Antriebstechnik 02.06.2006, 19:22 Uhr

Vorteil des Hybridantriebs ist marginal  

Durch die Betriebsphase lässt sich nur rund 4 % Kraftstoff einsparen.

Erste Versuche mit dem Hybridantrieb reichen über 100 Jahre zurück. Seither ist der zweifache Antrieb aus Verbrennungs- und Elektromotor zwar immer wieder in der Diskussion, doch in den Alltag drang er nicht vor. Allein Mercedes-Benz baute in den vergangenen Jahren über 20 unterschiedliche Fahrzeuge mit Hybridantrieb und untersuchte sie auf Prüfständen und auf der Straße. Praxisreife erreichte nicht eines von ihnen. Zu kompliziert, zu teuer, zu schwer, während der Verbrauchernutzen zu gering ausfiel. Andere europäische Autohersteller kamen zum gleichen Ergebnis.

Toyota, inzwischen weltweit zweitgrößter Automobilhersteller, wagte mit dem Prius den Sprung ins kalte Wasser. Je nach Anspruch des Fahrers und seiner Fahrweise polarisierte er die Gemüter. Während die einen seinen geringen Verbrauch preisen, erreicht im Stadtbetrieb mit vorsichtiger Fahrweise, warfen ihm die anderen zu geringe Leistung und bei schnellerer Fahrt über längere Strecken zu hohen Verbrauch vor.

Dem Prius folgte der Lexus RX 400h. Der Prius ist eine kleine Limousine, der RX 400h dagegen ein luxuriöser Geländewagen an der oberen Gewichtsgrenze des automobilen Angebots mit einem 3,3-l-V6-Ottomotor, der ohne elektrische Hilfe 155 kW leistet und ein Drehmoment von 288 Nm entwickelt. Mit zugeschaltetem Elektroantrieb steigt die Leistung auf 200 kW. Seine Nickel-Metallhydrid-Batterie (NiMH) ist für 288 V ausgelegt. Gegenüber dem gleichen Fahrzeug nur mit Ottomotor wiegt der RX 400h rund 200 kg mehr und ist nur sehr bedingt geländetauglich.

Was kann solch ein Hybridfahrzeug wirklich und was kann es nicht? Test- und Fahrberichte in Zeitungen und Zeitschriften liefern ein sehr uneinheitliches Bild, zumal die gemessenen Verbrauchswerte stark differieren. Beim diesjährigen Internationalen Wiener Motorensymposium berichteten nun Prof. Dr.-Ing. Günter Hohenberg und Prof. Dr.-techn. Fritz Indra von der TU Darmstadt über eine umfassende, von ihnen durchgeführte wissenschaftliche Studie des Lexus RX 400h. Bei ihren Untersuchungen kamen sowohl die Vorzüge wie aber auch die Nachteile dieses Vollhybrid ans Tageslicht.

Den realen Fahrbetrieb untersuchten die Professoren in drei Phasen. Die erste reicht vom Start bis 60 km/h. Hier läuft der Verbrennungsmotor zyklisch, so dass sich gegenüber reinem Betrieb mit Ottomotor ein deutlicher Verbrauchsvorteil ergibt. In der zweiten Phase zwischen 60 km/h und 150 km/h sind durch die spezielle Betriebsstrategie noch leichte Verbrauchsvorteile vorhanden. Phase drei umfasst den Geschwindigkeitsbereich über 150 km/h. Bei Konstantfahrt mit mehr als 150 km/h ist der Wirkungsgrad des Hybridsystems und damit der Verbrauch deutlich schlechter als bei vergleichbaren Fahrzeugen mit konventionellem Antrieb.

Interessant ist, dass der Energierückgewinn in der Schubphase und sein Einfluss auf den Verbrauch mit nur rund 4 % enttäuschte. Verantwortlich dafür ist die Batterie, deren Ladezustand im Interesse der Lebensdauer nur in engen Grenzen variieren darf und der Ladestrom begrenzt ist.

Das Motordrehmoment des RX 400h wird über ein Planetengetriebe zu 28 % an den Generator abgegeben, zu 72 % den Vorderradantrieb. Das über den Generator geleitete Drehmoment wird nun über den elektrischen Pfad mit mindestens drei Wirkungsgraden geleitet, die einen schlechten Gesamtwirkungsgrad ergeben.

Die Wissenschaftler und ihr Team stellten außerdem deutliche Betriebsgrenzen fest, die ein konventioneller Antrieb nicht hat. Dagegen ist der optimale Betriebsbereich nur schmal. Bemüht sich der Fahrer, sein Auto in diesem Bereich zu halten, sinkt der Verbrauch. Darunter und darüber wäre er mit einem konventionellen Antrieb besser bedient.

Bereits bei der Untersuchung des Toyota Prius hatte Indra festgestellt, dass dessen Verbrauch nur zum Teil durch den Hybridantrieb gedeckt wird. Der andere wird durch extrem minimierte Reibung im Antriebsstrang und geringsten Luftwiderstand erreicht. Wie nun etwa beim RX 400h, der bei Ausrollversuchen im Vergleich zu anderen Fahrzeugen mit permanentem Allradantrieb konkurrenzlos gute Werte erreichte und beim Luftwiderstand trotz seiner relativ großen Querschnittsfläche fast im Bereich großer Limousinen liegt.

Die in Wien versammelten Experten bestätigten Hohenberg und Indra durch eigene Erfahrungen mit Hybridkonstruktionen. So führte etwa Mercedes-Benz umfangreiche Langstrecken- Vergleichsfahrten zwischen Hybrid- und Dieselfahrzeugen durch, die eindeutig zugunsten des Diesels ausfielen. Scheut man höhere Anschaffungskosten und höheres Gewicht nicht, kann der Hybrid in großen Städten Verbrauchsvorteile bieten. Eigene Versuche mit modernsten Dieselautos lassen jedoch auch daran Zweifel aufkommen.

Gegenwärtig werden zwar auch in Europa Hybridfahrzeuge vorbereitet, jedoch ohne großen Enthusiasmus. Dabei ist davon auszugehen, dass dafür optimale Lösungen gefunden werden. Bekanntlich haben sich BMW, DaimlerChrysler und General Motors zu einer Gemeinschaftsentwicklung zusammengefunden und kürzlich erste Details präsentiert. Möglicherweise bricht die Hybrideuphorie in den USA zusammen, bevor die drei Hersteller ihre Versionen auf den Markt bringen werden. Setzt sich der „Clean-Diesel“ in Pkw und Light Trucks in den USA so durch, wie es vermutet wird, dürfte er auch dem Hybrid den Rang ablaufen.

CHRISTIAN BARTSCH

Bis 60 km/h hat der Hybrid hat einen Verbrauchsvorteil

Von Christian Bartsch

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