Als Hybridantrieb bezeichnet man die Kombination verschiedener Antriebprinzipien oder verschiedener Energiequellen für eine Antriebsaufgabe innerhalb einer Anwendung.
Dies ermöglicht, je nach Bedarf oder Verfügbarkeit, die Auswahl des gewünschten oder benötigten Antriebsprinzips.
Fahrzeugtechnik
In der Fahrzeugtechnik unterscheidet man zwischen sogenannten Voll- und Halbhybriden.
Bei einem Vollhybridfahrzeug muss zwischen den beiden Antriebsarten, die nie gleichzeitig zum Einsatz gelangen, gewählt werden.
Beim Halbhybridfahrzeug können bei Bedarf beide Motoren gleichzeitig betrieben werden. So können beide Motoren kleiner dimensioniert werden.
Benzin/Gas/Pflanzenöl
Die zur Zeit (2004) verbreitetsten Hybridfahrzeuge, sind Automobile, die sowohl mit Benzin, als auch mit Gas - Erdgas oder Flüssiggas - betrieben werden können. Da sich Benzin mehr und mehr verteuert, stellt Gas eine wirtschaftliche Alternative dar. Auch der geringere Kohlenstoffgehalt, und der damit verbundenen geringere CO2-Ausstoß von Gasfahrzeugen spricht für eine bessere Umweltverträglichkeit. Der Betrieb reiner Gasfahrzeuge ist jedoch aufgrund der im Vergleich zu Benzin geringen Verbreitung von Gastankstellen problematisch. Der Hybridantrieb erlaubt es im Normalbetrieb mit Gas zu fahren und nur bei Gasmangel auf Benzin umzuschalten. Diese Betriebsform wird bivalent genannt.
Auch bei Dieselfahrzeugen, die den Kraftstoff Pflanzenöl verwenden wird zum Teil ein Zweitanksystem eingesetzt. Der herkömmliche Dieselkraftstoff wird dort verfügbarkeitsabhängig, bzw. während der Warmlaufphase genutzt.
Benzin/Wasserstoff
Prototypen werden auch schon mit Benzin oder Wasserstoff betrieben.
Benzin/Elektro
Daneben gilt auch die Kombination anderer Antriebsarten als Hybridantrieb. So wird intensiv an der Entwicklung und Markteinführung von kombinierten Verbrennungsmotor-Elektrofahrzeugen gearbeitet. Diese Kombination bietet folgende Vorteile: - geringerer Verbrauch (je nach Auslegung ca 15-25 % gegenüber dem Basisfahrzeug. Dies wird dadurch bewirkt, dass zum einen der Verbrennungmotor immer so geregelt wird, dass er im optimalen Wirkungsgradbereich läuft, überschüssige Energie wird über einen Generator zur Batterieaufladung verwendet Ausserdem wird meist ein kleinerer Motor als im Basismodell gewählt. Beim Bremsen wird ebenfalls Energie in die Batterie eingespeist (Rekuperation) - bessere Beschleunigung: Ein Verbrennungsmotor hat das Problem, dass er im unteren Drehzahlbereich wenig Drehmoment liefert, das Drehmomentmaximum liegt im oberen Drittel des Drehzahlbereichs. Beim Elektromotor ist es umgekehrt. Er hat von Null weg das maximale Drehmoment und lässt dann bei höherer Drehzahl im Drehmoment nach. Durch Kombination der beiden Motoren kann das Fahrzeug um etwa 10-20 % schneller beschleunigen (elektrisches Boosten)
Toyota Prius
Bereits serientauglich verwirklicht ist dieses Prinzip unter anderem im Toyota Prius, der sowohl einen Benzinmotor, als auch einen Elektromotor besitzt. Im Normalbetrieb wird der Prius von beiden Motoren gemeinsam angetrieben, wobei der Elektromotor seine Energie, über einen Generator, vom Benzinmotor bezieht.
