Hybridmotoren

Aufgrund immer strengerer Abgasvorschriften werden Motoren entwickelt, die emissionsarm und dennoch leistungsstark sind. Eine intelligente Kombination aus Verbrennungs- und Elektromotor, auch bekannt als Hybridmotoren, soll nicht nur für Fahrzeuge, sondern auch für Schiffe den Weg zu emissionsfreien Antrieben ebnen. Erfahren Sie hier mehr über unsere hybriden Antriebssysteme.

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Hybridmotoren von Sauer & Sohn

Allgemein wird ein Hybridmotor als eine Kombination aus verschiedenen Antriebstechniken beschrieben. Der hybride Antrieb zählt als eine Brückentechnologie auf dem Weg vom Verbrennungsmotor zum nachhaltigen Zero-Emission-Antrieb. Zumindest gilt diese Betrachtungsweise für die Automobilindustrie. Maschinen- und Gerätehersteller sowie Schiffsbauer und Reeder werden aufgrund fehlender Infrastruktur, kleinen Serien sowie den immensen Batteriekosten von rein elektrischen Antriebssystemen absehen. Bei einem Hybridmotor werden im Fahrzeug zwei unterschiedliche Energiequellen miteinander kombiniert: ein Verbrennungsmotor und ein Elektromotor. Die Kombination kann aus einem Benzin- und Elektroantrieb oder Diesel- und Elektro sein. Mit der Entwicklung des Hybrids verspricht man einen geringeren Kraftstoffverbrauch und effizienteres Fahren.

Das erste E-Auto vor 100 Jahren

Nicht nur für Autos eignet sich der Hybridmotor. Auch für die Schiffsfahrt und für den Off-Road Bereich wurden Antriebssysteme entwickelt und erforscht. Schon vor 100 Jahren gab es die ersten Fahrzeuge mit einem “gemischten” Antrieb. Der Ingenieur Ferdinand Porsche entwickelte damals ein Fahrzeug, bei dem der Frontantrieb elektrisch war. Damals konnte sich das Hybrid Auto gegenüber dem Ottomotor nicht durchsetzen. Zu groß und zu schwer war die Batterie.

Hybridmotoren sollen CO2 verringern

Dank der Verknüpfung zwei unterschiedlicher Antriebstechnologien kann der Hybridantrieb beim Fahren zwischen dem Elektromotor und dem Verbrennungsmotor automatisch wechseln. Ab einer gewissen Geschwindigkeit fährt dann das Fahrzeug mit dem Elektromotor. Wird höher beschleunigt, schaltet sich der Verbrennungsmotor dazu. Aufgrund des eingebauten Generators wird die beim Bremsen entstehende Energie in elektrische Energie umgewandelt und in der Batterie gespeichert.

Zwei Technologien sinnvoll zu verknüpfen

Die Verknüpfung zweier unterschiedlicher Antriebstechnologien ermöglicht es Hybridmotoren, während des Fahrens automatisch zwischen dem Elektromotor und dem Verbrennungsmotor zu wechseln. Bei einer bestimmten Geschwindigkeit fährt das Fahrzeug ausschließlich mit dem Elektromotor, während sich der Verbrennungsmotor bei höherer Beschleunigung zuschaltet. Durch den eingebauten Generator wird die beim Bremsen entstehende Energie in elektrische Energie umgewandelt und in der Batterie gespeichert.

Hybrid ist nicht gleich Hybrid

Beim Hybridmotor sind drei Varianten zu unterscheiden: serieller, paralleler und leistungsverzweigter Hybrid.

Der serielle Hybridantrieb zeichnet sich dadurch aus, dass während der Fahrt nur ein Motor arbeitet. Was nicht bedeutet, dass der andere Motor nicht aktiv ist. Ist der Elektromotor aktiv, wird der Verbrennungsmotor dazu genutzt, um den Generator anzutreiben und den Akku aufzuladen.

Wenn beide Motoren gleichzeitig laufen, spricht man von einem parallelen Hybrid. Auch hier gibt es Unterschiede: Bei einem Voll-Hybrid kann das Fahrzeug vollelektrisch fahren, was die Basis für den seriellen Hybrid darstellt. Mild-Hybride Technik benutzt den Verbrennungsmotor stets für den Antrieb, der dazugehörige elektrische Motor läuft unterstützend. Die Hauptaufgabe des Elektromotors liegt in der Rekuperation (Rückgewinnung von Energie). Ein Mikrohybrid nutzt nur geringfügig den Elektromotor.

