Priusfreunde.de

ich wette er übertrifft auch mit Leichtigkeit die meisten Kleinwagen !
Jau - den Aygo meiner Frau verbraucht ca. einen halben Liter mehr und ist als Dreizylinder ordentlich laut.
Der Prius ist da eben anders. Man hat ein im Vergleich großes, komfortables Auto, das wenn man will den Verbrauch eines Kleinwagens unterschreitet.
Aber wenn ich mal Power brauche oder will - dann kann ich drauftreten und habe mehr Leistung zur Verfügung als bei meinem Vorgängerauto - war ein Opel mit 1,8l Ecotec Motor.

VG

Frank

An dieser Stelle möchte ich etwas korrigierend einhaken.
Dass es prinzipiell ineffizient sei, möglichst viel elektrisch zu fahren und das nur Sinn ergäbe, wenn die Energie aus der Rekuperation kommt oder aus dem Leistungsüberschuss des Verbrenners, stimmt so nicht.

Der Sachverhalt ist ein wenig komplizierter!
Prinzipiell ist es sogar eher umgekehrt, je mehr man mit dem Prius (ungezwungenermaßen, also ohne EV-Taste) elektrisch fährt, desto besser ist auch der Verbrauch. Warum eigentlich?
Das liegt daran, dass ein Benziner bei geringer Belastung recht ineffizient ist. Fährt man also bspw. mit 35 km/h einfach auf ebener Strecke so vor sich, arbeitet ein Benziner in einem sehr ineffizienten Bereich. Fährt man nun stattdessen elektrisch und der Benziner muss diese Energie durch Umwandeln aus Kraftstoff erzeugen, verbraucht man letztlich weniger Kraftstoff (trotz Wandlungsverluste), als wenn man den Sprit direkt verbraucht hätte. Woher kommt das? Ganz einfach. Die Elektronik bringt den Verbrenner beim Erzeugen der elektrischen Energie in einen besseren Leistungsbereich, der Motor wird schlichtweg stärker belastet, als er es bei normaler Fahrt wäre. Dieser effizientere Bereich gleicht die Wandlungsverluste locker wieder aus. Deshalb ist ein Hybrid u.a. so sparsam. Sobald man allerdings Gas gibt oder eine Steigung kommt, verhält es sich umgekehrt. Nun ist es effizienter, den Verbrenner direkt zu nutzen ohne den Umweg über elektrische Umwandlung. (In vielen Grenz- und Übergangsbereichen ist eine Leistungsverzweigung sinnvoller, das macht sich der Prius aber ebenfalls zu nutze)

Warum habe ich nun oben geschrieben "ohne EV-Taste"? Die Elektronik des Prius ist nun so intelligent und entscheidet je nach Fahrsituation selbst, ob der Einsatz des Verbrenners sinnvoll ist oder nicht. Übergeht man diese intelligente Entscheidung nun, indem man die EV-Taste wählt, erreicht man bis auf wenige Ausnahmen selten den optimalen Verbrauchswert. Denn sobald eine leichte Steigung kommt, bei der der Verbrenner überlegen wäre, bleibt der Prius erzwungenermaßen im EV-Modus, was in diesem Moment zwar keinen Kraftstoff verbraucht, aber später dafür umso mehr Kraftstoff benötigt. Auch beim Beschleunigen ist es Unsinn, das Benzin erst in elektrische Energie umzuwandeln und dann im E-Motor in Bewegung umzusetzen. Der direkte Weg ist hier ebenfalls der effizientere.

Zusammenfassend kann man sich also folgendes merken:
Wenn man den Prius elektrisch bewegt, ist das (meistens) die effizienteste Form der Kraftstoffnutzung, vorausgesetzt man erzwingt nicht den EV-Modus durch die EV-Taste.

Es gibt wie gesagt, seltene Ausnahmen, bspw. direkt vor einer längeren Gefällstrecke, bei der das vorherige Entleeren der Batterie mittels erzwungenem EV-Modus sinnvoller sein kann und natürlich noch andere denkbare Szenarien. Das Prinzip bleibt davon aber unberührt.

