Forschungsteams der TU Darmstadt entwickeln zusammen mit Partnern aus der Industrie einen Antrieb für Hybridfahrzeuge aus zwei Elektromotoren und einem emissionsminimierten Erdgasmotor. Das Vorhaben im Rahmen des Projekts DE4LoRa wird mit rund 6,4 Millionen vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert, das gesamte Projektvolumen beträgt rund zehn Millionen Euro.
DE4LoRa steht für „Doppel-E-Antrieb for Long Range“. Entwickelt wird laut den Projektverantwortlichen ein prototypisches Antriebskonzept mit einem „hocheffizienten“ elektrischen Antrieb, der durch eine zusätzliche Hybridisierung hohe Reichweiten erreichen kann. Das Antriebskonzept soll nach erfolgreichen Prüfstandtests unter Realfahrbedingungen in zwei Versuchsfahrzeugen erprobt werden.
„Für viele Nutzer, deren tägliche Fahrten selten 100 Kilometer überschreiten, sind Hochvolthybride eine zukunftsfähige Lösung“, sagt Stephan Rinderknecht, Spezialist für mechatronische Systeme im Maschinenbau an der TU Darmstadt und einer der Initiatoren von DE4LoRa. „Sie bieten lokal emissionsfreies elektrisches Fahren auf Alltagsstrecken und gleichzeitig volle Langstreckentauglichkeit. Die technische Grundlage in Form einer neuen Referenzarchitektur entwickeln und erproben wir mit DE4LoRa.“
Hochvolthybride wie Plug-in-Hybride sind bisher vor allem im oberen Preissegment zu finden, weil die Erweiterung des konventionellen mit einem elektrischen Antrieb die Fahrzeuge teuer macht. Als Alternative haben sich reine E-Antriebe etabliert, die mit größeren Batteriekapazitäten auch längere Strecken möglich machen. Für viele Nutzungsprofile und Randbedingungen blieben bei beiden Konzepten Potentiale einer weiteren Minimierung des gesamtökologischen Fußabdrucks offen, so die DE4LoRa-Verantwortlichen. Hier setze das Projekt an: „Das Antriebskonzept vereint durch die einfach gehaltene Struktur des hybriden Doppel-E-Antriebes die Ziele einer hohen Effizienz mit geringen Kosten und einer hohen Reichweite. Die Antriebe werden dabei über ein spezielles Getriebekonzept verbunden, das als sogenanntes Dedicated Range-Extender Transmission (DRT) klassiert werden kann“, heißt es.
„Vollwertiger, hocheffizienter elektrischer Antrieb“
Auf Basis einer Spannung von 800 Volt werde ein vollwertiger, hocheffizienter elektrischer Antrieb realisiert, so die Entwickler. Dies beginne mit einem Ladevorgang, für den ein bidirektionales Ladesystem entwickelt werde, das die Ladeverluste auf ein Minimum reduziert. Dabei soll auf einen voluminösen Transformator im Fahrzeug verzichtet werden, ohne dass es Abstriche an der elektrischen Sicherheit gibt. Auch der elektrische Fahrbetrieb werde durch die Mehrgängigkeit des Antriebsstrangs und zwei baugleiche E-Maschinen für eine Minimierung der Verluste konzipiert. Hier mache man sich zunutze, dass ein kleiner E-Motor, der höher ausgelastet wird, effizienter sein kann als eine große Maschine.
Je nach Lastanforderung und Geschwindigkeit ergebe sich in DE4LoRa die Freiheit, entweder nur eine E-Maschine für geringere Leistungen oder beide mit insgesamt vier unterschiedlichen Getriebeübersetzungen zu nutzen. Dabei sei der Großteil der Alltagsfahrten mit einer moderaten Batteriekapazität vollumfänglich elektrisch möglich. Da der Verbrennungsmotor über vier parallele Gänge verfüge sowie seriell hinzugeschaltet werden könne, sei das Konzept trotz – verglichen mit batterieelektrischen Fahrzeugen – geringer Batteriekapazität durch seine Hybridisierung langstreckentauglich.
Für ihr Konzept entwickeln die Forschenden einen reinen Erdgasmotor, der mit Compressed Natural Gas (CNG) betrieben wird und sich typbedingt durch geringere Treibhausgasemissionen auszeichnet als beispielsweise ein klassischer Benzinmotor und effizienter als ein Dual-Fuel-CNG-Motor ist, der sowohl Erdgas als auch Benzin verarbeiten können muss. Durch intelligente Nutzung der beiden E-Maschinen müsse der DE4LoRa-Gasmotor nicht allen dynamischen Veränderungen folgen und könne so öfter in hocheffizienten und schadstoffarmen Betriebsbereichen laufen – in einem sogenannten „phlegmatisierten“ Betrieb, erklären die Forscher. Das spare weiteren Kraftstoff, ermögliche einen weniger komplexen Aufbau und eine kleinere Dimensionierung, was die Kosten senke. Bei zukünftiger Verwendung von auf regenerativer Basis hergestellten synthetischen Gasen könne der Antrieb auch auf Langstrecken CO2-neutral genutzt werden.
