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Hybridantrieb

Krücke oder Brücke?

Welcher Autofahrer würde sich einen Ersatzantrieb in den Kofferraum legen für den Fall, dass der Originalantrieb schlapp macht? Die Autoindustrie tut’s, allerdings wohl nur so lange, bis man mit rein elektrischem Antrieb 800 Kilometer Autobahn am Strang abspulen kann, so die Meinung hierzulande. Insofern wird der Hybridantrieb lediglich als Brückentechnik zum rein elektrischen Antrieb betrachtet.

Die Nachteile der Stromspeicher – geringe Energiedichte, hohes Gewicht, teure Herstellung, kurze Lebensdauer – ließen so manchen E-Wagenbauer auch in der Vergangenheit wieder zum Benzinmotor greifen. Koppelt man ihn mit einem Elektro-Motor, spricht man vom Hybrid (griech. „Von zweierlei Herkunft“).

Das nachfolgend beschriebene Objekt ist ausgestellt im Deutschen Museum München:
Im Herbst 1973 stellte Bosch einen benzin-elektrisch angetriebenen Ford Escort-Kombiwagen vor, dessen Antriebseinheit – 4-Zylindermotor, Reibungskupplung, E-Motor – heute im Deutschen Museum ausgestellt ist. Der Parallel-Hybrid mit Energierückgewinnung (Rekuperation) leistete 44 PS/32 kW (Benzinmotor) plus 22 PS/16 kW (E-Motor), die Leistungszuteilung erfolgte manuell über Wählhebel.


  • Erste Hybrid-Ansätze schon vor über 100 Jahren

    Mit dieser ältesten Form des Hybrid-Antriebs experimentierte als erster wohl Artillerie-Offizier Emilio de la Cuadra in Barcelona, der 1898 einen leichten Zweisitzer (Voiturette) mit De Dion Bouton-Motor und E-Antrieb bestückte. Bekannter wurden Henri und Nicolas Pieper in Lüttich, die ab 1899 unter anderem Voituretten mit Hybridantrieb bauten.

    Nach Pieper-Lizenz stellte die SA Auto-Mixte von zirka 1905 bis 1910 benzin-elektrisch angetriebene Nutzfahrzeuge her. Jakob Lohner in Wien baute ab 1900 batterie-elektrische, ab 1901 benzin-elektrische Personenautos nach Konstruktion Ferdinand Porsche, denen 1903/04 Nutzfahrzeuge mit identischem Antrieb folgten. Besonderheit bei den Elektrowagen und dem als Mixte bezeichneten Hybrid-System waren die als Radkörper ausgelegten E-Motoren, nicht ganz korrekt als Radnabenmotoren bezeichnet.

    Porsche wollte mit den Radkörpermotoren eine PS-zehrende und verschleißanfällige Kraftübertragung umgehen, handelte sich jedoch wegen niedriger Drehzahlen einen geringen Wirkungsgrad ein. Von den Mixte-Fahrzeugen konnte Lohner zwischen 1901 und 1906 nur eine Handvoll verkaufen. Austro-Daimler setzte den Bau benzin-elektrischer Antriebe fort und lieferte bis in den Ersten Weltkrieg hinein Feuerwehren und Militär-Zugmaschinen nach dem Mixte-System, meist mit Radkörpermotoren.

    Radmotoren in der Felgenschüssel werden seit den 1990er Jahren wieder im Omnibusbau eingesetzt und kommen demnächst bei Pkw.

    Das nachfolgend beschriebene Objekt ist ausgestellt im Deutschen Museum München:
    Erster deutscher serienmäßiger Hybrid-Personenwagen: Audi Duo, basierend auf dem ersten Hybridentwurf Audi 100 Avant Quattro von 1989. Antrieb der Vorderräder durch einen Benzinmotor (136 PS/100 kW), der Hinterräder durch einen Elektromotor (12,6 PS/9,3 kW). Sein nicht subventionierter, mit etwa 60.000 DM zu hoher Preis zwang nach einem Jahr zur Produktionseinstellung. Bauzeit 1997 bis 1998, Stückzahl etwa 50.


