Hybrides: een heel scala

Hybrides worden stilaan populairder bij consumenten, maar hun werking blijft meestal onduidelijk. Moet je ze systematisch opladen of is dat niet nodig? Laten we eens proberen de verschillende soorten hybrides uit te leggen in mensentaal.

De hybride auto werd eind jaren negentig niet uitgevonden, maar wel gepopulariseerd door Toyota, dat niet zo tuk was op diesels en in deze technologie een kans zag om de uitstoot van CO₂ terug te dringen met een eenvoudige aanpak: de belasting van de verbrandingsmotor (in casu op benzine) te verlichten of hem zelfs volledig te vervangen gedurende enkele honderden meters – nu zijn dat al enkele kilometers – door een batterij en een elektromotor. Het idee vond ingang, in die mate dat de meeste andere constructeurs mee op de kar zijn gesprongen. In den beginne schuchter, maar daarna door de soorten van hybridisering uit te breiden en ze complexer te maken… zozeer dat het publiek vandaag de dag door de bomen het bos haast niet meer ziet. Daarom geven we u hier een overzicht van elk van deze technologieën, van de meest eenvoudige tot de meest complexe en van de goedkoopste tot de duurste.

Concreet bestaat hybridisering erin energie als buffer op te slaan. Wanneer de auto remt, wordt de gerecupereerde kinetische energie opgeslagen in een batterij om nadien te worden gebruikt, met name bij lage snelheid, waarbij de verbrandingsmotor (doorgaans op benzine) een erg matig rendement heeft. Wanneer de batterij en de daaraan gekoppelde elektromotor de verbrandingsmotor bijstaan – of in sommige gevallen zelfs volledig vervangen – neemt de energetische efficiëntie toe en dalen in één klap het verbruik en de uitstoot van CO₂ en vervuilende stoffen.

Systemen om energie op te slaan als buffer, zijn er in verschillende vormen, maar om het simpel te houden, onthouden we gewoon dat ze in het geval van een personenwagen bijna allemaal elektrochemisch zijn – een elektromotor/generator gekoppeld aan een batterij. In elk geval hebben de huidige oplossingen erg uiteenlopende prestaties, die erg nauw samenhangen met de capaciteiten van het systeem, en, logischerwijs, met het prijskaartje. De brandstofbesparing kan daarbij variëren van 10 tot 100 procent…

Microhybrides

Wie met een moderne auto rijdt, is al enkele jaren vertrouwd met microhybridisering. Het gaat namelijk om stop-startsystemen. Er bestaan verschillende soorten. Er zijn meer of minder complexe systemen, die gecombineerd worden met andere vormen van besparing van mechanische energie, zoals olie- of waterpompen die enkel werken wanneer nodig en die niet langer mechanisch worden aangedreven. De winst van die microhybridisering is logischerwijs beperkt: ze is goed voor een brandstofbesparing van zo’n 5 procent. Er zijn tegenwoordig nog maar weinig modellen die niet voorzien zijn van deze ‘basistechnologie’.

Mild hybrids

Mild hybrid-systemen bestaat uit compacte hybridesystemen waarmee een beetje energie kan worden gerecupereerd bij het vertragen, en een functie die de verbrandingsmotor bijstaat bij het versnellen. De CO₂-besparing is niet gigantisch en het werkt nog met een spanning van 12 volt, waardoor het op termijn zal verdwijnen.

De toekomst is duidelijk aan de mild hybrids met een spanning van 48 volt. Concreet gaat het vermogen van de geïntegreerde starter-alternator hier van 4 naar 15 kW (en het koppel naar 160 Nm) en omvat het systeem een kleine batterij, een omzetter en een 48/12-voltomvormer. Daarmee wordt het mogelijk de energie die tijdens het remmen wordt opgeslagen in de batterijen, te herverdelen om te gebruiken bij het vertrekken en het versnellen. Volledig elektrisch rijden kan echter niet, zelfs niet bij het manoeuvreren.

Het resultaat mag er echter zijn: de daling van het verbruik wordt bij zo’n 48-voltsysteem geschat tussen de 10 en 20 procent, voor een prijskaartje van ongeveer 800 euro per auto, terwijl installatie haast overal mogelijk is (het systeem is compact, licht en makkelijk aan te sluiten). Merk op dat er verschillende oplossingen bestaan: ofwel is de starter-alternator parallel met de motor gemonteerd, ofwel zit hij rechtstreeks op de krukas. Die laatste oplossing is krachtiger, maar minder compact. De volgende stap zal een koppeling zijn om de starter-alternator te kunnen loskoppelen zodat hij onafhankelijk kan werken en je dus enkele meters elektrisch zult kunnen rijden. Maar dat is voor later.

