Auto & Technik auf PC-WELT

Audio- oder Multimedia-Systeme, Navis, eCall und mehr: Die Elektronik in modernen Autos wird immer ausgefeilter. Wir testen die Multimedia- und Multifunktionssysteme von Audi, BMW, Mercedes, Toyota und vielen Herstellern mehr.

1952002

Elektro-Auto, Plug-In-, Teil- und Voll-Hybrid-Fahrzeug - der große Überblick

25.06.2014 | 09:03 Uhr |

Elektroauto, Teilhybrid, Vollhybrid, Plugin-Hybrid - welche Arten von besonders umweltschonenden Autos gibt es und was sind die jeweiligen Vor- und Nachteile? Wir geben einen umfassenden Überblick über E-Autos ohne ideologische Scheuklappen. Mit einem Ausblick auf das Wasserstoff-Auto.

Elektroautos sind schon lange nicht mehr nur etwas für besonders umweltbewusste Öko-Aktivisten; mittlerweile gibt es sinnvolle Alternativen für jeden Autofahrer, dem der Umweltschutz am Herzen liegt. Auch längere Strecken, hohe Geschwindigkeiten und Fahrten mit mehreren Personen sind dank moderner Hybridtechnik realisierbar. Die Preise sind durch die fortgeschrittene Entwicklung kostengünstiger Hybrid-Module, wie denen von Toyota und VW, welche in konventionelle Fahrzeuge eingesetzt werden, erschwinglicher geworden. Bei manchen Lösungen gibt es allerdings noch Probleme, zum Beispiel die Abhängigkeit von zu selten vorhandenen Ladestationen oder die geringe Reichweite, obwohl auch hier schon erhebliche Verbesserungen zu erkennen sind.

Definition: Hybridfahrzeuge

Als Hybridfahrzeug bezeichnet man Fahrzeuge, welche verschiedene Antriebe miteinander kombinieren. Es kann sich dabei zum Beispiel um eine Kombination aus Benzin-/Dieselmotor oder auch einer Brennstoffzelle mit einem Elektromotor handeln. Meist wird jedoch ein Ottomotor mit einem Elektromotor kombiniert, worauf wir in diesem Artikel ausschließlich eingehen.

Toyota erklärt Technik des Brennstoffzellen-Autos FCV

Was hinter den Begriffen Voll-, Teil- und Plug-In Hybrid steckt, wie ein reines Elektrofahrzeug funktioniert, welche Hersteller welche Technik verwenden und welche davon für Ihre Fahrgewohnheiten das größte Sparpotential bietet, erfahren Sie hier!

Teilhybrid-Fahrzeuge: Ohne Kraftstoff geht nichts

Honda Kompakt-Teilhybrid-Fahrzeug Jazz.
Vergrößern Honda Kompakt-Teilhybrid-Fahrzeug Jazz.
© Honda

Bei Teilhybridfahrzeugen unterscheidet man zwischen Modellen mit Elektromotor, welche ausschließlich über eine Start-/Stopp-Funktion und eine Bremsenergierückgewinnung, die sogenannte Rekuperation verfügen, und den Teilhybriden, bei denen der Elektromotor der Leistungssteigerung dient. In keinem Fall können sich Teilhybrid-Fahrzeuge nur allein mit der Kraft des Elektromotors vorwärts bewegen, sondern sie benötigen dafür immer die Kraft des Verbrennungsmotors.

Teilhybride nur für Start-Stopp und Rekuperation

Bei der zuerst genannten Teilhybrid-Technik fungiert der Elektromotor als Startermotor und ermöglicht somit das Abschalten des Verbrennungsmotors im Stand und die Reaktivierung beim Treten des Kupplungspedals oder bei Automatikfahrzeugen beim Lösen der Bremse. Zusätzlich wird hier durch die Energie, die sonst beim Bremsen komplett verloren geht, die Starterbatterie geladen. Der eigentliche Anlasser weicht hier einem kleinen Elektromotor, der quasi weiterläuft. Solche Fahrzeuge bezeichnet man auch als Mikrohybridfahrzeuge. Viele moderne PKWs fallen in diese Kategorie. Daimler vermarkte beispielsweise beim Smart 451 die Version mit Start-Stopp-Funktion ausdrücklich als mhd-Modell ("Micro Hybrid Drive").

Vorteile: Einen großen Vorteil bietet diese Technik im Stadtverkehr, da beim Stehen an Ampeln und im Berufsverkehr kein Kraftstoff verbraucht und somit auch kein CO2 ausgestoßen wird.

