31.01.15, 18:52 | 'Maschinen bauen, Mensch bleiben'
Dieser Beitrag erklärt Verbrauchsmessung und Muscheldiagramm und folgt damit auf den Beitrag zur Gesetzgebung.
Verbrauchsmessung
Wir haben gesehen, daß die Gesetzgebung durch die Einführung von Grenzwerten auf den Kohlenstoffdioxid-Ausstoß der verkauften Fahrzeuge direkten Einfluß auf den zulässigen Kraftstoffverbrauch nimmt. Doch wie wird dieser gemessen?
Der Gesetzgeber legt einen Fahrzyklus fest, der von einem Fahrzeug abgefahren werden muß. Dabei werden der Verbrauch und die Abgase gemessen. Ganz einfach, eigentlich, oder? Nein.
Zunächst müssen solche Messungen unter bestimmten Bedingungen durchgeführt werden, um die Ergebnisse belastbar und vergleichbar zu machen. Deshalb werden zusammen mit der Fahrstrecke, dem Zyklus, auch Umgebungsbedingungen festgelegt. In der EU durch die bereits erwähnte Regelung ECE R101. Eine Erneuerung dieses Zyklus durch einen Wechsel zum ist bereits seit Längerem in der Diskussion.
Um die Umgebungsbedingungen wie Wind, Straßenverhältnisse, Temperatur und ähnliches konstant zu halten, werden diese Tests auf Rollenprüfständen gefahren. Diese werden zunächst mit Kalibrierdaten auf das zu messende Fahrzeug eingestellt. Diese Kalibierdaten werden wiederum durch eine Ausrollung erzeugt. Das Fahrzeug wird dabei von einer bestimmten Geschwindigkeit mehrmals bis zum Stillstand ausrollen gelassen, und dabei Zeit und Geschwindigkeit gemessen. Dadurch werden die Kräfte errechnet, die durch Reibung innerhalb des Fahrzeugs, Luftreibung und die Rollreibung der Reifen entstehen. Diese werden anschließend auf dem Rollenprüfstand erzeugt und abgeglichen. Bei einer Beschleunigung wirken weitere Kräfte, die vor allem aus der Fahrzeugmasse und den beschleunigten, sich drehenden Teilen des Fahrzeugs entstehen.
Im Bild nun der Neue Europäische Fahrzyklus aus der ECE R101. Zu sehen ist, daß das Fahrzeug mehrfach beschleunigt und wieder abgebremst wird und dabei eine Strecke von etwa 11 Kilometern zurücklegt. Die Durchschnittsgeschwindigkeit liegt bei knapp über 30 Kilometern je Stunde.
Exkurs: Sinn und Unsinn des Zyklus.
In allen Fahrberichten ist zu lesen, daß die tatsächlichen Verbräuche sich von den zertifizierten Verbräuchen unterscheiden. Und natürlich höher sind. Das hat mehrere Gründe. Zunächst werden selbstverständlich für eine Zertifizierung perfekte Bedingungen geschaffen, die in der Realität nicht darstellbar sind. So ist beispielsweise kein elektrischer Verbraucher aktiv, und auch keine Klimaanlage. So sind zum Beispiel auch keine Dachträger montiert, und es wird ein spezieller Reifensatz aufgezogen und ein Leichtlauföl verwendet. Aber der größte Einfluß ist der Fahrzyklus selbst. Nur für diesen Zyklus wird ein Verbrauch ermittelt. Die Zertifizierung dient lediglich als Einstufung gegenüber dem Gesetzgeber und zum Vergleich verschiedener Fahrzeuge oder Maßnahmen an Fahrzeugen. Schon bei meinem privaten Fahrzeug kommt bei unterschiedlichen Fahrern und Fahrprofilen eine Differenz von über 20% zustande.
