Automobil

Der Hybrid mit seinen zwei Antriebsmotoren hat längst überzeugt, keine
Frage. In der Stadt ist »Elektro« nicht zu schlagen. Bei schnellen Spurts hilft ein herkömmlicher »Verbrenner« nach. Gestritten wird jetzt darüber, was besser ist – die Kombination mit Diesel oder Benzin. Wir informieren hier über die Vor- und Nachteile.

Kommt jetzt auf breiter Front der Durchbruch des Hybrid-Autos? Diese Antriebstechnik beherrscht zurzeit die Schlagzeilen, und in den Fachmagazinen für Automobilingenieure lotet man ihre Chancen aus. Wird das Auto der Zukunft mit der Kraft der zwei Herzen fahren – also mit einer Kombination aus Benzin- bzw. Dieselaggregat und Elektromotor? Drei Erfolgsmeldungen scheinen dafür zu sprechen:

Der erste sportliche Geländewagen mit HybridTechnik, der japanische Lexus RX 400h, geht jetzt an den Start. Auf beachtliche 272 PS addiert sich die Leistung von Benzin- und Elektromotor. Sie entwickeln dabei ein stattliches Drehmoment von 750 Newtonmeter, das sportwagentypische Fahrwerte ermöglicht: in 7,6 Sekunden von null auf 100 km/h, Höchstgeschwindigkeit über 200 km/h. Der Verbrauch des 2,1-Tonners liegt bei 8,1 Liter Super auf 100 Kilometer – über sechs Liter weniger als bei diesem Wagentyp üblich. Die Jahresproduktion 2005 war bereits im April ausverkauft.

- Seit Anfang 2004 steht beim zweitgrößten Automobilhersteller der Welt, Toyota, die neueste Generation des Prius in den Schauräumen. Der Japaner fährt sowohl mit einem herkömmlichen Benzinmotor als auch mit Strom aus der Batterie im Kofferraum und verbraucht nur sechs Liter. Jahresproduktion weltweit 180000 Stück, Lieferzeit in Deutschland zwölf Wochen.

- Ende 2004 unterzeichnete der amerikanische Fordkonzern wie zwei Jahre zuvor schon der japanische Autobauer Nissan einen Lizenzvertrag mit Toyota: Beide dürfen jetzt die Hybrid-Technik des Konkurrenten nutzen und in ihre Fahrzeuge einbauen. Der japanische Hersteller Honda, mit einer eigenen Hybrid-Technik auf dem Markt, steht mit anderen Werken ebenfalls in Lizenzverhandlungen.

Es scheint, als wäre der Hybrid-Antrieb eine Sache von Amerikanern und Japanern. Und wo bleibt das »alte Europa«? In Deutschland wird so aufgeregt über Feinstaubregelungen, Rußpartikelfilter und Diesel-Fahrverbote diskutiert, dass man meinen könnte: Für die deutschen Automobilbauer ist die wegweisende Hybrid-Technik kein Thema. Kaum etwas dringt aus den Entwicklungslabors nach draußen. Hier scheint die Forschung auf das selbst zündende Dieselaggregat und die frühestens 2025 zu erwartende Brennstoffzelle fokussiert.

Aber still und fast heimlich wird auch bei Audi, VW, Daimler & Co. eifrig am Hybrid gearbeitet und nach dem besten Konzept gesucht. Vor allem beschäftigen sich die Automobilfirmen mit jenem Teil des Kombi-Antriebs, wo sie ihre geballte Erfahrung einbringen können: den Benzin- und Dieselmotoren. Geklärt werden muss hier die Frage, welcher der beiden Verbrennungsmotoren für den Hybrid die bessere Lösung ist.

Der andere Teil des Zwitterantriebs, der Elektromotor samt notwendiger Batterietechnik, gehört noch nicht zur Kernkompetenz der Autobauer. Hier helfen Elektrokonzerne wie Aisin oder Panasonic aus. Sie bauen als Zulieferer die Nickel-Metallhydrid-Batterien und stellen auch Elektromotoren mit immer höheren Voltzahlen (derzeit 650) und immer höherer Umdrehungsgeschwindigkeit (12400 pro Minute) her. Weitere Fortschritte sind aber dringend notwendig, damit der Elektro-Anteil beim Fahren erhöht werden kann. Davon profitieren wiederum die Benzin- oder Dieselmotoren: Sie können deutlich kleiner werden (Fachleute sprechen von »Downsizing«) – und das Abspecken bei Hubraum und PS verringert Verbrauch und Gewicht.

Aber für welchen Motor soll man sich entscheiden? Nicht wenige europäische Chefentwickler sind der Meinung, dass der Diesel-Hybrid die bessere Lösung ist. Denn Dieselmotoren sind bekannt dafür, dass sie den Kraftstoff effizienter verbrennen, also weniger verbrauchen. Im Idealfall wandeln sie 44 Prozent der eingesetzten Energie in Antriebskraft um und erzielen so einen deutlich höheren Wirkungsgrad – Benziner kommen nur auf 36 Prozent. Außerdem punkten Dieselmotoren bei der Emission des Klimagases Kohlendioxid, das für die Erderwärmung verantwortlich gemacht wird: Die Selbstzünder stoßen davon rund 15 Prozent weniger aus als vergleichbare Benziner.

