Nachhaltige Mobilität

Was treibt wie an? Das große Spektrum der E-Mobilität

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Die Spielarten der Elektromobilität sind vielfältig.

(Foto: Audi)

Die E-Mobilität ist vielseitiger als mancher denkt. Gerade bei den Autos gibt es unterdessen die unterschiedlichsten Antriebsarten. Aber wo liegen die Unterschiede zwischen Vollhybrid, Plug-in-Hybrid, seriellem Hybrid, 48-Volt-Mildhybrid, 12-Volt-Mildhybrid und einem reinen Elektroantrieb?

Als Königsklasse der E-Mobilität gilt vielen der reine Elektroantrieb. Doch so richtig konnte er sich noch nicht durchsetzen. Zwar ist die Reichweitenangst längst nicht mehr das Hauptproblem, sondern die Ladeinfrastruktur. Nicht zuletzt deshalb bietet die Autoindustrie seit Jahren Zwitterlösungen an, die hier kurz erklärt werden sollen.

Der Vollhybrid – Klassiker aus Japan

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Der Vollhybrid wird vor allem von asiatischen Herstellern gebaut.

(Foto: Toyota)

Der Vollhybrid ist weltweit gesehen die bekannteste und am weitesten verbreitete Variante der Hybrid-Fahrzeuge. Als "voll" gilt diese Spielart, weil sie das rein elektrische Fahren erlaubt; ein "milder" Hybrid könnte das nicht. Dort fungiert der E-Motor lediglich als Unterstützung beim Anfahren und Beschleunigen. Weil der Vollhybrid aber nur über eine relativ kleine Batterie verfügt, die zudem nicht extern aufladbar ist, kommt er im Stromer-Modus nicht besonders weit. Meist sind nur wenige Kilometer drin. Dafür ist er gerade deswegen deutlich günstiger als E-Autos oder Plug-in-Hybride. Vollhybride nach klassischem Zuschnitt finden sich aktuell nur bei asiatischen Herstellern, vor allem bei Toyota und Lexus, seit einiger Zeit auch bei Hyundai und Kia. Die deutschen Hersteller haben lange Zeit den Diesel vorgezogen, mittlerweile setzen sie zudem auf den Plug-in-Hybridantrieb.

Plug-in-Hybrid – der halbe Weg zum Elektroauto

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Der Plug-in-Hybrid ist für den Moment eine Alternative zur reinen E-Mobilität

(Foto: Toyota)

Der gerne auch PHEV (Plug-in-Hybrid Electric Vehicle) abgekürzte Antrieb ist je nach Perspektive ein Vollhybrid mit extern aufladbarer Batterie oder ein Elektroauto mit zusätzlichem Verbrennungsmotor. Weil der Gesetzgeber letztere Sichtweise vorzieht, wird der Kauf auf verschiedene Arten gefördert – nicht zuletzt durch die E-Autoprämie. Größter Vorteil des Konzepts ist die Kombination einer pendlertauglichen Elektro-Reichweite von meist rund 50 Kilometern mit einem Verbrennungsmotor, der auf längeren Strecken vor dem Zwang zum Stromtanken bewahrt. Nachteil ist der höhere Verbrauch in beiden Antriebsmodi, weil jeweils die andere Motor-Alternative nebst Batterie mitgeschleppt werden muss. Zudem sorgt der doppelte Antrieb für recht hohe Preise, zumindest im Vergleich mit reinen Benzinern und Diesel. Der Großteil des Angebots siedelt sich im gehobenen Dienstwagen- oder SUV-Segment an, Käufer profitieren allerdings aktuell von einer E-Autoprämie von bis zu 6750 Euro. Damit ist der Plug-in-Hybrid neben den reinen Elektroautos die einzige hier vorgestellte Antriebsart, die durch das Förderprogramm bezuschusst wird.

Serieller Hybrid – das rollende Kleinkraftwerk

Während bei den meisten Hybrid-Konzepten Verbrennungs- und Elektromotor parallel geschaltet sind, damit sie beide Antriebsarbeit verrichten können, sind sie beim seriellen Hybrid hintereinander montiert. Der Verbrennungsmotor wirkt dann in der Regel nicht auf die Räder, sondern treibt lediglich einen Generator an, der Strom für einen Elektromotor produziert. Er wird also zu einem kleinen Elektrizitätswerk, kann in dieser Rolle gleichmäßiger und sparsamer arbeiten als ein Antriebsmotor. Gleichzeitig kann die teure Batterie relativ klein ausfallen. Das Prinzip ähnelt dem des Range Extenders bei einigen Elektroauto-Varinaten. Allerdings gibt es beim seriellen Hybrid nicht zwingend die Möglichkeit, den Akku auch direkt an der Steckdose zu laden.

