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VERBRENNUNGSMOTOREN

Allgemein: Ein Verbrennungsmotor ist eine Wärmekraftmaschine, die durch Verbrennung die chemische Energie eines Kraftstoffs bzw. Treibstoffs in mechanische Arbeit umwandelt. Die Verbrennung findet dabei im Inneren des Arbeitsraumes statt (sogenannte "innere Verbrennung"), wobei ein Gemisch aus Kraftstoff und Umgebungsluft gezündet wird. Verbrennungsmotoren sind unverzichtbarer Bestandteil des täglichen Lebens geworden, da sie durch ihr günstiges Leistungsgewicht mobil sind und mit leicht transportierbaren, gut verfügbaren und energiereichen Kraftstoffen betrieben werden können. Bei Verbrennungstemperaturen oberhalb von 2000°C liegt der theoretische Wirkungsgrad bei über 90%. In der Praxis liegt er bei üblichen PKW-Motoren deutlich unter 30%.

Die Fremdzündung kommt beim Ottomotor vor. Bei der Fremdzündung wird das Entzünden des Kraftstoff-Luftgemischs durch eine Zündkerze eingeleitet, optimal kurz vor dem oberen Totpunkt. Die Selbstzündung kommt beim Dieselmotor vor. Bei der Selbstzündung wird erst reine Luft stark verdichtet und kurz vor dem oberen Totpunkt (OT) wird der Dieselkraftstoff eingespritzt. Durch die große Hitze und den hohen Druck entzündet sich der Kraftstoff selbst. Die kontrollierte Selbstzündung wird derzeit für verschiedene Verbrennungsmotoren entwickelt. Die Gemischbildung soll intern aber früh erfolgen, damit das Gemisch bis zur Zündung gut durchmischt (homogen) ist. Dadurch werden bessere Emissionswerte erreicht.


Varianten

WASSERSTOFFMOTOR

Beschreibung
Beim Wasserstoffmoto) wird ein konventioneller Verbrennungsmotor mit Wasserstoff als Kraftstoff betrieben. Grundlage ist die Knallgasreaktion (zwei Teile Wasserstoff mit einem Teil Sauerstoff) in einem Kolbenrotationszylinder. Der Gesamtprozess arbeitet dabei nach dem Ottoprinzip wie in herkömmlichen Ottomotoren. Teils können Benzinmotoren auch für den Betrieb mit Wasserstoff modifiziert werden.

Vorteile: Als Verbrennungsprodukte entstehen nur Wasserdampf und die Gase Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid; letztere liegen aber etwa um die 50% unter denen eines Ottomotors mit Katalysator. Generell kann man sagen, dass der Wirkungsgrad bei Wasserstoffverbrennungsmotoren mit bis zu 45% besser ist als bei Benzinmotoren, die bis zu 25% effizient sind. Gegenüber der Brennstoffzelle mit nachgeschaltetem Elektromotor ist der H2-Motor kompakter. Wasserstoff ist bei Beachtung von einfachen Handhabungsregeln sicherer als Benzin. Die klimafreundliche Variante ist Wasserstoff durch die Elektrolyse von Wasser zu produzieren (siehe auch: Brennstoffzelle)

Nachteile: Der Schmierölverbrauch verursacht auch noch Spuren von Kohlendioxid, Kohlenstoffmonoxid und Kohlenwasserstoffen. Die Leistung von H2-Verbrennungsmotoren ist trotz des höheren Wirkungsgrades niedriger als bei Otto-Motoren. Dies ist im niedrigeren Energiegehalt des Wasserstoffes pro Kubikmeter Gas und dem großen Volumenanteil des Wasserstoffes am Gas-Luft-Gemisch begründet. Die Infrastruktur, um eine flächendeckende Versorgung mit Wasserstoff gewährleisten zu können, ist sehr teuer und bisher praktisch inexistent. Wird der Wasserstoff, wie zurzeit meist üblich, durch Dampfreformierung aus Methan oder Biogas gewonnen, ist die direkte Nutzung der Gase zu bevorzugen, da für den Umwandlungsprozess selbst auch Energie aufgewendet werden muss, die Emissionen allerdings die gleichen sind.

