Autobedrijven verkopen hybrides als het hoogtepunt van auto-innovatie. Ze presenteren ze als de futuristische oplossing om van punt A naar punt B te komen. Het is meestal een leugen. De basisarchitectuur van de moderne hybride is meer dan een eeuw oud.
We hebben het over het begin van de 20e eeuw. Amerika, Londen, Duitsland. De systemen die vandaag de dag worden gebruikt, weerspiegelen vrijwel exact die vroege experimenten.
Hoe werkten de eerste hybride auto’s begin 20e eeuw?
Een hybride maakt gebruik van twee krachtbronnen. Tegenwoordig betekent dat meestal een gas-elektrische hybride. Je krijgt een verbrandingsmotor (ICE) en een elektromotor gevoed door een accupakket. Eenvoudig.
Maar ga eens terug naar eind 19e eeuw. Elektrische voertuigen waren de coole kinderen. Geen hybriden. Pure EV’s.
In 1897 exploiteerde de London Electric Cab Company cabines op batterijen van 40 cellen. Ze hadden motoren met 3 pk. Bereik? 50 mijl (80 kilometer). Geen stops om te tanken. Gewoon elektriciteit.
Twee jaar later produceerde Pope Manufacturing in Hartford, Connecticut, bijna 500 elektrische auto’s. Ze waren aan het verkopen. Ze waren populair.
Terwijl Pope batterijen bouwde, bouwde Ferdinand Porsche iets anders.
Porsche werkte voor de Lohner Carriage Company. Ze wilden de markt voor paardenloze koetsen betreden. Porsche’s eerste auto voor hen? De elektrische chaise longue van Lohner. Het was ‘s werelds eerste voertuig met voorwielaandrijving. Elektrisch.
Zijn tweede auto veranderde alles. Het was de allereerste hybride.
Waarom was de Lohner-Porsche de eerste seriehybride?
Porsche mengde niet alleen benzine en elektriciteit. Hij bouwde een seriehybride.
Dit is dezelfde architectuur die je ziet in auto’s als de Chevy Volt. Het belangrijkste verschil? De batterijen zorgen voor het rijden. De verbrandingsmotor raakt nooit de wielen.
Hier is hoe het werkte:
- De gasmotor draaide op een constant, optimaal toerental.
- Het liet een generator draaien.
- De generator laadde de batterijen op.
- De batterijen stuurden elektriciteit naar motoren die zich direct in de wielnaven bevonden.
Wanneer de Lohner-Porsche volledig opgeladen is, kan hij bijna 64,3 kilometer afleggen.
Het was zijn tijd ver vooruit. Niet alleen omdat het een hybride was, maar vanwege de naafmotoren.
Porsche plaatste motoren in de wielen. Hierdoor werd de versnellingsbak geëlimineerd. Geen aandrijfassen. Geen kettingen. Geen koppeling.
Waarom maakt dat uit?
Wrijving. Mechanische wrijving kost energie. Door al dat metaal-op-metaal-slijpen te verwijderen, gebruikte de auto van Porsche 83 procent van de energie die hij produceerde. Dat efficiëntiepercentage is krankzinnig voor 1900.
Een paar jaar later voegde hij naafmotoren toe aan alle vier de wielen. Vierwielaandrijving. Elektrisch. De auto haalde een snelheid van 112,6 km/u.
Welk vroeg hybride ontwerp werd vandaag de dag de standaard?
De seriehybride van Porsche was briljant. Maar het was niet de enige wedstrijd in de stad.
Henri Pieper komt binnen. Een Duitse uitvinder die in 1905 een Amerikaans patent aanvraagde. Hij kreeg het in 1909.
Het ontwerp van Pieper leek veel meer op wat er tegenwoordig op onze snelwegen rijdt.
Denk aan de Toyota Prius of de Honda Insight. Dat zijn parallelle hybriden.
In een parallel systeem kunnen zowel de gasmotor als de elektromotor de wielen rechtstreeks aandrijven. Ze werken samen.
- Cruisen? De elektromotor kan het misschien alleen aan.
- Een heuvelklim nodig? Beiden trappen in.
- Remmen of uitrollen? De elektromotor fungeert als generator en laadt de accu’s op.