„So entsteht ein neues, stimmiges Gesamtkonzept mit höchster Effizienz, das sowohl ökologisch als auch ökonomisch attraktiv ist“, so die Forscher. Durch seinen neuartigen Ansatz zeige DE4LoRa auch für kleinere Fahrzeugsegmente Hybridpotenzial auf.
PharmaJoe meint
Volle Zustimmung!
Wir sind erstmalig mit dem e-Niro an drei Tagen gemütlich vom Rheinland nach Barcelona und dann mit der Fähre nach Barcelona gefahren und haben das für Flug (4 Personen) und Mietwagen gesparte Geld in Hotels investiert. Der Urlaub begann wirklich mit Verlassen des Wohnumfeldes, was selbst die Kinder so empfanden.
Maximal 6-7 Stunden Fahrzeit pro Tag, dazu 2-3 Ladestopps (in Frankreich von einer IONITY zur nächsten gehüpft), dazu hat die Fahrassistenz des Niro ihre Stärken beim Tempolimit in Frankreich und Spanien voll ausspielen können.
Wozu ein wie-auch-immer-Hybrid, wenn ich ganz entspannt meine Pausen alle drei Stunden von der Batterie „diktiert“ bekommen kann?
Nebenbei sind 17,1kWh/100km auf knapp 1500km zu viert mit Gepäck echt nicht viel.
Sebastian meint
Entfernt, da themenfern. Die Redaktion.
Mike meint
Da versucht jemand sich völlig verspätet an überholter Technik festzuhalten. So im Sinne von – wir können das auch, was Toyota vor bald 25 Jahren auf den Markt brachte. Ist aber keine Kunst, da Toyota alle Patente freigegeben hatte.
McGybrush meint
Wenn man das Wort Hybrid durch das Wort „Zwitter“ ersetzt wird einem eher Bewusst das es eher was negatives als was was positives.
Thrawn meint
Ist das dann der DE4LoRa…n aus „Zurück in die Zukunft“?? Mit dem Fluxkompensator mit Erdgasantrieb?
Scheint zu funktionieren. Allerdings nur nach hinten. Die angestrebte Technik wirft den Anwender um mind. 10 Jahre zurück in die Vergangenheit!
David meint
Man könnte auch einen Holzvergaser mit zwei 1600 V Motoren kombinieren. Das wäre besonders im Winter sehr schön, weil man während der Fahrt gemeinsam am Kamin sitzen könnte.
volsor meint
:) :) mit einem schönen alten Whisky zum Entspannen.
Sepp meint
Sehr treffend, was die Aktualität der Technologie betrifft. Ständig schreiben sie vom „hocheffizientem Elektromotor“ und verschleiern, dass dies kein Fortschritt ist, weil jeder E – Motor hocheffizient ist (im Vergleich zu allem andern).
Dass 2 kleine E – Motoren einen bessern Wirkungsgrad hätten, als sein großer, ist auch Unsinn – das ist ein Spiel mit der Kennlinie, bei der es um Bruchteile von Prozenten geht!
Wahnsinn ist allerdings, dass so etwas gefördert wird. Das geht nur, wenn Politiker nicht nur keine Ahnung haben, sondern auch nicht fähig sind, Informationen einzuholen
Bernd meint
„Das Antriebskonzept vereint durch die einfach gehaltene Struktur des hybriden Doppel-E-Antriebes die Ziele einer hohen Effizienz mit geringen Kosten und einer hohen Reichweite“
Ist der Hybridantrieb nicht einer der komplexersten Antriebsvarianten im PKW-Segment?!
Und wie lange werden Verbrennermotoren eigentlich noch in einem Atemzug mit Effizienz genannt?!
Derzeit sind in Deutschland ca. 98% des verbrannten Erdgases aus fossilem Ursprung. Die übrigen 2% Biomethan werden dann auch noch zu einem Großteil aus umstrittenen Energiepflanzen gewonnen. Weiter müssten hier dringend weitere Investitionen getätigt werden um in diesem Sektor die ungewollten Methanemissionen zu minimieren.
Methan hat kurzfristig eine ca. 85-Fach höhere Klimawirkung im Vergleich zu CO2 bzw. längerfristig eine ca. 25-Fach höhere Klimawirkung.