Die Erfolgsformel des Diesel-Hybrids könnte lauten: sparsamer kleiner Diesel plus E-Antrieb gleich doppelt gespart. »Aber die vermeintliche Synergie rechnet sich nicht«, wirft Henning Fanslau, Pressesprecher von Toyota Deutschland, ein. Denn Diesel- und Elektromotor erzielen ihre Vorteile in identischen Fahrbereichen: bei niedrigen Drehzahlen. Ihr hohes Drehmoment sorgt schon im Drehzahlkeller für bullige Kraftentfaltung – das ist gut für spontanes Beschleunigen und schaltfaules Fahren, und es senkt den Verbrauch im mittleren Drehzahlbereich. Aber hohe Motorenumdrehungen mögen beide nicht.

Weitere Nachteile des Diesel: Der Motor ist auf Grund seiner Konstruktion rund 1500 Euro teurer und gut 80 Kilogramm schwerer als ein vergleichbarer Benziner; außerdem muss das Getriebe stärker ausgelegt werden. Im alltäglichen Fahrbetrieb tut sich der Diesel unter ständig wechselnden Lasten zwischen Vollgas und Leerlauf deutlich schwerer als der spontane Benziner: Der Selbstzünder dreht nicht so leicht wie der Ottomotor.

Die aufwändige Abgasreinigung ist ebenfalls ein Problem beim Diesel. Nach der ab 2010 geltenden Abgasnorm Euro 5 muss neben der Emission von Feinstaub auch der Ausstoß von Stickoxiden (NOx) stark reduziert werden. Die »Noxe« sind für den sauren Regen und den Sommersmog vor allem in den Städten verantwortlich. Zum Abbau der Stickoxide kann man entweder NOx-Speicherkatalysatoren (NSC) verwenden – oder SCR-Systeme: Diese »Selective Catalytic Reduction« arbeitet mit dem Reduktionsmittel »Adblue«, einer Flüssigkeit auf Harnstoffbasis, mit der die Stickoxide in Stickstoff und Wasser umgewandelt werden. So lässt sich der NOx-Ausstoß um bis zu 90 Prozent und die Partikel-Emission um bis zu 40 Prozent verringern, gleichzeitig spart man fünf Prozent Dieselkraftstoff. DaimlerChrysler setzt SCR vor allem bei leichten Nutzfahrzeugen und schweren Lastern ein. Darüber hinaus ist geplant, dieses System auf dem nordamerikanischen Markt auch für Diesel-PKWs anzubieten: Nur so können die strengen Abgasvorschriften im Sonnenstaat Kalifornien erfüllt werden.

Bei so viel teurer Technik, den Dieselmotor zu entgiften, kommen selbst dessen Befürworter ins Grübeln, ob der Diesel-Hybrid sich für Personenwagen eignet. »Für die leichten PKWs eher nicht«, meint Georg Weiberg, Vizepräsident der Transportersparte bei DaimlerChrysler. »Aber bei Lastwagen sicher, da das Mehrgewicht und der erhöhte Aufwand hier weniger zu Buche schlagen.« Das sehen die Hybrid-Pioniere von Mitsubishi ebenso: Der japanische Hersteller bietet seinen Diesel-Hybridmotor nur in einem 7,5-Tonnen-Lastwagen an.

So wird nach bisherigem Stand der Technik der Benzin-Hybrid den Personenwagen und den sportlichen Offroadern, den »Sport Utility Vans« (SUV), vorbehalten bleiben. Neben den günstigeren Herstellungskosten, dem geringeren Gewicht und der einfacheren Abgasreinigung spricht vor allem das für die Kombination von Benziner und Elektromotor: Die beiden entfalten ihre Vorzüge im Gegensatz zum Diesel-Hybrid in unterschiedlichen Drehzahlbereichen. Bei geringen Drehzahlen, wenn es dem Benziner noch an Vorwärtskraft mangelt, wirkt der E-Motor wie ein Booster: Weil sein höchstes Drehmoment bereits bei der Drehzahl Null anliegt, kann er aus dem Stand für schnelle Beschleunigung sorgen. Bei höheren Touren kommt der drehmomentschwache, aber schnelllaufende Benziner unterstützend hinzu. Beide ergänzen sich prächtig – ein Synergieeffekt wie im Lehrbuch.

Beim Ampelstopp schaltet sich der Benzinmotor aus (das senkt den Verbrauch und den Geräuschpegel); sobald der E-Motor den Wagen anrollen lässt, springt auch der Ottomotor wieder an. Wenn er läuft, zeigen sich weitere Vorteile gegenüber dem Diesel. So ist die von Zündkerzen initiierte Verbrennung weicher als die Selbstzündung – das ermöglicht ein sensibles Einklinken in den Kraftfluss des E-Motors ohne erhöhten Verschleiß der mechanischen Teile und ohne Einbußen beim Fahrkomfort. Zwar könnte auch der Diesel mit ungeheurem Aufwand gedämpft und in weichere Lager gepackt werden, »aber die harten Verbrennungsschläge eines Direkteinspritzers oder Pumpe-Düse-Aggregats sind nicht wegzufiltern«, meint Henning Fanslau.

