Fahrzeugtechnik Straßenverkehr

PSA Peugeot Citroën und Bosch entwickeln ein Hybridfahrzeug mit Membranspeicher. Es fährt nicht mit Luft!

Artikelaktualisierung Zukunft Mobilität und Bosch haben gemeinsam einen Hybridantrieb entwickelt, bei dem anstatt eines Akkumulators ein Drucklufttank als Energiespeicher genutzt wird. Normalerweise ist nicht so prominent in diesem Blog vertreten. Allerdings fällt mir schon seit längerer Zeit auf, dass sogar Fachmedien technisch eher unausgereifte, wenn nicht sogar falsche Artikel verfassen. Am Beispiel des neuen Hybridantriebs kann man das sehr gut nachvollziehen. Viele Medien haben nämlich aus der Überschrift der Bosch-Pressemitteilung “Bosch arbeitet an hydraulischem Hybrid für Pkw” die Überschrift “Peugeot fährt mit Luft” (Golem, Autoblog) oder Peugeot präsentiert den Luftantrieb (euronews) erdacht.

Die genannten Medien sollen nur exemplarisch für die Vielfalt an falschen Meldungen stehen. Die Presseabteilungen sollten dringend befähigt werden, technische Zusammenhänge in ihren Pressemitteilungen genauer zu erläutern. Journalisten sollten Presse- bzw. Agentur-Meldungen und ihre eigenen Artikel kritisch hinterfragen. Und falls die technischen Kenntnisse nicht vorhanden sein sollten, ist eine Nachfrage bei der jeweiligen Pressestelle oder bei Personen mit Fachkenntnissen sicherlich nicht verkehrt. Denn nach meinem Empfinden steigt die Fehlerrate in letzter Zeit rapide an!

Funktionsweise – Einfach erklärt

Funktionsweise hybridAir Peugeot Bosch
Schematische Darstellung von HybridAir (© PSA Peugeot Citroën)

Das hydraulische Hybridsystem besteht im Wesentlichen aus zwei Hydraulikeinheiten sowie den dazugehörigen Druckspeichern von jeweils rund 20 Litern Fassungsvermögen. Im Hauptspeicher des Fahrzeugs, der sich im Kardantunnel befindet, ist ein Vordruck mithilfe von Stickstoff hergestellt. Stickstoff wird aufgrund seiner großen Moleküle genutzt, da dieses bei der Wandlung nicht so leicht entweichen kann.

Funktionsweise eines Membranspeichers
Schematische Darstellung eines Membranspeichers – Zeichnung: karl.krieger@aon.atCC BY-SA 3.0

Die reversible Hydraulikpumpe, welche vom angetrieben wird und sich an der Kurbelwelle befindet, pumpt beim Bremsen das Hydrauliköl aus einem Ausgleichsbehälter in den Druckbehälter. Stickstoff und Hydrauliköl sind durch eine Gummimembran voneinander getrennt. Durch das einströmende Öl wird der Stickstoff von 200 auf etwa 350 Bar verdichtet und die enthaltene Energie mittels Kompression gespeichert. Bei Bedarf kann das Hydraulikventil wieder geöffnet werden, die Hydraulikflüssigkeit entweicht und lässt dem Stickstoff Raum zur Expansion. Der sich ausdehnende Stickstoff beschleunigt wiederum das Hydrauliköl, welches einem Hydraulikmotor als Antriebsenergie für rund 400 Meter dient. Von den insgesamt rund 17 Liter Hydraulikflüssigkeit im System, werden jeweils rund acht Liter bewegt.

Vorteile des Systems

  • Niedrige Kosten und geringes Gewicht von rund 100 kg – es sind nur zwei Druckluftbehälter und einige Steuerelemente erforderlich
  • Hohe Leistungsdichte. Die Leistung des Systems mit zwei 20-Liter-Druckluftbehältern liegt bei rund 41 PS.
  • Effiziente Umwandlung kinetischer Energie in Druckluft-Energie
  • Extrem schnelle Ladung und Freigabe gespeicherter Energie
  • Fahrzeuge wie der Citroën C3 oder Peugeot 208 sollen mit HybridAir nur 2,8 Liter/100 km verbrauchen und 69 g / km emittieren
  • Bis zu 45 Prozent weniger im laut PSA Peugeot Citroën
  • Im Vergleich zu -Ionen- oder anderen Batteriearten fallen bei der Herstellung weniger an
  • Ersatzinvestitionen bedürfen geringeren finanziellen Mitteln

Ob sich diese Antriebstechnologie durchsetzt, wird der Markt entscheiden. Die Kosten für die Antriebseinheit dürften aufgrund der geringeren Komplexität und der nicht vorhandenen Batterie einige tausend Euro günstiger sein. Man wird allerdings beobachten müssen, wie sich die Batteriekosten und die Batteriekapazität in den nächsten Jahren entwickeln werden, um ein abschließendes Fazit ziehen zu können. Des Weiteren müssen weitere Partner gefunden werden, da ohne entsprechende Skaleneffekte die Fertigung des Hybridsystems zu teuer ist.

ETH Zürich-Professor Lino Guzzella, der 2009 einen pneumatischen Hybridmotor entwickelte, bezweifelte den Erfolg des von PSA Peugeot Citroën und Bosch entwickelten Systems. Dieses sei “als technische Lösung faszinierend, aber sehr komplex, und deshalb eher keine kostengünstige Alternative zum Elektrohybriden.” (Auto Bild Nr. 5/2013, S. 18) Bei dem von ihm erdachten wird beim Beschleunigen durch ein zusätzliches Ventil im Zylinderkopf die vom Kompressor fehlende Druckluft eingeblasen und beim Bremsen der Lufttank wieder gefüllt 1.

Aktualisierung – 16.10.2013

In einer früheren Version dieses Artikels stand, dass auch die Auto Bild in Ausgabe 5/2013 den zu Beginn dieses Artikels bemängelten Fehler gemacht habe. Dies entspricht leider nicht der Realität. Nach einem Hinweis aus der Auto Bild-Redaktion und Überprüfung des Sachverhalts habe ich dies entsprechend korrigiert.

Aktualisierung – 14.07.2014

Einige technische Details ergänzt und spezifiziert.

  1. Dönitz, C., Vasile, I., Onder, C., and Guzzella, L., “Realizing a Concept for High Efficiency and Excellent Driveability: The Downsized and Supercharged Hybrid Pneumatic Engine”, SAE Technical Paper 2009-01-1326, 2009, doi:10.4271/2009-01-1326. – http://papers.sae.org/2009-01-1326
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Martin Randelhoff

Martin Randelhoff

Herausgeber Zukunft Mobilität.
Wissenschaftlicher Mitarbeiter und Doktorand am Fachgebiet Verkehrswesen und Verkehrsplanung an der Fakultät Raumplanung der Technischen Universität Dortmund.
Ist interessiert an innovativen Konzepten zum Lösen der Herausforderungen von morgen insbesondere in den Bereichen urbane Mobilität, Verkehr im ländlichen Raum, Wirkung autonomer Fahrzeugsysteme und nachhaltige Verkehrskonzepte.

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