Ein großes Manko des Fahrzyklus ist der Umstand, daß die Gangwahl für handgeschaltete Getriebe vorgegeben ist. Dies beeinflußt vor allem Dieselfahrzeug nachteilig, da diese mit höheren Gängen fahren könnten. Automatikgetriebe sind ausgenommen. Ein Zusatz in der Regelung erlaubt eine Verbesserung des Verbrauchswertes, wenn eine Anzeige vorhanden ist, die dem Fahrer einen verbrauchsgünstigen Gang anzeigt. Das ist ein Grund, warum in fast jedem Fahrzeug mittlerweile eine solche Schaltanzeige verbaut ist. Wir gehen von nun also von Automatikgetrieben aus.
Muscheldiagramm
Wir haben gesehen, daß zum Bewegen eines Kraftfahrzeugs eine Leistung erforderlich ist. Diese setzt sich zusammen aus den Verlusten an diversen Reibstellen und aus der Beschleunigung. Beim Bremsen, also einer negativen Beschleunigung, wird Energie frei, die als Bremsleistung durch die Bremsen in Wärme umgewandelt wird.
Im Bild das Muscheldiagramm eines Verbrennungsmotors nach Wikipedia, Bearbeitung von mir.
Dieses Bild ist zunächst ein wenig gewöhnungsbedürftig. Es ist das statische Verbrauchskennfeld eines Verbrennungsmotors. Auf der waagrechten Abszisse ist die Drehzahl des Motors aufgetragen, auf der senkrechten Ordinate das Drehmoment. (Die Bezeichnung pe steht für den effektiven Mitteldruck, der sich mit dem Hubraum und der Zylinderzahl direkt in das Drehmoment übersetzen lässt. Die Drehzahl wiederum ist eine direkte Entsprechung zur Winkelgeschwindigkeit.)
Aus dem Produkt von Drehmoment und Drehzahl (in den richtigen Einheiten!) erhält man die Leistung, die der Verbrennungsmotor abgibt. Im Bild angedeutet sind eine niedrige und eine hohe Leistung, die untere und die obere grüne Hyperbel.
Die rote Linie stellt die Momentengrenze des Motors dar, die sogenannte Vollastlinie. Dies ist das maximale Moment, das der Verbrenner zu jeder Drehzahl abgeben kann. Die blauen Linien sind Linien gleichen Verbrauchs. Dieser wird üblicherweise in Gramm Kraftstoff je Kilowattstunde (g/kWh) angegeben.
Zunächst erkennen wir, daß ein Verbrauchsunterschied zwischen etwa 200 g/kWh und gut 400 g/kWh dargestellt ist. Das heißt, der Motor verbraucht für die Abgabe der gleichen Menge an mechanischer Energie die doppelte Menge Kraftstoff! (Warum das so ist, erkläre ich gern separat.)
Weshalb wird nun der Verbrennungsmotor nicht einfach immer im Bestpunkt betrieben? Dies liegt am Fahrzyklus, oder besser daran, daß jede Fahrsituation eine andere Leistungsanforderung an das Fahrzeug stellt. Bei hohen Geschwindigkeiten oder starker Beschleunigung wird eine hohe Leistung gefordert, und bei gleichmäßiger, langsamer Fahrt nur eine niedrige. Und der Verbrennungsmotor kann nur die Leistung abgeben, die vom Fahrer auch angefordert wird. Andernfalls wäre eine ungewünschte Beschleunigung und damit ein Verlassen des Fahrprofils die Folge. Beim Stillstand des Fahrzeugs muß sich der Motor lediglich selbst am Leben erhalten und einige Nebenaggregate antreiben. Die Hydraulikpumpe, den Generator und ähnliche.
