Hybridsysteme Bosch-Spritspartechnik – Je größer desto elektrischer

Die Automobilindustrie muss den Flottenausstoß ihrer Fahrzeuge in der EU bis 2020 auf 95 Gramm CO₂ je Kilometer reduzieren. Mit dem bisherigen Antriebsmix – viele Diesel und Benziner sowie ein kleiner Anteil von Fahrzeugen mit alternativem Antrieb – ist dieses Ziel nicht zu erreichen. Aber ist es überhaupt erreichbar? Und wenn ja, mit welchen Mitteln?

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Beim größten Automobilzulieferer der Welt, der Stuttgarter Bosch-Gruppe, bringt man die künftige Antriebsstruktur im Pkw-Bereich auf eine zunächst einfach klingende Faustformel: Je größer das Fahrzeug, desto mehr Elektrifizierung. Für Bernd Bohr, den scheidenden Vorsitzenden der Bosch-Autosparte, heißt dies konkret, dass für Klein- und Kleinstwagen das CO₂-Ziel allein durch eine weitere Steigerung der Effizienz von Diesel- und Benzinmotoren erreichbar ist. In der Kompaktklasse schafft es der Diesel ebenfalls noch allein, Benziner benötigen hier schon eine leichte Hybridisierung. Ab der Mittelklasse bis hinaus in die automobile Oberklasse werden leistungsfähige Hybridsysteme jedoch Standard werden müssen. „Ausgehend von den Verbrauchswerten des Jahres 2012 sehen wir in der Subkompakt-Klasse noch ein Einsparpotenzial von bis zu 20 Prozent“, bestätigt Rolf Bulander, Vorsitzender des Geschäftsbereichs Bosch Gasoline Systems, diese Prognose. Schon heute emittierten die besten Diesel 81 Gramm, der fortschrittlichste Benziner 99 Gramm CO₂. Dies sei eine gute Basis, um mit innermotorischen Lösungen weitere Einsparungen zu erzielen.

Automatisierung des manuellen Schaltgetriebes

Konkret nennt Bulander eine preiswerte Automatisierung des manuellen Schaltgetriebes (Einsparpotenzial: fünf bis sechs Prozent), Turbolader als Voraussetzung für eine Verkleinerung der Motoren (sieben bis acht Prozent) – in Kombination mit Benzindirekteinspritzung sogar bis 15 Prozent – und eine Optimierung der Verbrennung mittels Kompressionserhöhung und gekühlter Abgasrückführung (zehn Prozent). So soll der CO₂-Ausstoß von Ottomotoren auf unter 85 Gramm reduziert werden und der von Dieseln nochmals „deutlich darunter“ liegen.

Darüber hinaus bietet sich laut Bosch eine weitere Option: der Hydraulik-Hybrid, den das Unternehmen gemeinsam mit dem französischen PSA-Konzern (Peugeot, Citroen) entwickelt. Das System wandelt Bremsenergie in kinetische Energie um und speichert diese in einem mit Stickstoff gefüllten Druckbehälter. Diese Energie kann dann beim Beschleunigen oder im Stop-and-Go-Verkehr genutzt werden, also in besonders energieintensiven Fahrsituationen.

Hydraulik-Hybrid bis 2017 auf dem Markt

Der Hydraulik-Hybrid kann laut Bosch den Spritverbrauch in der Stadt um bis zu 45 und im Durchschnitt um bis zu 30 Prozent reduzieren. Da dieses System keine teure und schwere Batterie benötigt, soll es auch im Kleinwagen-Bereich erschwinglich sein und ein Fahrzeug nur 100 Kilogramm schwerer machen. PSA will die ersten Modelle bis 2017 auf den Markt bringen.

Eine erste und noch leichte Elektrifizierung wird ab der Kompaktklasse notwendig, wenn die Emissionsziele für 2020 erreicht werden sollen. „Wir werden mit unserem Boast Recuperation System (BRS) ein erschwingliches und effizientes System anbieten“, sagt Rolf Bulander. „Dies ist in diesem preissensiblen Segment absolut notwendig.“ BRS nutzt vorhandene elektrische Bauteile, die den Motor mit rund 10 kW/14 PS unterstützen. Hinzu kommt eine Batterie mit 0,25 Kilowattstunden Kapazität. Dies ist zwar vergleichweise wenig, doch durch ein 48-Volt-Netz wird die Rückgewinnung der Bremsenergie maximiert. „Schon nach fünf Bremsungen“, so Bulander, „sind die Lithium-Ionen-Batterien vollgeladen.“ Bosch verspricht sich von diesem System ein Einsparpotenzial von zehn bis zwölf Prozent.

Elektrische Kupplung zum Segeln

Ergänzt werden kann BRS durch eine weitere Innovation. Die sogenannte E-Clutch ist eine elektrische Kupplung, die den Motor vom Antriebsstrang abkoppelt, wenn keine Energie zum Vortrieb benötigt wird. Das soll nicht nur Sprit sparen, sondern auch zusätzlichen Komfort bringen. Denn im ersten und zweiten Gang ist im Stau ein Anfahren ohne Kuppeln möglich, eClutch verhält sich dann praktisch wie eine Automatik. Zudem schaltet die elektronische Kupplung in den Leerlauf, wenn der Fahrer kein Gas gibt. So ist ein spritsparendes „segeln“ möglich.

Viele große Hersteller setzen auf Plug-in-Hybrid

Ein ähnlicher Effekt tritt schon heute ein, wenn ein Fahrer auf einer Gefällstrecke auskuppelt und den Wagen „rollen“ lässt. Bosch sieht allein durch die neue Kupplung ein Einsparpotenzial von sieben Prozent. Werden die Fahrzeuge größer und vor allem schwerer, helfen alle diese Maßnahmen nicht mehr, um die CO₂-Ziele zu erreichen. Dann muss das Auto mittels eines echten Hybridantriebs sparsamer gemacht werden. Ähnlich wie die meisten großen Hersteller setzt auch Bosch auf den Plug-in-Hybrid. Zumindest die theoretischen Zahlen sind beeindruckend: Schon heute können mit einer Batterieladung bis zu 60 Kilometer lange Strecken rein elektrisch zurückgelegt werden, das reicht für den Großteil aller Fahrten. Vorausgesetzt, das Fahrzeug kommt dann sofort wieder an die Steckdose.

Der Verbrenner sichert Reichweite

Auf längeren Strecken sichert der Verbrennungsmotor die Reichweite. Mindestens 50 Prozent kann der Plug-in laut Bosch an Sprit so einsparen, berechnet nach dem derzeit gültigen sogenannten „Neuen Europäischen Fahrzyklus“ (NEFZ). Doch genau hier könnte auf Hersteller und Zulieferer noch ein Problem zukommen. In der Politik und auch in der Branche selbst wird derzeit überlegt, wie man den Normverbrauch stärker dem realen Verbrauch anpassen könnte. Ein überarbeiteter europäischer Fahrzyklus würde die derzeitigen Verbrauchswerte und damit auch den CO₂-Ausstoß eventuell deutlich nach oben korrigieren. Dann würde es nochmals schwieriger, die 95-Gramm-Hürde bis 2020 zu nehmen. Und alle angedachten Maßnahmen müssten auf den Prüfstand, zumindest aber nochmals effizienter gestaltet werden.

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