Technik: Toyota Prius Plug-In - Das Zweieinhalb-Liter-Auto

Toyota bringt 2010 einen Plug-In Prius auf den Markt und entwickelt eine neue Batterie. In den USA haben Forscher mit dem Prius schon mehr erreicht: Ein Versuchsfahrzeug mit Solarzellen-Dach verbraucht weniger als zweieinhalb Liter Sprit.

In wenigen Jahren will Toyota eine Million Hybridfahrzeuge jährlich bauen. Bis 2020 sollen alle Modelle der Marke Hybridtechnologie an Bord haben. In einem Forschungszentrum arbeiten die Japaner außerdem fieberhaft an neuen Batterien. Neben verbesserten Lithium-Ionen-Akkus geht es dabei auch um Feststoff-Batterien und so genannte Metall-Luft-Akkus. Das Ziel der Entwicklung ist eine Batterie, die eine wesentlich höhere Leistungsdichte hat als alle bisherigen Energiespeicher.

Bei der dritten Prius-Generation ab 2009 sollen aus Kostengründen nach wie vor Nickel-Metallhybrid-Akkus eingesetzt werden, die schon im aktuellen Modell eine um 50% höhere Leistungsdichte erzielen als bei der ersten Prius-Generation. Die teureren, aber leistungsfähigeren Lithium-Ionen-Akkus kommen jedoch ebenfalls zum Einsatz. "In 2010 werden wir Plug-In Hybridfahrzeuge mit Lithium-Ionen-Batterien vorstellen und an Flottenkunden übergeben", sagt Toyota-Sprecher Jürgen Stolze. Während ein normaler Prius nur über sehr kurze Strecken rein elektrisch fahren kann, wächst beim derzeitigen Plug-In-Versuchsfahrzeug durch das Aufladen der Batterie an einer Haushalts-Steckdose die elektrische Reichweite auf maximal 13 Kilometer. Der Benzinmotor muss also erst später mithelfen.

Doch nicht nur Toyota selbst versucht, das Potenzial des weltweit populärsten Hybrid-PKW zu steigern. In den USA sorgte vor kurzem ein Plug-In Prius für Aufsehen, der den Spritverbrauch eines normalen Prius (im Schnitt 4,3 Liter pro 100 Kilometer) um fast die Hälfte unterbietet. Das Testfahrzeug erzielte die magische Reichweite von 100 mpg (Meilen pro Gallone) - das entspricht einem Verbrauch von 2,35 Litern pro 100 Kilometer. Der Wagen entstand beim staatlichen National Renewable Energy Laboratory (NREL). Das Forschungslabor für erneuerbare Energien untersteht dem US-Energieministerium.

Der Prius wurde mit einem geänderten Ladesystem, einer größeren Lithium-Ionen-Batterie sowie einem Paket Solarzellen auf dem Dach modifiziert, das im günstigsten Fall 215 Watt elektrischer Leistung erzeugt. Der Strom zum Aufladen der Batterien kam von stationären Solarzellen. Die Umrüstung habe 42.500 Dollar gekostet, teilt das NREL mit. Der Plug-In Hybrid sei in der Lage, rund 60 Meilen (96 Kilometer) und bis zu einem Tempo von 35 Meilen pro Stunde (56 Km/h) nahezu rein elektrisch zu fahren. "Die in der Batterie gespeicherte Power schlägt sich gut dabei, normales Benzin zu ersetzen", so der NREL-Ingenieur Tony Markel in einer Pressemitteilung. "Die meisten Leute pendeln am Tag rund 30 Meilen. Dieses Fahrzeug würde also praktisch die ganze Zeit über nur mit Batteriebetrieb fahren", meint Markel. Gegenüber einem normalen Prius belaufe sich die Ersparnis beim Tanken auf 500 Dollar pro Jahr.

Die Solarzellen auf dem Autodach tragen allerdings nur einen sehr kleinen Teil zur höheren Reichweite bei. Auch BMW forscht an der Verbesserung dieser Technik und hat eine Solaranlage in den Hybrid-Prototypen ActiveHybrid eingebaut. Bei einer Strahlungsenergie von 1000 Watt pro m² – der Optimalwert für mitteleuropäische Verhältnisse – sei mit einer 1 qm großen Solaranlage auf dem Autodach eine elektrische Leistung von bis zu 200 Watt erzielbar, heißt es bei BMW.

Der Strom wird ins Bordnetz eingespeist und heizt das Motoröl auf. Er kann auch die Batterie aufladen (spart Generatorleistung), die Standlüftung versorgen (spart Klimatisierungsaufwand) oder den Antriebsstrang vorheizen (reduziert Reibung) – das Ergebnis ist immer ein leicht geringerer Spritverbrauch. "Wir gehen von einem attraktiven Grenzpotenzial von 0,1 bis 0,3 Liter Kraftstoffersparnis pro Tag aus, also 40 bis 100 Liter jährlich. Im Klartext heißt das: Ein bis zweimal weniger tanken pro Jahr", erklärt Franz Storkenmaier aus der BMW Entwicklungsabteilung Wärmemanagement.

Weil das Potenzial von Sonnenkollektoren am Auto selbst begrenzt ist, halten Energieexperten eher stationäre Solaranlagen für sinnvoll, die den Strom zum Aufladen von Elektroautos oder Plug-In Hybriden erzeugen. "Das Ultimative wäre, wenn alle Supermärkte und Firmenparkplätze mit Solarkollektoren überdacht wären. Dann stünde man im Schatten und könnte nebenbei noch sein Auto aufladen“, schreibt Andrew Frank, Hybrid-Experte an der Universität von Kalifornien, in der Fachzeitschrift Technology Review.

Auch bei Toyota wagt man die Vision eines Plug-In Hybriden, dessen Verbrennungsmotor mit Biokraftstoff läuft und dessen Batterien mit Solarkollektoren auf dem Hausdach aufgeladen werden. "Werden Photovoltaik-Technologien und Ethanol aus Cellulose als Energiequellen verwendet, lassen sich die Emissionen von Plug-In Hybridfahrzeugen auf Null reduzieren", sagt Toyota-Sprecher Jürgen Stolze.