hybride Zeit

In einer Situation, in der es schwierig ist, sein ganzes Geld in reine Elektroautos zu stecken, schon allein wegen der immer noch unbefriedigenden Reichweite, mangelhaften Batterien, problematischem Langzeitladen und Bedenken hinsichtlich des Umweltbewusstseins, werden Hybridlösungen zu einem vernünftigen Mittelweg. Dies lässt sich an den Autoverkaufsergebnissen ablesen.

Hybridauto Hierbei handelt es sich um ein Fahrzeug, das mit einem typischen System ausgestattet ist Motor und eine oder mehrere (1). Durch den Elektroantrieb lässt sich nicht nur der Kraftstoffverbrauch senken, sondern auch die Leistung steigern. Moderne Hybridautos Nutzen Sie zusätzliche Methoden zur Verbesserung der Energieeffizienz, wie z. In einigen Implementierungen wird ein Verbrennungsmotor verwendet, um Strom zu erzeugen, der einen Elektromotor antreibt.

1. Diagramm eines dieselelektrischen Hybridautos

In vielen Hybridausführungen Abgas Emissionen Sie wird auch reduziert, indem der Verbrennungsmotor beim Parken ausgeschaltet und bei Bedarf wieder eingeschaltet wird. Die Konstrukteure streben danach, sicherzustellen, dass das Zusammenspiel mit dem Elektromotor seine Leistung optimiert. Wenn beispielsweise ein Verbrennungsmotor mit niedrigen Drehzahlen läuft, ist sein Wirkungsgrad gering, da er die meiste Energie benötigt, um seinen eigenen Widerstand zu überwinden. In einem Hybridsystem kann diese Reserve genutzt werden, indem die Drehzahl des Verbrennungsmotors auf ein zum Laden der Batterie geeignetes Niveau erhöht wird.

Fast so alt wie Autos

Die Geschichte der Automobil-Hybride beginnt üblicherweise im Jahr 1900, als Ferdinand Porsche auf der Weltausstellung in Paris ein Modell vorstellte. Hybrid Lohner-Porsche Mixte (2), das weltweit erste dieselelektrische Hybridfahrzeug. Später wurden mehrere hundert Exemplare dieses Autos verkauft. Zwei Jahre später baute Knight Neftal einen Hybrid-Rennwagen. Im Jahr 1905 stellte Henri Pieper einen Hybridantrieb vor, bei dem ein Elektromotor Batterien aufladen konnte.

Im Jahr 1915 entwickelte die Woods Motor Vehicle Company, ein Hersteller von Elektrofahrzeugen, ein Dual-Power-Modell mit einem 4-Zylinder-Verbrennungsmotor und einem Elektromotor. Unterhalb einer Geschwindigkeit von 24 km/h wurde das Auto bis dahin ausschließlich mit dem Elektromotor betrieben bis die Batterie leer istund oberhalb dieser Geschwindigkeit wurde der Verbrennungsmotor eingeschaltet, der das Auto auf 56 km/h beschleunigen konnte. Dual Power war ein kommerzieller Misserfolg. Für seinen Preis war es zu langsam und zu schwierig zu fahren.

Im Jahr 1931 schlug Erich Geichen ein Auto vor, dessen Batterien beim Bergabfahren aufgeladen wurden. Die Energieversorgung erfolgte über eine Druckluftflasche, die dank gepumpt wurde kinetische Energie Mit Autoteilen geht es bergab.

SEnergierückgewinnung beim Bremsen, eine Schlüsselerfindung der modernen Hybridtechnologie, wurde 1967 von AMC für American Motors entwickelt und als Energy Regeneration Brake bezeichnet.

1989 brachte Audi ein experimentelles Auto auf den Markt, den Audi Duo. Es war parallel Gitter basierend auf dem Audi 100 Avant Quattro. Das Auto war mit einem 12,8 PS starken Elektromotor ausgestattet, der die Hinterachse antrieb. Er schöpfte Energie daraus Nickel-Cadmium-Batterie. Die Vorderachse wurde von einem 2,3-Liter-Fünfzylinder-Ottomotor mit 136 PS angetrieben. Ziel von Audi war es, ein Auto zu schaffen, das außerhalb der Stadt von einem Verbrennungsmotor und in der Stadt von einem Elektromotor angetrieben wird. Der Fahrer wählte den Verbrennungsmodus oder den elektrischen Fahrmodus. Audi produzierte von diesem Modell nur zehn Exemplare. Grund für das geringe Kundeninteresse war die geringere Leistung als beim Standard-Audi 100 aufgrund der Mehrbeladung.