Also nochmal zusammengefasst: Der Verbrenner direkt ist immer besser bei Beschleunigung und Steigung. Die Umwandlung von Benzin in elektrische Energie (im Verbrenner) ist immer dann effizienter, wenn der Motor ansonsten im Teillastbereich laufen würde, sprich auf ebenen Strecken oder leichtem Gefälle, bei denen der Verbenner nur schwach belastet wird.
Das klingt etwas paradox, warum die Umwandlung von Sprit in elektrische Energie trotz Wandlungsverluste effizienter sein soll, als den Sprit direkt zu nutzen. Das glauben auch heute viele Menschen noch nicht. Tatsächlich ist es aber so. Darauf basiert das Hybridkonzept neben der Rekuperation. Der Grund liegt allein darin, dass der Motor beim Erzeugen der elektrischen Energie so betrieben wird, dass sein Wirkungsgrad möglichst hoch ist.

Was die Ermittlung des Normverbrauchs angeht: Ich bin der Meinung, der Test sollte so aufgebaut sein, dass das Ergebnis ungefähr den Durchschnittsergebnissen der Fahrer bei Spritmonitor.de entspricht.

Mit den aktuellen Ergebnissen nach NEFZ kann man zwar verschiedene Autos vergleichen, doch als unbedarfter Autokäufer geht man eher davon aus, dass man die genannten Zahlen bei normaler Fahrweise auch erreichen kann.

Ich habe eigentlich auch erwartet, dass ich mit meinem Prius 3 Executive die 3,9 Liter (bzw. 4,0 beim Executive) bei zurückhaltender Fahrweise gut erreichen könnte. Mittlerweile ist mir klar, dass man schon alle Register des Spritsparens ziehen muss, um in die Nähe des Normverbrauchs zu kommen.

Immerhin liegen bei Spritmonitor nur 3 Prius-3-Fahrer (mit mindestens 15000 km Fahrleistung und einem durchgefahrenen Winter) im Bereich oder unter dem Normverbrauch, darunter ein Italiener und ein Spanier, die gewisse klimatische Vorteile haben.

Meine Mutter, die überlegt, einen Auris Hybrid zu kaufen, war auch nicht sonderlich erfreut, als ich ihr erklärte, dass sie bei normaler Fahrweise mindestens 5 Liter verbrauchen wird, statt der 3,8 Liter aus dem Werbeprospekt. Der Normwert ist einfach das, was von vielen als realer Verbrauch erwartet wird.
Es liest schließlich nicht jeder den Spritmonitor.

@Raffix,

danke für deine umfassende Erklärung !

Kennst du eine Quelle wo die Wirkungsgrade (Antriebsleistung ICE - Rekuperation, Akku - E-Motor) beim PIII genannt sind ?


VG

Frank

Prisearchus schrieb:
Was die Ermittlung des Normverbrauchs angeht: Ich bin der Meinung, der Test sollte so aufgebaut sein, dass das Ergebnis ungefähr den Durchschnittsergebnissen der Fahrer bei Spritmonitor.de entspricht.

Mit den aktuellen Ergebnissen nach NEFZ kann man zwar verschiedene Autos vergleichen, doch als unbedarfter Autokäufer geht man eher davon aus, dass man die genannten Zahlen bei normaler Fahrweise auch erreichen kann.

Ich habe eigentlich auch erwartet, dass ich mit meinem Prius 3 Executive die 3,9 Liter (bzw. 4,0 beim Executive) bei zurückhaltender Fahrweise gut erreichen könnte. Mittlerweile ist mir klar, dass man schon alle Register des Spritsparens ziehen muss, um in die Nähe des Normverbrauchs zu kommen.
Die US-EPA-Verbrauchsnorm für den P3 liegt da deutlich realistischer. Zitat von der US-Toyota-Seite:

2011 EPA 51/48/50 city/highway/combined mpg estimates. Actual mileage will vary
Umgerechnet: 4,6/4,9/4,7 Liter Stadt/Autobahn/kombiniert sowie der Hinweis darauf, dass der tatsächliche Verbrauch variieren kann.

