Alles über Plug-In Hybrids (PHEV’s)

Auf dieser sehr begehrten, aber recht langen Seite erläutern wir fünf fundamentale Gebiete:

Wie klingt das: Unter 2 l pro 100 km mit einem normalen PKW?

Wir können das erreichen—heute—mit einem Plug-In Hybrid (PHEV). Ein PHEV ist im Wesentlichen ein ganz normales Hybrid-Fahrzeug, jedoch mit Stromkabel und Stecker. Sie können es an einer Tankstelle auftanken und Sie können es an die 220 Volt Steckdose anschließen, um damit eine starke Batterie für den Antrieb zu laden. Ähnlich einem zweiten Treibstofftank, den Sie zuerst benutzen -- und zu Hause befüllen können, von einer ganz normalen Steckdose zu einem Preis von unter 1$/Gallone.

Sie müssen es nicht anschließen. Aber wenn Sie es tun, wird Ihr Wagen zu einem Elektro-Auto mit einem Benzintank als Sicherheit. So haben Sie ein saubereres, preiswerteres und leiseres Auto für kurze Strecken und der Benzintank ist immer da, wenn Sie weitere Strecken fahren.

Aber warten Sie, da ist noch mehr:

• Wenn Sie hauptsächlich Kurzstreckenfahrer sind, benötigen Sie fast nie Benzin.
• Die Servicekosten eines ’Autolebens’ sind bei einem Elektro-Fahrzeug wesentlich geringer.
• Ein PHEV könnte im Falle eines Stromausfalls ein Haus mit Energie versorgen; oder ganz visionär gedacht: Eine PHEV-Autoflotte könnte im Not- oder Katastrophenfall die elektr. Notversorgung von Rettungssystemen übernehmen.

Dieser gesamte Abschnitt ist letztlich nicht mehr notwendig -- Warum? Weil wir nun eine maßgebliche Studie vom Electric Power Research Institut (EPRI) und dem Natural Resources Defence Council (NRDC) vorliegen haben. In den nächsten drei Paragraphen die Zusammenfassung und einen Link zum ersten von mehreren Punkten bzgl. der CalCars-News:

Die maßgebliche EPRI-NRDC Studie von Juli 2007: PHEVs in größerem Aufkommen reduzieren Emissionen

Die EPRI-NDRC-Studien geben letztlich den Umwelt-Beglaubigungsstempel für PHEVs. Wissenschaftler haben bestätigt, dass -- anders als Benzinautos -- PHEVs sauberer werden, je mehr Jahre sie auf dem Buckel haben, weil die Stromerzeugung für unser Stromnetz im Laufe der Zeit auch sauberer wird.

Für Verbraucher, die nach dem effektivsten Weg suchen, die Abhängigkeit vom Öl zu beenden, machen PHEVs allein schon deshalb Sinn, weil Autohersteller PHEVs schon heute mit existierender Technologie und auch mit heutiger Infrastruktur bauen und verkaufen können. Die Hersteller brauchten einen sicheren Beweis, dass PHEVs keine größere Umweltverschmutzung verursacht. Die Hauptstudie zeigt, dass in allen 9 (neun) Szenarien für die beiden unterschiedlichen Arten/Raten in der Marktdurchdringung von PHEVs und der sich entwickelnden Netz-Charakteristik (Kapazität/Kohle-Anteil), dass PHEVs die Treibhausgase erheblich -- um nicht zu sagen gewaltig – in den nächsten 40 Jahren reduzieren werden. In der zweiten Studie geht es um die nächsten 20 Jahre. Selbst wenn wir – Worst-Case -- immer noch eine Menge Kohle verbrauchen, werden wir mit PHEVs landesweit eine bessere Luftqualität haben.

Drei weitere Punkte: Beide Reports sind in Übereinstimmung mit früheren Studien. Sie stützen das Pacific National Lab’s Ergebnis vom Januar 2007, dass wir keine weiteren Kraftwerke für Autos bauen müssen, die nachts aufgeladen werden. Und wir sind sehr erfreut, dass General Motors diese Studie anerkennt und als Validierung seiner Entscheidung für die Elektrifizierung von Verkehrsmitteln nutzt.