Der Durchbruch kam aus Fernost

Als Zeitpunkt, ab dem Hybridautos in großem Umfang auf den Markt kamen und wirklich an Popularität gewannen, wird das Jahr 1997 angenommen, als sie auf den japanischen Markt kamen. Toyota Prius (3). Käufer fanden diese Autos zunächst vor allem in umweltsensiblen Kreisen. Dies änderte sich im nächsten Jahrzehnt, als die Ölpreise rapide zu steigen begannen. Seit der zweiten Hälfte des letzten Jahrzehnts begannen auch andere Hersteller mit der Einführung Hybridmodelle, oft basierend auf einer Lizenz von Toyota Hybrid Solutions. In Polen erschien der Prius im Jahr 2004 in den Ausstellungsräumen. Der Prius der zweiten Generation kam im selben Jahr auf den Markt, die dritte im Jahr 2009.

Sie folgte Toyota Honda, ein weiterer japanischer Automobilriese. Verkaufe ein Modell Einblick (4), einen teilweise parallelen Hybrid, den das Unternehmen 1999 in den USA und Japan auf den Markt brachte. Es war ein sparsameres Auto als das Toyota-Produkt. Die Prius-Limousine der ersten Generation verbrauchte in der Stadt 4,5 l/100 km und außerhalb der Stadt 5,2 l/100 km. Zweitüriger Honda Insight Die erste Generation verbrauchte innerorts 3,9 l/100 km und außerhalb der Stadt 3,5 l/100 km.

Toyota hat neue Hybridversionen von Autos auf den Markt gebracht. Produktion Toyota Auris-Hybrid begann im Mai 2010. Es war der erste serienmäßig hergestellte Hybrid in Europa und wurde für weniger als der Prius verkauft. Auris-Hybrid Er hatte den gleichen Antriebsstrang wie der Prius, aber der Benzinverbrauch war geringer – 3,8 l/100 km im kombinierten Zyklus.

Bis Mai 2007 hatte die Toyota Motor Corporation ihre erste Million Hybridfahrzeuge verkauft. Zwei Millionen bis August 2009, 6 Millionen bis Dezember 2013. Im Juli 2015 überstieg die Gesamtzahl der Toyota-Hybride 8 Millionen. Im Oktober 2015 überstiegen die Verkäufe von Toyota-Hybriden allein in Europa eine Million Einheiten. Im ersten Quartal 2019 machten Hybride bereits 50 Prozent aus. Toyotas Gesamtverkäufe auf unserem Kontinent. Beliebteste Modelle In dieser Kategorie gibt es allerdings keine Priusen mehr, sondern durchweg Yaris-Hybrid, C-HR-Hybrid Oraz Corolla-Hybrid. Bis Ende 2020 will Toyota 15 Millionen Hybride verkaufen, was laut Angaben des Unternehmens bereits im Januar dieses Jahres, also 2017, erreicht wurde. am Anfang. Bereits im Jahr 85 gelangten nach Angaben des Herstellers XNUMX Millionen Tonnen in die Atmosphäre. Kohlendioxid weniger.

Während einer über zwei Jahrzehnte dauernden Mainstream-Karriere Auto-Hybride neue Innovationen sind erschienen. Hybrid-Hyundai Elantra LPI (5), der im Juli 2009 in Südkorea auf den Markt kam, war der erste Hybrid mit einem Verbrennungsmotor, der mit Flüssiggas betrieben wird. Elantra ist ein Teilhybrid, der ebenfalls erstmals Lithium-Polymer-Batterien nutzt. Der Elantra verbrauchte 5,6 Liter Benzin pro 100 km und emittierte 99 g/km.₂. Im Jahr 2012 bot Peugeot mit der Einführung des Modells 3008 Hybrid4 auf dem europäischen Markt eine neue Lösung an, nämlich den ersten serienmäßigen Dieselhybrid. Nach Angaben des Herstellers verbrauchte der Transporter 3008 Hybrid 3,8 l/100 km Diesel und emittierte 99 g/km COXNUMX.₂.