Umwelt: Im konventionellen Energiemix ist der Umweg der Energiespeicherung über die Herstellung von Wasserstoff nicht sinnvoll. Zusätzlich zu dieser Problematik gibt es auch noch die Möglichkeit Wasserstoff aus Methan oder Biogas zu gewinnen, welches diese Problematik noch verschärft. In einer Zukunft, in der Strom aus regenerativen Energiequellen gewonnen wird, ist Wasserstoff als umweltverträglicher Energiespeicher attraktiv.


BIODIESEL

Beschreibung: Biodiesel ist ein in der Verwendung dem mineralischen Dieselkraftstoff ähnlicher biosynthetischer Kraftstoff. In Europa wird er meistens durch Umesterung von Rapsöl mit Methanol gewonnen (Raps-Methyl-Ester). Biodiesel kann in geeigneten Motoren in reiner Form – als B100 bezeichnet – oder als Blend mit Mineralöldiesel in jedem Mischungsverhältnis verwendet werden.

Vorteile: Generell ist die Gewinnung von Energie aus nachwachsenden Rohstoffen nachhaltig. Die CO2-Neutralität bei der Verbrennung von Biodiesel ist umstritten. Laut Umweltbundesamt führen bei der Herstellung die zusätzlichen Kohlendioxid- und Lachgas-Emissionen beim Anbau und bei der Verarbeitung, die selbst bei einer Einbeziehung der Weiterverwendung von Nebenprodukten entstehen, zu einer höheren CO2-Emission als die Pflanzen vorher durch Photosynthese aus der Atmosphäre entnommen haben. Demgegenüber stehen Argumente, wonach zwischen intensivem Anbau zur Erzeugung von Speiseöl aus Erucasäure- und Glucosinolat-armen, so genannten 00-Sorten und dem Anbau von Rapssorten zur Energiegewinnung differenziert werden müsse. Je nach Studie kommen Wissenschaftler zu dem Ergebnis, dass die Klimabilanz von Biodiesel 20 bis 80 % günstiger ist als die von Mineralöl-Diesel.

Nachteile: In vielen Teilen der Welt werden derzeit im großflächigen Stil Naturlandschaften für den Anbau von Ölsaaten kultiviert (etwa Ölplantagen in Indonesien; Rapsfelder in Russland, China, oder Kanada). Dies kann zu weitreichenden, negativen ökologischen Folgen, insbesondere bei Monokulturen, führen, die es in der Gesamtbewertung der Umweltverträglichkeit von Biodiesel zu berücksichtigen gilt. Darüber hinaus kann der Anbau von Ölsaaten auf bestehenden Ackerflächen oder die Verwendung von essbaren Pflanzenölen zur Herstellung von Biodiesel zu einer Verknappung oder Verteuerung von Lebensmitteln führen. Dies könnte vor allem für Menschen in Entwicklungsländern fatale Auswirkungen haben.

Andererseits kann die Produktion bestimmter Ölpflanzen im Mischfruchtanbau oder im Rahmen der Fruchtfolge die Auslaugung der Böden verhindern und den Ertrag an Lebensmitteln auf Dauer steigern und der Einsatz von Herbiziden kann so verringert werden. Entsprechende Versuche wurden bereits in der Praxis durchgeführt und sind positiv verlaufen. Kritiker wie der internationale Kleinbauernverband Via Campesina meiden den Begriff "Bio"-Sprit oder "Bio"-Energie und werten ihn als Euphemismus. Sie bevorzugt daher "Agro-Sprit" oder "Agro-Gas".

Umwelt: In vielen Teilen der Welt werden derzeit im großflächigen Stil Naturlandschaften für den Anbau von Ölsaaten kultiviert (etwa Ölplantagen in Indonesien; Rapsfelder in Russland, China, oder Kanada). Dies kann zu weitreichenden, negativen ökologischen Folgen, insbesondere bei Monokulturen, führen, die es in der Gesamtbewertung der Umweltverträglichkeit von Biodiesel zu berücksichtigen gilt. Umweltverbände wie Rettet den Regenwald e. V. weisen sowohl auf den Zusammenhang von EU-Importen und Regenwaldzerstörung als auch auf die hohen Emissionswerte bestimmter Anbaumethoden oder -produkte wie Palmöl hin. Letztendlich würde ein Vielfaches mehr CO2 freigesetzt werden, als später durch die Pflanzen wieder gebunden werden kann. Darüber hinaus werden für die Plantagen große Urwaldflächen gerodet, so dass die klimawirksame Funktion der Flächen als CO2-Senke deutlich verringert wird.


