Elektro, Hybrid, Wasserstoff: Die Unterschiede verstehen

Während es bei der Frage nach dem Antrieb lange Zeit lediglich um die Wahl zwischen Benzin und Diesel ging, muss man sich nun mit einer Technologie auseinandersetzen, die neue Maßstäbe setzt: demElektromotor. Manchmal verdrängt er seinen Vorgänger, den altbewährten Verbrennungsmotor, vollständig: Man spricht dann voneinem Elektroauto. In anderen Fällen koexistieren beide Technologien in ein und demselben Fahrzeug: Das ist dasHybridmodell, bei dem je nachden vom Hersteller vorgesehenen Lade- und derEnergiespeicherung,die der Hersteller vorgesehen hat.

Was sind die Unterschiede zwischen Hybrid- und Elektrofahrzeugen?

Betrachten wir zunächst die Unterschiede im Alltag. Das Elektroauto ist völlig geräuschlos, geruchlos und bietet ein sehr geschmeidiges und angenehmes Fahrgefühl. Was die Kosten angeht, so sind sowohl die Wartungskosten als auch die „Treibstoffkosten“ geringer, da Stromdeutlich günstiger ist als Benzin oder Diesel. Wasdie Reichweite angeht, gab es bedeutende Innovationen. Während man vor 15 Jahren gerade einmal 150 Kilometer Reichweite erreichte, kann man heute mit einem Renault 5** bis zu 410 km fahren. Und das Aufladen geht immer schneller: In 30 Minuten Ladezeit** lässt sich die Reichweite von 15 % auf 80 % erhöhen**.

Hybridfahrzeuge verfügen ihrerseits über eine etwas größere Reichweite als herkömmliche Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor, da es sich um Benzin- oder Dieselfahrzeuge handelt, die zusätzlich mit einer oder zwei Elektrobatterien ausgestattet sind. Der Elektroantrieb senkt den Kraftstoffverbrauch (im Stadtverkehr bis zu 40 % weniger Benzinverbrauch). Wenn das Auto vom Elektromotor angetrieben wird, sind Fahrkomfort und Laufruhe identisch mit denen eines reinen Elektroautos. Wenn der Verbrennungsmotor das Fahrzeug antreibt, ähnelt das Fahrgefühl dem eines herkömmlichen Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor.

Wie sieht es mit der technischen Funktionsweise dieser Modelle aus? Ist die Energieoptimierung bei allen gleich? Welche Unterschiede gibt es unter der Motorhaube zwischen Elektro-, Hybrid- und Wasserstofffahrzeugen?

100 % elektrisches Auto: das ausgereifteste Modell

Das Elektroauto ist derzeit die ausgereifteste und erschwinglichste Lösung, die sofort zur Verfügung steht, um denökologischen Herausforderungen im Zusammenhang mit der globalen Erwärmung und der Luftverschmutzung zu begegnen. Was ändert sich? Der Verbrennungsmotor, die Tankklappe und der Auspuff verschwinden und werden durch einen batteriebetriebenen Elektromotor ersetzt. Das Auto lässt sichan einer Ladestation zu Hause, auf dem Parkplatz am Arbeitsplatz oder an öffentlichen Ortenaufladen. Es bietet eineReichweitevon mehreren hundert Kilometern, läuft geräuschlos, verbraucht im Stand keine Energie und stößt keine Abgase aus. Hinzu kommtder Fahrspaß. Der Elektromotor stellt sein gesamtes Drehmoment sofort zur Verfügung und sorgt so für eine unmittelbare und sanfte Beschleunigung. Da keine Verbrennung stattfindet und keine beweglichen mechanischen Teile vorhanden sind, bietet der Elektromotor eine außergewöhnliche Zuverlässigkeit. Für den Fahrer bedeutet dies, dass der Wartungsaufwand auf ein absolutes Minimum reduziert ist.