Pieper had dit al ontdekt voordat de meeste mensen telefoons in huis hadden.
We hadden dus de seriehybride van Porsche. We hadden de parallelle hybride van Pieper. We hadden pure elektriciteit van paus- en Londense taxi’s.
De technologie was er. De techniek was solide.
Dus waarom bleef het niet hangen? Waarom won de auto die alleen op benzine rijdt de volgende eeuw?
Het antwoord gaat niet over de technologie. Het gaat over de markt. En de infrastructuur.
De lange weg naar de moderne hybride
Het blijkt dat we het mis hebben. Lang geleden.
Op de National Automobile Show van 1900 in New York City stemden de aanwezigen op hun favoriete voertuigtype. De winnaar? Elektrische voertuigen. Stoomaangedreven auto’s werden tweede. Verbrandingsmotoren? Laatste plaats.
Het is logisch als je erover nadenkt. Vroege ICE-auto’s waren luidruchtig, stinkend en schokkerig. Elektrische auto’s waren stil. Schoon. Makkelijk te starten met een schakelaar. Stoom was krachtig, maar warmde langzaam op. Toen kwam Henry Ford.
Hij gaf niets om opiniepeilingen. Het ging hem om het volume.
De lopende band van Ford produceerde lichtgewicht, goedkope auto’s die het grote publiek zich daadwerkelijk kon veroorloven. De Model T was de killer-app. Alleen al in 1913 verkocht Ford er 182.809. Ondertussen begon de verkoop van auto’s die niet uitsluitend op benzine reden gestaag te dalen. Het gemak en de kosten van de door benzine aangedreven massamarkt verpletterden de eerste alternatieven. De productie van hybride voertuigen, waarbij duizenden exemplaren van de band rolden, vertraagde tot een kruip.
Waarom hybriden vijftig jaar lang verdwenen zijn
Pas eind jaren zestig en begin jaren zeventig keken autofabrikanten en wetenschappers terug naar de tekentafel. Met name bij alternatieve aandrijflijnen.
De katalysator was het olie-embargo begin jaren zeventig. De gasprijzen piekten. Het aanbod droogde op. Het ministerie van Energie is begonnen met het testen van verschillende autotechnologieën om de afhankelijkheid van geïmporteerde olie te verminderen. Een hoogtepunt was de VW Taxi, gemaakt door Volkswagen.
Het was een parallelle hybride auto. Dat betekent dat het zou kunnen schakelen tussen een verbrandingsmotor aangedreven door benzine en elektrische energie. Het was niet de Prius, maar het was de geest van de toekomst die terugkeerde.
Van niche-experimenten naar realiteit op de massamarkt
De daaropvolgende decennia sleutelden autobedrijven aan de situatie. Ze experimenteerden. Maar niets bleef tot eind jaren negentig in de mainstream hangen.
In 1999 verkocht Honda de eerste hybride voor de massamarkt in de Verenigde Staten: de Insight. Het was klein. Efficiënt. Het bewees dat het concept op een grotere schaal kon werken dan een taxivloot.
Een jaar later introduceerde Toyota de Prius. Dit was de grote. De Prius won in 2004 de prijs Motor Trend Auto van het Jaar. Hij definieerde de moderne hybride.
Hier is de technische nuance die ertoe doet. Zowel de Insight als de Prius maken gebruik van een parallel hybridesysteem. Maar het serie-parallelle systeem van Porsche wordt tegenwoordig nog steeds in hybrides gebruikt. De technologie is niet alleen verbeterd; het diversifieerde.
Wat is er in een eeuw veranderd?
Het duurde bijna honderd jaar voordat autofabrikanten in Amerika weer hybride voertuigen in massa produceerden. Dat gat was niet leeg. Het was gevuld met vooruitgang.
Batterijtechnologie verbeterd. Het motorrendement ging omhoog. Elektrische systemen zijn slimmer geworden. Deze ontwikkelingen zorgden voor grotere kansen voor toekomstige hybride voertuigen. De hybriden uit het begin van de 20e eeuw waren curiosa. De huidige hybrides zijn technische verfijningen van een concept dat populair was voordat het benzinetijdperk de overhand kreeg.
De lus is gesloten. Elektrische en hybride energie zijn niet nieuw. Het is eindelijk weer competitief.
