Elektromobilität

Das kleine 1x1 der Hybride: Wer kann was – und warum?

von Gertrud Teusen

Beim Autokauf entscheiden sich immer mehr Menschen für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb. Doch was steckt eigentlich hinter der Technik?

Moderner Hybridantrieb im ausgebauten Zustand.
Hybrid-Antriebe kombinieren klassische Verbrenner mit Elektromotoren. Das soll den Verbrauch senken und die Umwelt schonen. Foto: Shutterstock / Rudy Balasko

Das erfahren Sie gleich:

  • Was bedeutet Hybrid und welche Technik steckt dahinter?
  • Welche verschiedenen Systeme gibt es?
  • Was sind die Vor- und Nachteile von Hybriden?

Die Jahresstatistik des Kraftfahrt Bundesamts spricht eine eindeutige Sprache: 2017 waren 236.710 Hybrid-Fahrzeuge zugelassen, hinzu kamen nochmal 44.419 Plug-in-Hybride, was einem Zuwachs von 112 Prozent gegenüber dem Vorjahr entspricht.

Aber wissen die Käufer auch, für was sie sich genau entschieden haben? Seit der Markteinführung des Hybridantriebs vor rund 20 Jahren hat sich viel getan und vor allem verändert. Was nach wie vor gleich ist, ist der Name und das Grundprinzip. Darüber hinaus gibt es eine breite Produktpalette, wo irgendwie Hybrid drin ist, nur eben in unterschiedlicher Variation.

Hybrid – aus zwei mach eins

Das Wort „Hybrid“ findet in verschiedenen Fachgebieten (u.a. der Biologie) Verwendung. Wörtlich übersetzt bedeutet es: „von zweierlei Herkunft“. In der Biologie sind so Züchtungen beschrieben, die aus der Kreuzung von zwei unterschiedlichen Pflanzen entstehen. In Bezug auf Fahrzeuge sind Hybride solche, die zwei unterschiedliche Antriebsarten vereinen – nämlich den Verbrennungsmotor mit einem Elektroantrieb.

Nach offizieller Definition ist jedes Auto, dessen Antrieb aus zwei unterschiedlichen Kraftquellen besteht, ein Hybridfahrzeug. Das ist zwar nicht falsch, wird aber der vielen verschiedenen Hybridvarianten nicht mehr gerecht. Die meisten Hybride setzen auf eine Kombination aus einem Benziner und einem Elektromotor, allerdings sind auch andere Kombinationen möglich. Hybrid-Antriebe sind auch solche, die mit Wasserstoff oder Solar-Energie arbeiten.

Marktführer ist immer noch Toyota, der Prius war das erste in Großserie produzierte Hybridauto. Damals hoffte man, vor dem Hintergrund schrumpfender Rohstoffreserven, die Mobilität zu erhalten. Darum allein geht es heute schon lange nicht mehr.

Verbrenner- oder Elektromotor: Sowohl als auch!

Die Kombination von Verbrennungsmotor und E-Maschine in Kombination mit der Antriebsform (serielle oder parallel) machen den grundsätzlichen Unterschied bei Hybriden aus.

Armaturen eines modernen Hybridautos.
Zusatzanzeigen geben bei einem Hybrid-Auto Aufschluss über den Fahrmodus, den Ladestand des Akkus und die aktuelle Auslastung des Systems. Foto: Shutterstock / dreamnikon

Serieller Hybrid

Bei diesem Hybrid-Konzept hat der Verbrennungsmotor keine direkte Verbindung zur Antriebsachse. Der Verbrenner dient lediglich dazu, einen Generator anzutreiben, der die Elektromaschine mit Strom versorgt oder die Batterie lädt.

Das Schlüsselwort beim seriellen Hybrid ist „Downsizing des Verbrennungsmotors“. Das bedeutet, der Verbrenner läuft nur gelegentlich und dann im optimalen Betriebsbereich. In der Konsequenz gibt es mehr Reichweite für den rein elektrischen Antrieb. Der Fachbegriff dieser Technologie ist „Range Extender“. Der Nachteil ist jedoch häufig eine geringere Höchstgeschwindigkeit.

