Wie das Lohner-Porsche Elektromobil das Hybridauto erfand

Sie denken wahrscheinlich an den Toyota Prius, wenn Sie das Wort Hybrid hören. Das ist fair. Seit den späten 1990er Jahren definierte der Prius die Kategorie und spornte Konkurrenten wie den Honda Insight und den Ford Fusion Hybrid zum Wettbewerb an. Aber die Idee, einen Benzinmotor mit einem Elektromotor zu kombinieren, ist alt. Sehr alt. Das erste Hybridauto ist ein Jahrzehnt älter als das Modell T.

Die Geschichte des Hybrid-Elektrofahrzeugs (HEV) beginnt im Jahr 1900.

Das Pariser Debüt 1900

Ferdinand Porsche, der für den österreichischen Hersteller Lohner-Kessburg arbeitete, stellte auf der Pariser Weltausstellung das Lohner-Porsche Elektromobil vor. Es sah aus wie eine Kiste auf Rädern, aber die Technik war radikal.

Die meisten Autos dieser Zeit wurden mit Dampf, Strom oder Benzin betrieben. Porsche hat etwas anderes gemacht. Er baute ein elektrisch betriebenes Auto für den Stadtverkehr. Aber es hatte einen Trick.

Das Lohner-Porsche Elektromobil war das erste Fahrzeug, das einen Verbrennungsmotor zum Aufladen seiner Batterie nutzte.

Das ist die Definition eines Hybrids. Ein Gasmotor erzeugt Strom zum Laden der Batterie, die dann die Räder antreibt. Zuvor musste man das Auto an eine Steckdose anschließen. Porsche hat das Problem der Reichweitenangst gelöst, das auch heute noch bei reinen Elektrofahrzeugen auftritt. Um die Batterien während der Fahrt aufgeladen zu halten, nutzte er einen kleinen Benzinmotor.

Warum es jetzt wichtig ist

Sie fragen sich vielleicht, warum dieses frühe Experiment verblasste?

Zum einen wurde Benzin billig und reichlich vorhanden. Reine Elektroautos hatten Probleme mit der Reichweite. Reine Benzinautos gewannen den Markt. Das Hybridkonzept ruhte jahrzehntelang.

Dann brachten die Ölkrise und spätere Umweltvorschriften es zurück.

• 1968: General Motors baute den XP 512, einen experimentellen Hybrid, der bei niedrigen Geschwindigkeiten Strom und bei hohen Geschwindigkeiten Gas nutzte.
• 1973: Victor Wouk baute einen Prototyp auf einem 1972er Buick Skylark. Die EPA hat es nicht finanziert, also ist es gestorben.
• 1989: Audi stellte den Audi Duo vor, der einen 12-PS-Elektromotor mit einem 139-PS-Benzinmotor kombinierte.
• 1997: Toyota brachte den Prius in Japan auf den Markt.

Die Moderne ist eigentlich nur eine Wiederbelebung dieser Idee von 1900. Der Lohner-Porsche bewies, dass man den Motor von den Rädern entkoppeln konnte. Sie können zuerst eine Quelle ausführen, dann die andere. Diese Flexibilität ist seitdem der Kern jedes Hybrids.

Im nächsten Abschnitt werden die spezifischen Mechaniken des Lohner-Porsche erläutert und erläutert, warum er seiner Zeit so weit voraus war.

Wie das Lohner-Porsche Elektromobil die Reichweitenangst von 1900 löste

Die technische Hürde für die frühen Autohersteller war einfach, aber hartnäckig. Die Batterien waren schnell leer. Im Jahr 1900 wurde die Reichweite in Blöcken und nicht in Meilen gemessen. Die Lösung von Porsche war keine größere Batterie. Es handelte sich um einen Benzinmotor, der als Generator fungierte.

Dieser Aufbau machte das Elektromobil zum ersten praktischen frühen gaselektrischen Hybridauto. Die Verbrennungseinheit trieb die Räder nicht direkt an. Es drehte einen Generator, um den Akku aufzuladen. Für den eigentlichen Antrieb sorgten die elektrischen Nabenmotoren. Die Höchstgeschwindigkeit ist auf 23 Meilen pro Stunde begrenzt. Im Jahr 1900 war das schnell genug für den städtischen Pendelverkehr. Für Touren reichte es nicht, aber es löste das unmittelbare Problem leerer Batterien mitten auf einer Stadtstraße.

Warum der Auftrag von E.W. Hart die Automobilgeschichte veränderte

Der erste Kunde war E.W. Hart aus Luton, England. Er wollte nicht nur einen Hybriden. Er wollte Traktion. Er forderte Motoren an allen vier Rädern.