Nehmen wir nun an, wir fahren mit einer konstanten Leistungsanforderung im niedrigen Bereich. Dies wird durch die untere grüne Hyperbel dargestellt. Nun muß die Leistung des Verbrennungsmotors an die Antriebsachse übertragen werden. Dies erledigt das Getriebe mit üblicherweise fünf, sechs oder sieben Gängen. Diese Gänge stellen Übersetzungsverhältnisse zwischen der Raddrehzahl und der Drehzahl des Verbrenners dar. Die Fahrgeschwindigkeit beeinflußt also die Motordrehzahl. Wir können nun beispielsweise im ersten Gang mit hoher Drehzahl fahren, (rechter Stern auf der unteren Linie) oder in einem höheren Gang mit niedrigerer Drehzahl (linker Stern auf der unteren Linie). Die erzeugten Leistungen sind identisch, die Verbräuche nicht. Bei einer Stunde Fahrt mit einer Leistungsanforderung von 10 kW (mechanische Energie 10kWh) kämen so entweder Verbräuche von 4,5 kg Kraftstoff oder 2,4 kg Kraftstoff zustande. (Wir unterschlagen an dieser Stelle, daß die Getriebeverluste auch von Drehzahl und Drehmoment abhängig sind.)
Bei höherer Geschwindigkeit kämen entsprechend der oberen Linie bei einer Leistungsanforderung von 50 kW Verbräuche von 14 kg oder 10,5 kg zustande. Allein diese hohen Verbrauchszahlen zeigen bereits, daß Dauerleistungen um die 50kW nicht die Lösung unseres Verbrauchsproblems sein können.
Was können wir also tun? Wir können die Übersetzungen unserer Gänge benutzen und auf das bekannte Fahrprofil hin optimieren. Das heißt, wir verändern unsere Übersetzungen so, daß wir möglichst oft in günstigen Bereichen des Verbrauchsdiagramms fahren. Dies ist allerdings nur eingeschränkt machbar, da die Wahl der Übersetzungen den Komfort und die Fahrbarkeit des Fahrzeugs stark beeinflußt. Wäre der erste Gang eines Fahrzeugs zum Beispiel "doppelt so schnell", müßten wir bei langsamer Fahrt stets die Kupplung schleifen lassen oder den Motor abwürgen. Für einen Gangwechsel wäre es unter Umständen nötig, den Motor sehr hoch zu drehen. Auch die gewünschte Höchstgeschwindigkeit hängt von den zur Verfügung stehenden Übersetzungen ab. Die Möglichkeiten sind da also begrenzt.
Was nun? Mehr Gänge? Im Prinzip ja, aber es zeigt sich, daß bei der derzeitig erreichbaren Anzahl von Gängen der Verbrauch nicht mehr bedeutend verbessert werden kann. Denn mehr Gänge sind üblicherweise aufwendigere Getriebe, die mit ihren höheren Verlusten den geringen Verbrauchsvorteil zum großen Teil wieder auffressen.
Wir gehen nun systematisch vor. Wann ist der Verbrenner besonders schlecht? Bei geringen Leistungen. Wo sind die geringen Leistungen? Im Stillstand. Die Leistung zum Antrieb des Fahrzeugs ist sogar null, und trotzdem verbrauchen wir Kraftstoff! Und wir stehen ziemlich viel herum in einem NEFZ.
Der erste Schritt sind also: Stop-Start-Systeme. Und für die treibt man schon einen gehörigen Aufwand. Da müssen Anlasser ganz andere Belastungen aushalten, weil sie um ein Vielfaches häufiger benutzt werden. Da müssen Batterien größer ausgelegt werden, damit im Stillstand das Radio und das Licht noch funktioniert. Da muß im Fahrbetrieb diese Batterie auch wieder geladen werden.