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Kalifornien, New York, Massachusetts, und andere Staaten haben seit den 1990ern ein Null-Emissions-Fahrzeugprogramm. Weil Elektro-Autos mit Batterien – selbst unter Einbeziehung von Kraftwerksenergie -- wesentlich sauberer sind als Benzin-PKWs und so den Schadstoffausstoß und die dadurch entstehende Luftverschmutzung resp. Smog mindern:

Die "well-to-wheel"-Emissionen (Ökobilanz) von Elektro-Fahrzeugen sind niedriger als die, die von Verbrennungsmotoren ausgehen. California Air Resources Board–Studien zeigen, dass Elektro-Autos mit Batterien mindestens 67 % weniger Treibhausgase als Benzin-Autos ausstoßen – und noch mehr Einsparungen mit erneuerbarer Energie. Ein PHEV mit einer nur 20 Meilen (ca. 32 km) elektrischer Reichweite verursacht immerhin schon 62 % weniger Treibhausgas. (s. Seite 95 in der 2004er Studie [PDF])

Zwei nationale Regierungsstudien haben gezeigt, dass PHEVs sogar im nationalen Stromnetz (50 % Kohle) Einsparungen erreichen. Das GREET 1.6 model in 2001 von der DOE's Argonne National Lab erwartet durch Hybrids eine Reduktion von Treibhausgasen von 22 % und bei Einsatz von Plug-In Hybrids 36 % (s. Tabelle 2). Forscher von Argonne kamen zu übereinstimmenden Ergebnissen wie sie Wissenschaftler aus anderen nationalen Laboratorien, Universitäten, The Air Resources Board, Autohersteller und andere Institutionen im Juli 2002 berechnet haben, weil PHEVs Nachtstrom verwenden, werden Treibhausgase von 46 bis 61 % reduziert. Das ist zusammengefasst auf Folie 11 der November 2003 presentation des EPRI. Lesen Sie mehr in diesem Medium hierüber in May 2, 2005 followup to the April 11 Business Week story

Nur PHEVs und Battery-Elektro-Autos werden sauberer, je älter sie werden - weil das Stromnetz von Dekade zu Dekade sauberer wird. Immer mehr Hausbesitzer installieren Photovoltaikanlagen auf ihren Dächern und saubere Windkraftanlagen tragen mehr und mehr zur Energieerzeugung bei (s. Studie des hervorragenden Umweltschützers Lester Brown, zitiert von CalCars Kudos). Weiterhin weisen wir darauf hin, dass man sich bei weiten Reisen mit PHEVs anstelle von Benzin auch Bio-Diesel, Cellulose Ethanol oder andere Bio-Treibstoffe vorstellen kann, um Treibhausgase zu reduzieren.

PHEVs werden allgemein nachts aufgeladen, also mit überschüssigem Strom von Kraftwerken, die man nachts nicht einfach komplett ausschalten kann -- PHEVs entnehmen also keine Energie zur Hauptbelastungszeit. Parkende PHEVs könnten sogar eines Tages dazu beitragen, das Stromnetz zur Hauptbelastungszeit mit den PHEV-Batterien zu unterstützen. (s. Vehicle-to-Grid in unserer FAQ).

Wir sagen oben, dass Sie Ihren “elektrischen Tank“ für weniger als 1$/Gallon füllen können. Wie? Bei Verwendung der durchschnittlichen Elektro-Energie von 9 Cents pro kWh (USA), 30 Meilen (ca. 50 km) mit elektrischem Antrieb kosten etwa 81 Cent.. Ein optimistisch gerechneter Treibstoffverbrauch bei US-Fahrzeugen sind 25 Meilen pro Gallone zu ca. $3,00 Benzin. Im Vergleich dazu: 75 Cent kostet dagegen elektrische Energie für 25 Meilen. Hier ein Vergleich mit der normalen Hybrid-Welt: 45 Meilen pro Gallone, bedeuten $1,20/Gallone.