Nachteile: Durch den häufigen Startvorgang und die damit verbundene Belastung ist von erhöhtem Verschleiß an den auf eine gleichmäßige Belastung ausgelegten Bauteile auszugehen: Die Batterie, der als weiterlaufender Elektromotor konzipierte "Anlasser", aber auch rotierende Motorteile wie zum Beispiel die Nockenwelle.

Zudem ist die Technik vor allem im Winter durch die ohnehin niedrigere Batterieleistung weit weniger effektiv.

Teilhybride zur Leistungssteigerung

Durch stärkere Elektromotoren und einen Hybridakku zur Speicherung der Energie kann der Elektromotor bei Teilhybriden auch zur Leistungssteigerung genutzt werden. Diese Fahrzeuge werden Mildhybride genannt. Neben der Rekuperation und der Start-/Stopp-Funktion arbeiten hier Verbrennungsmotor und Elektromotor beim Anfahren, also in dem Bereich, in dem der Wirkungsgrad des Ottomotors sehr gering ist, zusammen und ermöglichen somit insgesamt den Einsatz kleinerer Verbrennungsmotoren (Downsizing). Außerdem ist es damit möglich das Fahrzeug mit minimalem Kraftaufwand segeln zu lassen.

Das wohl bekannteste Beispiel hierfür ist der Honda Jazz Hybrid (ab 19.490 Euro) , welcher mit einem 1,3 Liter Ottomotor (65 kW/88 PS) und einem Elektromotor (10 kW/14 PS) ausgestattet ist und einen kombinierten Verbrauch von 4,5 Liter auf 100 km aufweist.

Es gibt auch einige Hersteller mit Diesel-Hybrid-Antrieb, wie Volvo und Citröen, allerdings ist der Zusatznutzen des Elektromotors hier wesentlich geringer, da Dieselmotoren kein so großes "Wirkungsgradloch" besitzen. 

Vorteile: Die Vorteile bei dieser Technik sind zusätzlich zu den bereits oben erwähnten Fakten (Kraftstoff sparen im Stadtverkehr) der mögliche Einsatz kleinerer Verbrennungsmotoren bei gleicher Leistung und damit verbunden ein insgesamt geringerer Verbrauch.

Nachteile: Ein Fahren nur mit Elektroantrieb ist bei dieser Technik nicht möglich. Im Gegensatz zu einem reinen Elektrofahrzeug muss auf Grund des Verbrennungsmotors ein Schalt- bzw. Automatikgetriebe verbaut werden.

Toyota verkaufte 5 Millionen Hybrid-Fahrzeuge

Vollhybrid-Fahrzeuge: Kurzzeitig fahren nur mit Strom

Vollhybrid Toyota Prius mit einem cW-Wert von 0,25.
Vergrößern Vollhybrid Toyota Prius mit einem cW-Wert von 0,25.
© Toyota Motor Europe

Bei einem Vollhybrid weist der Elektromotor mehr Leistung auf und ist genauso wie der Verbrennungsmotor allein in der Lage das Fahrzeug anzutreiben. Allerdings gibt es auch bei Vollhybriden grob gesagt zwei verschiedene Varianten: Den seriellen und den parallelen Vollhybridantrieb.

Der seriell-angeordnete (Reihenschaltung) Verbrennungsmotor treibt ausschließlich einen Generator an. Dadurch findet der Antrieb selbst nur über den Elektromotor statt, der nur die vom Verbrennungsmotor geleistete Energie nutzt.Typische Beispiele für diese Lösung sind der Opel Ampera (ab 30.620 Euro) und der BMW i3 mit Range Extender (ab 39.450 Euro).

Yaris Hybrid im Test – lohnt sich der Öko-Zwerg von Toyota?

Die parallele Variante erlaubt die Kraftübertragung von sowohl Verbrennungs-, als auch von Elektromotor direkt an den Antrieb. Ein bekanntes Vollhybridfahrzeug ist der Toyota Prius (ab 26.800 Euro) , welcher über einen Vierzylinder-Reihenmotor mit 73 kW/99 PS und einen Elektromotor mit 60 kW/82 PS verfügt und somit gesamt 100 kW/136 PS leistet (die so genannte Systemleistung). Der kombinierte Verbrauch wird von Toyota mit 3,9 Liter auf 100 km angegeben. Ebenso bietet BMW den Active Hybrid 3 (ab 53.000 Euro) neben weiteren Vollhybriden der 5er (ab 64.900 Euro) und 7er (ab 88.800 Euro) Serie an. In der Kleinwagenklasse ist wiederum der Yaris Hybrid als Vollhybrid derzeit konkurrenslos.