Es gibt jedoch noch weitere Möglichkeiten. Sie können sich für einen „Energie-Mix“ entscheiden, bei dem ein Fahrzeug sowohl über einen Elektroantrieb als auch über einen Verbrennungsmotor verfügt. Hier ein Überblick über diese Varianten, von „am wenigsten“ bis „am meisten“ elektrisch.

Hybridauto: ein herkömmliches Fahrzeug mit elektrischer Unterstützung

In einem Hybridauto sind sowohl ein Benzin- (oder Diesel-)Motor als auch ein Elektromotor verbaut, die so programmiert sind, dass sie zusammenarbeiten. Das Prinzip unserer E-Tech-Technologie ist folgendes: Der Elektromotor unterstützt den Verbrennungsmotor, um dessen Belastung und damit den Kraftstoffverbrauch zu senken. Wie wird ein Hybridauto nun aufgeladen? Beim Bremsen oder Abbremsen lädt sich die kleine Bordbatterie auf, indem sie die Geschwindigkeit in Energie umwandelt. Das Hybridauto ist jedoch weiterhin hauptsächlich auf fossile Brennstoffe angewiesen.  Es ermöglicht jedoch Kraftstoffeinsparungen von bis zu 25 % auf sogenannten „gemischten“ Strecken (auf dem Land auf freier Straße), und diese Einsparung kann im Stadtverkehr bis zu 40 % betragen.***

Plug-in-Hybridfahrzeug: Der wahre Wandel

Plug-in-Hybridfahrzeuge, die manchmal auch mit der Abkürzung PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) bezeichnet werden, gehen noch einen Schritt weiter. Das gilt auch für den Rafale. Das Prinzip? In das Fahrgestell werden eine Batterie mit größerer Kapazität sowie eine Steckdose integriert, die das eigenständige Aufladen über eineHaushaltssteckdoseoder eine Ladestation ermöglicht. Auf diese Weise wird der Elektromotor für die meisten Alltagsfahrten zu einer echten Alternative zum Verbrennungsmotor. Auch wenn der Verbrennungsmotor für längere Strecken, wie zum Beispieldie Fahrt in den Urlaub, weiterhin zur Verfügung steht. Der Unterschied zwischen einem Vollhybrid- und einem Plug-in-Hybridfahrzeug besteht also darin, dass nur Letzteres an einer Steckdose oder einer Ladestation aufgeladen werden kann, was eine deutlich größere elektrische Reichweite und Nutzungsdauer ermöglicht.

Hybridfahrzeug mit Reichweitenverlängerer: Ein Stromaggregat in Ihrem Auto

Eine weitere Variante besteht darin, einen Elektromotor und eine Batterie für den Antrieb zu nutzen und diese durch einen kleinen Benzinmotor zum Aufladen zu ergänzen: Man spricht dann von einem Elektroauto mit Reichweitenverlängerer. Der Hybrid tendiert hier eher in Richtung 100 % Elektroantrieb als in Richtung 100 % Verbrennungsmotor: Strom ist der Haupt„Treibstoff“. In diesem Zusammenhang verfügt man über eine Batterie mit ausreichender Kapazität und die Möglichkeit, an einer Ladestation aufzuladen. Das Auto kann im Alltag im Elektrobetrieb fahren, ohne Abgase zu emittieren. Der Verbrennungsmotor greift nur unterstützend ein, in einer Betriebsart, die an einen Stromgenerator angelehnt ist. Er dient ausschließlich dazu, die Reichweite durch Aufladen der Batterie zu verlängern, treibt die Räder jedoch nicht direkt an (im Gegensatz zur Funktionsweise herkömmlicher Hybridfahrzeuge und Plug-in-Hybride).