Die Potentiale von Biomethan welches Erdgas irgendwann mal ersetzen könnte sind eher bescheiden…Wie die folgende Studien zeigen.
KS95 (Repenning et al. 2015) RESCUE GreenLate (Purr et al. 2019) RESCUE GreenSupreme (Purr et al. 2019) THGND (Benndorf et al. 2014) Klimaneutrales D (Prognos et al. 2020) MuSeKo THG95 (Fette et al. 2020)
Hierliegen die Prognosen zur Biomethannutzung in 2050 (!) bei ca. 7-40 TWh/a
(Vergleichsweise geringe Energiemengen). Das liegt vor allem daran, dass man den aktuell sehr hohen Anteil von Biomethan aus Energiepflanzen (Monokulturen) auf biogene Reststoffe beschränken möchte.
Sollten wir weiter auf Verbrennung von Ressourcen, ähnlich wie bisher, setzen („Wege
Beharrung“ (Sterchele et al. 2020)) könnten es „bis zu“ 113 TWh/a werden. (Vergleichsweise immer noch recht wenig aber immerhin ca. 3% des aktuellen
Primärenergiebedarfs).
Insgesamt wird damit Biomethan in 2050 die kleinste Rolle unter den grünen Gasen spielen, (Nach grünem Wasserstoff und synthetischen Gasen) wie eine aktuelle Metaanlyse von ResearchGate zeigt.
Bis synthetische Gase eine Rolle spielen wird es noch lange dauern. Zumal diese, auf Grund der energieintensiven Herstellung, zunächst sehr teuer sein werden. Die verlustreiche Speicherung von Energie in Form von synthetischem Gas, im größerem Stil, macht eigentlich erst bei einem relativ hohen Anteil an regenerativen Energien Sinn. Bis dahin priorisieren einschlägige Institute und Umweltverbände eher den effizienten und direkten Einsatz von Strom.
Thomas meint
„Für viele Nutzer, deren tägliche Fahrten selten 100 Kilometer überschreiten, sind Hochvolthybride eine zukunftsfähige Lösung“
Geeenau. Für alle die, die nur 3x im Jahr eine weite Strecke fahren, ist es total sinnvol dafür maximal komplizierte, schwere und teure und wartungsanfällige Hybridtechnik anzuschaffen und zu unterhalten.
Leute, versteht es doch endlich: für diesen Personenkreis ist ein BEV mit mittlerer Batteriegröße viel besser und vor allem billiger. Die 3x im Jahr 1h an der Ladesäule sind für niemanden ein wirkliches Problem. PHEV im PKW-Bereich ist tot, egal ob Benziner, Erdgas oder Holzvergaser…
Michael meint
Holzvergaser sind nicht tot! Im Gegenteil. Nahwärmenetze mit Holzvergasern aka Pyrolyseöfen verbrennen Holzgas und fixieren CO2 auf Dauer in Holzkohle. Das ist die erste Heizung die eine negative CO2-Bilanz aufweist. Wird bei uns um die Ecke jetzt installiert und ich bin recht neidisch drauf mit meiner Pelletheizung. Okay, fürs Auto wirklich etwas umständlich.
Pferd_Dampf_Explosion_E meint
Verstehe ich nicht: die Anlage produziert Holzkohle und diese wird nicht verbrannt? Wird die ungenutzt auf Deponien deponiert?
Mit der privaten Pelletheizung alles richtig gemacht: CO2-Bilanz = 0, Kosten relativ niedrig.
Anti-Brumm meint
Auch wenn die Technik nicht mehr zeitgemäß ist, aber der Toyota-Hybrid ist fast nicht tot zu kriegen.
Selbst erlebt bei einem Lexus RX400h – über 300.000km mit der ersten Batterie, Antriebsstrang einwandfrei. Blöde Sache dann allerdings: Das Hochvoltkabel musste wegen zerbröselter Isolierung ausgetauscht werden. Materialkosten für den ganzen Kabelbaum: 5.000€!! Naja, fährt halt jetzt in Osteuropa oder Afrika mit Isolierband rum :-)
Gunarr meint
Da haben Deutsche Ingenieure mal wieder was Tolles ausgetüftelt, ohne sich um das Marktumfeld zu kümmern. Erdgas macht nur halb so viel CO2 wie Benzin und die Batterie hilft, um die Strecke bis zur nächsten CNG-Tankstelle zu schaffen. So einen Antrieb hätte ich mir für den Toyota Prius gewünscht.
Aber dieses Konzept kommt einfach 10 Jahre zu spät. Batterien werden immer billiger und Erdgas wird immer teurer. Das will heute keiner mehr haben.