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Hybride Antriebe

Erstellt am: 22.03.2010 | Stand des Wissens: 08.03.2023
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Ansprechpartner
IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.

Auf der Suche nach kostengünstigen Antriebsstrukturen hat sich neben den alternativen Kraftstoffen insbesondere die zunehmende Elektrifizierung des Antriebsstranges als Hauptpfad zur Verringerung der verkehrsbedingten Emissionen herauskristallisiert. Den Zwischenschritt von den konventionellen Antrieben hin zum rein elektrischen Fahren stellen dabei die Hybridsysteme dar. Ein Hybridfahrzeug ist per Definition ein Fahrzeug, welches mindestens zwei Energiewandler und zwei im Fahrzeug eingebaute Energiespeichersysteme besitzt, um das Fahrzeug anzutreiben [Tschö15, S. 2]. Die am häufigsten verbreitete Kombination stellen Fahrzeuge dar, die einen elektrischen Antriebsstrang mit einem konventionellen Antriebsstrang mit Verbrennungsmotor kombinieren [KBA16].
Grundsätzlich unterscheiden sich verschiedene Hybridkonzepte nach der Ausprägung der elektrischen Komponente, das heißt dem Grad der Elektrifizierung. Als Indikatoren der Klassifizierung werden in der Regel die Leistung des Elektromotors sowie die elektrisch realisierten Nebenfunktionen herangezogen. Basierend auf dieser Grundlage können die vier Klassen Mikrohybrid, Mildhybrid, Vollhybrid und Plug-In Hybrid (als Weiterentwicklung) unterschieden werden [WaFr11a, S. 61]. Strenggenommen ist der Mikrohybrid gemäß der vorstehenden Definition kein Hybridantrieb, da der Fahrantrieb ausschließlich über den Verbrennungsmotor bereitgestellt wird [Tschö15, S. 2]. In der Tabelle 1 sind die verschiedenen Hybridvarianten mit ihren jeweiligen Charakteristika dargestellt.
Uebersicht_Hybride.pngTabelle 1: Übersicht über die verschiedenen Hybridklassen mit verschiedenen Charakteristika (eigene Darstellung, basierend auf [Hofm14, S.25]) (Grafik zum Vergrößern bitte anklicken)
Aus technischer Sicht stellen elektrische Antriebe mit ihrem schnellen und präzisen Ansprechverhalten, ihrem hohen Wirkungsgrad und der einfachen Handhabung ihres Energieträgers das ideale Antriebskonzept der Zukunft dar. Einen weiteren Vorteil bietet darüber hinaus die in diesen Konzepten vereinfachte Elektrifizierung der Nebenaggregate. Diese sind gewöhnlich über einen Keilriemen gemeinsam mit dem Motor gekoppelt, wodurch beim Betrieb eines Aggregates alle weiteren Aggregate ebenfalls angetrieben werden. Eine Elektrifizierung der Nebenaggregate ermöglicht hier einen entkoppelten Betrieb und steigert somit die Effizienz des Systems.
Dennoch weist der elektrische Antrieb in seinem derzeitigen Entwicklungsstadium Nachteile auf, welche die Kombination mit Verbrennungskraftmaschinen sinnvoll machen. Als Hauptaspekt ist hier die Reichweite zu nennen, aber auch die Verfügbarkeit öffentlicher Ladeinfrastruktur wird noch als unzureichend empfunden. Daher erweist sich für die Markteinführung elektrischer Antriebe die Kombination mit Verbrennungsmotoren zur Reichweitenerhöhung als günstig. Wird der elektrische Antrieb beim Fahren genutzt, können Hybridfahrzeuge eine sinnvolle Brückentechnologie darstellen. Im Jahr 2021 wurden in Deutschland 754.588 Hybridfahrzeuge neu zugelassen, wohingegen die Zahl der Neuzulassungen von reinen Elektrofahrzeugen bei lediglich 355.961 lag [KBA22b].
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IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Antriebstechnologien im Straßenverkehr (Stand des Wissens: 26.06.2023)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?298940
Literatur
[Hofm14] Hofmann, Peter Hybridfahrzeuge - Ein alternatives Antriebssystem für die Zukunft, 2014
[KBA16] Statistiken zu Neuzulassungen und Bestand von Personenkraftwagen, 2016
[KBA22b] Kraftfahrt-Bundesamt (Hrsg.) Fahrzeugzulassungen im Dezember 2021 - Jahresbilanz, 2022/01/05
[Tschö15] Tschöke, Helmut (Hrsg.) Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs, 2015
[WaFr11a] Wallentowitz, Henning, Freialdenhoven, Arndt Strategien zur Elektrifizierung des Antriebstranges: Technologien, Märkte und Implikationen , Ausgabe/Auflage 2. Auflage, Vieweg+Teubner, 2011, ISBN/ISSN 3834814121
Glossar
Hybrid
Der Ausdruck Hybrid bedeutet "etwas Gebündeltes, Gekreuztes oder Gemischtes". Es stammt ab von dem lateinischen Fremdwort griechischen Ursprunges Hybrida. In der Technik wird ein hybrides System, aus zwei unterschiedlichen Technologien miteinander kombiniert.
Hybridantrieb Unter Hybridantrieben wird in der Fahrzeugtechnik die Mischnutzung mindestens zweier unterschiedlicher Energiequellen zur Bewegung eines Fahrzeugs verstanden. Der Antrieb durch die einzelnen Energiequelle kann hierbei unabhängig voneinander stattfinden.
Wirkungsgrad
Der Wirkungsgrad gibt an, welcher Anteil der zugeführten Energie bei einer Umwandlung in die gewünschte Energieform umgewandelt wird, und beschreibt damit die Effizienz beispielsweise einer technischen Anlage.

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?297732

Gedruckt am Dienstag, 25. Juni 2024 11:20:36