PHEVs sind dafür gedacht, nachts aufgeladen zu werden. In vielen Gegenden unseres Landes ist der Nachtstrom zu niedrigeren Preisen verfügbar. Wenn PHEVs den Markt erobern, werden wir eine bessere Unterstützung von den Stromversorgern erhalten, und sie werden einen niedrigeren Nachttarif anbieten, um einen Anreiz für die Abnahme von Strom zu den weniger ausgelasteten Nachtstunden zu geben. In einigen Gebieten, in denen die Wind- und Wasserenergie des nachts vergeudet ist, könnte der Strompreis bis auf 2 – 3 Cents per kWh sinken (USA). Das sind dann 20 – 25 Cent pro Gallone.

Warum für PHEV mehr bezahlen?

Die Mehrkosten für ein Plug-In Hybrid Kompaktauto betragen etwa 10 – 20 % im Vergleich zum normalen Hybrid-Fahrzeug. D.b. ca. $ 2000 – 3000 für ein Mittelklasseauto; $ 5000 für einen SUV. Die Mission von CalCars ist, die Kosten für den Kfz-Halter zu begrenzen z.B. durch Fördermittel und Rabatte sowie Kfz-Steuer-Vergünstigungen. Weiterhin erwartet CalCars für PHEVs niedrigere Wartungskosten. CalCars sieht sich – und das ist am wichtigsten von allen – als Initiative zwecks Reduktion von Ölimporten, Treibhausgasen und Luftverschmutzung.

Kunden sind gewohnt, für Sonderausstattung wie Schiebedach, Automatik-Getriebe, V8-Motoren und Ledersitze mehr zu zahlen. Das sind Ausstattungen, bei denen niemand fragt, ob sie sich je bezahlt machen. Aber eine Befragung von J.D. Power hat ergeben, dass Käufer auch bereit sind, mehr für Autos mit umwelt­schonenden Eigenschaften auszugeben. Wie viel mehr? Die große Nachfrage für den Honda Civic lehrt uns, dass es mindestens 3000 US$ sind.

Die Quintessenz

Plug-Ins kosten hauptsächlich wegen der teuren Batterien mehr. Aber die Batterie-Technologie entwickelt sich stetig und z.Zt. sehr schnell (speziell Lithium Ionen als Nano-Technologie-Version sind vielversprechend) und in hohen Stückzahlen sind die derzeitigen Möglichkeiten akzeptabel.

Trotzdem hat die 2003er EPRI Batterie Studie gezeigt, dass in Serie produzierte PHEVs einen Gleichstand gegenüber Benzin-Fahrzeugen in den Unterhaltskosten über die gesamte ’Lebenszeit’ erreicht. Die Studie kalkulierte mit Benzinpreisen von vor vier Jahren! Das bedeutet, je wartungsfreundlicher der Elektroanteil an PHEVs ist, umso weniger schlagen die hohen Batterie-Kosten zu Buche.

Die elektrische Energie des bundesweiten Stromnetzes wird nur zu 3% (USA) mit Öl erzeugt; dagegen fahren LKWs und PKWs auf unseren Straßen fast komplett mit Öl. Davon kommen 60% (in USA – in Deutschland fast alles) aus ausländischen Quellen (zunehmend). Der Einsatz von Plug-In Hybrids transferiert die von uns gefahrenen überwältigende Anzahl von Meilen auf nahezu ölfreie Elektrizität. Wenn alle Fahrzeuge Plug-In Hybrids wären, würden wir unseren Ölbedarf um 55% mindern, fast genug (in USA) um nicht mehr auf ausländische Quellen angewiesen zu sein.

Die gewinnbringende Kombination aus der Umwelt- und der nationalen Sicherheitsperspektive ist ein flexibles Treibstoff PHEV-Fahrzeug -- eins läuft mit Bio-Kraftstoff, eins mit Ethanol, wieder ein anderes mit Methanol oder alternativem Flüssigtreibstoff anstelle Benzin. Das wird auf dem Transportsektor den Verbrauch von Öl auf nahezu Null reduzieren – und mindert den US-Öl-Jahresverbrauch um 2/3 (zwei Drittel).