Wo ist noch etwas zu holen? Beim Bremsen! Wie wäre es, beim Bremsen die Batterie stärker zu laden? Was kann man beim Bremsen noch tun? Da gibt es die verschiedensten Ideen. Zunächst wird der Verbrenner ja mitgeschleppt. Also Schubabschaltung, das heißt, es wird kein Kraftstoff eingespritzt. Aber warum nicht gleich auskuppeln und abschalten? Oder nur auskuppeln und im Standgas betreiben? (Über den sogenannten Segelbetrieb gibt es verschiedenste Ansichten, die wir uns ersparen können: Der NEFZ bremst so, daß Segeln nicht nötig ist.) Aber was passiert dann mit der Bremskraftverstärkung und der Lenkung? Die müssen elektrifiziert werden, damit sie auch ohne Verbrennungsmotor funktionieren. Und wie starten wir den Verbrenner wieder zu, wenn sich der Fahrer umentscheidet und plötzlich wieder Gas gibt?
Und jetzt folgt der nächste Schritt ganz logisch: Hybridantrieb. Wir fahren bei geringen Lasten und Geschwindigkeit elektrisch mit der Energie aus einer großen Batterie. Dazu brauchen wir einen etwa fünf bis zehn Mal so großen Elektromotor wie er als Lichtmaschine sowieso schon verbaut wird, und die Batterie muß eben auch noch ein Stückchen wachsen. Wir sparen uns dafür die Lichtmaschine! Und wir können mit diesem großen Elektromotor die Batterie laden, wenn wir bremsen. Dieser Vorgang nennt sich Rekuperation. Wir können außerdem die Batterie laden, wenn wir mit dem Verbrenner fahren. Dabei wird der Verbrenner auch noch in besseren Verbrauchsbereiche gefahren, da er ja bei gleicher Drehzahl ein höheres Moment und damit eine höhere Leistung erzeugen muß (orangefarbener Pfeil). So seltsam es klingt: Dadurch wird die Energie mit geringerem spezifischem Verbrauch gewandelt.
Oder wir können die Leistungen von Verbrenner und Elektromotor addieren, wenn wir stark beschleunigen wollen. Dann können wir ein sportliches Fahrzeug mit einem vergleichsweise kleinen Verbrennungsmotor anbieten.
Alles super? Oder ergeben sich neue Probleme durch die Hybridisierung? Und wie machen das die Hersteller nun genau? Wie ordnen sie die Maschinen an, wie viele davon brauchen sie? Und warum kann man manche Hybridfahrzeuge laden und andere nicht?
Verbrauchsmessung
Wir haben gesehen, daß die Gesetzgebung durch die Einführung von Grenzwerten auf den Kohlenstoffdioxid-Ausstoß der verkauften Fahrzeuge direkten Einfluß auf den zulässigen Kraftstoffverbrauch nimmt. Doch wie wird dieser gemessen?
Der Gesetzgeber legt einen Fahrzyklus fest, der von einem Fahrzeug abgefahren werden muß. Dabei werden der Verbrauch und die Abgase gemessen. Ganz einfach, eigentlich, oder? Nein.
Zunächst müssen solche Messungen unter bestimmten Bedingungen durchgeführt werden, um die Ergebnisse belastbar und vergleichbar zu machen. Deshalb werden zusammen mit der Fahrstrecke, dem Zyklus, auch Umgebungsbedingungen festgelegt. In der EU durch die bereits erwähnte Regelung ECE R101. Eine Erneuerung dieses Zyklus durch einen Wechsel zum ist bereits seit Längerem in der Diskussion.
Um die Umgebungsbedingungen wie Wind, Straßenverhältnisse, Temperatur und ähnliches konstant zu halten, werden diese Tests auf Rollenprüfständen gefahren. Diese werden zunächst mit Kalibrierdaten auf das zu messende Fahrzeug eingestellt. Diese Kalibierdaten werden wiederum durch eine Ausrollung erzeugt. Das Fahrzeug wird dabei von einer bestimmten Geschwindigkeit mehrmals bis zum Stillstand ausrollen gelassen, und dabei Zeit und Geschwindigkeit gemessen. Dadurch werden die Kräfte errechnet, die durch Reibung innerhalb des Fahrzeugs, Luftreibung und die Rollreibung der Reifen entstehen. Diese werden anschließend auf dem Rollenprüfstand erzeugt und abgeglichen. Bei einer Beschleunigung wirken weitere Kräfte, die vor allem aus der Fahrzeugmasse und den beschleunigten, sich drehenden Teilen des Fahrzeugs entstehen.
