Alternative Antriebe - Hybridantrieb

Hybridantrieb:

Das Doppelherz unter der Motorhaube

In einem Hybridauto kommen zwei Antriebstechnologien zum Einsatz:

Ein Benzin- oder Dieselmotor arbeitet mit einem Elektromotor zusammen. Dadurch stößt der Hybridantrieb weniger Schadstoffe aus und verbraucht weniger Kraftstoff.

Im Folgenden erklären wir, wie genau das Zusammenspiel von Verbrennungs- und E-Motor funktioniert, wie hoch die Kosten sind und welche Modelle mit Hybridantrieb auf dem Markt erhältlich sind.

Diese Fachbegriffe sollten Sie kennen
Begriff
Erklärung
PHEVSteht für „Plug-in Hybrid Electric Vehicle“. Der Plug-in-Hybride ist eine Weiterentwicklung des Hybridantriebs. Die Akkus werden nicht nur über den Verbrennungsmotor, sondern auch über die Steckdose aufgeladen.
Euro NCAPSteht für „European New Car Assessment Programme“. Eine Vereinigung europäischer Verkehrsministerien, Automobilclubs und Versicherungsverbände mit Sitz in Brüssel. Hauptaufgabe ist die Durchführung von Crashtests, um die Sicherheit neuer Autos zu bewerten. Höchste Auszeichnung sind 5 von 5 Sternen.

    Was ist ein Hybridantrieb?

    In einem Hybridfahrzeug gibt es mindestens zwei Kraftquellen. Die entsprechende Rahmenrichtlinie der EU – „Richtlinie 2007/46/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 5. September 2007 zur Schaffung eines Rahmens für die Genehmigung von Kraftfahrzeugen und Kraftfahrzeuganhängern sowie von Systemen, Bauteilen und selbstständigen technischen Einheiten für diese Fahrzeug“ – spricht aber nicht ohne Grund von „Hybridelektrofahrzeugen“. Denn charakteristisch für das Hybridauto ist, dass bei ihm ein Elektromotor mit einem Verbrennungsmotor kombiniert wird. Hauptsächlich setzt man Benzinmotoren ein, aber auch Verknüpfungen mit Diesel-Aggregaten sind möglich.

    Info

    Der Begriff „Hybride“ stammt aus dem Altgriechischen und bezeichnet etwas „Gemischtes“. Er wird vom Wort „Hybris“ abgeleitet. „Hybride“ bezeichnet also eine „gemischte Kraft“.

    Durch den Hybridantrieb kann der Verbrennungsmotor effizienter arbeiten. Er verbleibt länger in optimalen Drehzahlbereichen, in denen sein Wirkungsgrad höher ist. Die überschüssige Energie fließt in die Akkus, die den E-Motor antreiben. Auch Bremsenergie wird zurückgewonnen. Arbeiten beim Beschleunigen oder Anfahren Verbrennungs- und Elektromotor zusammen, kann die Größe des Verbrennungsmotors reduziert werden. Dies nennt man im Fachjargon Downsizing. Besteht in einer Fahrsituation kein Bedarf, kann der Benzin- oder Dieselmotor ganz abgeschaltet werden. Dadurch stoßen Hybridautos weniger Emissionen und Schadstoffe aus und sind leiser.

    Info

    Der Hybridantrieb ist eines von verschiedenen Konzepten, mit denen die Abhängigkeit vom Erdöl reduziert und die Umwelt geschont werden sollen. Eine Übersicht von A wie „Autogas“ bis W wie „Wasserstoff“ finden Sie im Ratgeber Alternative Antriebe.


    Welche Kategorien von Hybridautos gibt es?

    Die offizielle Definition von Hybridfahrzeugen ist sehr allgemein. So kann sie der Vielfalt unterschiedlicher Antriebstechnologien, die mittlerweile unter dem Begriff „Hybridauto“ vermarktet werden, kaum gerecht werden. Deshalb wird der Begriff weiter differenziert. Zum einen werden Hybridautos nach dem Grad ihrer Hybridisierung unterschieden, zum anderen nach dem verwendeten Konstruktionsprinzip.

    Einteilung nach Grad der Hybridisierung

    • Mikrohybriden: 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 heißt Rekuperation. Der Antrieb erfolgt nicht über einen Elektro-, sondern über einen Verbrennungsmotor.
    • Mildhybriden: Bei dieser Art von Hybridauto wird ebenfalls Bremsenergie wiederverwendet, hier aber an einen Elektromotor weitergereicht. Allerdings besitzt der Hybridantrieb nicht genügend Drehmoment und auch die Akkuleistung ist nicht ausreichend, um den E-Motor des Fahrzeugs allein antreiben zu können. Doch der Elektromotor liefert bei Bedarf mehr Leistung und hilft zum Beispiel beim Beschleunigen nach.
    • Vollhybriden: Nur diese Hybridautos sind in der Lage, allein mit Strom zu fahren. Der E-Motor besitzt so viel Leistung, dass er auch Anfahren und Beschleunigen schafft. Dafür werden zwei verschiedene Konstruktionsprinzipien verwendet: Möglich sind eine serielle und eine parallele Schaltung, sowie eine Mischung beider Konzepte.