Porsche verpflichtet. Das Ergebnis war ein Allrad-Hybrid. Das war ein gewaltiger technischer Sprung. Vor Harts Bestellung war das Elektromobil ein Experiment mit Zweiradantrieb. Nachdem daraus eine Maschine mit Allradantrieb wurde, entwickelte sich das Konzept von einer Nischenkuriosität zu einer robusten Antriebslösung. Man kann argumentieren, dass Hart den ersten AWD-Hybrid gekauft hat. Er trug auch dazu bei, zu beweisen, dass der Elektroantrieb komplexe Lenkungs- und Gewichtsverteilungsprobleme bewältigen kann, mit denen frühe Benzinautos zu kämpfen hatten.

Vergleich des Elektromobils von 1900 mit dem Toyota Prius von 1997

Der Abstand zwischen diesen beiden Fahrzeugen beträgt fast ein Jahrhundert. Die Technologien sind unterschiedlich. Die Absicht ist ähnlich.

Der Prius hat die Hybridisierung nicht erfunden. Es hat es industrialisiert. Der Lohner-Porsche bewies, dass das Konzept funktionierte. Der Prius hat bewiesen, dass er für Millionen von Menschen günstig genug sein kann.

Wo man noch den ersten Hybrid sehen kann

Die meisten Elektromobile sind verschwunden. Nur eine Handvoll überleben. Sie tauchen auf Oldtimermessen meist in tadellosem Zustand auf und ziehen Menschenmengen an, die annehmen, dass es sich um statische Ausstellungen handelt. Das sind sie nicht. Sie rennen. Die Nabenmotoren drehen sich immer noch. Der Generator brummt immer noch.

Der Grund dafür, dass sie aus dem öffentlichen Gedächtnis verschwanden, ist einfach. Sie waren teuer. Sie waren langsam. Und dann wurde der Verbrennungsmotor besser, billiger und leiser. Die Hybrididee ist nicht gestorben, weil sie gescheitert ist. Es starb, weil der Benzinmotor gut genug wurde.

Warum es 100 Jahre dauerte, bis das Hybridkonzept zurückkehrte

Sie fragen sich vielleicht, warum es so lange gedauert hat. Die Antwort ist Wirtschaft. Im Jahr 1900 war Strom teuer und die Infrastruktur spärlich. In den 1990er Jahren schwankten die Ölpreise und die Emissionsvorschriften wurden verschärft. Der Prius kam 1997 in Japan auf den Markt, weil sich die regulatorische und wirtschaftliche Landschaft endlich angeglichen hatte.

Porsche und Lohner haben den Proof of Concept erstellt. Toyota hat den Business Case erstellt. Das Lohner-Porsche-Elektromobil bleibt in den meisten Automobilgeschichtsbüchern eine Fußnote. Aber wenn Sie sich den Antriebsstrang eines modernen Hybridfahrzeugs genau ansehen, werden Sie die gleiche Grundlogik erkennen: Nutzen Sie Elektrizität für die Effizienz bei niedrigen Geschwindigkeiten, verwenden Sie Benzin für Reichweite und Leistung. Diese Logik wurde 1900 in einer Wiener Werkstatt geboren.

Wie die Herstellung von Hybridbatterien tatsächlich funktioniert

Die Montagelinie für ein Hybridfahrzeug sieht der Montagelinie für eine Standardlimousine täuschend ähnlich. Förderbänder befördern Komponenten, Aufzüge heben Unterbaugruppen in Position und eine Mischung aus Roboterarmen und menschlichen Händen zieht die Schrauben fest. Wenn Sie in der Fabrik ohne ein Schild stehen würden, das Ihnen sagt, was gebaut wird, wissen Sie vielleicht nicht, dass es sich um eine Kraftstoffeinsparung handelt.

Die eigentliche Divergenz findet auf der Batterieebene statt. Diese Rucksäcke sind groß, schwer und platzraubend. Sie kommen nicht vom gleichen Produktionsband wie der Rest des Autos. Spezialhersteller, hauptsächlich mit Sitz in Japan wie Panasonic und Sanyo, bauen sie. Je nach Modell und Epoche handelt es sich entweder um Nickel-Metallhydrid-Zellen (NiMH) oder Lithium-Ionen-Zellen (Li-Ion).

Nehmen Sie den Lithium-Ionen-Weg. Der Prozess beginnt mit einem Lithiumbarren. Unter enormem Druck wird es zu einer Platte mit einer Dicke von nur 0,254 mm (0,01 Zoll) extrudiert. Präzisionsmaschinen wickeln diese Bleche zu engen Spulen auf, wodurch einzelne Zellen entstehen.

