Hybrid­an­trieb

• Verbrennungsmotor und Elektromotor im Fahrzeug verbaut
• Antrieb kann durch beide Motoren erfolgen
• Betankung mit normalem Kraftstoff möglich
• Hauptsächlich werden Benzinmotoren eingesetzt
• Plug-in-Hybrid = Weiterentwicklung des normalen Hybridautos

Ein Auto mit Hybridantrieb greift auf zwei Energie-Quellen zurück: einen Elektro- und einen Verbrennungsmotor. Bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit erbringt der Hybrid seine Leistung elektrisch. Wird diese überschritten, schaltet das Fahrzeug zur Unterstützung den Verbrennungsmotor zu.

Durch den Hybridantrieb kann der Verbrennungsmotor nun generell effizienter arbeiten. Er bleibt länger im optimalen Drehzahlbereich und erzielt somit einen höheren Wirkungsgrad. Die überschüssige Energie des Motors fließt in die Akkus, die den Elektromotor mit Strom versorgen. Auch Brems-Energie wird zurückgewonnen und verarbeitet. Arbeiten Verbrennungs- und Elektromotor beim Beschleunigen oder Anfahren zusammen, kann die Stärke des Verbrennungsmotors „reduziert“ werden. Dies bezeichnet man als Downsizing. Das Fahrzeug zieht seine Kraft so mehr aus elektrischer Quelle und verringert den Kraftstoffverbrauch. Besteht während der Fahrt kein Bedarf des Verbrennungsmotors, kann er vollständig vom Elektromotor ersetzt werden. Dadurch stoßen Hybridautos weniger Emissionen und Schadstoffe aus und sind insgesamt leiser. Oft wird der Hybridantrieb der Einfachheit halber auch als Hybridmotor bezeichnet. Da es allerdings zwei Motoren gibt, die sich ergänzen, passt diese Bezeichnung nicht.

Die offizielle Definition von Hybridfahrzeugen wird recht allgemein gehalten. Daher kann sie der Vielfalt unterschiedlicher Antriebstechnologien kaum gerecht werden. Generell unterteilt man sowohl zwischen dem Grad der Hybridisierung als auch den verschiedenen Konstruktionsprinzipien. Hybride sind extrem vielseitig und haben eine Menge an Technik zu bieten. Dies gilt nicht nur für die gleichzeitige Nutzung zweier Motoren, sondern umfasst auch Prozesse wie die Aufladung des Elektromotors. Wird ein Hybridantrieb im Auto verbaut, so handelt es sich hierbei niemals um den „einen“. Aufgrund der vielfachen Möglichkeiten arbeiten die Hersteller der Fahrzeuge mit sehr unterschiedlichen Systemen.

• Mikrohybride: Solche Fahrzeuge gelten nur in einem weiteren Sinn als Hybridautos. Denn ihnen fehlt das zweite Antriebsaggregat. Stattdessen gewinnen sie beim Bremsen die mechanische Energie zurück. Dieser Vorgang nennt sich Rekuperation. Der Antrieb erfolgt nicht über einen Elektro-, sondern über einen Verbrennungsmotor.
• Mildhybride: Bei dieser Hybridtechnik fürs Auto wird ebenfalls Brems-Energie wiederverwendet – hier aber an einen Elektromotor weitergeleitet. Allerdings besitzt der Hybridantrieb nicht genügend Drehmoment und auch die Akkuleistung ist nicht ausreichend, um den E-Motor des Fahrzeugs allein antreiben zu können. Der Elektromotor liefert dennoch bei Bedarf mehr Leistung und unterstützt beim Beschleunigen.
• Vollhybride: Als Vollhybrid gilt ein Fahrzeug dann, wenn es vollelektrisch fahren kann. Der E-Motor bietet hier so viel Leistung, dass er sogar das Anfahren und Beschleunigen allein schafft. Dafür werden zwei verschiedene Konstruktionsprinzipien verwendet: Möglich sind sowohl eine serielle als auch eine parallele Schaltung. Auch ein Mischkonzept der beiden kommt für einen derartigen Hybridantrieb in Frage.

• Serieller Hybridantrieb: Es besteht keine mechanische Verbindung zwischen Elektro- und Verbrennungsmotor. Der E-Motor ist allein für den Antrieb zuständig. Der Verbrenner liefert Energie für einen elektrischen Generator, der zusätzlichen Strom bereitstellt oder die Akkus des Elektromotors auflädt. Da diese Generator-Technologie die Reichweite des Hybridautos vergrößert, wird dieses Konzept auch als „Range Extender“ bezeichnet.
• Paralleler Hybridantrieb: Bei diesem Konzept werden Verbrennungsmotor und Elektromotor in Reihe geschaltet. Dadurch können sie gleichzeitig das Auto antreiben. Da der Verbrennungsmotor bei Hybridautos kleiner ausfällt als bei konventioneller Bautechnik, wird auch von „Downsizing“ gesprochen. Bei konstanter Geschwindigkeit ist allein der E-Motor für den Antrieb zuständig, nur beim Beschleunigen und bei leeren Akkus wird der Verbrenner zugeschaltet.
• Misch-Hybride: Manche Hybridautos kombinieren einen seriellen mit einem parallelen Ansatz. Diese Variante wird auch als Hybridantrieb mit Leistungsverzweigung bezeichnet. Die Verzweigung besteht darin, dass die Leistung gleichzeitig über einen mechanischen und einen elektrischen Weg bereitgestellt wird. Ein Teil der Leistung, die der Verbrennungsmotor erzeugt, dient der Stromgewinnung. Der gemeinsame Antrieb aus Verbrenner und E-Motor erfolgt über ein spezielles Getriebe.