5. Hyundai Elantra LPI-Hybrid

Das Modell wurde 2010 auf der New York International Auto Show vorgestellt. Lincoln MKZ Hybrid, die erste Hybridversion, deren Preis mit dem der regulären Version desselben Modells identisch war.

Bis April 2020 wurden seit dem Meilensteinjahr 1997 weltweit mehr als 17 Millionen Hybrid-Elektrofahrzeuge verkauft. Marktführer ist Japan, das bis März 2018 mehr als 7,5 Millionen Hybridfahrzeuge verkaufte, gefolgt von den USA, die bis 2019 insgesamt 5,4 Millionen Einheiten verkauften, und bis Juli 2020 wurden in Europa 3 Millionen Hybridfahrzeuge verkauft. Die bekanntesten Beispiele weit verbreiteter Hybride sind neben dem Prius Hybridversionen anderer Toyota-Modelle: Auris, Yaris, Camry und Highlander, Honda Insight, Lexus GS450h, Chevrolet Volt, Opel Ampera, Nissan Altima Hybrid.

Parallel, seriell und gemischt

Unter dem Gattungsnamen „Hybrid“ verbergen sich derzeit mehrere verschiedene Gattungen. Antriebssysteme und Ideen für mehr Effizienz. Es muss daran erinnert werden, dass klare Klassifizierungen heute, da sich das Design weiterentwickelt und vorantreibt, manchmal scheitern, weil Kombinationen verschiedener Lösungen und neue Erfindungen verwendet werden, die die Reinheit der Definition verletzen. Beginnen wir mit der Aufteilung nach Laufwerkskonfiguration.

W Hybridantrieb Parallel angeordneter Verbrennungsmotor und Elektromotor sind mechanisch mit den Antriebsrädern verbunden. Das Fahrzeug kann von einem Verbrennungsmotor, einem Elektromotor oder beiden angetrieben werden. Dieses Schema wird verwendet in Honda-Autos: Einsicht, Bürgerlichkeit, Übereinstimmung. Ein weiteres Beispiel für ein solches System ist der Riemengenerator/Anlasser von General Motors im Chevrolet Malibu. Bei vielen Modellen arbeitet auch der Verbrennungsmotor als Antrieb Energiegenerator.

Die derzeit auf dem Markt bekannten Parallelantriebe bestehen aus leistungsstarken Verbrennungsmotoren und kleineren (bis zu 20 kW) Elektromotoren sowie kleinen Batterien. Bei diesen Konstruktionen dürfen Elektromotoren nur den Hauptmotor unterstützen und dürfen nicht die Hauptstromquelle sein. Insbesondere im Stadt- und Autobahnverkehr gelten parallele Hybridantriebe als effizienter als Systeme, die ausschließlich auf Verbrennungsmotoren gleicher Größe basieren.

Bei einem sequentiellen Hybridsystem wird das Fahrzeug direkt nur vom Elektromotor angetrieben und der Verbrennungsmotor dient zum Antrieb des Systems. elektrischer Stromgenerator und auch. Der Batteriesatz in diesem System ist normalerweise viel größer, was sich auf die Produktionskosten auswirkt. Es wird angenommen, dass diese Anordnung die Effizienz des Verbrennungsmotors verbessert, insbesondere im Stadtverkehr. Beispiel serieller Hybrid Das ist Nissan e-Power.

Gemischter Hybridantrieb kombiniert die Vorteile der beiden oben genannten Lösungen - parallel und seriell. Diese "Hybrid-Hybride" gelten als leistungsoptimiert im Vergleich zu Serien, die bei niedrigen Drehzahlen am effizientesten sind, und Parallel, die bei höheren Drehzahlen optimal sind. Ihre Herstellung als komplexere Schaltungen ist jedoch teurer als Parallelmotoren. Der dominierende Hersteller von gemischten Hybridantriebssträngen ist Toyota. Sie werden in Autos von Toyota und Lexus, Nissan und Mazda (meist unter Lizenz von Toyota), Ford und General Motors eingesetzt.