Eine wachsende Koalition von Führern beider politischen Parteien und von nationalen Sicherheitsexperten hat eine lautstarke Unterstützung für Plug-In Hybrids (und Treibstoff-flexiblen PHEVs) entstehen lassen. Darunter der ehemalige Außenminister George Shultz, ehem. CIA Direktor R. James Woolsey, ehem. nationaler Sicherheitsberater Robert McFarlane sowie Senatoren und Kongress-Angehörige.

Wir verwenden diesen Abschnitt, um aufzuzeigen, dass Plug-In Hybrids bereits existieren, um auch definitiv zu beweisen, dass PHEVs ausnahmslos auf bereits existierenden Technologien beruhen, -- es bedarf keiner neuen Fortschritte oder Erfindungen. Es entstehen PHEV-Umrüstungen in einer sich beschleunigenden Frequenz ( s. die Auflistung von CalCars-News, sodass es mittlerweile überflüssig ist, jedes einzelne PHEV-Umrüstungs-Beispiel zu verfolgen. Nur ganz kurz:

• Viele Autohersteller haben PHEVs hinter verschlossenen Türen gebaut und DaimlerChrysler hat PHEV-Protos öffentlich getestet. Sie haben bis zu 40 Mercedes-Kleinbusse in PHEVs umgebaut, wobei einige Fahrzeuge mit NiMH und andere mit moderneren Lithium-Ionen Batterien und natürlich Diesel- und Benzinmotoren ausgestattet wurden. Das Programm läuft in Kooperation mit dem kalifornischen Elektroenergie-Institut (EPRI), Distrikt der Südküsten Luftqualitäts-Verwaltung und dem Southern California Edison. Siehe press release, EPRI Veröffentlichung und Daimler’s Beschreibung (mit Grafik).
• Das advanced hybrid vehicle research center der Universität von California-Davis (gegruendet und geleitet durch CalCars Berater Prof. Andy Frank) hat bereits neun Mittelklassewagen und SUVs in PHEVs umgebaut und hat wiederholt Preise vom US Energy Department gesponserten ’FutureTruck’-Wettbewerb gewonnen. Dr. Frank, bestens bekannt als “Vater des Plug-In Hybrid“, arbeitet seit 30 Jahren an PHEVs und baut diese mit Studenten seit 10 Jahren.
• CalCars hat in 2004 den ersten Plug-In Prius der Welt (PRIUS+) gebaut. Seitdem tauchen eine ganze Reihe von Firmen auf, die PHEVs-Umbauten sowohl für normale Verbraucher und für Fahrzeugflotten-Inhaber anbieten und CalCars hat oft mit Rat und Tat als Open-Source Umbau-Bewegung Unterstützung geleistet.
• 2003 – 2004 demonstrierte das US-Marinecorps ein diesel-electric PHEV-20 HUMVEE. (Das Militär bevorzugt das stille, kühle Fortbewegen nur per Elektroantrieb und schätzt das Sparen von Treibstoff, der gut über $ 26/Liter kostet, wenn er bis zur Frontlinie geliefert werden muss.) Dieses fortschrittliche Shadow RST-V (Reconnaissance, Surveillance and Targetting Vehicle PHEV = Aufklärungs-, Beobachtungs- und Zielsteuerungs-PHEV-Fahrzeug), gebaut von General Dynamics, verwendet leichtgewichtige Lithium-Ionen Batterien und 4-Radnaben-Motoren. Siehe Details und Photos und weitere Beschreibungen.
• Long Island, NY hat einen Stadtbus in einen Plug-In Hybrid umgebaut der eine Reichweite von 40 “elektrischen“ Meilen hat. Viele weitere Großfahrzeuge befinden sich im Umbau (inkl. drei Müll-Kipper, die im Leisegang-Modus arbeiten sollen).

Siehe CalCars-News wenn Sie sich über die neuesten Nachrichten in der PHEV-Entwicklung informieren möchten. und Where PHEVS Are , wenn Sie sich eine chronologische Liste über dieToyota-Prius-Umbauten anschauen möchten. Für eine etwas detailliertere Historie von Plug-In Hybrids klicken Sie auf Plug-In Hybrids: State of Play, History and Players.

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