Braucht ein Hybridauto wirklich Ladung?

Die Antwort hängt vom Hybrtyp ab: Vollhybride werden nicht angeschlossen, sie können sogar technisch gar nicht angeschlossen werden; ihre Batterien laden sich durch rekuperatives Bremsen und den Benzinmotor selbst auf. Plug-in-Hybride (PHEV) hingegen benötigen Laden über den Stecker; ohne Anschluss fährt das Fahrzeug zwar trotzdem, aber der Großteil der elektrischen Reichweite und des Kraftstoffvorteils geht verloren. Auf die Frage, ob Laden erforderlich ist, gibt es also nicht die eine richtige Antwort – die richtige Antwort verbirgt sich im Hybrtyp des Fahrzeugs.

Zwei Hybridtypen, zwei unterschiedliche Ladekonzepte

Der Ursprung der Verwirrung ist folgender: Beide Fahrzeugtypen nutzen Benzinmotor und Elektromotor gemeinsam, aber wie sie die Energie in die Batterie transportieren, unterscheidet sich völlig. Der Vollhybrid ist ein geschlossenes Energiesystem. Es gibt keinen äußeren Zugang zur Batterie; die gesamte benötigte Energie wird im Fahrzeug selbst erzeugt und verbraucht. Der PHEV dagegen ist bewusst als offenes System konzipiert: Er ist so konstruiert, dass Strom von außen aufgenommen werden kann, denn er trägt ein keineswegs kleines Batteriepaket, und der praktische Weg, diese Batterie vollständig zu laden, ist der Stecker.

Es lohnt sich, den Größenunterschied in Zahlen zu betrachten. Die Batterie eines Vollhybrids bleibt typischerweise um oder unter 1 kWh ; das ist genug Energie, um den Motor nur im Stop-and-go-Verkehr zu unterstützen und im Elektromodus einige hundert Meter zu fahren. Auf der PHEV-Seite bietet ein typisches Paket etwa 14 kWh und über 32 km rein elektrisches Fahren. Die durchschnittliche PHEV-Batteriekapazität ist in den letzten Jahren kontinuierlich gestiegen, und einige Modelle haben etwa 88 km elektrische Reichweite erreicht. Der Unterschied zwischen diesen beiden Klassen ist keine Nuance, sondern eine Frage der Größenordnung.

Wie lädt sich ein Vollhybrid selbst auf?

Der Lademechanismus eines Vollhybriden nennt sich rekuperatives Bremsen, und seine Funktionsweise ist eine physikalische Angelegenheit, die banaler ist, als man denkt. Wenn Sie bremsen oder vom Gas gehen, geht die kinetische Energie des Fahrzeugs bei einem normalen Benziner als Wärme verloren. Beim Hybrid schaltet der Elektromotor in diesem Moment in den Generatormodus; die Drehung der Räder treibt den Motor rückwärts an, die kinetische Energie wird in Strom umgewandelt und in der Batterie gespeichert. Funktional erfüllt sie eine ähnliche Aufgabe wie die Lichtmaschine im Benziner, der Unterschied liegt in der Energiegrößenordnung: Die zurückgewonnene Menge ist weitaus größer und speist direkt die Hochvoltbatterie.

Dieser Prozess wird beim Bremsen oder Gaswegnehmen automatisch aktiviert; der Fahrer muss nichts unternehmen. Deshalb ist es kein Zufall, dass eine der Bezeichnungen, die Hersteller ihren Vollhybriden geben, selbstladender Hybrid lautet. Die Batterie des Fahrzeugs lädt sich unterwegs, im Stop-and-Go-Verkehr und bei Bergabfahrten von selbst. Sie brauchen keine Infrastruktur, an der Sie zu Hause oder am Arbeitsplatz einstecken könnten, müssen kein Ladekabel mitführen und keine Ladezeiten planen. In der Praxis bemerkt der Fahrer bei einem Vollhybriden den Ladezustand der Batterie nur am Instrumentendisplay; der Rest des Systems läuft von selbst.

Was passiert, wenn ein Plug-in-Hybrid nicht eingesteckt wird?

Kurze Antwort: Es passiert nichts Dramatisches. Das Fahrzeug funktioniert weiter, denn der Benzinmotor und die Hybridantriebskomponenten eines PHEV können unabhängig voneinander arbeiten. Da die Batterie nicht eingesteckt wird, fährt das Fahrzeug mit niedrigem Ladezustand, gilt aber auch nicht als völlig leer; ein Teil seiner Kapazität wird als Reserve gehalten und durch rekuperatives Bremsen und die vom Motor abgenommene Leistung auf diesem Niveau gehalten. In diesem Modus verhält sich das Fahrzeug wie ein normaler Vollhybrid.