Die Leistung von zwei Verbrennungsmotoren und einem Parallelmotor kann mithilfe einer Vorrichtung wie einem Leistungsverteiler, bei dem es sich um einen einfachen Satz Planetengetriebe handelt, auf den Radantrieb übertragen werden. Welle eines Verbrennungsmotors verbunden mit der Gabel der Planetenräder des Getriebes, dem elektrischen Generator - mit seinem zentralen Zahnrad und dem Elektromotor durch das Getriebe - mit dem Außenzahnrad, von dem das Drehmoment auf die Räder übertragen wird. Dadurch können Sie einen Teil übertragen Drehzahl und das Drehmoment des Verbrennungsmotors auf die Räder und teilweise auf den Generator. Damit Motor Es kann unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit im optimalen Geschwindigkeitsbereich arbeiten, etwa beim Anfahren aus dem Stillstand, und der vom Generator erzeugte Strom wird zum Antrieb eines Elektromotors genutzt, dessen hohes Drehmoment vom Verbrennungsmotor zum Antrieb unterstützt wird die Räder. Der Computer, der den Betrieb des gesamten Systems koordiniert, regelt die Belastung des Generators und die Stromversorgung des Elektromotors und steuert so den Betrieb des Planetengetriebes elektromechanisches stufenloses Getriebe. Beim Abbremsen und Bremsen fungiert der Elektromotor als Generator zum Aufladen der Batterie, beim Starten des Verbrennungsmotors fungiert die Lichtmaschine als Generator. Anlasser.

W Vollhybridantrieb Das Auto kann seine Energie entweder allein vom Motor, allein von der Batterie oder von beiden beziehen. Beispiele für ein solches System sind Hybrid Synergy Drive Toyota, hybrid System Ford, Zwei-Modus-Hybrid Produktion General Motors/Chryslert. Beispiele für Autos: Toyota Prius, Toyota Auris Hybrid, Ford Escape Hybrid sowie Lexus RX400h, RX450h, GS450h, LS600h und CT200h. Diese Autos benötigen große, effiziente Batterien. Durch den Einsatz eines Energieverteilungsmechanismus gewinnen Fahrzeuge eine größere Flexibilität auf Kosten einer zunehmenden Systemkomplexität.

Teilhybrid Im Prinzip handelt es sich um ein normales Auto mit verlängertem Anlasser, der es Ihnen ermöglicht, den Verbrennungsmotor bei jeder Bergabfahrt, beim Bremsen oder Anhalten auszuschalten und bei Bedarf auch schnell den Motor zu starten.

Anlasser Es wird normalerweise zwischen Motor und Getriebe eingebaut und ersetzt den Drehmomentwandler. Liefert beim Zünden zusätzliche Energie. Zubehör wie Radio und Klimaanlage können eingeschaltet werden, wenn der Verbrennungsmotor nicht läuft. Beim Bremsen werden die Batterien geladen. Im Vergleich zu Vollhybriden Teilhybride verfügen über kleinere Batterien und einen kleineren Elektromotor. Daher sind ihr Leergewicht und ihre Produktionskosten geringer. Ein Beispiel für ein solches Design war der Chevrolet Silverado Hybrid in Originalgröße, der in den Jahren 2005–2007 hergestellt wurde. Er sparte bis zu 10 Prozent. beim Aus- und Einschalten des Verbrennungsmotors und Energierückgewinnung beim Bremsen.

Hybride aus Hybriden und Elektrofahrzeugen

Es lohnt sich, mehr Zeit mit einer anderen Kategorie von Hybridfahrzeugen zu verbringen, die in gewisser Weise einen weiteren Schritt in Richtung „reiner Elektrik“ darstellt. Dabei handelt es sich um Hybridfahrzeuge (PHEVs), bei denen die Batterien für elektrischer Antrieb kann auch über eine externe Quelle aufgeladen werden (6). Somit kann ein PHEV als Hybrid zwischen einem Hybrid- und einem Elektrofahrzeug betrachtet werden. Es ist ausgestattet Ladestecker. Dadurch sind auch die Batterien um ein Vielfaches größer, was den Einbau eines leistungsstärkeren Elektromotors ermöglicht.

6. Diagramm eines Hybridautos

Dadurch verbrauchen Hybridautos weniger Kraftstoff als klassische Hybridautos, können mit Strom in der Regel etwa 50–60 km weit fahren, ohne den Verbrennungsmotor zu starten, und haben auch eine bessere Leistung, da Hybridautos oft die leistungsstärksten Optionen sind. dieses Model.