@raffix

Interessanter Beitrag! Hört sich fast an, als seist Du Kfz-Ingenieur.

Ich selber nutze sehr viel das Pulse-&-Glide-Verfahren, das heißt, ich versuche mit einem guten Wirkungsgrad zu beschleunigen und dann ohne Verbrauch oder Produktion von Elektrizität auszurollen. Wenn der Verkehr es zulässt, pendele ich auf diese Weise etwa zwischen der Obergrenze Tempo 50 kmh und der Untergrenze 30 kmh, ansonsten auch mit höherem Tempo.

Insofern fahre ich sehr wenig elektrisch, außer in verkehrsberuhigten Zonen, wo sich der Prius ja automatisch elektrisch fortbewegt.

Den Wirkungsgrad des Benzinmotors lese ich an der Hybridsystemanzeige ab. Im amerikanischen Priuschat.com findet man dazu die Meinungen, dass sich der Balken zwischen etwa ein Viertel und drei Viertel im Benzinmotorbereich der Anzeige befinden soll. Wo genau das Optimum liegt weiß ich nicht, aber ich halte mich etwa im Bereich von ein Viertel bis ein Drittel.

Ich liege mit dieser Minimierung des elektischen Verbrauchs bei einem Durchschnittsverbrauch von ca. 4,4 Liter, und somit etwa in den oberen 10% der P3-Fahrer. Aber das widerspricht nicht unbedingt Deinen Aussagen, weil ich ja wirkungsgrad-orientiert fahre.

@Prisearchus
Da hast du natürlich völlig Recht mit der Fahrweise.
Pulse and Glide ist generell bei Verbrennern die beste Möglichkeit Sprit zu sparen.

Man kann also tatsächlich nicht prinzipiell sagen, dass möglichst viel elektisches Fahren besser oder nicht, sondern man müsste es präziser ausdrücken und sagen: Teillastbereich vermeiden spart den Sprit. Entweder über die Methode, dass man möglichst viel elektrisch fährt und den Verbrenner die elektrische Energie erzeugen lässt oder eben über Pulse and Glide den Teillastbereich ganz vermeiden und auf die elektrische Umwandlung (weitestgehend komplett) zu verzichten.
Da vollständiges Pulse and Glide über längere Zeit im Alltag aber kaum möglich ist, man müsste dazu nämlich lange Ausrollphasen haben, ist die zweitbeste Variante die von mir beschriebene.

@SpacerX: Zu den Wirkungsgraden: Man findet einiges dazu auf Wikipedia, das ist aber größtenteils Augenwischerei. Bei Wikipedia wird nämlich aus Sicht eines Hybrids vom schlechtestmöglichen Fall ausgegangen, nämlich dass der Benziner stets Sprit in elektrische Energie umwandelt und man damit fährt, was natürlich der Prius nicht tut. Ebenso wird davon ausgegangen, dass der Benziner mit maximalem Wirkungsgrad im Alltag betrieben wird. Und durch diese "falschen" Annahmen ergibt sich dann, dass der Wirkungsgrad eines Hybrides schlechter ist als der eines normalen Verbrenners, was völlig die Realität verkennt. Man kann es auch umgekehrt formulieren: Aus Sicht des Verbrenners wird bei Wikipedia vom bestmöglichen Fall ausgegangen, nämlich, dass der Wirkungsgrad vom Benziner immer gleich hoch ist. Das ist aber völliger Unsinn. Fährt man beispielweise auf einer geraden Strecke ohne den Benziner groß zu belasten, ist der Wirkungsgrad katastrophal niedrig. Eine korrekte Berechnung des Wirkungsgrades ist hier nur schwer machbar, es hängt davon ab, was man zugrunde legt. Der Hybrid spielt seine Stärken gerade da aus, wo der normale Verbrenner im Teillastbereich läuft. Hier fährt der Hybrid (die Elektronik) den Verbrenner in einen besseren Lastbereich und nimmt dafür Wandlungsverluste in den elektrischen Komponenten (E-Motor, Batterie, Leitungsverluste, etc.) in Kauf.
Der Vorteil ist, hat man die elektrische Energie erstmal erzeugt, ist der Verlust nur noch gering, die Verluste im E-Motor liegen praktisch bei null, Wirkungsgrad um die 98% bis 99%, bei der Batterie gehen auch nochmal ein paar Prozent verloren.