Aber hier beginnt das eigentliche Problem. Die elektrische Reichweite entfällt, das Fahrzeug fährt die gesamte tägliche Fahrt mit Benzin. Rekuperatives Bremsen funktioniert, ersetzt aber das Laden am Stromanschluss nicht: Selbst bei einer langen und steilen Bergabfahrt lässt sich nur 1-4 Meilen rein elektrische Reichweite zurückgewinnen. Mit den Dutzenden Kilometern Ladeenergie aus der Steckdose ist das gar nicht vergleichbar. Ein nicht eingesteckter PHEV liefert daher wahrscheinlich eine bessere Kraftstoffwirtschaft als ein Fahrzeug ohne jeglichen Hybridantrieb, verglichen mit einem vergleichbaren Standardhybriden verbraucht er aber fast immer mehr.

Darin liegt auch eine Kostendimension. Ein PHEV wird in der Regel mit einem höheren Einstiegspreis verkauft als ein gleichwertiger Standardhybrid; in diesem Preis stecken die große Batterie, die Leistungselektronik und die Ladeausstattung. Wird das Fahrzeug nicht eingesteckt, ist es möglich, das gleiche Fahrerlebnis mit einem günstigeren Standardhybriden zu bekommen, und die teure Technologie bleibt ungenutzt. Auf der Emissionsseite sieht es genauso aus: Ein PHEV, der nicht regelmäßig geladen wird, erfüllt den ökologischen Nutzen, den sein Design verspricht, nicht.

Wie umständlich ist das Laden eines PHEV in der Praxis?

Bevor man den Ladebedarf wie einen Albtraum betrachtet, sollte man sich die Zahlen ansehen. Eine PHEV-Batterie trägt etwa ein Sechstel der Energie einer durchschnittlichen voll elektrischen Fahrzeugbatterie; folglich lädt sie auch entsprechend schneller. 240 Volt (Level 2) an einer Wandladestation dauert es bei den meisten Modellen 2-3 Stunden, bis sie voll geladen ist. Noch wichtiger ist, dass ein 120 Volt reicht schon eine gewöhnliche Haushaltssteckdose aus, um die meisten PHEVs über Nacht aufzuladen. Das heißt, eine spezielle Infrastruktur ist keine Voraussetzung; wenn in Ihrer Garage oder an Ihrem Parkplatz eine nutzbare Steckdose vorhanden ist, besteht die tägliche Laderoutine nur daraus, den Stecker einzustecken und das Kabel auszustecken.

Verglichen mit der täglichen Fahrstrecke wird die Gleichung noch klarer. In den Vereinigten Staaten beträgt die durchschnittliche Tagesfahrleistung etwa 31 Meilen (50 km) und PHEVs sind so konzipiert, dass sie für die ersten 25-50 Meilen elektrisch fahren. Wer regelmäßig lädt, kann den Großteil seiner täglichen Fahrten fast ohne Benzin bestreiten; wenn die Batterie nachlässt, schaltet das Fahrzeug nahtlos in den normalen Hybridmodus zurück und die Benziner-Reichweite trägt weiter. Deshalb ist ein PHEV nur dann eine sinnvolle Wahl, wenn er geladen werden kann: Wenn Ihre tägliche Strecke nahe an der elektrischen Reichweite liegt und Sie jede Nacht Zugang zu einer Steckdose haben, liefert er echten Mehrwert. Fehlt eine dieser beiden Bedingungen, ist der Kauf eines Standard-Hybrids für dasselbe Geld die deutlich rationalere Rechnung.

Batterietypen, Lebensdauer und Temperatureinfluss

In beiden Hybridklassen kommen zwei Hauptoptionen bei der Batteriechemie zum Einsatz: Nickel-Metallhydrid (NiMH) und Lithium-Ionen. NiMH-Pakete sind pro Wattstunde günstiger, halten mehr Ladezyklen aus und vertragen höhere Temperaturen; auch ihre Kapazität pro Zelle ist höher. Der Trumpf von Lithium-Ionen ist die Energiedichte: Sie transportieren dieselbe Energie in kleineren und leichteren Paketen, reagieren dank ihres geringen Innenwiderstands schneller und übersteigen mit meist mehr als 1.000 Zyklus die typische Lebensdauer von rund 500 Zyklen bei NiMH. Deshalb wird bei PHEVs mit großen Batterien Lithium-Ionen bevorzugt, während einige Hersteller bei ihren Vollhybriden aufgrund von Kosten und Rückverfolgbarkeit weiterhin auf NiMH setzen.

Wie hoch sind Batterielebensdauer und Austauschkosten?

Der komplette Austausch einer Hochvolt-Hybridbatterie ist eine teure Angelegenheit: Typische Preise bewegen sich je nach Modell, Batteriegröße und Arbeitsaufwand im Bereich von etwa 2.000-8.000 Dollar und können bei manchen Modellen 5.000-10.000 Dollar erreichen. Aufgearbeitete Pakete oder der Austausch nur der defekten Zellen mildern die Situation erheblich; so beginnt beispielsweise ein wiederaufbereitetes Paket für ein verbreitetes Hybridmodell bei 1.299 Dollar, während ein neues Paket mit Garantie ab 2.249 Dollar erhältlich ist. Viele Hersteller decken die Hybridbatterie über einen langen Zeitraum innerhalb der Fahrzeuggrundgarantie ab; es lohnt sich, vor dem Kauf die Garantiedauer Ihres Wunschmodells zu prüfen, denn dieser eine Posten kann die Kostenrechnung auf lange Sicht verändern.