AUTOGAS

Beschreibung: Autogas ist ein Abfallprodukt der Erdöl- bzw. Erdgasförderung und wir dort als "nasses Bohrgas" bezeichnet. Es besteht aus den beiden Flüssiggasen und ist nicht mit komprimiertem Erdgas als Treibstoff zu verwechseln. Die Kosten liegen grob bei 60%-70% der Kraftstoffkosten von Benzin/Super.

Vorteile: Die Umrüstung eines Fahrzeugs auf Autogas ist relativ unkompliziert und ist für die meisten Ottomotoren mit einem Aufwand von 1150 bis 3500 Euro möglich. Das Tankstellennetz in Deutschland umfasst zurzeit ca. 4750 Tankstellen (Stand April 2009).

Umwelt: Die Angaben zum CO2-Ausstoss von Autogas sind unterschiedliche und liegen bei einem Einsparpotential von zwischen 5% und 15% gegenüber Benzinmotoren.


ERDGAS

Beschreibung: Als Treibstoff für Kraftfahrzeuge wird komprimiertes Erdgas in zwei Varianten mit unterschiedlichem Energiewert angeboten. H-Gas mit dem höheren Energiewert und L-Gas. Unter anderem durch Steuervergünstigungen liegt der Kraftstoffpreis ca. 20% günstiger als Autogas und damit 50-60% günstiger als Benzin/Super.

Vorteile: Die Umrüstung eines Fahrzeugs auf Autogas ist für die meisten Ottomotoren mit einem Aufwand von 3.200 und 4.500 Euro möglich. Das Tankstellennetz in Deutschland umfasst zurzeit ca. 800 Tankstellen (Stand 2008). Es gibt auch eine Reihe von Erdgasserienfahrzeugen.

Umwelt: Der CO2-Ausstoss von Erdgas sind unterschiedliche und liegen bei einem Einsparpotential von bis zu 25% gegenüber Benzinmotoren.


ELEKTROMOTOR

Allgemein
Die Antriebsenergie für Elektromotoren wird meist in Form eines Akkumulators (Batterie) mitgeführt. Solarfahrzeuge gewinnen sie direkt aus Sonnenlicht mittels Solarzellen auf ihren Oberflächen. Weiter gibt es Brennstoffzellenfahrzeuge. Serielle Hybridelektrokraftfahrzeuge und Fahrzeuge mit dieselelektrischem Antrieb sind Mischformen mit dem Verbrennungsmotor.

In der Anfangsphase der Motorisierung am Anfang des 19. Jahrhunderts war der Elektromotor noch stärker verbreitet als der Verbrennungsmotor. Aufgrund der langen Ladezeiten und geringen Reichweiten gegenüber den Verbrennungsmotoren setzen sich diese jedoch schlussendlich durch. Seit den 90er Jahren stieg aufgrund von Ölkrise und der Ölpreisentwicklung das Interesse am Elektromotor wieder. Diverse Versuche der Serienproduktion von Elektroautos wurden in der Zeit zwischen 1990 und 2005 aus verschiedenen Gründen (mangelnde Nachfrage aufgrund hoher Anschaffungskosten, Verbot der Verwendung von Nickel-Cadmium-Akkus, offensichtliche Lobby-Arbeit der Ölindustrie in den USA) wieder eingestellt. Im Moment werden vor allem von Kleinserienherstellern wie Tesla Elektrofahrzeuge gebaut. In den Hybridmotoren wird der Elektromotor zur Effizienzsteigerung und damit meist auch Verminderung des Schadstoffausstoßes eingesetzt.

Für die Zukunft geht ein Teil der Experten davon aus, dass der Verbrennungsmotor durch den Elektromotor ersetzt wird. Der Beitrag zum Klima- und Umweltschutz ist aber Abhängig davon, wie der verwendete Strom gewonnen wird und bei den auf Akkus basierenden Lösungen auch auf dem Rohstoffverbrauch für die Akkus.


