Elektro- und Hybridantriebe

So ganz sind Hybrid- und Elektrofahrzeuge noch nicht im Markt angekommen: 2011 wurden lediglich 12.622 Hybride (Marktanteil: 0,4 %) und 2.154 Elektroautos (0,07 %) in Deutschland verkauft. Trotzdem: Es kommt Bewegung ins Strom-Segment. Immer mehr Hersteller machen immer attraktivere Angebote.

Beispiel, mal wieder Toyota: Der neue Yaris Hybrid kostet nur noch 17.000 Euro, kaum mehr als ein vergleichbarer Benziner. Smart und Renault kommen mit Elektroautos für rund 20.000 Euro auf den Markt. Mitsubishi senkte den Preis für den i-MiEV um 5.000 Euro. Elektro wird günstiger und damit spannender.

In den oberen Klassen gehört ein Hybridangebot zur Kür, wenn man als Marke innovativ sein will: Volvo V60, Citroën DS5, Porsche Panamera, Audi A6, Mercedes E-Klasse, BMW 5er –das Angebot wächst stetig. Damit einher gehen Fortschritt und Preissturz. So wurde der neue BMW 7er Hybrid (Facelift 2012) 16.000 Euro billiger als sein Vorgänger.

Hybridtechnik kommt ins Rollen

Kommt jetzt also die große Hybridwelle, 15 Jahre nach dem ersten Toyota Prius? Ja, sagt Pionier Toyota, erst kürzlich vermeldete der japanische Hersteller 4 Millionen weltweit verkaufte Hybride. Der erste Prius kam 1997 auf den Markt, die Europäer ziehen erst allmählich nach. Haben die Japaner also einen uneinholbaren Vorsprung?

Nein, sagt Professor Dr. Burghard Voß, leitender Ingenieur für Hybridsysteme bei IAV. Einen großen Vorteil hat Toyota aber bei der Serienumsetzung: „Selbst wenn es so scheint, als ob Toyota mit dem Prius viel mehr Erfahrung und damit Vorteile hat, gibt es in Deutschland viel Wissen, das bis in die 70er Jahre zurückreicht. Vieles galt aber als nicht serien- oder marktfähig. Die Batterietechnik war nicht genug entwickelt, die Leistung zu schwach und die Fahrzeuge insgesamt zu teuer für den Markt.“

Toyota hatte mit den gleichen Rahmenbedingungen zu kämpfen. Ob die Japaner mit den ersten Hybriden Geld verdient haben, bezweifelt Voß deshalb. Der Marketing-Effekt wirkte sich aber eindeutig positiv aus, auch auf konventionelle Toyota-Fahrzeuge. Und heute profitieren die Japaner von 15 Jahren Serienerfahrung.

Politischer Druck macht Plug-In-Hybride attraktiv

Warum setzen immer mehr Hersteller vor allem großer und schwerer Autos auf Hybrid? Weil sie unter politischem Druck stehen: Die Politik fordert von den Automobilherstellern, bestimmte CO2-Grenzwerte zu erreichen. Um den Verbrauch zu senken, setzen deshalb viele Autobauer auf Plug-In-Hybride.

Die Fahrzeuge werden für die Strecke, die sie rein elektrisch zurücklegen können, bei der Messung im NEFZ (Neuer Europäischer Fahrzyklus) als Null-Emissions-Fahrzeug behandelt. Bezogen auf den Zyklus werden Plug-In-Hybride so sauberer gerechnet, als sie auf der Autobahn sind. Damit sinkt der Flottenverbrauch der Hersteller, zumindest auf dem Papier.

Burghard Voß sieht das nicht nur negativ: Diese Fahrzeuge werden schließlich im Kurzstreckenbetrieb als reine Elektrofahrzeuge genutzt. Eine ökologische Stromerzeugung vorausgesetzt, können Plug-In-Hybride einen tatsächlichen Nutzen für die Umwelt und die Lebensqualität der Städte haben und Marktanteile erreichen.

Ist der Hybridantrieb eine Lösung für die Zukunft?