    Einteilung nach Konstruktionsprinzip

    • Serieller Hybride: Es besteht keine mechanische Verbindung zwischen Elektro- und Verbrennungsmotor. Der E-Motor ist allein für den Antrieb zuständig. Der Verbrennungsmotor liefert Energie für einen elektrischen Generator, der zusätzlichen Strom bereitstellt oder die Akkus des Elektromotors auflädt. Da durch diese Technologie die Reichweite des Hybridfahrzeugs vergrößert wird, wird dieses Konzept auch als „Range Extender“ bezeichnet.
    • Paralleler Hybride: 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 Verbrennungsmotor zugeschaltet.
    • Misch-Hybride: Manche Hybridautos kombinieren einen seriellen mit einem parallelen Ansatz. Diese Variante wird auch als „Leistungsverzweigter Hybridantrieb“ 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 E- und Verbrennungsmotor erfolgt über ein spezielles Getriebe.

    Sonderform: Plug-in-Hybride

    Ein Plug-in-Hybrid – häufig auch als PHEV für „Plug-in Hybrid Electric Vehicle“ bezeichnet – stellt eine Mischung aus Vollhybriden und Elektroauto dar. Die Akkus des Elektromotors können beim Plug-in-Hybriden nicht nur über den Verbrennungsmotor, sondern auch über das Stromnetz aufgeladen werden. Daher der Name: „plug in“ bedeutet „einstecken“ oder „anschließen“. Verwendet werden meist Lithium-Ionen-Akkus, wie sie auch bei Smartphones oder Laptops verbaut werden. Dadurch können die Akkus relativ schnell wieder 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.

    Tipp

    Neben Hybridfahrzeugen sind „reine“ Elektroautos zwar weniger verbreitet, allerdings sind auch diese Autos weiter auf dem Vormarsch. Unser Ratgeber zum Thema Elektroauto erklärt alles, was Sie zum Thema wissen müssen.


    Auto zum Hybridfahrzeug nachrüsten oder Neuwagen?

    Im Prinzip ist es möglich, ein Auto mit konventionellem Verbrennungsmotor auf Hybridbetrieb umzurüsten. Dafür müssen sowohl ein Elektromotor als auch ein passendes Steuergerät eingebaut werden. Zudem ist eine spezielle Software notwendig. Bislang lag die Nachrüstung ausschließlich in der Hand findiger Tüftler. Alle Antriebe waren Einzellösungen, bei denen auch schon einmal ein gewöhnliches Starthilfegerät als Ladestation verbaut wurde. Wie zuverlässig der Hybridantrieb funktionierte und ob es eine Zulassung vom TÜV dafür geben würde, war meist fraglich. Seit einiger Zeit professio­nalisiert sich die Branche. Zulieferer wie Continental und Linde haben standardisierte Nachrüstlösungen vorgestellt und arbeiten beim Einbau mit Autowerkstätten ­zusammen­.

    Ein Neuwagen mit Hybridantrieb ist auf den ersten Blick teurer als ein Gebrauchtwagen, der mit einem entsprechenden Nachrüst-Kit zum Hybriden umgebaut wird. Doch der neue Wagen punktet zum einen mit einer Technik, die den jeweils modernsten Standards entspricht. Zum anderen müssen Hersteller aufwendige Zulassungsverfahren bestehen und dadurch wird ein Neuwagen-Käufer bestmöglich vor Überraschungen und Fehlfunktionen geschützt. Die Motoren mussten sich vor Markteinführung eines entsprechenden Fahrzeugmodells bereits unter echten Bedingungen beweisen. Zudem haben viele Autobauer in der letzten Zeit ihr Angebot an Modellen mit Hybridtechnik deutlich ausgeweitet. Je nach Geldbeutel und Garagengröße erhält man Hybridautos vom Kleinwagen bis zum Oberklasse-Fahrzeug und Luxus-SUV.


    Welche Autos gibt es derzeit mit Hybridantrieb?