Toyota verkaufte 5 Millionen Hybrid-Fahrzeuge

Vorteile: Ein großer Vorteil gegenüber der Teilhybridtechnik ist, die Möglichkeit kurze Strecken rein elektrisch zu fahren. Einige Vollhybridsysteme erlauben eine stufenlose Kraftübertragung. Sowohl bei Teil- als auch bei Vollhybriden übernimmt der Elektromotor die Arbeit des Starters und der Lichtmaschine, wodurch auf diese Bauteile verzichtet werden kann (geringeres Reparaturrisiko). Das Anfahren und die Fahrt mit geringer Geschwindigkeit sind, am Beispiel von BMW bis zu 60 km/h und beim Toyota Prius sogar bis zu 70 km/h rein elektrisch möglich.

Nachteile: Auch bei Vollhybriden ist das Laden nur über das Bordsystem und nicht über die Steckdose möglich. Das höhere Gewicht durch größere, benötigte Energiespeicherkapazitäten wirkt sich zudem negativ auf die Fahrleistungen aus. Die Herstellung der Lithium-Ionen-Akkus und der Elektromotoren belastet die Natur außerdem nicht unerheblich. Eine unabhängige Untersuchung zur Mehrbelastung ist uns aber nicht bekannt.

Plug-In-Hybrid-Fahrzeuge: Sprit aus Steckdose und Zapfpistole

Sportlicher Plug-In-Hybrid VW Golf GTE.
Vergrößern Sportlicher Plug-In-Hybrid VW Golf GTE.
© Volkswagen

Eine Weiterentwicklung des Vollhybridantriebs stellt die Plug-In-Hybridtechnik dar. Hier werden größere Akkus verbaut, welche sich zusätzlich über die Steckdose aufladen lassen und das Fahrzeug somit zu längeren reinelektrischen Strecken befähigen. Neben größeren Distanzen besteht das Potential mehr Leistung zu liefern, so leistet zum Beispiel der im Herbst 2014 erscheinende Golf GTE (Preis noch nicht bekannt) eine Systemleistung von 204 PS, ein maximales Drehmoment von 350 Nm und eine Beschleunigung von 0 auf 100 km/h in 7,6 Sekunden. Trotz diesem kraftvollen Antrieb bietet der Golf GTE eine Gesamtreichweite von 939 km. Der kombinierte Verbrauch ist bei diesem Fahrzeug mit 1,5 Liter auf 100 km (NEFZ für Hybridfahrzeuge) angegeben. Ein typischer Vertreter dieser Fahrzeugklasse ist der Toyota Prius Plugin Hybrid (ab 36.600 Euro), aber auch der Supersportwagen BMW i8.

Toyota testet kabelloses Aufladen von Elektro-Auto

Vorteile: Plug-In-Hybridfahrzeuge bieten ein großes Energiespeichervolumen und die Möglichkeit der externen Aufladung über eine Steckdose. Dadurch gibt es die Möglichkeit stärkere Elektromotoren zu versorgen und weitere Strecken reinelektrisch zu fahren. Da ein Großteil der durchschnittlich gefahrenen Strecken innerhalb der reinelektrischen Reichweite liegt besteht hier ein hohes Kraftstoffeinsparpotential.

Toyota und Lexus auf der IAA 2013: Hybrid und heiße SUV-Studie

Nachteile: Bei Plug-In-Hybriden benötigen Sie eine Ladestation, am besten innerhalb einer Garage oder eines anderen abgesperrten Bereichs. Zudem besitzen die Lithium-Ionen-Akkus ein hohes Gewicht, was am Bespiel des Golf GTE allein durch die Batterie ein Zusatzgewicht von 120 kg bringt.

BMW i8 - alle Fakten zum Supersportwagen mit Öko-Anlitz

Elektrofahrzeuge: Nur mit der Kraft des Stromes

Elektro-Luxuslimousine mit bis zu 500 km Reichweite und optionaler zweiter Rückbank.
Vergrößern Elektro-Luxuslimousine mit bis zu 500 km Reichweite und optionaler zweiter Rückbank.
© Tesla Motors, Inc.