48-Volt-Mildhybrid – Elektrifizierung für die Masse

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Die Mildhybrid-Technik unterstützt den Verbrenner und minimiert so den Spritverbrauch.

(Foto: Mercedes)

Das Hybridautos sparsam sind, hatten wir schon geklärt. Aber, sie sind auch ziemlich teuer – sowohl in der Anschaffung als auch in Wartung und Produktion. Denn das Hochspannungssystem an Bord macht Fertigung und Reparaturen aufwendig und zu Teilen auch gefährlich. Günstiger und sicherer sind da die 48-Volt-Hybridsysteme, die aktuell immer populärer werden. Die Niederspannungstechnik macht Schutzmaßnahmen gegen Stromschläge unnötig, Batterie und der zum Hilfsmotor ausgebaute Startergenerator sind klein und entsprechend günstig. Rein elektrisches Fahren ist aufgrund der eingeschränkten Leistungsfähigkeit nicht möglich, stattdessen unterstützt das Stromaggregat den Verbrenner beim Anfahren und Beschleunigen. Danach dient er als besonders effizienter Generator, um Bremskraft zurückzugewinnen. Eingesetzt wird diese Technik mittlerweile in allen Klassen, meist in Kombination mit den stärkeren Verbrennungsmotoren der Antriebspalette. In neueren Modellen oberhalb der Kompaktklasse ist diese sanfte Art der Elektrifizierung mittlerweile Standard.

12-Volt-Mildhybrid – der kleine Kick

Auch wenn die 48-Volt-Technik vergleichsweise günstig ist: Das zweite Bordnetz neben der 12-Volt-Variante kostet trotzdem Geld. Vor allem in den Einstiegsmodellen vieler Baureihen finden sich daher Mildhybride, die die herkömmliche Elektronik-Architektur nutzen. Die Unterstützungsleistung des Riemenstartergenerators fällt dabei deutlich geringer aus. Und auch das Rekuperieren klappt weniger gut. Ein paar Gramm CO2 für die Flottenbilanz bringt das trotzdem. Der Verbrauchsvorteil für den Kunden ist allerdings eher marginal.

Batterieantrieb - das reine Elektroauto

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Die Batterie im Elektroauto wird im Unterboden des Fahrzeugs verbaut.

(Foto: BMW)

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Bei einem Elektroauto muss man sich die Hochvoltbatterie wie den Tank eines herkömmlichen Verbrenners vorstellen. Allerdings ist diese Form des Tanks das teuerste Teil am ganzen Auto. Es gilt: je höher die Kapazität des Akkus, desto größer ist die Reichweite des Fahrzeugs, aber desto länger sind auch die Ladezyklen. Neben dem Lithium-Ionen-Akkus ist noch eine zweite Batterie an Bord eines Elektroautos, eine sogenannte Niedervoltbatterie, die etwa das Radio, die Beleuchtung, Scheibenwischer oder gar den Tempomat mit Strom versorgt. Hier kann auch Energie gespeichert werden, die durch die Brems- oder Rollenergie, das sogenannte Rekuperieren gewonnen wird.

Bewegt wird das Elektroauto aber durch den sogenannten synchronen Wechselstrommotor. Er besteht aus zwei Elektromagneten, dem Stator und dem Rotor. Der Stator ist unbeweglich und erzeugt mithilfe des Gleichstroms ein konstantes Magnetfeld. Der drehbare Rotor stellt sein Magnetfeld mit Wechselstrom her. Die beiden Magneten ziehen einander abwechselnd an und stoßen einander ab. Dabei dreht sich der Rotor und bringt das Auto in Bewegung. Das Prinzip gleicht übrigens dem im Plug-in-Hybrid, wenn der Wagen nur vom E-Motor angetrieben wird. Lediglich die Batterie und ihre Leistung sind hier kleiner.

Quelle: ntv.de