Woher bekommen Hybridautos ihren Strom?
Hybride sind die beliebteste Art von Öko-Autos weltweit. Ihre Beliebtheit ist auf erhebliche Preissenkungen zurückzuführen – die meisten Hybridfahrzeuge kosten mittlerweile genauso viel wie ein vergleichbarer Diesel mit derselben Konfiguration. Der zweite Grund ist die Benutzerfreundlichkeit: Hybridfahrzeuge werden wie jedes andere Fahrzeug mit Verbrennungsmotor betankt und nicht an der Steckdose aufgeladen. Aber woher bekommt der Elektromotor seinen Strom, wenn es keine Lademöglichkeiten gibt?
Heutzutage gibt es verschiedene Motorentechnologien auf dem Markt, die Abgasemissionen reduzieren oder eliminieren. Hybridautos sind am weitesten verbreitet, aber wer in einen alternativen Antriebsstrang investieren möchte, kann auch zwischen Plug-in-Hybriden (PHEVs), Elektrofahrzeugen (EVs) und in einigen Ländern auch Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen (FCVs) wählen. Der Vorteil dieser drei Lösungen liegt in der Möglichkeit des emissionsfreien Fahrens. Allerdings sind damit auch einige logistische Herausforderungen verbunden: Autos, die mit Strom aus dem Stromnetz betrieben werden, benötigen eine längere Zeit zum Aufladen ihrer Batterien. Nicht jeder hat einfachen Zugang zu einer Steckdose im Freien oder einer Schnellladestation. Das Auftanken von Wasserstoffautos dauert nur wenige Minuten und hat tendenziell eine größere Reichweite als Elektroautos, doch das Tankstellennetz ist noch in Arbeit. Daher werden Hybridautos noch einige Zeit lang die beliebteste Form des umweltfreundlichen Fahrens bleiben.
Hybride sind autark, wenn es um das Laden der Batterie geht, die den Elektromotor antreibt. Das Hybridsystem erzeugt Strom durch zwei Lösungen – ein Bremsenergierückgewinnungssystem und eine Optimierung des Verbrennungsmotors.
Die erste basiert auf dem Zusammenspiel des Bremssystems mit dem Generator. Wenn der Fahrer auf das Bremspedal tritt, funktionieren die Bremsen nicht sofort. Stattdessen wird zunächst ein Generator gestartet, der die Energie der durchdrehenden Räder in Strom umwandelt. Die zweite Möglichkeit, die Batterie aufzuladen, ist die Verwendung eines Benzinmotors. Man fragt sich: Was ist das für eine Ersparnis, wenn der Verbrennungsmotor als Generator dient? Nun, dieses System ist so konzipiert, dass es Energie nutzt, die in herkömmlichen Autos verschwendet wird. Das Hybridsystem von Toyota ist darauf ausgelegt, den Motor so oft wie möglich im optimalen Drehzahlbereich zu halten, selbst wenn die Fahrgeschwindigkeit niedrigere oder höhere Drehzahlen erfordert. Während der dynamischen Beschleunigung wird der Elektromotor aktiviert, der Leistung hinzufügt und es dem Fahrer ermöglicht, im vom Fahrer gewünschten Tempo zu beschleunigen, ohne den Verbrennungsmotor zu überlasten. Wenn andererseits niedrigere Drehzahlen ausreichen, um das Auto anzutreiben, hält das System den Motor immer noch im optimalen Bereich, wobei überschüssige Leistung an die Lichtmaschine geleitet wird. Dank dieser Unterstützung wird der Benzinmotor nicht überlastet, verschleißt weniger und verbraucht weniger Benzin.
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Die Hauptaufgabe des Elektromotors besteht darin, den Benziner in Zeiten höherer Belastung – beim Anfahren und Beschleunigen – zu unterstützen. Bei Fahrzeugen mit Vollhybridantrieb ist der Einsatz auch separat möglich. Die elektrische Reichweite des Toyota Prius beträgt jeweils ca. 2 km. Dies reicht auf den ersten Blick nicht aus, wenn wir uns fälschlicherweise vorstellen, dass der Elektromotor während der gesamten Fahrt nur für eine so kurze Strecke genutzt werden kann und für die restliche Zeit unbrauchbar ist. Bei Toyota-Hybriden ist das Gegenteil der Fall. Der Elektromotor wird fast ständig eingesetzt – entweder zur Unterstützung eines Benzinaggregats oder für den autarken Betrieb. Dies ist möglich, weil das Antriebssystem die Batterie über die beiden oben beschriebenen Mechanismen nahezu ständig nachlädt.
Die Wirksamkeit dieser Lösung wurde durch kürzlich von der Universität Rom durchgeführte Tests nachgewiesen. 20 Fahrer fuhren mit dem neuen Priuss mehrmals zu unterschiedlichen Tageszeiten 74 km in und um Rom. Die in der Studie zurückgelegte Gesamtstrecke betrug 2200 km. Im Durchschnitt legten die Autos 62,5 % der Strecke rein elektrisch zurück, ohne dabei Abgase auszustoßen. Bei typischer Stadtfahrt waren diese Werte sogar noch höher. Das System zur Bremsenergierückgewinnung erzeugte 1/3 des vom getesteten Prius verbrauchten Stroms.