Dass der Benzin-Hybrid für den PKW die erste Wahl werden könnte, dafür spricht auch dies: Die Fachwelt ist generell von der Renaissance des Benziners überzeugt. Er wird in den nächsten Jahren einen ähnlich gewaltigen Evolutionssprung machen, wie ihn der Diesel schon hinter sich hat. Denn was dem Selbstzünder zu sensationeller Sparsamkeit verhilft, soll jetzt im Benziner ebenfalls den Spritdurst zügeln: die Kombination von Direkteinspritzung und Turboaufladung. Sie wird auch beim Ottomotor den Zielkonflikt zwischen Fahrdynamik und Kraftstoffverbrauch aufheben. Wer einem herkömmlichen Turbomotor viel Leistung abfordert, zahlt mit sehr hohem Spritverbrauch. Anders die Turbo-Direkteinspritzer: Sie erreichen durch den hohen Einspritzdruck von 200 bar und der sich dem Fahrbetrieb anpassenden Ventilsteuerung ein deutlich gesteigertes Drehmoment. Dabei wird der Kraftstoff effizienter verbrannt – der Motor schluckt weniger bei mehr Leistung.

Auch wenn die Befürworter des Benzinmotors wieder Oberwasser bekommen: Die Politik liebt den Diesel und gewährt ihm einen geringeren Steuersatz. Wendelin Wiedeking, der für Klartext bekannte Chef von Porsche, bringt es auf den Punkt: »Ohne Subventionen würde Diesel doch nur ein Nischendasein fristen – das sieht man doch eindeutig in der Schweiz oder den USA. Auf dem Weltmarkt hat der Diesel im Sports-Utility-Segment gerade mal einen Anteil von neun Prozent.« Dabei vergaß der Autofachmann zu erwähnen, dass der »schwere« Dieselsprit ein 12- bis 14-prozentiges Gewichtsplus gegenüber dem höher raffinierten Benzin aufweist. Aber da an der Tankstelle in Litern (Volumen) und nicht wissenschaftlich korrekt in Gramm und Kilogramm gezapft wird, wird dieser Vorteil unterschlagen. So wird Porsche schon bald den Cayenne als Hybrid anbieten. Favorisiert wird derzeit die Audi-Lösung. Interessanterweise zeigt der Dieselpionier auf der weltgrößten Automobilschau, der IAA, im September in Frankfurt den Elektroantrieb gepaart mit einem direkt einspritzenden Benzinmotor der FSI-Technik.

Selbst die Formel 1 denkt über Hybrid nach und will im nächsten Jahr den zusätzlichen Elektro-Antrieb samt den notwendigen Batterien als Booster erlauben und den Spritverbrauch senken. Das Mehrgewicht ist kein Problem. Der Ballast für das Mindestgewicht von 600 Kilogramm kann entfallen.

Wie weit der Benziner gegenüber dem Selbstzünder Boden gutmachen kann, wird sich zeigen. Denn auch die Dieselfraktion schläft nicht: Sie arbeitet weiter an der Verbesserung der Diesel-Injektoren. Deren Düsen spritzen allerfeinste Mengen des kostbaren Safts unter höchstem Druck ein. Bei den neuesten Triebwerken sind es bereits rund 1800 bar; die nächste Diesel-Generation soll bis zu 2500 bar ermöglichen, wie die Firma Bosch jüngst auf einem Technik-Symposium ankündigte. Der Vorteil: eine noch feinere Zerstäubung des Treibstoffnebels im Brennraum, eine besser kontrollierte Selbstentzündung und vollständigere Verbrennung des Kraftstoffs bei geringerem Verbrauch.

Ausserdem sollen die künftigen Injektoren den Dieseltreibstoff während eines Zyklus in bis zu fünf feinsten Dosierungen in den Brennraum spritzen. Dadurch wird die Verbrennung weicher, der Motor gedämpft. Einen weiteren Trumpf hat die Diesel-Partei mit den neuen synthetischen Treibstoffen in der Hand: Sie werden nicht aus natürlichem Erdöl gewonnen, sondern in den Großanlagen der Raffinerien chemisch designt. Diese Kraftstoffe, die zurzeit erprobt werden, sind so umweltfreundlich, dass Schadstoffe mit Ausnahme der Stickoxide fast gar nicht entstehen.

Man darf gespannt sein, wer im Wettlauf um das bessere Motorenkonzept letztlich siegt: Diesel oder Benziner. Denn vom Ergebnis wird es auch abhängen, welches Konzept in den PKWs der Zukunft zum Einsatz kommen wird: Diesel- oder Benzin-Hybrid. Zurzeit scheint der Ottomotor die Nase vorn zu haben – aber die Diesel-Ingenieure haben ja in der Vergangenheit schon des öfteren bewiesen, dass sie für Überraschungen gut sind.