    Modell
    FahrzeugklasseLeistung Benzinmotor (kW)Leistung Elektromotor (kW)Systemleistung (kW)Höchstgeschwindigkeit (km/h)CO2-Ausstoß (g/km)Neupreis

    Toyota Yaris Hybrid

    Kleinwagen

    55

    45

    74

    165

    75

    17.300

    BMW i3 mit ­Range Extender

    Kleinwagen

    25

    125

    125

    150

    13

    39.450

    Toyota Auris 1.8 Hybrid

    Kompaktklasse

    73

    60

    100

    180

    79

    19.990

    Lexus CT 200h

    Kompaktklasse

    73

    60

    100

    180

    82

    26.950

    VW Jetta 1.4 TSI Hybrid

    Kompaktklasse

    110

    20

    125

    210

    95

    34.650

    VW Golf GTE

    Kompaktklasse

    110

    75

    150

    217

    35

    36.900

    Audi A3 Sportback e-tron

    Kompaktklasse

    110

    75

    150

    222

    35

    37.900

    Toyota Prius 1.8 Hybrid

    Mittelklasse

    73

    60

    100

    180

    70

    25.150

    Toyota Prius+ 1.8 Hybrid

    Mittelklasse

    73

    60

    100

    165

    96

    28.500

    Ford Mondeo 2.0 Hybrid

    Mittelklasse

    107

    88

    140

    187

    99

    35.810

    Toyota Prius 1.8 Plug-In

    Mittelklasse

    73

    60

    100

    180

    49

    36.600

    Opel Ampera mit ­Range Extender

    Mittelklasse

    63

    111

    111

    161

    27

    38.620

    Citroën DS5 Hybrid4

    Mittelklasse

    120

    27

    147

    211

    90

    41.940

    VW Passat GTE

    Mittelklasse

    115

    85

    160

    225

    37

    44.250

    Peugeot 508 RXH ­Hybrid 4

    Mittelklasse

    120

    27

    147

    213

    109

    44.400

    Mercedes C300 h

    Mittelklasse

    150

    20

    170

    244

    94

    47.154

    Infiniti Q50

    Mittelklasse

    225

    50

    268

    250

    144

    52.750

    Volvo V60 D6

    Mittelklasse

    158

    50

    206

    230

    48

    56.600

    Mercedes S300 h

    Mittelklasse

    150

    20

    170

    240

    110

    81.753

    Lexus IS 300h

    Obere Mittelklasse

    133

    105

    164

    200

    97

    37.750

    Lexus GS 300h

    Obere Mittelklasse

    133

    105

    164

    190

    109

    45.300

    Mercedes C350e

    Obere Mittelklasse

    155

    60

    205

    250

    48

    50.962

    Lexus GS 450h

    Obere Mittelklasse

    218

    147

    254

    250

    137

    54.750

    Infiniti Q70

    Obere Mittelklasse

    225

    50

    268

    250

    145

    58.350

    BMW Active Hybrid 5

    Obere Mittelklasse

    225

    40

    250

    250

    149

    65.400

    Audi A8 2.0 TFSI hybrid quattro

    Oberklasse

    155

    40

    180

    235

    143

    84.300

    Mercedes S400 h

    Oberklasse

    225

    20

    225

    250

    139

    87.168

    Porsche Panamera S ­E-Hybrid

    Oberklasse

    260

    70

    306

    270

    71

    106.720

    Mercedes S500e

    Oberklasse

    245

    85

    325

    250

    65

    109.778

    Lexus LS 600h

    Oberklasse

    290

    165

    327

    250

    199

    112.000

    BMW i8

    Oberklasse

    170

    96

    266

    250

    49

    130.000

    Lexus NX 300h

    Sport Utility Vehicle

    145

    105

    145

    180

    116

    39.800

    Mitsubishi Outlander PHEV

    Sport Utility Vehicle

    89

    60/60

    149

    170

    42

    39.990

    Lexus RX 450h

    Sport Utility Vehicle

    193

    123/50

    230

    200

    120

    58.900

    Mercedes GLE500e

    Sport Utility Vehicle

    245

    85

    325

    245

    78

    73.899

    Volvo XC90 T8

    Sport Utility Vehicle

    253

    64

    300

    230

    49

    76.160

    Porsche Cayenne S ­E-Hybrid­

    Sport Utility Vehicle

    260

    70

    306

    243

    79

    82.920

    Land Rover Range Rover Sport 3.0 SDV6 Hybrid

    Sport Utility Vehicle

    215

    35

    250

    210

    164

    88.300

    BMW X5 xDrive 40e

    Sport Activity Vehicle

    180

    83

    230

    210

    77

    68.400

    Stand: Juli 2016

      Welche Kosten verursachen Hybridautos?

