De term ‘hybride auto’ heeft in de loop van de tijd een andere betekenis gekregen. Tegenwoordig verwijst het bijna uitsluitend naar voertuigen die een verbrandingsmotor op gas combineren met een elektromotor, een opstelling die het moderne zuinige segment definieert. Vóór de jaren negentig waren deze gasbesparende machines zeldzame curiosa. De Toyota Prius veranderde dat landschap en leidde tot een golf van vergelijkbare modellen van Honda en Ford die hielpen bij het normaliseren van groen rijden voor de massa.
Maar de geschiedenis van het combineren van krachtbronnen gaat veel dieper dan die van de Prius.
Vroege experimenten met rijden met gemengd vermogen
Aan het eind van de 19e en het begin van de 20e eeuw was de auto-industrie een wild westen van voortstuwingsmethoden. Benzine had de race tegen elektriciteit, stoom of fossiele brandstoffen nog niet gewonnen. Uitvinders experimenteerden wild. De specifieke lijn van de hybride elektrische auto (HEV) begon net na de eeuwwisseling.
- 1900: Ferdinand Porsche onthulde de Lohner-Porsche Elektromobil op de Parijse Expositie. Het begon als een puur elektrisch voertuig, maar Porsche voegde een verbrandingsmotor toe om de batterijen op te laden. Dit maakte het tot de eerste hybride auto in de geschiedenis.
- 1916: The Woods Motor Vehicle Company bracht de Woods Dual Power uit. Het beschikte over een ICE met vier cilinders en haalde een topsnelheid van ongeveer 55 km / u. Het mislukte commercieel.
- 1968: General Motors bouwde de GM XP 512, een experimentele machine die wisselde tussen elektrische aandrijving bij lage snelheden en benzine bij hoge snelheden.
- 1973: Elektrotechnisch ingenieur Victor Wouk bouwde een prototype HEV op een Buick Skylark-chassis uit 1972. De EPA weigerde verdere ontwikkeling te financieren en het project stierf door geldgebrek.
- 1989: Audi demonstreert de Audi Duo, waarbij een elektromotor van 12 pk wordt gecombineerd met een verbrandingsmotor van 139 pk. Audi bleef de Duo tot in de jaren negentig ontwikkelen.
Het moderne tijdperk van hybride adoptie
De jaren negentig brachten de eerste succesverhalen op de massamarkt.
- 1997: Toyota lanceerde de Prius in Japan, een stap die werd gedreven door een interne uitdaging van Executive Vice President Akihiro Wadi om de brandstofefficiëntie te verbeteren.
- 1999: Honda ging de strijd aan met de Insight.
- 2000: Toyota bracht de Prius als model uit 2001 naar de Verenigde Staten.
- 2002: Hybriden werden gemeengoed. Honda introduceerde de Accord Hybrid en andere fabrikanten volgden dit voorbeeld.
- 2004: Ford bracht in 2005 de Ford Escape uit, de eerste hybride SUV.
De Lohner-Porsche Elektromobil blijft het oorsprongspunt. Het bewijst dat het verlangen naar efficiënt rijden met lage emissies geen nieuwe trend is die voortkomt uit de moderne angst voor het milieu. Het is een eeuwenoud technisch streven dat in de jaren negentig eindelijk zijn commerciële basis vond. De eerste prototypes waren onhandig en duur, maar het kernidee bleef: waarom vertrouwen op één enkele energiebron als je de sterke punten van zowel elektriciteit als verbranding kunt benutten?
De techniek achter de Lohner-Porsche hybride
De overgang van een puur elektrisch apparaat naar een hybride was niet alleen een marketingspil; het was een mechanische noodzaak. De Elektromobil leed aan een probleem van bereikangst waar EV-kopers vandaag de dag nog steeds last van hebben. Batterijen waren destijds zwaar en raakten snel leeg. Porsche wilde niet overal enorme stenen batterijen mee naartoe nemen. In plaats daarvan voegde hij een kleine verbrandingsmotor toe om een generator te laten draaien.