Der Wirkungsgrad geht also immer vom Bestmöglichen aus und dabei schneidet theoretisch der Hybrid immer schlechter ab. Wenn der Verbrenner nämlich bestmöglichst betrieben wird, macht eine Wandlung in elektrische Energie schlichtweg niemals einen Sinn und würde den Gesamtwirkungsgrad senken. Jeder Artikel, der sich auf den schlechten Wirkungsgrad eines Hybrids bezieht, meint jenen theoretischen Wirkungsgrad, der in der Praxis aber überhaupt keine Rolle spielt.

Da zeigt sich eben der Unterschied zwischen Theorie und Praxis. Nur damit man mich nicht falsch versteht. Ich finde die Theorie absolut unerlässlich und wichtig, um die Praxis verstehen, daher: Würde man theoretisch den Wirkungsgrad auf einer realen Strecke zugrunde legen, dann käme man auch zum Ergebnis, dass der Hybrid praktisch immer besser ist, aber man definiert den Gesamtwirkungsgrad nun mal nicht abhängig von einer Strecke.

Interessant sind also eher die einzelnen Wirkungsgrade: Also der vom Verbrenner, des E-Motors, der Kabel und des Akkus. Diese findet man (zumindest grob) recht schnell im Netz.

logisch ist an den ausführungen von raffix nichts auszusetzen. aber: strom, der den weg üb er die batterie nimmt hat nach den berechnungen hier im forum einen gesamtwirkungsgrad von etwa 30%. und zwar von mechanisch bis hin zu mechanisch. der wirkungsgrad des verbrenners bei der erzeugung der mechanischen energie ist hier noch nicht berücksichtigt. da kann eine verbesserung des wirkungsgrades des verbrenners von wenigen % nichtmal annähernd gegen anstinken.

das der verbrauch bei ausgedehnten elektrischen fahrten dennoch relativ günstig ausfällt, liegt imho nur daran, dass man dann relativ langsam fährt und somit einen absolut geringen energiebedarf hat.

Wobei der höchste Wirkungsgrad nicht immer der sparsamste sein muss.

Mein Diesel hat bei 2800min den höchsten Wirkungsgrad (holt quasi die meisten PS pro Liter Kraftstoff heraus), braucht aber weniger Sprit bei 1500 mit schlechterem Wirkungsgrad, geringerer Leistung und somit geringerem Verbrauch.

Wie sie das alles beim Prius so verwurschtelt haben das es am Ende doch klappt, das ist wirklich das Highlight des Prius. Oder es ist doch versteckt irgendwo noch ein Atommeiler verbaut...

Auf jedenfall ist dein Beitrag raffix sehr informativ. Dankeschön!

Jedes technische sowie physikalische Modell hat seine Grenzen und wenn es darüber hinaus angewendet wird, verliert es seine Gültigkeit oder liefert gar völlig unsinnige Ergebnisse.
So ist es auch beim Vergleich vom Wirkungsgrad des Verbrenners verglichen mit Hybrid. Es lässt sich damit nicht allzu viel aussagen, wenn man den Wirkungsgrad als eine konstante Größe bestimmt, die ausgerichtet ist am bestmöglich Erreichbaren einer Maschine.
Der Wirkungsgrad (vom Hybrid) ist im Alltag eine völlig irrelevante Größe.

Viel besser geeignet ist hier schlichtweg der Benzinverbrauch.
Deshalb vergleicht man Fahrzeuge auch nicht anhand des Wirkungsgrades, sondern meistens am Kraftstoffverbrauch.