      Dass Hybridautos Geld sparen, sieht man 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 zwischen 20 und 40 Prozent gesenkt werden. Zudem müssen die Akkus von Hybriden, im Gegensatz zu denen „reiner“ Elektroautos, nicht extra aufgeladen werden. Dies übernimmt der Verbrennungsmotor. Die Ausnahme sind Plug-in-Hybriden, die zusätzlich über die Steckdose aufgeladen werden können. Den Einsparungen stehen höhere Kaufkosten gegenüber. Abhängig von Modell und Fahrzeugklasse muss man bis zu 30 Prozent Aufschlag für einen Hybridantrieb zahlen.

      Staatliche Förderungen

      Die Bundesregierung hat das Ziel ausgegeben, dass bis 2020 rund 1 Million Elektroautos auf deutschen Straßen unterwegs sein sollen. Um die Zulassungszahlen anzukurbeln, wird seit Mitte Mai 2016 der Kauf von Elektroautos mit einer Prämie von 4.000 Euro gefördert. Auch Plug-in-Hybridautos profitieren von einer Kaufprämie in Höhe von 3.000 Euro. Für alle anderen Hybrid-Varianten gibt es keine staatliche Unterstützung. Gefördert werden aber nur Plug-in-Hybriden, deren Netto-Listenpreis (für das Basisfahrzeug) unter 60.000 Euro liegt.


      Wie ist es um die Sicherheit in Hybridfahrzeugen bestellt?

      Hybridautos sind genauso sicher wie Fahrzeuge mit konventionellem Benzin- oder Dieselmotor. Beim Euro-NCAP-Crashtest erhielten beispielsweise der Toyota Prius, der Opel Ampera und der Mitsubishi Outlander PHEV in der Gesamtwertung 5 von 5 Sternen. Ein gewisses Risiko besteht durch das Hochspannungsnetz. Elektromotor und Akkus sind durch ein Kabel verbunden, das Spannungen zwischen 250 und 650 Volt führt. Aus Sicherheitsgründen dürfen 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.

      Tipp

      Der ADAC empfiehlt, eine Rettungskarte hinter der Sonnenblende anzubringen. Sie enthält die wichtigsten fahrzeugspezifischen Daten und Hinweise auf Gefahrenquellen, mit denen die Rettungskräfte vielleicht noch nicht vertraut sind.


      Wie sieht die Zukunft des Hybridantriebs aus?

      Es hat eine Weile gedauert, bis die großen Autobauer das Potenzial von Hybridantrieben erkannt haben. Doch nun arbeiten fast alle Hersteller an eigenen Technologien oder kooperieren bei der Motorenentwicklung. Da die vorhandenen Lösungen derzeit noch teuer sind, suchen alle Unternehmen nach neuen, günstigeren Ansätzen. Eine Möglichkeit erprobt der PSA-Konzern (Citroën, Peugeot). Zusammen mit Bosch entwickeln die Franzosen den Air-Hybrid. Er kommt ohne teure Akkus aus, stattdessen speichert ein Drucklufttank die überschüssige Energie. Eine andere Möglichkeit, Kosten zu senken, wäre der 48-Volt-Antrieb. Auch hieran ist Bosch beteiligt. Die Spannung ist weniger gefährlich, eignet sich im Moment aber noch nicht für das rein elektrische Fahren.

      Info

      Die Brennstoffzelle, die das Auto mithilfe von Wasserstoff antreibt und nur Wasser hinterlässt – sie ist noch Zukunftsmusik. In unserem Ratgeber zum Thema Wasserstoff lesen Sie aber schon heute, warum dieser Antrieb revolutionär sein könnte.


      Vorteile und Nachteile von Hybridautos auf einen Blick

      Vorteile
      Nachteile
      Verbrauchen weniger Kraftstoff.In der Anschaffung meist teurer.
      Stoßen weniger CO2 und andere Schadstoffe aus.Herstellung der Akkus oft nicht in Umweltbilanz berücksichtigt.
      Höherer Fahrkomfort, da bereits beim Anfahren der Elektromotor das maximale Drehmoment liefert.Reichweite des Elektromotors bei Vollhybriden ist begrenzt.
      Kleinere Verbrennungsmotoren reichen aus.Geringere Höchstgeschwindigkeit.
      Staatliche Förderung für Plug-in-Hybriden bis 60.000 Euro Neuwert.Staatliche Förderung nur für Plug-in-Hybriden.

        Fazit: Die Zukunftstechnologie Hybridantrieb ist bereits alltagstauglich

        Der Hybridantrieb kombiniert die Stärken von Verbrennungs- und Elektromotor, um die jeweiligen Schwächen auszugleichen. Der Benzin- oder Dieselmotor wird nur dann zugeschaltet, wenn der Wirkungsgrad optimal ist. Überschüssige Energie wird zwischengespeichert und speist 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 von vornherein begrenzt. Mittlerweile haben sich Hybridautos im Alltag bewährt und zeigen, dass sie eine saubere und leise Alternative zu Autos mit konventionellem Antrieb sind.



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