Die Reichweite eines PHEV ist um ein Vielfaches größer als die von Hybridfahrzeugen ohne diese Funktion. Für Fahrten durch die Stadt, zur Arbeit oder zum Einkaufen reichen diese mehreren Dutzend Kilometer völlig aus. Zum Beispiel in Skoda Superb iV (7) Die Batterie kann bis zu 13 kWh Strom speichern und ermöglicht im emissionsfreien Modus eine Reichweite von bis zu 62 km. Dadurch können wir, wenn wir unseren Hybrid zu Hause parken und nach Hause zurückkehren, einen durchschnittlichen Kraftstoffverbrauch von 0 l/100 km erreichen. Der Verbrennungsmotor schützt die Batterie vor dem Entladen an einem Ort ohne Zugang zu einer Stromquelle und sorgt natürlich dafür, dass Sie sich bei langen Fahrten keine Sorgen um die Reichweite machen müssen.

7. Skoda Superb iV Hybrid beim Laden

Gleichermaßen wichtig Hybridtyp ausgestattet mit leistungsstarken Elektromotoren Skoda Superb iV seine Parameter betragen 116 PS. und 330 Nm Drehmoment. Dadurch beschleunigt das Auto nicht nur sofort (der Elektromotor treibt das Auto genauso schnell an, egal mit welcher Geschwindigkeit es gerade fährt), denn laut Skoda beschleunigt der Superb in 60 Sekunden auf 5 km/h kann das Auto zudem auf 140 km/h beschleunigen – das ermöglicht stressfreies und emissionsfreies Fahren, beispielsweise auf Ringstraßen oder Autobahnen.

Während der Fahrt wird ein Auto normalerweise von beiden Motoren angetrieben (der Verbrennungsmotor wird mit Strom betrieben und verbraucht daher weniger Kraftstoff als ein herkömmliches Auto). Wenn Sie jedoch vom Gas gehen, bremsen oder mit konstanter Geschwindigkeit fahren, wird der interne Verbrennungsmotor angetrieben Verbrennungsmotor schaltet den Motor ab und erst dann Elektromotor treibt die Räder an. Die Maschine funktioniert also genauso klassische Hybride und stellt auf die gleiche Weise Energie wieder her - bei jedem Bremsen wird Energie wiederhergestellt und geht in Form von elektrischem Strom zu den Batterien; es dient künftig gerade dazu, dass der Verbrennungsmotor öfter abgeschaltet werden kann.

Das erste Plug-in-Hybridauto wurde im Dezember 2008 vom chinesischen Hersteller BYD Auto auf den Markt gebracht. Dies war das Modell F3DM PHEV-62. Premiere der Plug-in-Hybrid-Version des weltweit beliebtesten Elektroautos, Chevrolet Volt, fand im Jahr 2010 statt. T.aufwachen Premiere im Jahr 2012.

Obwohl nicht alle Modelle gleich funktionieren, können die meisten in zwei oder mehr Modi betrieben werden: „rein elektrisch“, bei dem Motor und Batterie die gesamte Energie für das Fahrzeug bereitstellen, und „Hybrid“, bei dem sowohl Strom als auch Benzin verwendet werden. PHEVs arbeiten typischerweise im vollelektrischen Modus und werden mit Strom betrieben, bis die Batterie leer ist. Einige Modelle wechseln in den Hybridmodus, sobald eine Zielgeschwindigkeit auf der Autobahn erreicht ist, in der Regel etwa 100 km/h.

Neben dem oben beschriebenen Skoda Superb iV sind die bekanntesten und beliebtesten Hybridmodelle der Kia Niro PHEV, Hyundai Ioniq Plug-in, BMW 530e und X5 xDrive45e, Mercedes E 300 ei E 300 de, Volvo XC60 Recharge, Ford Kuga PHEV, Audi Q5 TFSI e, Porsche Cayenne E-Hybrid.

Hybriden aus den Tiefen des Meeres bis zum Himmel

Es sei daran erinnert, dass Hybridantrieb nicht nur im Pkw-Segment und im Pkw-Bereich allgemein eingesetzt. Zum Beispiel Hybridantriebssysteme verwenden Dieselmotoren oder turboelektrisch zum Antrieb von Eisenbahnlokomotiven, Bussen, Lastkraftwagen, mobilen hydraulischen Maschinen und Schiffen.