Door deze opstelling kon de auto tijdens het rijden zijn opslagruimte opladen. Het was geen parallelle hybride waarbij de benzinemotor rechtstreeks de wielen aandreef. Het was een seriehybride. De benzinemotor bestond uitsluitend om elektriciteit te produceren. De wielen werden nog steeds aangedreven door die elektromotoren in de naaf uit 1896. De topsnelheid bedroeg 37 km/u, wat respectabel was voor een stadsbus uit die tijd.
Waarom werkte het terwijl anderen dat niet deden? Efficiëntie. Door de motor van de aandrijflijn te ontkoppelen, kon Porsche de verbrandingseenheid op het meest efficiënte toerental laten draaien, ongeacht hoe snel de auto reed. De elektrische naafmotoren zorgden voor de koppelafgifte. Het was een slimme oplossing voor het probleem van de batterijcapaciteit.
Wie kocht de eerste hybride auto’s?
Je zou verwachten dat de eerste kopers industriëlen of adel zijn. De eerste gedocumenteerde aankoop kwam eigenlijk van E.W. Hart uit Luton, Engeland. Hart had een specifiek verzoek: hij wilde aandrijving op alle vier de wielen. Porsche verplicht. Hij installeerde motoren in alle vier de hubs.
Dit maakte de Elektromobil tot een dubbele pionier. Het was niet alleen de eerste gas-elektrische hybride. Het was een van de eerste in productie genomen voertuigen met vierwielaandrijving, decennia voordat het concept gemeengoed werd in terreinwagens. Hart kocht geen statussymbool; hij kocht nutsvoorzieningen. Vierwielaandrijving betekende een betere tractie op modderige wegen. De combinatie van elektrische aandrijving en AWD was achteraf gezien een brutalistische vorm van tractiecontrole.
De productie was bescheiden. Lohner en Porsche wisten ongeveer 300 exemplaren te verkopen. Dat is alles. Driehonderd auto’s op een wereldmarkt die in snel tempo verliefd werd op de luide, stinkende, maar snellere verbrandingsmotor. De Elektromobil vervaagde. De technologie faalde niet; de markt deed dat.
Waarom het hybride idee een eeuw lang verdween
Na de Lohner-Porsche-run verdween het concept van het gebruik van een kleine motor om batterijen op te laden tijdens het rijden uit de mainstream. In het begin van de 20e eeuw vond er een enorme verschuiving plaats naar voertuigen die alleen op benzine rijden. Ze waren goedkoper om te tanken. Ze waren sneller. Ze waren luider, ja, maar het publiek kon het niets schelen. De geur van uitlaatgassen werd geassocieerd met vooruitgang.
Bijna 100 jaar lang lag de serie hybride architectuur op een technisch kerkhof. Ingenieurs probeerden variaties. Er waren patenten, er waren prototypes, maar geen levensvatbaarheid voor de massamarkt. De infrastructuur voor benzine was te diepgeworteld. De kosten van batterijen waren te hoog. De complexiteit van het beheer van twee energiebronnen schrikte fabrikanten af die eenvoudige, repareerbare machines wilden.
Is de Elektromobil mislukt? Technisch gezien niet. Het deed precies waarvoor het ontworpen was: mensen stil en efficiënt verplaatsen. Het deed het net voordat de wereld klaar was om voor het voorrecht te betalen. Het idee was zijn tijd bijna 100 jaar vooruit. Het was geen doodlopende weg; het was een slapend zaadje.
Van antieke curiosa tot Toyota’s miljoenverkoper
De opleving vond niet plaats in een vacuüm. Het gebeurde toen milieuregels en brandstofprijzen de oude compromissen onhoudbaar maakten. Toyota keek terug op de geschiedenis van de automobielaandrijving. Ze zagen de logica in de opstelling van Lohner-Porsche. Maar ze hebben het gemoderniseerd.
De Toyota Prius, gelanceerd in Japan in 1997 en wereldwijd in 2001, nam het hybride concept van de serie over en verfijnde het tot een schaalbaar product. Waar Porsche een door een gasmotor opgeladen generator gebruikte om elektrische wielen aan te drijven, creëerde Toyota een geavanceerde aandrijflijn die het accu- en motorvermogen dynamischer combineerde. In 2008 had Toyota een miljoen Priussen verplaatst.