Tesla machte Elektrofahrzeuge interessant und durch BMWs neuen i3 (ab 34.950 Euro / mit Range Extender ab 39.450 Euro) sind diese jetzt in aller Munde. Im Betrieb stoßen diese Fahrzeuge keine Schadstoffe aus und werden deshalb als Zero Emission Vehicles (ZEV) bezeichnet. Teslas Model S (ab 65.740  Euro) zeigt mit bis zu sieben Sitzplätzen, dass ein Elektroantrieb durchaus auch in der Oberklasse Sinn macht und ausgezeichnet funktioniert. Dieses Luxusfahrzeug, welches sich nicht hinter dem 7er von BMW oder der Mercedes S-Klasse verstecken muss, bietet eine Reichweite von bis zu 500 km und ist in drei Stunden wieder vollständig aufgeladen.

BMW und Mini auf der IAA 2013: I3, I8, Phantom und Wraith

Das Elektro-Auto BMW i3 mit optionalem Range Extender.
Vergrößern Das Elektro-Auto BMW i3 mit optionalem Range Extender.
© BMW AG

Der BMW i3 dagegen spielt in der Liga des Polo oder fast in der des E-Golf und zeigt durch Leichtbautechnik (1195 kg /1315 kg mit Range Extender), dass auch ein Kompaktelektrofahrzeug dieser Größenordnung durchaus sportlich unterwegs sein kann. Das wird vor allem an Hand der technischen Daten des Stadtflitzers deutlich, dessen 125 kW (170 PS) den i3 in 7,2 Sekunden / 7,9 Sekunden auf 100 Stundenkilometer beschleunigen und dem Zwerg eine elektronisch abgeregelte Spitzengeschwindigkeit von 150 Stundenkilometern ermöglichen.

BMW nennt Preis für den i3

Bei dem zuvor erwähnten Range Extender handelt es sich um einen kleinen Zwei-Zylinder-Verbrennungsmotor mit 650 ccm, welcher die Gesamtreichweite des i3 um 140 km von 160 km auf 300 km erhöht. Da das Hauptaugenmerk hier allerdings auf dem reinen Elektroantrieb liegt, muss erwähnt werden, dass dieser die rein-elektrische Strecke von 190 km ohne Range Extender, durch sein zusätzliches Gewicht auf 170 km reduziert.

BMW hat den i3 vorgestellt (mit Fotos aus New York, London & Peking)

An einer Haushaltssteckdose lässt sich der i3 innerhalb von 6-8 Stunden aufladen, mit der AC-Schnellladestation BMW i Wallbox Pure/Professional ist das in 3-6 Stunden möglich und an sogenannten DC-Schnellladestationen, wie Sie mittlerweile an großen Reisestrecken in den USA und auch in Europa immer häufiger werden, ist das Aufladen in nur 0,5 Stunden möglich.

BMW i3, VW T5 & Mercedes-Benz Citan schwächeln im Crash-Test

Im Gegensatz zu diesen preislich höher positionierten und von vornherein als Elektro-Auto konzipierten Fahrzeug bietet zum Beispiel VW mit dem E-Golf (ab 34.900 Euro) mit einer Reichweite von bis zu 190 km und dem E-Up (ab 26.900 Euro) oder auch Ford mit dem Focus Electric (ab 39.990 Euro) mit einer Reichweite von bis zu 162 km, durch Verwendung bestehender Modelle mit eingebautem E-Antrieb preisgünstigere Alternativen.

VW bringt Rundum-sorglos-Paket für e-up

Das Kleinstelektrofahrzeug Renault Twizy ist auch als Transporter erhältlich.
Vergrößern Das Kleinstelektrofahrzeug Renault Twizy ist auch als Transporter erhältlich.
© Renault Deutschland

Auch zu erwähnen ist der Renault Twizy (ab 6.990 Euro 45 km/h-Version/ab 8.490 Euro 80 km/h-Version) , welcher ein wenig an den Messerschmitt Kabinenroller erinnert und ebenso Platz für zwei hintereinander sitzende Personen bietet. Dieses Stadtfahrzeug erzielt eine Reichweite von bis zu 100 km und wird mit zwei verschiedenen Antriebsangeboten ausgeliefert. Der Twizy 45 leistet 4 kW (5 PS), kann ab 16 Jahren gefahren werden und fährt bis zu 45 Stundenkilometer schnell. Die andere Variante leistet 13 kW (18 PS) und fährt bis zu 80 Stundenkilometer. Ebenfalls interessant ist die Twizy Cargo Version, bei welcher der hintere Sitz einer Ladefläche weicht und den Twizy damit zu einem Minitransporter macht.