Bei einem leistungsverzweigten Hybrid, so geannten Mischhybriden, verfügt das Fahrzeug neben dem Verbrennungsmotor außerdem über zwei elektrische Antriebssysteme: einen Motor und einen Generator. Die Leistung des Verbrennungsmotors wird mechanisch auf die Antriebsräder übertragen, ein weiterer Anteil der Leistung wird über die elektrische Motor-Generator-Kombination übertragen.

Eine Weiterentwicklung des seriellen Hybrids ist der Plug-in-Hybrid. Hierbei kann der Akku, neben der Energie des Verbrennungsmotors und der Rekuperation zusätzlich über eine Ladesäule oder Steckdose (deshalb auch Plug-in) geladen werden. Hier besteht die Möglichkeit kurze Strecken rein elektronisch zurückzulegen. Jedoch setzt diese Technologie einen großen Akku und eine gut ausgebaute Infrastruktur voraus.

Welche Vorteile bringt der Hybridantrieb mit sich?

Einer der Vorteile von Hybridfahrzeugen liegt im verringerten Kraftstoffverbrauch und der Nutzung der sonst verloren gegangenen Energie. Im Vergleich zum konventionellen Antrieb stoßen Hybridantriebe weniger Abgase aus. Ein eingebauter Elektromotor funktioniert bereits bei niedrigen Drehzahlen gut, womit er besonders für das Anfahren und niedrige Geschwindigkeiten geeignet ist. In dieser Zeit werden nicht nur weniger fossile Kraftstoffe verbraucht, sondern auch die Spritkosten gesenkt und eingespart. Dank Forschung und Nachbesserung, sind Elektromotoren bereits wartungsfrei. Die Reichweite, die ein reiner Elektromotor nicht erreichen würde, kann dank des Benzin- bzw. Dieselantriebs genutzt werden.

Nachteile von kombinierten Antrieben

Die Nachteile liegen im Gewicht der beiden eingebauten Motoren und dem dazu benötigten Platz. Vor allem bei einem Hybridauto macht sich das am kleineren Kofferraumvolumen und dem Gewicht des Fahrzeugs bemerkbar. Bei Autobahnstrecken kann sich das hohe Gewicht negativ auf den Kraftstoffverbrauch auswirken. Insgesamt liegen hybride Antriebe im höheren Preisbereich, im Vergleich zu konventionellen Verbrennungsmotoren.

Hybridmotoren im maritimen Bereich

Nicht nur auf den Straßen sind hybride Konzepte willkommen. Angesichts der immer strengeren Vorschriften auf hoher See und in Hafenstädten gilt auch hier: Die Zukunft der Schiffsantriebe gehört sauberen und nachhaltigen Antriebssystemen. So werden mittlerweile zahlreiche Wasserfahrzeuge dieselelektrisch angetrieben. Für Fahrten mit häufigem Anlegen, eignen sich hybride Antriebe besonders, denn dann ist ein Aufladen des Elektroantriebs möglich. Legt ein Schiff längere Strecken zurück, wie zum Beispiel bei einem Binnenschiff, kann der E-Motor nicht ausreichend aufgeladen werden.

Ein elektrischer Hybridmotor entwickelt von Sauer & Sohn

Ab 2020 gelten strengere Umweltregularien und -gesetze auf den Wasserstraßen dieser Welt. Durch das von uns entwickelte Hybrid-Konzept ist es Schiffen möglich, rein elektrisch zu fahren. In diesem Betriebsmodus dürfen Hybridschiffe auch weiterhin solche Häfen und Gewässer ansteuern, die für konventionelle Aggregate gesperrt sind. So profitieren Hersteller wie Betreiber gleichermaßen vom Hybrid-Konzept, da es über die elektrische Maschine alleine oder im Verbund mit dem konventionellen Dieselmotor, Kraft auf die Propellerwelle ausübt. Für weitere Informationen zu unseren Hybridmotoren stehen unsere Ansprechpartner gerne zur Verfügung.