AKKUMULATOREN

Beschreibung: Als Energiespeicher für den Elektromotor wird ein Akkumulator benutzt. Hier sind im Moment Blei- und Lithium-Ionen-Akkus im Einsatz, an der Entwicklung von weiteren Techniken wird weltweit fieberhaft gearbeitet, so z.B. an Lithium-Titanat-Akkumulatoren.

Vorteile: Die Betriebskosten sind sehr gering. Die lokale Emission (also die direkte Emission durch den Betrieb des Fahrzeuges ohne Berücksichtigung der Emissionen bei der Stromgewinnung) ist null. Der Wirkungsgrad des Motors an sich liegt bei 95%, unter Berücksichtigung der Wiederaufladung bei Nutzbremsung sogar bei 130%. Ein weiterer Vorteil ist, dass Elektrofahrzeuge selbst bei schwacher Motorisierung eine hohe Anfangsbeschleunigung haben. Das liegt daran, dass beim Elektroantrieb das volle Drehmoment schon im Stand zur Verfügung steht.

Nachteile: Die Anschaffungskosten sind sehr hoch, ein Lithium-Ionen-Akku mit 10 KWh Kapazität (das entspricht einer Reichweite von ca. 80 km) kostete 2008 ca. 5.000,00 Euro. Die Reichweite ist noch sehr gering, da die Akkumulatoren noch sehr schwer sind. Gleichzeitig ist die Ladezeit noch sehr lang (ein Lithium-Ionen-Akku mit 10 KWh kann einer herkömmlichen Steckdose in 2,5 Stunden, an einer so genannten dreiphasigen Kraft-Steckdose in 50 Minuten wieder aufgeladen werden, was im Moment die Nutzung eher für die Kurzstrecke möglich macht.

Umwelt: Ein Problem teilt sich der Betrieb von Akkumulatoren mit allen elektrischen Motoren. Die lokale Emission ist zwar Null, die tatsächliche Emission allerdings von der Herkunft des "getankten" Stroms abhängig. Bei Betanken des Fahrzeuges mit Strom aus dem herkömmlichen Strommix errechnete Greenpeace, dass der in London eingesetzte Elektrosmart auf 100 km 90 Gramm CO2 ausstößt, die vergleichbare Dieselversion allerdings nur 88 Gramm. Schwer ist es im Moment an Informationen zu kommen, welchen Rohstoffverbrauch die Herstellung der Akkumulatoren bedeutet und ob es Probleme bei der Entsorgung geben könnte


BRENNSTOFFZELLE

Beschreibung: Eine Brennstoffzelle ist eine galvanische Zelle, die die chemische Reaktionsenergie eines kontinuierlich zugeführten Brennstoffes und eines Oxidationsmittels in elektrische Energie wandelt. Im Sprachgebrauch steht Brennstoffzelle meist für die Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle. Eine Brennstoffzelle kann chemisch gebundene Energie mit einem Wirkungsgrad von 38 -48 Prozent) direkt in elektrische Energie umwandeln. Der so gewonnene Strom wird in Elektromotoren, die oft ohne Getriebe direkt an zwei oder vier Rädern montiert (Radnabenmotor) sind, in Bewegungsenergie umgewandelt. Heute wird eindeutig die Mitnahme von Wasserstoff in Tanks bevorzugt, entweder als Druckgas oder in tiefkalter flüssiger Form. Die meisten Automobilfirmen bevorzugen inzwischen Druckgas-Tanks. Die Betankung erfolgt ähnlich zur herkömmlichen Betankung mit flüssigen Treibstoffen.

Vorteile: Zugunsten Klimaschutz zugute ist das Ziel Wasserstoff möglichst ganz ohne CO2- Emission herzustellen. Die klimafreundliche Variante ist Wasserstoff durch die Elektrolyse von Wasser zu produzieren. Unter Elektrolyse versteht man die Aufspaltung einer chemischen Verbindung unter Einwirkung des elektrischen Stroms. Wasserstoff ist ein kohlenstofffreier Kraftstoff und kann so bei der CO2-Reduktion beitragen. Dieses Potenzial des Wasserstoffs kann aber nur ausgeschöpft werden, wenn die Herkunft des Stroms aus erneuerbaren Energieträgern Voraussetzung dafür ist. Der für die Elektrolyse erforderliche Strom kann also aus Energiequellen wie Sonne, Wind und Wasser gewonnen werden. Die Energiedichte des Wasserstoffs (33,3 kWh/kg) ist etwa dreimal so hoch wie die von Benzin. Ein weiterer Vorteil ist, dass Elektrofahrzeuge selbst bei schwacher Motorisierung eine hohe Anfangsbeschleunigung haben. Das liegt daran, dass beim Elektroantrieb das volle Drehmoment schon im Stand zur Verfügung steht.