Wasserstoffauto: Der Herausforderer

Endlich gibt es ein zu 100 % elektrisches Auto mit alternativem Antrieb: das Wasserstoff-Elektroauto. Diese Lösung wurde von der Renault Group entwickelt, die im Jahr 2024 zwei Demonstrationsfahrzeuge dieses Typs vorgestellt hat: den Renault Emblème und den Alpenglow. Heute nutzen die meisten Elektroautos Batterien auf Basis derLithium-Ionen-Technologie, doch es gibt auch andere Möglichkeiten zur Energiespeicherung. DieWasserstoff-Brennstoffzelleermöglicht es beispielsweise, Strom aus Wasserstoff zu erzeugen, der durch die Spaltung von Wasser oder Methan gewonnen wird. Im Inneren dieser Zelle wird das Gas durch eine chemische Reaktion mit dem in der Umgebungsluft enthaltenen Sauerstoff in Strom umgewandelt. Sie wird von einem Tank gespeist, der unter sehr hohem Druck (mehrere hundert bar) gespeichertes Gas enthält. Einige Hindernisse bestehen jedoch weiterhin. Die Herstellung von Brennstoffzellen erfordert beispielsweise seltene Metalle sowie eine Energiequelle, die möglichst erneuerbar sein sollte. Ein großflächiger Einsatz würde zudem den Aufbau einer speziellen Infrastruktur für die Erzeugung und Verteilung von Wasserstoff erfordern.

Elektrofahrzeuge, Hybridfahrzeuge … eine kontinuierliche Innovation

Seit den Nickel-Cadmium-Batterien hat die Elektrofahrzeugtechnik enorme Fortschritte gemacht. Moderne Akkus müssen sich mittlerweile im Vergleich zu Benzinfahrzeugen nicht mehr verstecken. Die im Fahrgestell versteckten Lithium-Ionen-Batterien sind sicher und werden am Ende ihrer Lebensdauer durch immer leistungsfähigere Recyclingverfahren verwertet. Sie werden immer leichter, kompakter und leistungsfähiger, was die Reichweite der damit ausgestatteten Autos erhöht. Und der technische Fortschritt geht weiter: Forscher der Universität von Pennsylvania haben 2019 eine neue Methode entdeckt, mit der sich in 10 Minuten eine Reichweite von 300 Kilometern für ein Elektrofahrzeug aufladen lässt. Die Technologie hält bis zu 2.500 Ladezyklen stand, was einer Reichweite von 800.000 Kilometern entspricht. Daskontaktlose dynamische Ladenist ein weiterer, ebenfalls vielversprechender Ansatz: Bei diesem Verfahren, das auf Induktionstechnologie basiert, würde das bloße Fahren ausreichen, um die Batterie aufzuladen. Das Elektroauto wird unverzichtbar werden!

* Geringe CO₂-Bilanz: Während der Fahrt entstehen gemäß dem WLTP-Zulassungszyklus weder CO₂-Emissionen noch regulierte Luftschadstoffe, ausgenommen Verschleißteile.

**im WLTP-Zyklus; die tatsächliche Reichweite hängt von den Fahrbedingungen ab (Straßentyp, Fahrstil und Wetterbedingungen) und ermöglicht eine Aufladung von 15 % auf 80 % in 30 Minuten auf der Autobahn / interne Quelle von Renault 2023.

_{***WLTP-Angaben}

** Die hier genannten Werte für Fahrzeit und Reichweite wurden anhand der Ergebnisse berechnet, die der neue ZOE im Rahmen des WLTP-Zertifizierungsverfahrens (Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Procedure, standardisierter Zyklus: 57 % Stadtverkehr, 25 % Vorortverkehr, 18 % Autobahnverkehr) erzielt hat, das darauf abzielt, die tatsächlichen Nutzungsbedingungen von Fahrzeugen abzubilden. Sie geben jedoch keinen Aufschluss darüber, welche Art von Fahrt nach dem Aufladen gewählt wird. Die Ladezeit und die wiedergewonnene Reichweite hängen auch von der Temperatur, dem Verschleiß der Batterie, der von der Ladestation abgegebenen Leistung, dem Fahrstil und dem Ladezustand ab.

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