Twizy wird als Feuerwehr-Auto getestet

Vorteile: Die Haupt-Vorteile der reinen Elektrofahrzeuge sind der während dem Betrieb fehlende Emissionsausstoß und die theoretische Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen. Ebenso ist die hohe Laufruhe und der geringere Verschleiß durch weniger Reibung der Bauteile im Motor ein Vorteil gegenüber Verbrennungsmotoren.

Nachteile: So lange noch kein Schnellladenetzwerk eingeführt wird, sollte zu Hause beim Fahrer eine eigene Ladestation vorhanden sein. Ebenso entstehen bei der Herstellung der Akkus nach wie vor Schadstoffe und ein Recycling ist ebenso nicht umweltfreundlich möglich. Auch muss bedacht werden, dass bei der Stromherstellung immer noch Schadstoffe entstehen, solange nicht 100 Prozent des Stroms aus erneuerbaren Rohstoffen gewonnen wird.

Zudem können Sie die Akkus nur mieten, da die Hersteller so schlechte Statistiken beim Komplettrecycling der Fahrzeuge umgehen, wodurch zusätzlich eine Mitgebühr anfällt. Bei vermehrter Nutzung von öffentlichen Ladestationen sind „Tankstaus“ denkbar, da die Ladezeit mit ca. 0,5 Stunden erheblich höher ist, als es beim Tankvorgang mit Kraftstoff der Fall ist.

Haben Hybrid- und Elektroantrieb Zukunft?

Elektrofahrzeug Nissan Leaf zum günstigen Preis.
Vergrößern Elektrofahrzeug Nissan Leaf zum günstigen Preis.
© NISSAN Deutschland

In naher Zukunft sind definitiv weitere Verbesserungen und Erschließungen neuer Märkte, wie zum Beispiel der Nutzfahrzeugmarkt, zu erwarten. VW plant zum Beispiel seine Transporter künftig mit einem E-Antrieb auszustatten. Günstigere Modelle wie der rein-elektrische Nissan Leaf (ab 23.790 Euro) oder der Renault Twizy und eine breitere E-Fahrzeugpalette für nahezu alle Ansprüche dürften die Verbreitung von E-Autos fördern.

Dennoch dürften mittel- und langfristig auch alternative Antriebe wie Brennstoffzellen-Fahrzeuge an Bedeutung gewinnen. Zum Beispiel das Toyota-Brennstoffzellenfahrzeug , das die Japaner ab April 2015 in Japan für umgerechnet zirka 50.000 Euro verkaufen wollen , dessen Herstellung derzeit aber noch mit erheblichen Kosten verbunden ist. Wasserstoff sieht Toyota als Ersatz für den Dieselkraftstoff an, damit soll also auf der Langstrecke gefahren werden.

Ebenfalls spannend ist in diesem Zusammenhang die Entwicklung von auf Algen basierenden Treibstoffen , welche schon als Kerosinersatz erprobt wurden und bei denen man nur noch die Langzeittauglichkeit testen muss.

Toyotas Brennstoffzellen Fahrzeug FCV-R als eine alternative zur "Betankung mit Strom."
Vergrößern Toyotas Brennstoffzellen Fahrzeug FCV-R als eine alternative zur "Betankung mit Strom."
© Toyota Motor Europe

Da sich das Recycling der Nickel-Metallhydrid- oder auch Lithium-Ionen-Akkus immer noch schwierig gestaltet, ist die Massentauglichkeit der Elektro- und Hybridfahrzeuge von Akkus auf Polymerbasis oder dergleichen abhängig. Durch die Ausweitung der „grünen Energie“ werden zwar die Gesamtemissionen der Elektrofahrzeuge noch weiter reduziert, doch inwiefern bei einer Massennutzung diese erneuerbaren Ressourcen in ausreichendem Maße verfügbar sind, bleibt abzuwarten.

Zudem ist der Aufpreis für Hybridautos angesichts der geringen Kraftstoffeinsparung zumindest derzeit noch zu hoch, um sich finanziell wirklich zu lohnen. Die meisten Hybrid-Autos dürften sich aus rein wirtschaftlichen Überlegungen kaum oder nur wenig lohnen. Und wer sich heute sogar ein Elektro-Auto kauft, macht das nicht, um letztendlich Geld zu sparen. Sondern ist ein ökologisch motivierter Überzeugungstäter.

 

 

 

 

 

0 Kommentare zu diesem Artikel
1952002