@kurzer: Ich weiß nicht, ob ich deine Antwort richtig verstanden habe.
Es stimmt, dass der Gesamtwirkungsgrad von elektrisch erzeugter Energie aus Kraftstoff relativ schlecht ist, das liegt aber praktisch ausschließlich am Verbrenner. Ein kurzes Beispiel (die Zahlen sind allesamt nur grob):
Wirkungsgrad: Benzinmotor 35%, Umwandlung von elektrischer Energie in Bewegung im E-Motor: 98%, Wirkungsgrad durch Transport und Speicherung (in Akku und Leitungen): 60%-80%.
Wenn man nun die 35% Wirkungsgrad des Verbrenners beim Fahren nutzen kann, macht eine Umwandlung in elektrische Energie niemals Sinn. Doch genau das macht der Hybrid beim Prius ja gerade nicht!

Einschub am Rande: Das macht aber beispielsweise der Opel Ampera, deswegen halt ich von diesem Fahrzeug nichts. Dort wird der Verbrenner nur dazu benutzt, um nach den 60km elektrischer Fahrt, die der Akku maximal durchhält, den E-Motor mit Strom zu versorgen. Dieses Konzept ist erheblich ineffizienter und wesentlich unausgefeilter als das des Prius. Weil aber die meisten Fahrten im Teillastbereich durchgeführt werden, wird der Ampera dennoch besser abschneiden als ein reiner Verbrenner, aber natürlich schlechter abschneiden als der Prius. Der Prius nämlich kann entscheiden, ob der Verbrenner gerade besser ist oder die Umwandlung in elektrische Energie für den E-Motor.

Interessant wird die Umwandlung nämlich erst, wenn der Verbrenner im Teillastbereich betrieben wird, also bspw. mit einem Wirkungsgrad von 10%.
Dann und nur dann ergibt es plötzlich Sinn, den Verbrenner durch die Erzeugung von elektrischer Energie stärker zu belasten und ihn dadurch wieder in den hohen Wirkrungsgradbereich von bis zu 35% zu bringen. Denn verglichen mit den 10% im Teillastbereich ist eine Steigerung auf 35% so gewaltig, dass es sich plötzlich lohnt, die zusätzlichen Verluste in der Batterie und im E-Motor in Kauf zu nehmen.
Im Teillastbereich ist es also in der Tat sinnvoller, den Verbrenner (zumindest teilweise) zum Erzeugen von elektrischer Energie zu nutzen und damit zusätzlich die Räder anzutreiben als ausschließlich mit dem Verbrenner zu fahren.
Dieser Effekt wird umso stärker, je schwächer der Verbrenner belastet wird bzw. desto ungünstiger der Wirkungsgrad des Verbrenners im momentanen Betriebszustand ist. Deshalb bringt ein Hybrid auf der Autobahn auch vergleichsweise wenig, weil dort die Verbrenner näher an die 35% herankommen. Und der Unterschied geringer wird. In der Stadt läuft ein Verbrenner aber derart oft im Teillastbereich, dass der Hybrid seine Stärken voll auspielen kann.
(Völlig unberücksichtigt geblieben ist hierbei noch die Rekuperation (Bremsenergierückgewinnung), die zusätzliche elektrische Energie liefert, doch auch ohne diese lohnt sich die Umwandlung im Teillastbereich schon)

Noch ein kleiner Hinweis am Rande: Der Prius "macht" es sogar noch ein Stück intelligenter. Fährt man nämlich gerade elektrisch und der Verbrenner schaltet sich ein, um elektrische Energie zu erzeugen, damit der E-Motor weiterlaufen kann, wird gar nicht die gesamte Energie in den Akku geleitet. Einen Teil der Energie, nämlich die, die der E-Motor gerade braucht, wird direkt vom Generator ohne den Umweg über den Akku an den E-Motor weitergereicht. Für diesen (zugegebenermaßen geringsten Teil der elektrischen Energie) entfallen dann sogar die Verluste durch den Akku, was die Effizienz des Hybrids nochmal leicht steigen lässt. Dieser Effekt ist zwar minimal, aber dennoch interessant.