Im Bild nun der Neue Europäische Fahrzyklus aus der ECE R101. Zu sehen ist, daß das Fahrzeug mehrfach beschleunigt und wieder abgebremst wird und dabei eine Strecke von etwa 11 Kilometern zurücklegt. Die Durchschnittsgeschwindigkeit liegt bei knapp über 30 Kilometern je Stunde.
Exkurs: Sinn und Unsinn des Zyklus.
In allen Fahrberichten ist zu lesen, daß die tatsächlichen Verbräuche sich von den zertifizierten Verbräuchen unterscheiden. Und natürlich höher sind. Das hat mehrere Gründe. Zunächst werden selbstverständlich für eine Zertifizierung perfekte Bedingungen geschaffen, die in der Realität nicht darstellbar sind. So ist beispielsweise kein elektrischer Verbraucher aktiv, und auch keine Klimaanlage. So sind zum Beispiel auch keine Dachträger montiert, und es wird ein spezieller Reifensatz aufgezogen und ein Leichtlauföl verwendet. Aber der größte Einfluß ist der Fahrzyklus selbst. Nur für diesen Zyklus wird ein Verbrauch ermittelt. Die Zertifizierung dient lediglich als Einstufung gegenüber dem Gesetzgeber und zum Vergleich verschiedener Fahrzeuge oder Maßnahmen an Fahrzeugen. Schon bei meinem privaten Fahrzeug kommt bei unterschiedlichen Fahrern und Fahrprofilen eine Differenz von über 20% zustande.
Ein großes Manko des Fahrzyklus ist der Umstand, daß die Gangwahl für handgeschaltete Getriebe vorgegeben ist. Dies beeinflußt vor allem Dieselfahrzeug nachteilig, da diese mit höheren Gängen fahren könnten. Automatikgetriebe sind ausgenommen. Ein Zusatz in der Regelung erlaubt eine Verbesserung des Verbrauchswertes, wenn eine Anzeige vorhanden ist, die dem Fahrer einen verbrauchsgünstigen Gang anzeigt. Das ist ein Grund, warum in fast jedem Fahrzeug mittlerweile eine solche Schaltanzeige verbaut ist. Wir gehen von nun also von Automatikgetrieben aus.
Muscheldiagramm
Wir haben gesehen, daß zum Bewegen eines Kraftfahrzeugs eine Leistung erforderlich ist. Diese setzt sich zusammen aus den Verlusten an diversen Reibstellen und aus der Beschleunigung. Beim Bremsen, also einer negativen Beschleunigung, wird Energie frei, die als Bremsleistung durch die Bremsen in Wärme umgewandelt wird.
Im Bild das Muscheldiagramm eines Verbrennungsmotors nach Wikipedia, Bearbeitung von mir.
Dieses Bild ist zunächst ein wenig gewöhnungsbedürftig. Es ist das statische Verbrauchskennfeld eines Verbrennungsmotors. Auf der waagrechten Abszisse ist die Drehzahl des Motors aufgetragen, auf der senkrechten Ordinate das Drehmoment. (Die Bezeichnung pe steht für den effektiven Mitteldruck, der sich mit dem Hubraum und der Zylinderzahl direkt in das Drehmoment übersetzen lässt. Die Drehzahl wiederum ist eine direkte Entsprechung zur Winkelgeschwindigkeit.)
Aus dem Produkt von Drehmoment und Drehzahl (in den richtigen Einheiten!) erhält man die Leistung, die der Verbrennungsmotor abgibt. Im Bild angedeutet sind eine niedrige und eine hohe Leistung, die untere und die obere grüne Hyperbel.