Ein Plug-in-Hybrid – häufig auch als PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) bezeichnet – stellt eine Mischung aus Vollhybrid und Elektroauto dar. Er fährt lokal emissionsfrei und leise. Die Akkus des Elektromotors können beim Plug-in-Hybrid nicht nur über den Verbrennungsmotor, sondern auch über das Stromnetz aufgeladen werden. Diese Art des Hybrid kann teilweise vollelektrisch fahren.

„Plug in“ bedeutet „einstecken“ oder „anschließen“. Verwendet werden meist Lithium-Ionen-Akkus, wie sie auch in Smartphones oder Laptops verbaut werden. Diese Akkus können schnell aufgeladen werden. Zudem sind sie größer dimensioniert als bei vergleichbaren Hybridautos. Ihre Reichweite ist nicht nur auf Kurzstrecken begrenzt, sondern erlaubt auch längere Fahrten bis zu 50 Kilometern – rein auf Strombasis. Das ist vor allem vorteilhaft, um innerhalb von Städten emissionsfrei zu fahren.

Dass Hybridautos Geld sparen, sieht man gerade an der Tankstelle. Der Kraftstoffverbrauch fällt geringer aus als bei Modellen, die ausschließlich mit einem Verbrennungsmotor betrieben werden. Je nach Fahrweise und Strecke kann der Verbrauch von Benzin und Diesel um 20 bis 40 Prozent gesenkt werden. Zudem müssen die Akkus von Hybriden im Gegensatz zu denen „reiner“ Elektroautos nicht extra aufgeladen werden. Dies übernehmen Verbrennungsmotor oder Rekuperation. Die Ausnahme sind Plug-in-Hybride, die zusätzlich über die Steckdose aufgeladen werden können. Den Einsparungen stehen allerdings höhere Kaufkosten gegenüber. Abhängig von Modell und Fahrzeugklasse muss man bis zu 30 Prozent Aufschlag für einen Hybridantrieb zahlen.

Dennoch wird Biodiesel als „grüner Klimakiller“ bezeichnet. Denn die tatsächliche Wirkung des nachwachsenden Kraftstoffs hängt von Drittfaktoren ab. So ist mitentscheidend, aus welchen biologischen Rohstoffen der Kraftstoff gewonnen wird und unter welchen Bedingungen der Anbau erfolgt. In der Landwirtschaft fallen in der Regel ebenfalls Treibhausemissionen an, die in die Gesamtbilanz einfließen sollten. Teils hat der Import in den Herkunftsländern erheblichen ökologischen Schaden verursacht. Urwälder wurden beispielsweise gerodet, wodurch der Lebensraum von seltenen Tier- und Pflanzenarten zerstört wurde. Aus diesen Gründen hat die Bundesregierung 2009 verbindliche Anforderungen an die nachhaltige Herstellung von Biokraftstoffen formuliert.

Fahrzeuge mit Hybridantrieb sind ebenso sicher wie Autos mit konventionellem Benzin- oder Dieselmotor. Beim Euro-NCAP-Crashtest 2019 erhielten beispielsweise der Mazda 3, der Lexus UX und der Toyota Corolla in der Gesamtwertung 5 von 5 Sternen. Ein gewisses Risiko besteht durch das Hochvolt-Spannungsnetz. Elektromotor und Akkus sind durch ein Kabel verbunden, das Spannungen zwischen 250 und 650 Volt führt. Aus Sicherheitsgründen dürfen daher nur qualifizierte Fachleute am Hybridantrieb arbeiten. Sensoren sorgen dafür, dass bei einem Unfall die Akkus sofort vom Stromnetz getrennt werden. Der Stromspeicher wird zudem gegen Aufprallschäden besonders geschützt. Laut Dekra besteht zudem keine erhöhte Brandgefahr durch Lithium-Ionen-Akkus.

Ein Hybridantrieb kombiniert die Stärken von Verbrennungs- und Elektromotor, um die jeweiligen Schwächen auszugleichen. Der Diesel- oder Benzinmotor wird nur dann zugeschaltet, wenn der Wirkungsgrad optimal ist. Überschüssige Energie wird entweder über einen Generator gesteuert oder zwischengespeichert und fördert bei Bedarf den Elektromotor. Das reduziert den Ausstoß von Schadstoffen, zugleich sinkt der Verbrauch an Kraftstoff. Sowohl Fahrer als auch Umwelt profitieren von Hybridfahrzeugen. Da der Elektromotor besser beschleunigt als sein kraftstoffbefeuerter Verwandter, steigt auch der Fahrkomfort. Die Reichweite ist, anders als beim Elektroauto, nicht grundsätzlich begrenzt. Mittlerweile haben sich Hybridautos im Alltag bewährt und zeigen, dass sie eine saubere und leise Alternative zu Autos mit konventionellem Antrieb sind.