So, jetzt aber genug geschrieben.

raffix schrieb:

Wirkungsgrad durch Transport und Speicherung (in Akku und Leitungen): 80%-90%.



genau das ist der punkt, wo ich nicht mitgehen würde, weil ich das anders in erinnerung habe. hier wird strom durch lange kupferleitungen transportiert und in chemische energie umgewandelt. und das gasnze retour.

ein nimh akku hat für sich genommen schon nur noch 70%, hinzu kommen noch die verluste in den leitungen und durch die aufbereitung.

so, ich hab dann doch mal die suche bemüht und was zum thema gefunden. ist zwar wohl nicht das, woran ich mich zu erinnern glaube, aber dennoch interessant.

www.priusfreunde.de/portal/index.php?opt...atid=13&id=30004

Effizienz einer Standard-Rundzelle
Max. Charge/discharge efficiency of Nimh Battery 66%

Aufgrund besserer Legierungen und hochwertigerer Komponenten hat vermutlich der NIMH-AKKU im Prius eine bessere Effizienz.

Gerne korrigiere ich das im obigen Beispiel, wenn es dadurch realistischer wirkt. Die Zahlen sind nur grob, die Grundaussage bleibt die gleiche. Bei einem so deutlichen Unterschied der Wirkungsgrade zwischen Teil- bzw. Volllast, spielt es kaum eine Rolle, ob der Akku nun 80% oder 60% Effizienz hat.
Ich ändere es aber in meinem obigen Beitrag.

Vielleicht habe ich irgendwann mal die Möglichkeit (und die Zeit), das selbst genauer zu untersuchen!

Nö dein Beispiel passt schon, so habe ich das nicht gemeint, das du gleich korrigieren musst...


Der Gesamtwirkungsgrad eines Hybridantriebs liegt bei etwa 45% gegenüber den 35% eines konventionellen Benzinmotors und 40% bei einem konventionellen Dieselmotor. Quelle:Toyota Schweiz


Interessanter Link zum Thema:Wirkungsgrad Motor

Wirkungsgrad der Rekuperation:

Auf meine Frage an Dirk Breuer beim Priustreffen 2010 in Köln über den Gesamtwirkungsgrad der Rekuperation beim P3 antwortete er daß dieser bei ca.50% liegen würde.

Ich denke er meinte damit den kompletten Weg ab einem MG über den Inverter, Konverter, über die dünnen Kabel zur Traktionsbatterie und wieder zurück. Ich habe diese Annahme meinerseits allerdings nicht noch einmal explizit nachgefragt.

Knapp 50% erscheinen mir persönlich durchaus möglich. Die P3-Wirkungsgraddiagramme der MGs sowie der Inverter/Konverter wurden ja von den ORNLaboratories ermittelt und veröffentlicht. Auch über HV-Batterie gibt es ausführliche Tests, durchgeführt bei ANL und ebenfalls im web veröffentlicht. Und den Widerstand des Kabels könnte man ja ausrechnen (Der Kabelquerschnitt wurde ebenfalls durch ORNL ermittelt. Er ist leider viel dünner als beim P2) wenn man die Länge schätzt.

Da der maximale Wirkungsgrad des P3-Verbrenners bei sehr guten 36% liegt, der Minimale bei 25%, lohnt es sich meiner Meinung nach im allgemeinen wohl eher nicht, den Verbrenner anstatt bei den z.B. durch die Fahrsituation geforderten 25% in Richtung 36% Wirkungsgrad zu bringen und dabei dann aber 50% der zusätzlich erzeugten Energie über den Akku-Umweg wieder zu verlieren.

Dennoch denke ich, dass die durch das PSD mögliche Lastverschiebung einiges bringt. Der Bordcomputer weiß schon was er macht, auch wenn er die Topographie meiner Route leider nicht kennt (wenn ein Einbaunavi endlich einmal dem Bordcomputer Daten zur Ladeoptimierung der HV-Batterie liefern würde würde ich gelegentlich sogar auf mein Navi-Smartphone verzichten).

Nachdem ich so oft wie verkehrstechnisch möglich meinen P3 so fahre wie es im Handbuch auf einer Seite (so ca. auf S.35) beschrieben ist, erreiche ich seit gut 4000km echte Verbräuche von 3,8 Liter/100km. Allerdings fahre ich eher selten auf der Autobahn, aber der Prius kanns....