Nachteile: Wird der Wasserstoff, wie zurzeit meist üblich, durch Dampfreformierung aus Methan oder Biogas gewonnen, ist die direkte Nutzung der Gase zu bevorzugen, da für den Umwandlungsprozess selbst auch Energie aufgewendet werden muss, die Emissionen allerdings die gleichen sind. Die technologische Einsatztauglichkeit ist noch weit von der Serienreife entfernt.

Umwelt: Die Brennstoffzelle zum Betreiben eines Elektromotors ist in ihrer Umweltbilanz wie die Akkumulatoren auch, abhängig von der Art der Stromgewinnung. Im konventionellen Energiemix ist der Umweg der Energiespeicherung über die Herstellung von Wasserstoff nicht sinnvoll. Zusätzlich zu dieser Problematik gibt es auch noch die Möglichkeit Wasserstoff aus Methan oder Biogas zu gewinnen, welches diese Problematik noch verschärft. In einer Zukunft, in der Strom aus regenerativen Energiequellen gewonnen wird, ist Wasserstoff als umweltverträglicher Energiespeicher attraktiv. Die Brennstoffzelle stellt dann eine Möglichkeit dar, diese Energie für die Mobilität zu nutzen.


HYBRIDANTRIEBE

Allgemein
Ein Hybridelektrokraftfahrzeug ist ein Kraftfahrzeug, das von mindestens einem Elektromotor und einem weiteren Energiewandler angetrieben wird und die Energie aus einem Betriebskraftstofftank und einer Speichereinrichtung (im Fahrzeug) für elektrische Energie bezieht.
Toyota Prius NHW 20, Nachfolgemodell des ersten Großserien-PKWs mit Hybridantrieb.

Die entsprechende EU-Richtlinie [1] bezeichnet dies kurz als Hybridelektrofahrzeug. Meist wird nur von Hybridfahrzeug, Hybridauto oder Fahrzeug mit Hybridantrieb gesprochen.

Der elektrische Hybridantrieb zum Kraftfahrzeugbetrieb ist einer von vielen möglichen Hybridantrieben unterschiedlicher Zusammenstellung und Einsatzbereiche. Doch auch dieser spezielle Hybridantrieb kann in vielen unterschiedlichen Variationen gestaltet werden. Der Hybridantrieb wird im Serienautomobilbau eingesetzt, um die Effizienz zu verbessern, den fossilen Kraftstoffverbrauch zu verringern oder die Leistung im niedrigen Drehzahlbereich zu steigern. Gegenwärtig werden Verbrennungsmotoren mit Elektromotoren und Akkumulatoren kombiniert, es können aber beispielsweise auch Brennstoffzellen beziehungsweise Doppelschicht-Kondensatoren eingesetzt werden.

In Fahrzeugen wie LKW, PKW und Bussen wird der Hybridantrieb auch als Hybridmotor bezeichnet. Im engeren Sinne sind Hybridmotoren jedoch nur Verbrennungsmotoren, die Merkmale von Diesel- und Ottomotoren aufweisen.

Der Hybridantrieb wird verwendet, um einen geringeren Kraftstoffverbrauch zu erzielen oder um Leistung oder Fahrkomfort zu steigern. Bei ihm ergänzen sich die Leistungskennlinien eines Elektromotors mit seinem hohen Drehmoment im unteren Drehzahlbereich und eines Verbrennungsmotors, dessen Stärken im oberen Drehzahlbereich liegen. Zusätzlich kann durch eine Nutzbremse ein Teil der Bremsenergie zurück gewonnen werden.