Bei großen Bauwerken sieht es meist so aus Diesel-/Turbinenmotor treibt einen elektrischen Generator an oder Hydropumpeder einen Elektro-/Hydraulikmotor antreibt. Bei größeren Fahrzeugen werden die relativen Leistungsverluste reduziert und die Vorteile der Leistungsverteilung über Kabel oder Rohre statt über mechanische Komponenten kommen deutlicher zum Vorschein, insbesondere bei der Leistungsübertragung auf mehrere Antriebssysteme wie Räder oder Propeller. Bis vor Kurzem verfügten schwere Fahrzeuge über einen geringen Vorrat an Sekundärenergie, beispielsweise Hydrospeicher/Akkumulatoren.

Einige der ältesten Hybriddesigns waren nichtnukleare U-Boot-Antriebe, betrieben mit Rohdiesel und U-Boot-Batterien. Beispielsweise verwendeten U-Boote des Zweiten Weltkriegs sowohl serielle als auch parallele Systeme.

Weniger bekannte, aber nicht weniger interessante Designs sind es Kraftstoff-Hydraulik-Hybride. 1978 bauten Studenten des Minnesota Hennepin Vocational and Technical Center in Minneapolis einen Volkswagen Käfer um Benzin-Hydraulik-Hybrid mit vorgefertigten Teilen. In den 90er Jahren entwickelten amerikanische Ingenieure des EPA-Labors ein „petrohydraulisches“ Getriebe für die typische amerikanische Limousine.

Im gemischten Stadt- und Autobahnfahrzyklus erreichte der Testwagen eine Geschwindigkeit von etwa 130 km/h. Die Beschleunigung von 0 auf 100 km/h betrug mit einem 8-Liter-Dieselmotor 1,9 Sekunden. Die EPA schätzt, dass in Massenproduktion hergestellte hydraulische Komponenten den Fahrzeugpreis nur um 700 US-Dollar erhöhten. EPA-Tests testeten das benzinhydraulische Hybriddesign des Ford Expedition, das im Stadtverkehr 7,4 Liter Kraftstoff pro 100 km verbrauchte. Das amerikanische Kurierunternehmen UPS betreibt derzeit zwei Lkw mit dieser Technologie (8).

8. Hydraulischer Hybrid im Dienst von UPS

Das US-Militär führte Tests durch Hybrid-Humvee-SUVs seit 1985. In den Auswertungen wurde nicht nur eine höhere Dynamik und ein geringerer Kraftstoffverbrauch festgestellt, sondern beispielsweise auch eine geringere thermische Signatur und ein leiserer Betrieb dieser Maschinen, was, wie Sie sich vorstellen können, bei militärischen Anwendungen von großer Bedeutung sein kann.

Frühform Hybridantriebssystem im Seeverkehr Es gab Schiffe mit Segeln an Masten und Dampfmaschinen unter Deck. Ein anderes Beispiel wurde bereits erwähnt dieselelektrisches U-Boot. Zu den neueren, wenn auch veralteten Hybridantriebssystemen für Schiffe gehören unter anderem große Drachen, die von Unternehmen wie SkySails hergestellt werden. Drachen schleppen Sie können in Höhen fliegen, die um ein Vielfaches höher sind als die höchsten Schiffsmasten, und so stärkere und anhaltendere Winde abfangen.

Hybridkonzepte haben endlich Einzug in die Luftfahrt gehalten. Beispielsweise war der Flugzeugprototyp (9) bis XNUMX mit einem Hybridmembransystem (REM) ausgestattet Motorstromversorgungwelches mit einem konventionellen Propeller verbunden ist. Die Brennstoffzelle liefert die gesamte Energie für die Reisephase. Während des Starts und Steigflugs, dem Flugabschnitt, der die meiste Energie benötigt, nutzt das System leichte Lithium-Ionen-Batterien. Bei dem Demonstrationsflugzeug handelt es sich ebenfalls um einen Dimona-Motorsegler, der von der österreichischen Firma Diamond Aircraft Industries gebaut wurde und Änderungen am Design des Flugzeugs vornahm. Mit einer Flügelspannweite von 16,3 Metern wird das Flugzeug mit Energie aus einer Brennstoffzelle eine Geschwindigkeit von etwa 100 km/h erreichen können.