  • Energiekrise in den 70ern führte zum Revival

    Bis spätestens 1910 hatte sich herausgestellt, dass sich der Hybrid-Antrieb besser für Nutzfahrzeuge eignet als für PKW, weil das Gewicht von zwei Antriebssystemen mitgeschleppt werden muss. So tauchten in den folgenden Jahren hauptsächlich Nutzfahrzeuge mit Mischantrieb auf, beispielsweise Kommunalfahrzeuge von Faun ab 1927. Danach fegte der wirtschaftlichere Dieselmotor den Hybrid von dannen.

    Die beiden Energiekrisen in den 1970er Jahren veranlassten nicht nur die Omnibusbauer Neoplan, MAN und Mercedes, sich mit alternativen Antrieben zu befassen, es tauchten auch wieder Hybrid-Pkw auf, meist Prototypen.

    VW stellte 1991 bis 1993 zwanzig Golf Hybrid-Versuchswagen mit Dieselmotoren der ETH Zürich zur Verfügung. Den ersten käuflichen Hybrid-Pkw neuerer Zeit bot Audi mit dem Duo an (Herbst 1997 bis 1998), gefolgt von Toyota (Dezember 1997) und Honda (1999).

    Dank Subventionen und der Diesel skeptischen Länder Japan, USA und China konnten die Japaner Großserien ihrer Hybrid-Modelle auflegen. Um ihre Exportmärkte nicht zu verlieren und um die ab 2015 geltenden Flottenverbräuche und -emissionen (130 g/km CO2) einhalten zu können, mussten deutsche Hersteller nachziehen.

    Das nachfolgend beschriebene Objekt ist ausgestellt im Deutschen Museum München:
    Beim (Parallel-)Hybridantrieb des Toyota Prius wird die Antriebskraft des Benzinmotors (58 PS/43 kW) in zwei Stränge aufgeteilt: Via Planetengetriebe auf die (vorderen) Antriebsräder und auf den (Starter-)Generator, der seinerseits den Elektromotor (41 PS/30 kW) antreibt oder die Metall-Hydrid-Batterie auflädt. Es kann elektrisch, mit Benzin oder mit Benzin- und E-Motor gemeinsam gefahren werden.


  • Hybridarten

    Seit 1900 haben sich die Anforderungen geändert und Begriffe neu eingebürgert. In der Frühzeit ging es besonders bei Nutzfahrzeugen um die Vermeidung von Schaltstößen und Getriebeschäden. Umweltverträglichkeit und Rohstoffschonung spielen erst seit den 1970er Jahren eine Rolle.

    Man unterscheidet in zwei (Voll-)Hybridarten: Beim Serienhybrid produziert der Verbrennungsmotor den elektrischen Strom, der via Elektromotor die Räder antreibt. Beim Parallelhybrid beteiligen sich Verbrennungs- und Elektromotor gemeinsam am Vortrieb, wobei eine Leistungselektronik den Einsatz der jeweiligen Antriebsart lastabhängig steuert.

    Mild- und Medium-Hybrid (Unterstützung des Verbrennungsmotors durch integrierten Starter-Generator), Steckdosen- oder Plug-in-Hybrid (Aufladung der Akkus außer durch Verbrennungsmotor und Rekuperation auch durch das Stromnetz) und Mikro-Hybrid (Start-Stopp-Automatik mit Rekuperation) stellen lediglich eine Elektrifizierung des Antriebsstrangs dar.

    Verbundantriebe sind grundsätzlich unwirtschaftlich: Leistungselektronik und je zwei Antriebssysteme und Energiespeicher treiben Gewicht und Kosten nach oben, die Zuladung nach unten. Im Stadtverkehr zeigt der Hybrid Vorteile in Verbrauch und Emissionen gegenüber Turbodieseln, im Landstraße-Autobahn-Mix kaum.

     

    Bildquelle: Deutsches Museum München

     

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