Bei Voll-Hybriden, mit Einschränkung auch bei Mild-Hybriden, besonders ausgeprägt bei Leistungsverzweigung und stufenlosem Getriebe können ungünstige Motorbetriebspunkte weitgehend vermieden werden. Dieser Zusatznutzen ist bei Verwendung eines Dieselmotors nur in geringerem Ausmaß möglich, da der Dieselmotor ohnehin in den meisten Motorbetriebspunkten einen sehr guten Wirkungsgrad aufweist. Weil sich aber das nötige Beschleunigungsdrehmoment des Verbrennungsmotors durch die Kombination mit dem Elektromotor verringert, kann beim Dieselmotor eine erhebliche Verringerung der Stickoxid-Emission (NOx) erreicht werden, wenn das Downsize-Potenzial nicht ausgenutzt wird. Der Diesel-Hybridantrieb hat also neben dem Verbrauchsnutzen auch einen Emissionsnutzen vorzuweisen.

Ein systembedingter Nachteil des Vollhybridantriebes sind die notwendigen größeren Energiespeicherkapazitäten, die durch höhere Eigengewichte den Nutzen verringern. Das kann jedoch durch Einsparungsmöglichkeiten an anderer Stelle (z. B. vereinfachtes Getriebe, Entfallen der Lichtmaschine und des Anlassers) teilweise kompensiert werden. Es ist allerdings auch zu erwarten, dass moderne Akkumulatoren wie z. B. Lithium-Polymer-Akkus oder auch Hochleistungskondensatoren diesen Nachteil noch weiter verringern.

Ein weiterer Nachteil ist die aufwendige Produktion der Hauptkomponenten Elektromotor und Akkumulator, die die Herstellungsbilanz belasten. Es fehlt bisher an unabhängigen Untersuchungen zur Klärung der Frage, wie viel mehr an Energie für die Herstellung von Hybridfahrzeugen aufgewendet werden muss bzw. mit welcher Treibstoffmenge man dies im Vergleich zu einem Standardfahrzeug verrechnen müsste.

Derzeit hat der Mild-Hybrid bei geringerem Aufwand ebenfalls ein gutes Einsparpotenzial. Diese Antriebsart ist mit wenig Aufwand in vorhandene Fahrzeugkonzepte zu integrieren, während für Voll-Hybride mehr Entwicklungsaufwand vonnöten ist. Der einfachste Ansatz des Mild-Hybrid ist der Starter-Generator, der den Anlasser und die Lichtmaschine in einem Elektromotor zusammenfasst und an den Antriebsstrang anbindet.


Varianten

SERIELLER HYBRID

Beschreibung: Bei einem seriell angeordneten Hybridantrieb hat der eigentliche Verbrennungsmotor keinerlei mechanische Verbindung mehr zur eigentlichen Antriebsachse, er treibt lediglich einen elektrischen Generator an, der die E-Maschinen mit Strom versorgt oder die Traktionsakkus lädt. Es kann ein schwächerer Verbrennungsmotor eingesetzt werden, da die Akkus bei Leistungsbedarfsspitzen zusätzlichen Strom liefern, was aber die Höchstgeschwindigkeit verringert. Der oder die Elektromotoren müssen das gesamte geforderte Drehmoment und die gesamte geforderte Leistung erbringen.


PARALLELER HYBRID

Beschreibung: Anders als beim seriellen Hybridantrieb wirken beim parallelen Hybridantrieb der oder die Elektromotor(en) gemeinsam mit dem Verbrennungsmotor auf den Antriebsstrang. In mindestens einem Betriebszustand sind die Kräfte oder Drehmomente der einzelnen Antriebe gleichzeitig verfügbar. Dies ermöglicht eine schwächere Auslegung des Elektromotors und des Verbrennungsmotors, was Kosten, Gewicht und Bauraum spart, im Falle des Verbrennungsmotors auch Kraftstoff (downsizing). Parallelhybride lassen sich vergleichsweise kostengünstig als Mildhybrid verwirklichen. Falls ein rein elektrischer Fahrbetrieb ermöglicht werden soll, muss der Elektromotor dementsprechend ausgelegt werden. Naunin schreibt dazu: "Charakteristisch für den parallelen Hybrid ist, dass beide Antriebsaggregate aufgrund der Leistungsaddition bei gleichen Fahrleistungen im Vergleich zum konventionellen Antrieb kleiner dimensioniert werden können“ (Beispiel Honda Civic Hybrid). Durch Hybrid reduziert sich der CO2-Ausstoß beim Honda Civic Hybrid auf 103 g/km.