9. Boeing-Brennstoffzellen-Demonstrationsflugzeug

Nicht alles ist rosa

Es ist nicht zu leugnen, dass aufgrund der Komplexität der Konstruktion von Hybridautos im Vergleich zu konventionellen Autos die Reduzierung der Emissionen während des Betriebs des Autos diese Emissionen mehr als ausgleicht. Hybridfahrzeuge können den Ausstoß smogverursachender Schadstoffe um 90 Prozent reduzieren. und die Kohlenstoffemissionen halbieren.

Trotz der Tatsache, dass Hybridauto Obwohl sie weniger Kraftstoff verbrauchen als herkömmliche Autos, besteht immer noch das Problem der schädlichen Auswirkungen einer Hybridautobatterie auf die Umwelt. Heutzutage gibt es bei den meisten Hybridautobatterien zwei Typen: Nickel-Metallhydrid-Batterien oder Lithium-Ionen-Batterien. Allerdings gelten beide noch immer als umweltfreundlicher als Bleibatterien, die derzeit den Großteil der Starterbatterien in Benzinautos ausmachen.

Hierbei ist zu beachten, dass die Daten nicht eindeutig sind. Allgemeine Toxizitätswerte und Umweltauswirkungen Nickel-Hydrid-Batterien gelten als deutlich niedriger als im vorliegenden Fall Blei-Säure-Batterien oder mit Cadmium. Andere Quellen sagen, dass Nickel-Metallhydrid-Batterien viel giftiger sind als Blei-Säure-Batterien und dass Recycling und sichere Entsorgung viel aufwändiger sind. Verschiedene lösliche und unlösliche Nickelverbindungen wie Nickelchlorid und Nickeloxid haben in Tierversuchen eine bekannte krebserzeugende Wirkung gezeigt.

Akkumulatoren litowo-jonowe Sie gelten heute als attraktive Alternative, da sie die höchste Energiedichte aller Batterien aufweisen und bei gleichzeitiger Speicherung größerer Volumina mehr als die dreifache Spannung von Nickel-Metallhydrid-Batteriezellen erzeugen können. Elektrische Energie. Diese Batterien erzeugen außerdem mehr Strom und sind effizienter, wodurch Elektroschrott in größerem Maße vermieden wird und eine überragende Langlebigkeit gewährleistet wird, wobei die Batterielebensdauer der eines Fahrzeugs nahe kommt. Darüber hinaus reduziert der Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien das Gesamtgewicht des Fahrzeugs um 30 Prozent. geringerer Kraftstoffverbrauch als benzinbetriebene Fahrzeuge mit daraus resultierender Reduzierung der CO-Emissionen₂.

Leider sind die betrachteten Technologien dazu bestimmt, auf schwer zu findende und teurere Materialien angewiesen zu sein. Runter Entwurf von Elektromotoren und andere Teile von Hybridautos benötigen unter anderem Seltenerdmetalle. Zum Beispiel Dysprosium, ein Seltenerdelement, das für die Herstellung verschiedener Arten fortschrittlicher Elektromotoren und Batteriesysteme in Hybridantriebssträngen unerlässlich ist. Oder Neodym, ein weiteres Seltenerdmetall, das ein wichtiger Bestandteil hochfester Magnete ist, die in Permanentmagnetmotoren verwendet werden.

Fast alle seltenen Erden der Welt stammen hauptsächlich aus China. Mehrere nicht-chinesische Quellen wie z Hoidas-See im Norden Kanadas bzw Berg Veld in Australien befindet es sich derzeit in der Entwicklung. Wenn wir keine alternativen Lösungen finden, sei es in Form neuer Vorkommen oder Materialien, die seltene Metalle ersetzen, werden die Materialpreise sicherlich steigen. Und dies könnte Pläne zur Reduzierung der Emissionen zunichte machen, indem Benzin schrittweise vom Markt verdrängt wird.