Paralleler Hybrid

Wie die Bezeichnung suggeriert, sind beim Parallel-Hybrid Verbrenner und Elektromotor in Reihe geschaltet. Deshalb wirken sie gemeinsam auf den Antriebsstrang. In der Konsequenz können Verbrennungsmotor und Elektromotor(en) kleiner ausfallen (Stichwort: Downsizing). Das wirkt sich positiv aufs Gesamtgewicht und somit auf den Energieverbrauch aus.

Bei vielen Fahrzeugen mit diesem Antrieb gibt es zudem eine Kupplung, die beide Motoren trennt, so dass der Stromer ohne die „Last“ des Benziners flotter unterwegs sein kann. Doch beim Beschleunigen (oder wenn der Akku leer ist), kann der Verbrennungsmotor direkt die Räder antreiben. Diese Variante ist die bislang am weitesten verbreitete Hybrid-Version.

Mischhybrid

Serieller und paralleler Hybrid-Antrieb lassen sich auch kombinieren. Dabei entscheidet der Fahrer, je nach Streckenlage und Batteriestand, ob der Verbrennungsmotor „nur“ den Energiespeicher auflädt oder aber mit den Antriebswellen verbunden ist, was eine Form des parallelen Hybrid-Antriebs wäre. Voraussetzung ist, dass zwei oder mehr elektrische Maschinen verbaut sind.

Stellschraube für Optimierung: Mikro-, Mild- oder Voll-Hybrid

Viele Automobilhersteller, vor allem die in Europa, sind erst verspätet ins „Hybrid-Geschäft“ eingestiegen. Allerdings holt man auf und bietet für bestehende Modellreihen auch Hybridantriebe an. Die Ansätze sind jedoch grundverschieden und dementsprechend kursieren unterschiedliche Begrifflichkeiten.

Mit der Hybridisierung scheint man die Stellschraube für Optimierungen der unterschiedlichen Art gefunden zu haben. Dementsprechend kann man Hybridfahrzeuge auch nach ihrem Hybridisierungsgrad unterscheiden:

Voll-Hybrid

Ein Hybrid bleibt ein Hybrid, selbst bei der Bezeichnung als Voll-Hybrid. Diesen Namen verwendet man für Fahrzeuge, bei denen der Elektromotor tatsächlich einen nennenswerten Beitrag (Anfahren und Beschleunigen) leistet und somit das Auto zumindest auf kurzen Strecken ausschließlich elektrisch fährt. Sowohl serielle als auch parallele Hybridantriebe können ein Voll-Hybrid sein.

Voll-Hybrid mit Dieselmotor

Der Elektromotor wird in diesem Fall nicht mit einem Benzin-, sondern mit einem Dieselaggregat kombiniert. Solch ein Diesel-Hybrid gilt als Voll-Hybrid, selbst wenn dabei das primäre Ziel ist, den Treibstoffverbrauch signifikant zu senken. Die Nachteile dieser Kombination sind die Mehrkosten für einen Dieselmotor - und die Problematik der aufwändigeren Abgasreinigung. Somit ist diese Kombination teurer als andere Hybrid-Varianten.

Mikro-Hybrid

Der Begriff ist irreführend, weil beim Mikro-Hybrid kein Elektromotor als zusätzlicher Antrieb zum Einsatz kommt. Es ist vielmehr eine Umschreibung für zwei Komponenten, nämlich die Start-Stopp-Funktion und die Energierückgewinnung beim Bremsen (auch Rekuperation genannt). Diese Bremsenergie dient zum Aufladen der Starter-Batterie.

Der Antriebsmotor ist ein Verbrenner – ohne direkte Unterstützung der Elektrotechnik. Dennoch ist ein Vorteil beim Verbrauch erkennen, denn der soll um etwa zehn Prozent sinken. Deshalb ist „Mikro-Hybrid“ ein ziemlich verbreiteter Begriff.

Mild-Hybrid

Die Optimierungsschraube kommt beim Mild-Hybrid voll zum Tragen. Bei dieser Form des Hybrid-Antriebs sorgt der Elektromotor für eine Leistungssteigerung oder die Erhöhung der Effizienz. Auch in dieser Hybrid-Version ist die Rückgewinnung der Energie beim Bremsen ein wichtiger Bestandteil. Der Elektroantrieb ist eine Art elektrischer Turbolader für etwas mehr Durchzugsvermögen. Vor allem parallele Hybrid-Antriebe sind tendenziell Formen des Mild-Hybrids.

