Wirkungsgrade - Hybrid
Betrachtung der Wirkungsgrade bei einem Plugin Hybrid

Per gesetzlicher Definition gilt ein Plugin Hybrid bereits dann als Elektro Fahrzeug, wenn es eine 30 km rein elektrische Fahrstrecke ermöglicht.


Systembedingt hat ein Plugin Hybrid immer den unbestreitbaren Nachteil, dass das Auto immer zwei Antriebsstränge mitführen muss. Also ein kleinerer Verbrennungsmotor und die damit verbundenen schlechteren Verbrennungs- bzw. Motor- Werte und einen E-Motor plus Akku. Daraus folgt dann automatisch ein höheres Gesamtgewicht und Platzbedarf für die gesamte Technik.

Wirkungsgrad Annahmen

Wenn wir eine Gesamtreichweite von 800 km zugrunde legen und dabei 50 km elektrische Strecke festlegen, dann ergibt sich eine prozentuale Verteilung von Diesel 93,75% und Elektro 6,25%

Da bei Wirkungsgrad- Ketten immer die einzelnen Wirkungsgrad multipliziert werden, so dass im Folgenden die beiden Wirkungsgrade für die Verbrenner und E-Autos anteilig multipliziert werden.

ȠgesHybrid = ȠVerbrennerAnteil + ȠElektroAnteil = 16% * 93,75% + 34,1% * 6,25% = 17,13%

Effektive Ausnutzung der Motorkennfeld- Reserven bei Hybrid Fahrzeugen

Nun kann man bei den Hybrid Fahrzeugen auf technischer Ebene die Erkenntnisse aus dem Motorkennfeld für einen positiven Effekt bei der Hybrid- Technik benennen.

Wirkungsgrad Annahmen wie zuvor
Aber wir haben einen positiven Effekt, wenn man die freie Spanne zwischen 100 [Nm] und 250 [Nm] für das Aufladen der Batterie verwendet. In dem folgenden Beispiel- Diagramm also 150 [Nm] für den Generator und damit rutschen wir von dem schlechten BSFC 445 [g/kWh] auf den deutlich besseren BSFC von 300 [g/kWh]

Wie sich das nun in dem Wirkungsgrad ausdrückt habe ich noch nicht berechnen oder in einer Studie finden können, so dass ich in diesem Fall den Wirkungsgrad Hybrid mit einem angehängten + kennzeichnen möchte.

Gesamtreichweite von 800 km bei 50 km elektrisch festlegen, dann ergibt sich wieder Diesel 93,75% und Elektro 6,25%
ȠgesHybrid= ȠVerbrennerAnteil + ȠElektroAnteil + ȠVerbesserungLadung = 17,13% +

Motorkennfeld Hybrid.png

Brake specific fuel consumption

Bremsspezifischer Kraftstoffverbrauch also ein Faktor zur Spritverbrauchsdarstellung

Wie lese ich dieses Diagramm?

In diesem Beispiel wird der Motor bei ca. 2500 [rpm] - also Drehzahl - betrieben. Dabei wird ein Drehmoment von 100 [Nm] bei ca. 85 [kW] Leistung geliefert. Der BSFC liegt dann bei ca. 445 [g/kWh].

Werden nun aber zusätzlich 150 [Nm] für das Aufladen der Batterie abgerufen, dann verschiebt sich der Arbeitspunkt auf 250 [Nm] bei ca. 160 [kW] Leistung und somit der BSFC auf den besseren Wert von ca. 300 [g/kWh] - also ca. 33% besserer BSFC.

Hybrid Verbrauchsangaben - wieder so ein Gate?

"Lustig" ist in diesem Kontext mal wieder der Erfindungsreichtum der Politik und der Lobbyverbände.

 

Damit nun die ausgelobten Ziele der Politik in Punkto e-Mobilität auch eingehalten werden können, hat man sich auf die folgende Berechnungsgrundlage für die Angabe von CO2 Emissionen bei Hybrid- Fahrzeugen geeinigt.

 

In diesem Beispiel wird der Motor bei ca. 2500 [rpm] - also Drehzahl - betrieben. Dabei wird ein Drehmoment von 100 [Nm] bei ca. 85 [kW] Leistung geliefert. Der BSFC liegt dann bei ca. 445 [g/kWh].

Werden nun aber zusätzlich 150 [Nm] für das Aufladen der Batterie abgerufen, dann verschiebt sich der Arbeitspunkt auf 250 [Nm] bei ca. 160 [kW] Leistung und somit der BSFC auf den besseren Wert von ca. 300 [g/kWh] - also ca. 33% besserer BSFC.

CO2 Hybrid Formel.png

Also, eine typische Hersteller- Angabe für ein Hybrid Fahrzeug ist ein Spritverbrauch von z.B. 2,1 [l/100km]
 

Wie kommt man nun auf diesen tollen Wert? Rechnen wir mal nach…

 

  • 31 km gesetzliche Mindestreichweite rein elektrisch

  • 25 km zwischen zwei Ladungen (gesetzliche Annahme)

  • Verbrauch Verbrenner (Annahme für das Beispiel) mit 5 [l/100km]

Somit wir nun schnell klar, wie so ein toller Wert zustande kommt...

Wenn wir jetzt aber mal ein Auto mit schlechtem Verbrenner mit 12 [l/100km] bauen...

  • 31 km gesetzliche Mindestreichweite rein elektrisch

  • 25 km zwischen zwei Ladungen (gesetzliche Annahme)

  • Verbrauch Verbrenner (Annahme für das Beispiel) mit 12 [l/100km]

...dann ergibt sich der folgende Verbrauchswert C von 5,36 [l/100km]. Also immer noch ein scheinbar guter Wert, oder?

 

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