Het contrast is groot. De Lohner-Porsche Elektromobil staat in musea of verschijnt op antieke autoshows, een curiosum met een prijskaartje dat de zeldzaamheid ervan weerspiegelt. De Prius was een auto die je bij een plaatselijke dealer kon kopen. Eén ervan was een experiment. De andere was een industrie.
Maar zonder die Weense carrosseriebouwer en zijn jonge ingenieurspartner zou het pad naar de Prius misschien anders of langer zijn geweest. De fundamentele logica van het gebruik van een thermische motor ter ondersteuning van een elektrisch aandrijfsysteem werd in 1900 bewezen. Het werd gewoon vergeten. Nu is het de standaard voor miljoenen pendelaars die nog nooit van E.W. Hart of het Luton-verzoek om vierwielaandrijving hebben gehoord
Hoe accu’s van hybride auto’s feitelijk in de fabriek worden gebouwd
De lopende band ziet er standaard genoeg uit. Transportbanden, liften, robots en mensen die onderdelen op hun plaats brengen. Er is niets exotisch aan het chassis. De echte complexiteit schuilt in de verpakking van de aandrijflijn, met name het accupakket. Dit zijn grote, oplaadbare eenheden die aanzienlijke structurele ruimte in beslag nemen, en ze komen niet uit dezelfde lijn als uw typische motorblok. Gespecialiseerde fabrikanten, voornamelijk Panasonic en Sanyo in Japan, produceren ze. U kijkt naar de chemie van nikkelmetaalhydride (NiMH) of lithium-ion (Li-ion).
Het bouwen van een lithium-ioncel is een nauwkeurig proces waar veel op het spel staat. Het begint met een lithiumstaaf, die onder druk wordt geëxtrudeerd tot een plaat van slechts 0,254 millimeter dik. Machines wikkelen deze ultradunne vellen in strak opgerolde cellen. Dan komt de hitte. De gewikkelde platen worden bij hoge temperaturen gebakken, terwijl geautomatiseerde apparatuur gesmolten metaal op de oppervlakken spuit. Deze stap wordt metaliseren genoemd. Eenmaal gemetalliseerd worden verschillende cellen gestapeld in een module, die de kern vormt van de energieopslag van de hybride.
Waarom de mythe van de “koolstofschuld” over hybriden verkeerd is
Er is een hardnekkig argument dat het kopen van een hybride, zoals de Toyota Prius, je opsluit met een enorme CO2-schuld die je nooit afbetaalt. De claim luidt dat de CO2 die vrijkomt tijdens de productie groter is dan de CO2 die wordt bespaard tijdens de gehele levensduur van de auto. Het klinkt plausibel als je alleen naar de fabrieksschoorstenen kijkt. Maar de wiskunde houdt geen stand.
Volgens Toyota’s eigen cijfers hoeft een Prius slechts zo’n 20.921 kilometer te rijden voordat de CO2-besparing opweegt tegen de productiekosten.
Dertienduizend mijl. Dat is minder dan één jaar gemiddeld autorijden. Na dat punt levert het voertuig puur een netto reductie van de uitstoot op in vergelijking met een vergelijkbare benzinesedan.
Een andere versie van de mythe richt zich op het nikkel in de NiMH-batterijen. Critici beweren dat het vervoeren van dat nikkel van de mijnen naar de fabriek zoveel energie kost dat het besturen van een Hummer in plaats van een Prius efficiënter zou kunnen zijn. Het is een pakkend verhaal, maar analisten hebben het ontmanteld. De aannames achter deze berekening zijn onjuist. De energie die wordt bespaard door het hoge brandstofverbruik van de Prius gedurende zijn hele levensduur overtreft ruimschoots de transport- en productie-energiekosten van zijn componenten. De hybride wint, zelfs als je rekening houdt met de grondstoffenlogistiek.