Die rote Linie stellt die Momentengrenze des Motors dar, die sogenannte Vollastlinie. Dies ist das maximale Moment, das der Verbrenner zu jeder Drehzahl abgeben kann. Die blauen Linien sind Linien gleichen Verbrauchs. Dieser wird üblicherweise in Gramm Kraftstoff je Kilowattstunde (g/kWh) angegeben.
Zunächst erkennen wir, daß ein Verbrauchsunterschied zwischen etwa 200 g/kWh und gut 400 g/kWh dargestellt ist. Das heißt, der Motor verbraucht für die Abgabe der gleichen Menge an mechanischer Energie die doppelte Menge Kraftstoff! (Warum das so ist, erkläre ich gern separat.)
Weshalb wird nun der Verbrennungsmotor nicht einfach immer im Bestpunkt betrieben? Dies liegt am Fahrzyklus, oder besser daran, daß jede Fahrsituation eine andere Leistungsanforderung an das Fahrzeug stellt. Bei hohen Geschwindigkeiten oder starker Beschleunigung wird eine hohe Leistung gefordert, und bei gleichmäßiger, langsamer Fahrt nur eine niedrige. Und der Verbrennungsmotor kann nur die Leistung abgeben, die vom Fahrer auch angefordert wird. Andernfalls wäre eine ungewünschte Beschleunigung und damit ein Verlassen des Fahrprofils die Folge. Beim Stillstand des Fahrzeugs muß sich der Motor lediglich selbst am Leben erhalten und einige Nebenaggregate antreiben. Die Hydraulikpumpe, den Generator und ähnliche.
Nehmen wir nun an, wir fahren mit einer konstanten Leistungsanforderung im niedrigen Bereich. Dies wird durch die untere grüne Hyperbel dargestellt. Nun muß die Leistung des Verbrennungsmotors an die Antriebsachse übertragen werden. Dies erledigt das Getriebe mit üblicherweise fünf, sechs oder sieben Gängen. Diese Gänge stellen Übersetzungsverhältnisse zwischen der Raddrehzahl und der Drehzahl des Verbrenners dar. Die Fahrgeschwindigkeit beeinflußt also die Motordrehzahl. Wir können nun beispielsweise im ersten Gang mit hoher Drehzahl fahren, (rechter Stern auf der unteren Linie) oder in einem höheren Gang mit niedrigerer Drehzahl (linker Stern auf der unteren Linie). Die erzeugten Leistungen sind identisch, die Verbräuche nicht. Bei einer Stunde Fahrt mit einer Leistungsanforderung von 10 kW (mechanische Energie 10kWh) kämen so entweder Verbräuche von 4,5 kg Kraftstoff oder 2,4 kg Kraftstoff zustande. (Wir unterschlagen an dieser Stelle, daß die Getriebeverluste auch von Drehzahl und Drehmoment abhängig sind.)
Bei höherer Geschwindigkeit kämen entsprechend der oberen Linie bei einer Leistungsanforderung von 50 kW Verbräuche von 14 kg oder 10,5 kg zustande. Allein diese hohen Verbrauchszahlen zeigen bereits, daß Dauerleistungen um die 50kW nicht die Lösung unseres Verbrauchsproblems sein können.
Was können wir also tun? Wir können die Übersetzungen unserer Gänge benutzen und auf das bekannte Fahrprofil hin optimieren. Das heißt, wir verändern unsere Übersetzungen so, daß wir möglichst oft in günstigen Bereichen des Verbrauchsdiagramms fahren. Dies ist allerdings nur eingeschränkt machbar, da die Wahl der Übersetzungen den Komfort und die Fahrbarkeit des Fahrzeugs stark beeinflußt. Wäre der erste Gang eines Fahrzeugs zum Beispiel "doppelt so schnell", müßten wir bei langsamer Fahrt stets die Kupplung schleifen lassen oder den Motor abwürgen. Für einen Gangwechsel wäre es unter Umständen nötig, den Motor sehr hoch zu drehen. Auch die gewünschte Höchstgeschwindigkeit hängt von den zur Verfügung stehenden Übersetzungen ab. Die Möglichkeiten sind da also begrenzt.