Toyota Prius Plug-in beim Aufladen.
Ein Plug-in-Hybrid hat einen Einfüllstutzen für Benzin oder Diesel und einen Ladeanschluss für elektrische Energie. Foto: Shutterstock / vpilkauskas

Der Hybrid unter Strom: Der Plug-in-Hybrid

Wer mehr Wegstrecke rein elektrisch zurücklegen möchte, für den ist ein Plug-in-Hybrid die bessere Wahl. Zum normalen Voll-Hybrid gehört ein Energiespeicher mit unterschiedlicher Kapazität. Ihn lädt ausschließlich ein eingebauter Generator während der Fahrt auf. Bei einem „Plug-in“ (wörtlich „einstecken“) kann man zusätzlich über die Steckdose Strom „tanken“, was einerseits den Treibstoffverbrauch nochmals senkt und andererseits die rein-elektrische Reichweite erweitert. Diese beträgt mittlerweile um die 50 Kilometer. Da aber gerade der Kurzstrecken-Verbrauch normalerweise besonders Treibstoff-intensiv ist, lässt sich damit gutes Geld sparen.

Die Bilanz: Was bringt der Hybrid für die Umwelt?

Die meisten Käufer entscheiden sich für einen Hybrid, weil sie damit hoffen, auch der Umwelt etwas Gutes zu tun. Ganz allgemein geht diese Rechnung jedoch nicht auf, denn reine Elektroautos sind natürlich „umweltfreundlicher“.

Das liegt beim Hybrid unter anderem auch daran, dass sie sowohl in der Herstellung als auch beim Alltagsbetrieb mehr Energie verbrauchen, nämlich allein deshalb, weil die Konstruktion aufwändiger ist. Hybride sind allein in der Anschaffung schon teurer und deshalb lohnen sie sich nur, wenn man sie über einen längeren Zeitraum nutzt und vor allem überwiegend über kurze Distanzen unterwegs ist.

Autos uns Roller stehen im Stau.
In der Stadt kann sich ein Hybrid finanziell und auch für die Umwelt lohnen – denn auf kurze Strecken kann der E-Antrieb statt des Verbrennungsmotors zum Einsatz kommen. Foto: Shutterstock / shigemi okano

Die Vorteile im Überblick:

  • Bei richtiger Fahrweise stößt ein Hybrid weniger CO2 aus als reine Diesel- und Benzinmotoren.
  • Im Stadtverkehr verbraucht ein Hybrid laut ADAC durchschnittlich bis zu 25 Prozent weniger Sprit als ein Verbrennungsmotor.
  • Durch die Bremskraftrückgewinnung lädt der Akku ständig nach, so dass es zu einer Erhöhung der rein-elektrischen Reichweite kommt– auch das spart Sprit.
  • Im Gegensatz zum Elektroauto ist man nicht auf Stromladestationen angewiesen, selbst der Plug-in-Hybrid lässt sich (zur Not) mit dem Verbrenner betreiben.

Als Nachteile schlagen zu Buche:

  • Der Preis, denn Hybrid-Autos sind teurer.
  • Der doppelte Antriebsstrang, die Motoren, die Akkus – das alles macht Hybrid-Fahrzeuge schwerer als andere PKWs und damit weniger Effizient.
  • Die Reichweite ist rein-elektrisch sehr gering, durch den kleineren Tank ist auch die Reichweite mit Verbrennungsmotor beschränkt.
  • Der Platz, den die Batterie braucht, sparen die Hersteller zumeist am Kofferraumvolumen.
  • Der Hybrid ist nicht automatisch gut für die Umwelt. Übernimmt während längerer Fahrten der Verbrennungsmotor, kommt – wie bei allen anderen Autos – eine entsprechende Umweltbelastung zum Tragen.

Ob bei E-Auto oder beim Hybrid, die Herstellung eines Elektromotors und des Akkus ist alles andere als nachhaltig. Gerade die Energiespeicher belasten die Umwelt durch schwindende Rohstoffe. Außerdem ist die Herstellung von Motor und Akku sehr energieintensiv. Beim Plug-in-Hybrid hängt die Klimabilanz natürlich auch davon ab, welche Art von Strom die Nutzer tanken.

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