Dann kommt die Hitze.

Diese Wundzellen werden bei hohen Temperaturen gebacken. Automatisierte Geräte sprühen geschmolzenes Metall auf die Bleche in einem Schritt namens Metallisieren. Sobald diese Beschichtung ausgehärtet ist, werden mehrere dieser metallisierten Zellen zu einem einzigen Modul gestapelt. Dieses Modul landet schließlich unter Ihrem Kofferraum oder Sitz und verwaltet die elektrische Last, während der Benzinmotor das schwere Heben übernimmt.

Macht die Herstellung eines Hybrids seine Umweltvorteile zunichte?

Es hält sich hartnäckig der Mythos, dass der CO2-Fußabdruck beim Bau eines Hybridfahrzeugs so groß ist, dass er die Einsparungen beim Fahren eines Hybridfahrzeugs zunichte macht. Für einen Skeptiker macht es intuitiv Sinn: größere Batterie, mehr seltene Erden, mehr Energie zu produzieren. Aber die Rechnung hält nicht stand.

Betrachten Sie den Toyota Prius. Ein häufiges Gegenargument besagt, dass der weltweite Transport des für die NiMH-Batterie benötigten Nickels mehr Energie verbraucht, als man sparen würde, wenn man einen Prius statt eines Hummer fährt. Analysten haben diese konkrete Behauptung als auf fehlerhaften Annahmen beruhend entkräftet. Die in der Logistik aufgewendete Energie beträgt nur einen Bruchteil des über die Lebensdauer des Fahrzeugs eingesparten Kraftstoffs.

Toyotas eigene Daten zeichnen ein klareres Bild. Ein Prius muss ungefähr 13.000 Meilen (20.921 Kilometer) zurücklegen, damit die CO2-Reduzierung die bei seiner Herstellung erzeugten Emissionen übersteigt. Für die meisten Eigentümer wird dieser Break-Even-Punkt innerhalb der ersten ein oder zwei Jahre nach dem Besitz erreicht.

Welche Hybridbatterietechnologie ist besser für die Effizienz?

NiMH und Li-Ion sind keine austauschbaren Upgrades. Sie dienen unterschiedlichen technischen Zielen.

• NiMH : Älter, schwerer und weniger dicht in der Energiespeicherung. Es war der Standard für frühe Hybriden, weil es robust, günstig und sicher war. Es erfordert weniger Wärmemanagement als sein Nachfolger.
• Li-Ion : Leichter und packt mehr Energie pro Pfund. Dies ermöglicht kleinere Batteriepakete und schafft Platz für Fracht oder Passagiere. Es erfordert jedoch ein ausgefeiltes Wärmemanagement, um eine Verschlechterung oder ein thermisches Durchgehen zu verhindern.

Wenn Sie sich gebrauchte Hybridfahrzeuge ansehen, bestimmt der Batterietyp die Wartung. NiMH-Akkus fallen langsamer aus und zeigen häufig Spannungsunterschiede in einzelnen Zellen. Bei einem Ausfall des Kühlsystems kann es bei Li-Ionen-Akkus zu einem plötzlichen Kapazitätsverlust kommen.

Wo passen Hybridautos in die breitere Automobilgeschichte?

Hybride sind keine Erfindung des 21. Jahrhunderts. Das Konzept reicht über ein Jahrhundert zurück. Das Woods Dual Power -Auto aus dem Jahr 1917 ist eines der frühesten dokumentierten Beispiele, bei dem ein Verbrennungsmotor mit einem Elektromotor kombiniert wurde.

Die Technologie stagnierte jahrzehntelang, weil die Batterietechnologie dieser Aufgabe nicht gewachsen war. Blei-Säure-Batterien waren zu schwer, um einen Hybridantrieb für den Alltagsverkehr geeignet zu machen. Erst mit der Weiterentwicklung von NiMH in den 1990er Jahren wurde die Architektur für die Massenproduktion geeignet.

Jetzt hat sich das Gespräch von der Frage „Funktionieren sie?“ verlagert. zu „Wie sind sie im Vergleich zu reinen Elektrofahrzeugen?“ und „Wie gehen sie mit kaltem Wetter um?“ Der Herstellungsprozess bleibt komplex, aber bei den technischen Herausforderungen geht es nicht mehr darum, die Machbarkeit nachzuweisen. Dabei geht es darum, die Reichweite zu optimieren, Kosten zu senken und gegebenenfalls solarunterstütztes Laden zu integrieren.

Das Fließband brummt immer noch. Die Batterien werden immer noch durchgebacken. Und die Skepsis? Es ist immer noch da, nur jetzt mit besseren Daten ausgestattet.