Entwickler Voß sieht die Zukunft so: In den nächsten 20 Jahren wird der Verbrenner, mit zunehmender Hybridisierung, weiter der führende Antrieb sein. Der Hybridantrieb wird sich stark verbreiten, zumindest als Zwischenlösung:

"Wie effizient ein Hybridantrieb ist, hängt wesentlich von der Betriebsweise des Kraftfahrzeugs und der dazu passenden Wahl der Antriebsstruktur ab. Der Hybridantrieb mit parallelem elektrischen Zweig ist bei überwiegend verbrennungsmotorischem Betrieb zu bevorzugen, da er nicht den Nachteil sich multiplizierender Umwandlungsverluste hat, wie bei elektrischen, seriellen und leistungsverzweigten Getrieben:

Bei zwei Umwandlungen (mechanisch - elektrisch - mechanisch) mit jeweils 90 Prozent Wirkungsgrad habe ich z.B. noch 81 Prozent Gesamtwirkungsgrad. Beim parallelen Hybridantrieb bleibt hingegen der effiziente Teil der rein mechanischen Übertragung erhalten. Allen Strukturen gemein sind die Vorteile der Hybridisierung wie Rekuperation, Start-Stopp, Lastpunktanhebung und andere, die für die hohen Sparpotenziale dieser Technologie sorgen."

Elektroautos können Verbrenner nie 1:1 ersetzen

Wie beurteilt der Entwickler dagegen die Chancen der reinen Elektromobilität? Besonders Kosten und Reichweite bereiten der Technologie große Probleme am Markt. Das Nutzungsprofil eines konventionellen Autos ist mit reinem Elektroantrieb nicht darstellbar. Daran wird sich in absehbarer Zeit aus Entwicklungssicht nichts ändern, sagt Burghard Voß:

„Ein Elektroauto wird nie die Dauerleistungsfähigkeit eines Verbrennungsmotors erreichen. Das kann diese Technik nicht.“ Punktuell können vergleichbare Motorleistungen erreicht werden, allerdings nur auf Kosten der Reichweite. Zielt die Entwicklung auf die Reichweite, dann fehlt es an Leistung.

Die zentrale Frage des Antriebs-Experten lautet daher: „Können, wollen wir unsere Mobilitätsgewohnheiten aufrechterhalten?“

Die Förderung fossiler Brennstoffe wird teurer und riskanter. Schon heute gehen Unternehmen mit Tiefseebohrungen oder Fracking hohe Kosten sowie ökologische Risiken ein.

Die Ressourcenverknappung wird es irgendwann nötig machen, mehr auf Elektrofahrzeuge zu setzen. In den meisten Ländern gibt es außerdem Tempolimits, sagt Burghard Voß: „Bei 120 - 130 km/h Höchstgeschwindigkeit sind Elektroautos heute schon konkurrenzfähig. Mit mehr Infrastruktur und verbesserter Schnelladefähigkeit kann man das Reichweitenproblem minimieren.“

Aber: Auch mittelfristig wird das reine Elektroauto nie ein Fahrzeug werden, mit dem man morgen spontan nach Italien fährt. Es wird ein urbanes Fahrzeug mit hohen Kosten, hohem Gewicht und einer begrenzten Reichweite bleiben, glaubt der Entwickler.

Von einer flächendeckenden Elektromobilität ist die Gesellschaft noch deutlich weiter weg, als viele Politiker zu hoffen scheinen. Das geht aus dem dritten Bericht der Nationalen Plattform Elektromobilität (NPE) hervor. Zwar wollen die deutschen Autohersteller bis 2015 etwa 15 elektrische Modelle in den Markt bringen. Dennoch scheint das politische Ziel von einer Million Elektroautos bis 2020 kaum erreichbar. Der NPE-Bericht rechnet mit ungefähr 600.000 Fahrzeugen (ohne zusätzliche Förderung). Autoexperte Ferdinand Dudenhöffer hält schon 100.000 verkaufte Elektroautos für ein optimistisches Ziel.

Bisher ist der Kostendruck aus der Förderung fossiler Brennstoffe noch nicht so gegeben, dass die Mehrkosten und Mobilitätseinschränkungen des Elektroantriebs akzeptiert werden. Diese werden sich in absehbarer Zeit technisch nicht lösen lassen.

 

Prof. Dr. Burghard Voß ist Fachbereichsleiter Getriebe sowie leitender Ingenieur Hybridsysteme bei IAV und beschäftigte sich in seiner Berufstätigkeit vornehmlich mit innovativen Antriebskonzepten. Er lehrt außerdem Fahrzeugtechnik mit Schwerpunkt alternative Antriebe an der TU Cottbus und hält Vorlesungen an der Otto von Guericke Universität Magdeburg.

Gespräch: Björn Tolksdorf, Constantin Bergander

 

Quelle: MOTOR-TALK