MISCHHYBRID

Beschreibung: Mischhybride kombinieren den seriellen und den parallelen Hybridantrieb (oft variabel) während der Fahrt entsprechend den Fahrzuständen. Je nach Betriebsart und Fahrzustand kann entweder die Verbrennungskraftmaschine mit dem Generator nur den elektrischen Energiespeicher (Hybridbatterie) laden und den Elektromotor antreiben (serieller Hybridantrieb) oder mechanisch mit den Antriebswellen gekoppelt sein (paralleler Hybridantrieb). Bei diesem kombinierten Hybridantrieb wird lediglich mittels einer (automatisch betätigten) Kupplung zwischen den beiden Betriebsarten umgeschaltet.


LEISTUNGSVERZWEIGTER HYBRID

Beschreibung: Beim Leistungsverzweigten Hybridantrieb ein Teil der Leistung des Verbrennungsmotors mechanisch, ein weiterer Teil über die als elektrisches Getriebe (serieller Hybridantrieb) arbeitende Motor-Generator-Kombination auf die Räder übertragen. Ein Beispiel für Leistungsverzweigung ist der Toyota Prius mit dem Hybrid Synergy Drive in dem die Leistungsverzweigung und somit die Drehzahlen und die Übersetzung ausschließlich über die Ansteuerung der elektrischen Maschinen erfolgt. Diese One-Mode-Getriebe werden bei Toyota, Lexus, Ford und anderen eingesetzt.


MIKROHYBRID (Start-Stop-Funktion)

Beschreibung: Grundsätzlich kennzeichnet ein Hybridfahrzeug das Vorhandensein zweier unterschiedlicher Antriebsquellen, was beim sogenannten Mikrohybrid nicht der Fall ist. Mikrohybridfahrzeuge verfügen über eine Start-Stopp-Automatik und Bremsenergierückgewinnung zum Laden des kleinen Starterakkus. Die Elektro-Maschine (Kurbelwellen-Startgenerator) wird aber nicht zum Antrieb des Fahrzeugs genutzt und hat nach Naunin eine Leistung von 2,7-4 kW/t (spezifisches Leistungsgewicht in Kilowatt Leistung des Elektroantriebs pro Tonne Fahrzeugmasse). Vorteil ist, wie bei allen Hybridautomobilen, eine Kraftstoffeinsparung. (Beispiel: Die BMW 1er-Baureihe ab Modelljahr 2007 mit Schaltgetriebe.)

Nachteil der Start-Stop-Funktion ist der durch das häufige Anlaufen bedingte höhere Verschleiß der Kurbelwelle, die mit einer reibungsfreien Lagerung auf eine andauernde Rotation ausgelegt ist. Wie groß diese Auswirkungen einer Start-Stop-Funktion auf die Lebensdauer eines Motors sind, werden die nächsten Jahre zeigen. Der erhöhte Verschleiß ist für viele Hersteller hochwertiger Motoren ein Grund, auf eine Start-Stop-Funktion zu verzichten. Sie wollen ihren guten Ruf als Hersteller zuverlässiger Motoren erhalten. Dabei gehen sie das Risiko ein, Kunden zu verlieren, die Kraftstoff sparen wollen.


MILDHYBRID

Beschreibung: Der Elektroantriebsteil unterstützt den Verbrennungsmotor zur Leistungssteigerung. Die Bremsenergie kann in einer Nutzbremse teilweise wiedergewonnen werden. Als elektromotorische Leistungen werden etwa 6-14 kW/t angegeben. Parallel arbeitende Hybridantriebe werden oft als Mildhybrid ausgeführt. Beispiel: Der Honda Civic Hybrid, der seit Modelljahr 2006 nahezu Vollhybridmerkmale aufweist.


VOLLHYBRID

Beschreibung: Vollhybridfahrzeuge sind mit ihrer elektromotorischen Leistung von mehr als 20 kW/t in der Lage, auch rein elektromotorisch zu fahren (einschließlich Anfahren und Beschleunigen) und stellen daher die Grundlage für einen Seriell-Hybrid dar. Beispiele: Der Toyota Prius, der auch ohne Verbrennungsmotor etwa 70 km/h erreichen kann

 








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