen. Speziell die japanische Autoindustrie hatte die Nase vorn und brachte schon frühzeitig ein serienreifes Auto auf den Markt. Mittlerweile ist das Angebot deutlich größer und alle namhaften Autohersteller haben bereits Hybridfahrzeuge im Programm oder arbeiten daran. Die Konzepte und Entwicklungen der Hybridantrieb Arten weichen prinzipiell voneinander ab. Jede Entwicklungsabteilung setzt die Hybridtechnik etwas anders ein. Dabei sind einige höchst interessante Ansätze zu beobachten, die sich auf dem Weg zur totalen Elektromobilität wohl immer weiter etablieren werden.
Der Audi Q5 mit Hybridantrieb
Grundsätzliche Unterscheidung der Hybridantrieb Arten
Hybridantriebe haben eine grundlegende Gemeinsamkeit. In einem Fahrzeug wird neben einem Verbrennungsmotor als Hauptantriebseinheit ein Elektromotor zu seiner Unterstützung eingesetzt. Zum Betrieb dieses Elektromotors ist eine mehr oder minder leistungsfähige Batterie an Bord. Die Fachwelt unterteilt dann weiter in den Hybrid light und das Vollhybridfahrzeug. Die Variante Hybrid light nutzt den elektrischen Zusatzantrieb tatsächlich nur zur Unterstützung der Verbrennungsmaschine bei Beschleunigungsvorgängen. In der Version des Vollhybrides ist rein elektrisches Fahren ohne den Einsatz des Verbrennungsmotors möglich, wenn auch meist nur über kurze Strecken oder mit geringen Geschwindigkeiten. Bei beiden Hybridantrieb Arten ist der Verbrennungsmotor die Hauptantriebsquelle und es sind ein Getriebe und eine Kupplung vorhanden. Die elektrische Unterstützung kuppelt sich in diesen Antriebsstrang bei Bedarf ein und gibt zusätzliche Antriebsenergie auf den mechanischen Strang. Der Vorgang wird durch eine Regelelektronik gesteuert, die auch für die Rückgewinnung von Energie im Roll- und Schiebebetrieb sowie beim Bremsen, Rekuperation genannt, verantwortlich ist.
Bauweisen der Hybridantriebe
Der Trend der Entwicklung der Hybridantriebe versucht die elektrischen Komponenten immer weiter zu verbessern und verstärkt zum Einsatz zu bringen. Eines der großen Ziele ist die Gewichtsersparnis, um das Gesamtgewicht der Fahrzeuge nicht ausufern zu lassen. Die in Getriebenähe montierten Elektromotoren und ihr Kupplungsmechanismus zum Antriebsstrang werden bei einigen Modellen durch kupplungsfreie Varianten ersetzt. Die Ingenieure vesetzen den Elektroantrieb in die Räder als Nabenmotoren. Die bisherige Kupplung des Elektromotors entfällt und die Motoren können an ihrem Montageort in idealer Weise zum Antrieb beitragen und beim Bremsen Energie recyceln. Über die Regelelektronik können sie in das ABS und ESP einbezogen werden und so einen Allradantrieb erzeugen. Die mechanisch angetriebene Vorderachse wird durch elektrisch angetriebene Hinterräder bei Bedarf unterstützt. Bisherige Konstruktionen von Hybridfahrzeugen versuchten stets, ohne viele Änderungen ein konventionelles Auto zum Hybrid zu erweitern. Der neue Trend geht eindeutig in Richtung von Neukonstruktionen, bei denen die konventionellen Komponenten langsam verkleinert werden können und ihre Aufgabe durch elektrische Komponenten ersetzt werden.
Die Batterietechnik hinkt hinterher
Ein noch nicht gelöstes Problem der Elektromobilität ist die Speicherung der Energie in Batterien. Zum Einsatz kommen Metallhydridakkus und Lithium-Ionen-Batterien. Beide sind teuer und verfügen nicht über die gewünschten Kapazitäten. Preiswert wären Natrium-Schwefel-Akkus zu produzieren, die auch hohe Leistungen bei langer Lebensdauer aufweisen würden, jedoch benötigen sie eine sehr hohe Betriebstemperatur. Allen Batterien ist ein großer Nachteil gemeinsam, sie sind schwer. Dazu kommen unbefriedigende Ladezeiten von mehreren Stunden und die geringen erzielbaren Reichweiten. Die chemische Industrie forscht mit Hochdruck an Lösungen, die auch in andere Richtungen gehen könnten. Große Aussicht hat die Umwandlung der elektrischen Energie in einen anderen Energieträger. Er muss bei Bedarf schnell wieder in Strom zurück verwandelt werden können. Mit der Brennstoffzelle als Stromerzeuger und dem Wasserstoff als Energieträger ist das möglich. Wasserstoff ist ökologisch unbedenklich zu erzeugen und in Druckbehältern zu transportieren. Sie ersetzen einen Teil der schweren Batterien und produzieren an Bord der Fahrzeuge mittels einer Brennstoffzelle ständig Ladestrom. Das Nachtanken von Wasserstoff ist dem heutigen Tanken zeitlich vergleichbar. Erste Testfahrzeuge sind unterwegs und erste Serienmodelle sind angekündigt. Aktuell ist die Infrastruktur für Wasserstofftankstellen allerdings noch unterentwickelt und nicht flächendeckend verfügbar.
Aussicht auf neue Hybridantrieb Arten
Aktuell wird eine weitere Entwicklungsstufe auf dem Markt etabliert. Die Autos werden nun ausschließlich elektrisch angetrieben, erzeugen aber mit einem Verbrennungsmotor Strom. Dieser hat jedoch keine Verbindung mehr zum Antriebsstrang. Das Konzept ist uralt und wird seit vielen Jahren für Lokomotiven verwendet. In Autos ist es neu und ermöglicht den Wegfall von Kupplung und Getriebe. Die Elektromotoren können in der Drehrichtung elektrisch umgeschaltet werden und erreichen aus dem Stillstand bis zur Höchstgeschwindigkeit ein hohes Drehmoment bis zur Höchstdrehzahl mit einer einzigen Übersetzung. Die Fachwelt diskutiert, ob es sich dabei um Elektroautos oder Hybridfahrzeuge handelt. Die Diskussion ist allerdings überflüssig. Wichtiger wäre nun die Beobachtung der weiteren Entwicklung. Zu erwarten ist nun ein sukzessiver Ersatz der Motoren zur Stromerzeugung. Bei den Hybridantrieben sind bereits Benzinmotoren durch Dieselaggregate ersetzt worden, um weniger Brennstoff zu verbrauchen. Sobald die Brennstoffzelle alltagstauglich ist, werden die Benzin- und Dieselaggregate durch Brennstoffzellen ersetzt und der bisherige Tank weicht dem Druckbehälter für Wasserstoff. Damit wird die Problematik der Batteriekapazitäten umgangen und das Grundprinzip eines Hybridfahrzeuges beibehalten. Es hat dann mit der Brennstoffzelle noch immer einen Verbrennungsmotor und einen elektrischen Antrieb. Nur die Verhältnisse und die Bauart wurden verändert.
Siehe auch die Vor- und Nachteile der Hybridantrieb Arten
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