Was ändern Kälte und Hitze?

Die Temperatur wirkt sich auf beide Hybridtypen aus, allerdings in unterschiedlichem Maße. Bei kalten Bedingungen erleiden Hybridfahrzeuge einen kleineren, aber dennoch messbaren Verlust an Leistung und Effizienz; sinkende Temperaturen mindern sowohl den Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors als auch die Fähigkeit der Batterie, Strom abzugeben. Bei extremer Hitze kehrt sich das Bild um: 40°C bei den sengenden Temperaturen in dieser Umgebung können in Lithium-Ionen-Zellen beschleunigte Degradationserscheinungen auftreten, die den Zellen langfristig dauerhaften Schaden zufügen können. Das bedeutet nicht, dass die regenerative Bremsung wertlos ist; es zeigt lediglich, dass man die Batteriegesundheit nicht mit Sorge, sondern wie einen ganz normalen Wartungsparameter betrachten sollte.

Welchen Hybrid Sollten Sie Kaufen? Entscheidende Fragen

Dieser Unterschied ist keine technische Kuriosität, sondern eine Unterscheidung, die die Kaufentscheidung direkt bestimmt. Stellen Sie sich nacheinander drei Fragen: Kann das Fahrzeug jede Nacht an die Steckdose angeschlossen werden? Nähert sich Ihre tägliche Fahrstrecke der elektrischen Reichweite eines PHEV an? Und messen Sie dem Fahrerlebnis im Elektromodus wirklich einen Wert bei? Wenn Sie allen dreien mit Ja antworten, bietet ein PHEV die Gelegenheit, den Alltag ohne Benzin zu bestreiten. Wenn Sie bei einer der Fragen mit Nein antworten, hat es keinen Sinn, für ein Fahrzeug extra zu zahlen, dessen Stecker Sie nur als Last betrachten werden; der Standard-Hybrid ist die günstigere, weniger komplexe und zu Ihrer Nutzungsart passende Lösung.

Ein Hinweis zur Zuverlässigkeit sei hinzugefügt: Laut Zuverlässigkeitsdaten verzeichnen PHEVs deutlich mehr Probleme als sowohl Standard-Hybride als auch reine Benziner. Der Grund liegt zum einen in der Komplexität zweier getrennter Antriebsstränge, zum anderen in Defekten im Zusammenhang mit zusätzlichen Systemen wie dem geplanten Laden. Ehrlich gesagt hängt der häufigste Nutzungsfehler bei diesen Fahrzeugen ebenfalls mit dem Ladeverhalten zusammen: Viele Menschen kaufen ein PHEV, schließen es aber nie an das Stromnetz an, weil ihnen beim Kauf nicht erklärt wird, was dieser Unterschied bedeutet. Die technische Realität ist einfach und birgt keine täuschende Überraschung: wenn gefragt wird, ob ein Vollhybrid einen Stecker benötigt, lautet die Antwort nein; beim PHEV hingegen macht die Entscheidung gegen das Laden praktisch den Großteil des Fahrzeugwerts zunichte.

Fazit: Der Ladebedarf ist keine Marken-, sondern eine Typfrage

Bei Hybrid denkt man am häufigsten fälschlicherweise an eine einzige Fahrzeugklasse. Der Vollhybrid lädt sich selbst, benötigt keinen Stecker und erwartet keinerlei Infrastruktur; die regenerative Bremsung erzeugt unterwegs bereits alles, was er benötigt. Der Plug-in-Hybrid liefert die versprochene elektrische Reichweite, die Kraftstoffersparnis und den Emissionsvorteil hingegen nur, wenn er regelmäßig geladen wird. Kurz gesagt: Man sollte sich die Frage stellen, bevor man sie dem Fahrzeug stellt: Haben Sie Zugang zu einer Steckdose, passt Ihre tägliche Route in die elektrische Reichweite? Sobald Ihre Antwort klar ist, klärt sich auch die Hybridwahl von selbst.

Quellen

• Was passiert, wenn Sie Ihr Plug-In-Hybrid nie laden?
• Muss man ein Hybridfahrzeug laden?
• Müssen Hybridfahrzeuge zum Laden angeschlossen werden?
• Plug-In-Hybrid-Elektrofahrzeuge
• Reichweite von Plug-In-Hybridautos: Eine Tabelle
• Elektrisch, Hybrid und Plug-In-Hybrid - was ist der Unterschied?
• Rekuperationsbremse
• Was ist rekuperatives Laden
• Hybrid vs. Plug-In-Hybridautos: Was passt zu Ihnen?
• NiMH vs. Li-Ion-Hybrid-EV-Batterien
• Lithium- vs. NiMH-Batteriepacks
• Lithium-Ionen- vs. NiMH-Batterien
• Wie oft muss eine Hybridbatterie ausgetauscht werden?
• Kosten für den Austausch einer Hybridbatterie
• AAA-Studie zeigt, wie sich die Temperatur auf die Leistung von EVs und Hybriden auswirkt
• Wie wirkt sich extremes Wetter auf die Batterieleistung von EVs aus?