Baukasten-Prinzip ermöglicht auch Elektro- und Brennstoffzellenantrieb

Angesichts begrenzter Ölvorkommen und erhöhten Umweltbewusstseins hat der Verbrennungsmotor wohl keine allzu lange Zukunft mehr vor sich. Nahezu alle Autohersteller arbeiten deshalb mit Hochdruck an alternativen, umweltfreundlichen Antriebskonzepten. Nach momentanem Stand der Dinge soll das Elektroauto irgendwann Fortbewegungsmittel für die große Masse werden. Bis dies allerdings Realität wird, ist es noch ein langer Weg. Toyota setzt in dieser Übergangsphase vor allem auf seine Hybrid-Technologie als Wegbereiter.

Hybridantrieb bereits seit zwölf Jahren
1997 brachte der japanische Hersteller mit dem Prius eines der ersten Hybridautos auf den Markt. Hier treiben ein Verbrennungs- und ein Elektromotor gemeinsam das Fahrzeug an. Mittlerweile ist bereits die dritte Prius-Generation erhältlich. Mit dem Prius Plug-In Hybrid hat Toyota auf der IAA 2009 ein Konzeptfahrzeug vorgestellt, dessen Batterie sich zusätzlich über eine herkömmliche Steckdose aufladen lässt. Der Plug-In Hybrid verfügt über eine höhere rein elektrische Reichweite, gleichzeitig wurden Verbrauch und Emissionsausstoß weiter reduziert.

Baukasten-Prinzip
Die Hybrid-Technik des Prius wurde von Anfang an auf die Realisierung verschiedener Antriebskonfigurationen hin entwickelt. Die Kernelemente sind dabei Motor, Batterie und Tank. Verzichtet man – vereinfacht gesprochen – auf den Kraftstofftank und den Verbrennungsmotor, wird aus dem Hybrid- ein reines Elektrofahrzeug. Greift man zum Laden der Batterie auf einen externen Stromanschluss zurück, so erhält man ein Plug-In-Hybridauto. Und wird der Verbrennungsmotor durch eine Brennstoffzelle ersetzt, entsteht ein Brennstoffzellen-Hybridfahrzeug.

Vollhybrid als Kerntechnologie
Toyota will künftig nicht nur ein einziges Antriebskonzept weltweit anbieten, sondern je nach Einsatzort verschiedene Varianten – getreu dem Motto ,Das richtige Fahrzeug, am richtigen Ort, zur richtigen Zeit." Der Vollhybrid soll dabei als Kerntechnologie für verschiedene Antriebskonzepte dienen. Je nach Einsatzort und -zweck sollen auch Elektroautos und mit Wasserstoff betriebene Fahrzeuge eine wichtige Rolle übernehmen. Für den Stadtverkehr oder als kleine Lieferfahrzeuge ist demnach der rein elektrische Antrieb prädestiniert. Große Fahrzeuge, die lange Fahrtstrecken zurücklegen müssen, also Lkws, Lieferwagen oder Linienbusse, eignen sich für den Brennstoffzellen-Hybridantrieb.

Probleme des Elektroantriebs
Den Einsatz reiner Elektrofahrzeuge sieht Toyota zunächst auf die Nutzung im Nahverkehr beschränkt. Denn die heute verfügbaren Batterien ermöglichen keine hohe Reichweite, sie sind zudem teuer, schwer und Platz raubend. Außerdem treten beim Laden große Verluste auf: Um eine Kilowattstunde Strom in einer Batterie zu speichern, müssen etwa eineinhalb Kilowattstunden aus der Steckdose gezogen werden. Auch die notwenige Infrastruktur ist noch nicht vorhanden. Hier treten viele Probleme zutage: Wo sollen die Ladestationen aufgebaut werden? So haben laut Toyota rund 80 Prozent der Autofahrer nicht einmal einen festen Parkplatz. Wie kann man gewährleisten, dass jeder die Batterie seines Autos aufladen kann, wann er es möchte und nicht nur dann, wann die Auslastung des Stromnetzes es zulässt? So könnte es problematisch werden, wenn alle Anwohner einer Straße gleichzeitig ihren Akku an die Steckdose hängen. Deshalb muss erst eine intelligente Ladestrategie entwickelt werden, mit der beispielsweise vorgewählt werden kann, dass ein Fahrzeug erst in acht Stunden wieder benötigt wird und bis dahin Zeit zum Laden besteht.

Brennstoffzellen-Hybrid in der Erprobung
Der Brennstoffzellen-Hybrid, der momentan in der Studie FCHV-adv zum Einsatz kommt, befindet sich aktuell noch in der Entwicklungsphase. Im FCHV-adv wird der Strom von einer Brennstoffzelle produziert, Schadstoffe entstehen beim Fahren nicht. Tanks für den gasförmigen Wasserstoff sollen eine Reichweite von bis zu 830 Kilometer gestatten. Ab 2010 sollen erste Flottenversuche beginnen.

Plug-In-Hybrid als derzeit bester Kompromiss?
Die alltagstauglichste, bezahlbare Möglichkeit für die kommenden Jahre stellt aus Toyotas Sicht der Plug-In-Hybrid mit reinem Elektroantrieb für kurze und dem kombinierten Hybridantrieb für lange Distanzen dar. So verfügt der Prius Plug-In Hybrid mit rund 20 Kilometer über eine deutlich größere Reichweite als der normale Prius. Rein elektrisches Fahren ist bis zu einer Geschwindigkeit von 100 km/h möglich – lautlos und lokal ohne Emissionen. Für längere Strecken übernimmt vorrangig der Verbrennungsmotor den Antrieb. Die Energie für den E-Motor liefern Lithium-Ionen-Akkus, die derzeit beste Lösung für Batterien, die an der Steckdose aufgeladen werden können. Lithium-Ionen-Akkus sollen einen vernünftigen Kompromiss zwischen Reichweite, Gewicht und Kosten bieten. Da hierzulande 80 Prozent der durchschnittlichen Tagesfahrstrecke unter 25 Kilometer liegt, kann meist der rein elektrische Antrieb genutzt werden. Dennoch bleibt der Fahrer unabhängig vom Aufbau einer Ladeinfrastruktur. Dank einer Gesamtreichweite von 1.170 Kilometer stellen aber auch größere Entfernungen kein Problem dar.

Die nächsten Schritte
In Kürze startet Toyota eine Testphase mit weltweit mehr als 500 Prius Plug-In Hybrid. Ab Anfang 2010 werden dazu Fahrzeuge an ausgewählte Flottenkunden verleast – auch in Deutschland. Ziel ist es dabei, das Kundenverhalten und die Akzeptanz für das neue Mobilitätskonzept in Erfahrung zu bringen. Ebenfalls im kommenden Jahr will der Hersteller eine Vollhybrid-Variante vom Auris anbieten. Für die nähere Zukunft haben die Japaner angekündigt, jedes Jahr ein neues Hybridmodell auf den Markt zu bringen. Der erste rein elektrisch betriebene Toyota soll ab 2012 unter dem Namen FT-EV in den USA erhältlich sein. Und schließlich wird auch die Weiterentwicklung des Brennstoffzellen-Hybrids FCHV-adv weiter vorangetrieben.

Bildergalerie: Mobilität der Zukunft