Neben steigenden Preisen gibt es auch Probleme ethischer Natur. Im Jahr 2017 stellte ein UN-Bericht Missbräuche fest Kinder in Kobaltminen, ein äußerst wichtiger Rohstoff für unsere grünen Technologien, einschließlich der neuesten Generation von Elektromotoren in der Demokratischen Republik Kongo (DCR). Die Welt erfuhr von Kindern, die bereits im Alter von vier Jahren zur Arbeit in schmutzigen, gefährlichen und oft giftigen Kobaltminen gezwungen wurden. Die Vereinten Nationen schätzen, dass jedes Jahr etwa achtzig Kinder in diesen Minen sterben. Bis zu 40 Minderjährige wurden täglich zur Arbeit gezwungen. Manchmal ist das der schmutzige Preis unserer reinen Hybriden.

Die Innovationen im Bereich Abgasrohr sind ermutigend

Es gibt jedoch auch gute Nachrichten für Hybridmethoden und ein allgemeiner Wunsch nach saubereren Autos. Forscher haben kürzlich eine vielversprechende und überraschende Lösung entwickelt einfache Modifikation von Dieselmotorendie in Hybridsystemen mit Elektroantrieb kombiniert werden können. Dieselantriebe Dies könnte sie kleiner, billiger und wartungsfreundlicher machen. Und das Wichtigste: Sie werden sauberer.

Charles Muller und drei Kollegen am Forschungszentrum Sandia National Laboratory arbeiteten an einer Modifikation namens Channel Fuel Injection (DFI-). Es basiert auf dem einfachen Prinzip eines Bunsenbrenners. Wissenschaftler sagen, dass DFI die Emissionen und die Tendenz von DPFs, sich durch Ruß zu verstopfen, reduzieren kann. Laut Mueller könnte seine Erfindung sogar die Ölwechselintervalle verlängern, indem sie die Rußmenge im Kurbelgehäuse reduziert.

Wie funktioniert es also? Düsen Bei einem herkömmlichen Dieselmotor erzeugen sie fette Gemische im Brennraumbereich. Wissenschaftlern zufolge enthalten diese Gebiete jedoch zwei- bis zehnmal mehr Brennstoff, als für seine vollständige Verbrennung erforderlich ist. Bei solch einem Kraftstoffüberschuss bei hohen Temperaturen sollte die Tendenz zur Bildung großer Rußmengen bestehen. Durch die Installation von DFI-Kanälen kann Dieselkraftstoff effizient und mit geringer oder keiner Rußbildung verbrannt werden. „Unsere Mischungen enthalten weniger Kraftstoff“, erklärt Müller in einer Veröffentlichung über die neue Technologie.

Bei den Kanälen, von denen Herr Müller spricht, handelt es sich um Rohre, die in geringem Abstand vom Austritt aus den Einspritzdüsenlöchern installiert sind. Sie werden an der Unterseite des Zylinderkopfes neben dem Injektor montiert. Müller geht davon aus, dass sie irgendwann aus einer hochhitzebeständigen Legierung hergestellt werden, um der thermischen Energie der Verbrennung standzuhalten. Ihm zufolge werden die zusätzlichen Kosten, die mit der Umsetzung der von seinem Team entwickelten Erfindung verbunden sind, jedoch gering sein.

Wenn das Verbrennungssystem weniger Ruß produziert, kann es effizienter genutzt werden. Abgasrückführungssystem (AGR) zur Reduzierung von Stickoxiden, NOx. Laut den Entwicklern der Lösung könnte dadurch die aus dem Motor austretende Ruß- und NOx-Menge auf ein Zehntel des derzeitigen Niveaus reduziert werden. Sie weisen außerdem darauf hin, dass ihr Konzept dazu beitragen wird, den CO-Ausstoß zu reduzieren.₂ und andere Stoffe, die die globale Erwärmung verursachen.

Das oben Gesagte ist nicht nur ein Signal dafür, dass wir uns vielleicht nicht so schnell von den Dieselmotoren verabschieden werden, von denen viele bereits aufgegeben haben. Innovationen in der Verbrennungsantriebstechnologie führen die Denkweise fort, die den Aufstieg von Hybridfahrzeugen vorantreibt. Dabei handelt es sich um eine Strategie kleiner Schritte, die die Umweltauswirkungen von Fahrzeugen schrittweise verringert. Es ist schön zu wissen, dass Innovationen in diese Richtung nicht nur im elektrischen Teil des Hybrids, sondern auch im Kraftstoffteil auftauchen.