Was nun? Mehr Gänge? Im Prinzip ja, aber es zeigt sich, daß bei der derzeitig erreichbaren Anzahl von Gängen der Verbrauch nicht mehr bedeutend verbessert werden kann. Denn mehr Gänge sind üblicherweise aufwendigere Getriebe, die mit ihren höheren Verlusten den geringen Verbrauchsvorteil zum großen Teil wieder auffressen.
Wir gehen nun systematisch vor. Wann ist der Verbrenner besonders schlecht? Bei geringen Leistungen. Wo sind die geringen Leistungen? Im Stillstand. Die Leistung zum Antrieb des Fahrzeugs ist sogar null, und trotzdem verbrauchen wir Kraftstoff! Und wir stehen ziemlich viel herum in einem NEFZ.
Der erste Schritt sind also: Stop-Start-Systeme. Und für die treibt man schon einen gehörigen Aufwand. Da müssen Anlasser ganz andere Belastungen aushalten, weil sie um ein Vielfaches häufiger benutzt werden. Da müssen Batterien größer ausgelegt werden, damit im Stillstand das Radio und das Licht noch funktioniert. Da muß im Fahrbetrieb diese Batterie auch wieder geladen werden.
Wo ist noch etwas zu holen? Beim Bremsen! Wie wäre es, beim Bremsen die Batterie stärker zu laden? Was kann man beim Bremsen noch tun? Da gibt es die verschiedensten Ideen. Zunächst wird der Verbrenner ja mitgeschleppt. Also Schubabschaltung, das heißt, es wird kein Kraftstoff eingespritzt. Aber warum nicht gleich auskuppeln und abschalten? Oder nur auskuppeln und im Standgas betreiben? (Über den sogenannten Segelbetrieb gibt es verschiedenste Ansichten, die wir uns ersparen können: Der NEFZ bremst so, daß Segeln nicht nötig ist.) Aber was passiert dann mit der Bremskraftverstärkung und der Lenkung? Die müssen elektrifiziert werden, damit sie auch ohne Verbrennungsmotor funktionieren. Und wie starten wir den Verbrenner wieder zu, wenn sich der Fahrer umentscheidet und plötzlich wieder Gas gibt?
Und jetzt folgt der nächste Schritt ganz logisch: Hybridantrieb. Wir fahren bei geringen Lasten und Geschwindigkeit elektrisch mit der Energie aus einer großen Batterie. Dazu brauchen wir einen etwa fünf bis zehn Mal so großen Elektromotor wie er als Lichtmaschine sowieso schon verbaut wird, und die Batterie muß eben auch noch ein Stückchen wachsen. Wir sparen uns dafür die Lichtmaschine! Und wir können mit diesem großen Elektromotor die Batterie laden, wenn wir bremsen. Dieser Vorgang nennt sich Rekuperation. Wir können außerdem die Batterie laden, wenn wir mit dem Verbrenner fahren. Dabei wird der Verbrenner auch noch in besseren Verbrauchsbereiche gefahren, da er ja bei gleicher Drehzahl ein höheres Moment und damit eine höhere Leistung erzeugen muß (orangefarbener Pfeil). So seltsam es klingt: Dadurch wird die Energie mit geringerem spezifischem Verbrauch gewandelt.
Oder wir können die Leistungen von Verbrenner und Elektromotor addieren, wenn wir stark beschleunigen wollen. Dann können wir ein sportliches Fahrzeug mit einem vergleichsweise kleinen Verbrennungsmotor anbieten.
Alles super? Oder ergeben sich neue Probleme durch die Hybridisierung? Und wie machen das die Hersteller nun genau? Wie ordnen sie die Maschinen an, wie viele davon brauchen sie? Und warum kann man manche Hybridfahrzeuge laden und andere nicht?