Zusätzlich lädt der Benzinmotor über den Generator einen Nickel-Metallhydrid-Akku auf. Bei Bedarf, beispielsweise beim Überholen oder bei Bergfahrten, bezieht der Elektromotor auch zusätzlich Energie aus dieser Batterie. Im Schiebebetrieb und durch Bremsen entstehende Energie wird vom Generator in Wechselstrom ungewandelt und ebenfalls in der Batterie gespeichert.
Dieser Energiespeicher ist in der Lage, beim Anfahren oder bei langsamer Fahrt (z.B. im Stadtverkehr oder im Stop and go Betrieb) genügend Energie an den Elektromotor abzugeben, damit dieser das Fahrzeug in diesen Phasen allein antreiben kann.
Die Energieeinsparung beim Prius gegenüber Benzinern der gleichen Fahrzeugklasse beträgt gemäss Werksangaben rund 30%. Zur Hauptsache ist die Einsparung dem Umstand zuzuschreiben, dass der Benzinmotor häufiger und länger als bei konventionellen Antriebsystemen in einem verbrauchsgünstigen Betriebspunkt mit hohem Wirkungsgrad laufen kann. Betriebszustände in denen der Verbrennungsmotor nur geringen Wirkungsgrad aufweist (Anfahren, Stadtverkehr) werden vom Elektromotor mit seinem sehr viel höheren Wirkungsgrad übernommen. Bei Bedarf, beispielsweise in Ortschaften, kann der Verbrennungsmotor auch komplett abgeschaltet werden. Das gesamte Energiemanagement im Prius erfolgt normalerweise jedoch automatisch, ohne Zutun des Fahrers.
Oberleitungsbus
Oberleitungsbusse beziehen normalerweise ihre Energie über die Oberleitung, sie besitzen jedoch oft auch einen kleinen Dieselmotor um auch unabhängig vom Oberleitungsnetz (bei Schäden daran oder bei Stromausfall) die nächste Haltestelle anfahren zu können.
Schienenfahrzeuge
Seit 13. Dezember 2004 sind in der Region Kassel die ersten Elektrohybrid-Fahrzeuge des RegioTram-Projekts unterwegs, die sowohl mit 600 V Gleichstrom im Straßenbahnnetz der Stadt Kassel als auch mit 15 kV Wechselstrom auf den Strecken der Deutschen Bahn betrieben werden. Ab Ende 2005 kommen als Weltneuheit Dieselhybrid-Fahrzeuge hinzu, die im Straßenbahnnetz ebenfalls mit 600 V Gleichstrom und auf den nicht-elektrifizierten DB-Strecken des Regio-Netzes Kassel mit Dieselgeneratorantrieb fahren. Die Umschaltung zwischen den Antriebssystemen geschieht unbemerkt vom Fahrgast in der neuen, unterirdischen "Systemhaltestelle" Kassel Hauptbahnhof.
Schifffahrt
U-Boot-Antrieb
Auch jedes konventionelle U-Boot verfügt über einen Hybridantrieb. Es besitzt einen oder mehrere Dieselmotoren für die Überwasserfahrt und zum Aufladen der Bleiakkumulatoren für den Elektromotor, welcher bei Tauchfahrt zum Einsatz kommt.
Die in Deutschland gebaute U-Boot Klasse 212 (Stand 2004 der modernste nichtatomare U-Boot-Typ) verfügt statt der Akkumulatoren über eine Wasserstoff-Brennstoffzellenanlage.
Raketentechnik
Weitere Hybridantriebe bestehen aus einer Mischung von flüssigen und festen Komponenten. Diese Variante des Hybridantriebes findet jedoch nur in der Militär- und Weltraum-Raketentechnik praktische Anwendung. Der Vorteil gegenüber der herkömmlichen Feststoffrakete liegt in der Steuerbarkeit. Ein Beispiel ist Salpetersäure/Furfurylalkohol.
Weblinks:WDR Q21 Was ist dran an hybrid?