Full hybrids - HEV

Klassieke full hybrids zijn op dit moment allicht de interessantste hybrides, want niet alleen zijn ze betaalbaar geworden, maar ze brengen ook geen beperkingen mee, terwijl de brandstofbesparing tussen 30 en 50 procent bedraagt. Een mooie prestatie, waardoor ze kunnen wedijveren met diesels. Deze hybrideoplossing wordt trouwens ook serieel-parallel genoemd, in die zin dat de verbrandingsmotor kan dienstdoen als ‘stroomgenerator’ voor de elektromotor (serieel), maar dat beide motoren ook los van elkaar alleen de wielen kunnen aandrijven (parallel). In dat laatste geval kan de verbrandingsmotor worden uitgeschakeld en neemt de elektromotor de fakkel over dankzij een vermogen van meer dan 20 kilowatt, evenals een batterij van minstens 1 kWh.

In de praktijk kan een full hybrid volledig elektrisch manoeuvreren en zelfs een eind rijden (2 tot 5 kilometer) met de verbrandingsmotor uitgeschakeld... op voorwaarde dat je je rijstijl wat aanpast om de batterij niet te snel op te souperen. In dat laatste geval zal die automatisch worden opgeladen, ofwel tijdens het vertragen, ofwel door de verbrandingsmotor wanneer die opnieuw aan het werk wordt gezet om het over te nemen van het elektrische gedeelte. In geen enkel geval hoeft de bestuurder in te grijpen om de batterij manueel op te laden. Om te benadrukken dat er geen enkele actie van de gebruiker nodig is, spreken sommige merken ook wel eens van ‘zelfopladende hybrides’.

Deze technologie van niet aan het stopcontact oplaadbare hybrides wordt gebruikt door Toyota en Lexus.

Oplaadbare hybrides - PHEV

Naast ‘zelfopladende’ hybrides zijn er oplaadbare hybrides of plug-inhybrides. Je kunt met deze auto’s tot een honderdtal kilometer zuiver elektrisch rijden, wat met name grote modellen bevoordeelt bij de uitstootnormen, aangezien die het grootste deel van de testcyclus elektrisch kunnen afleggen. En dat komt goed uit, aangezien de verbruik- en uitstootcijfers de fiscaliteit bepalen.

De oplaadbare hybride – die door zijn fiscale voordelen in bepaalde kringen zo populair is dat sommigen denken dat álle hybrides aan het stopcontact moeten worden opgeladen – heeft een grotere elektromotor nodig, een batterij waarvan de capaciteit doorgaans 8 tot 30 kWh bedraagt, evenals de mogelijkheid om op te laden via een externe bron. Dat gebeurt met behulp van een kabel die je ofwel moet aansluiten op een gewoon stopcontact, ofwel aan een snellader, met laadtijden die afhankelijk van het vermogen schommelen tussen enkele tientallen minuten en twee of drie uur.

Het voordeel van een plug-inhybride is dat je bij korte dagelijkse trajecten enkel op elektriciteit kunt rijden (waarbij de topsnelheid gewoonlijk begrensd is op om en bij de 130 km/u) en dus geen brandstof verbruikt. Een besparing van 100 procent dus, buiten de kostprijs van de elektriciteit voor de oplaadbeurt. De auto kan op verschillende manieren werken: volledig elektrisch, als een klassieke hybride (waarbij je de batterijcapaciteit ‘opspaart’ voor later), in een sportmodus (waarin de batterij wordt gebruikt als boost) of in een regeneratiemodus, wanneer je bijvoorbeeld geen tijd hebt gehad om op voorhand de batterij op te laden en je nadien een zone gaat binnenrijden die uitsluitend is voorbehouden aan elektrische voertuigen. De keerzijde van de medaille is dat die laatste modus wel het verbruik drastisch de hoogte injaagt aangezien de verbrandingsmotor dan dienstdoet als stroomgenerator om de batterij te ‘vullen’.

Op technisch vlak is een plug-inhybride de meest geavanceerde oplossing, maar ze is ook de duurste, ondanks een gunstige fiscaliteit  : de combinatie van de elektrische technologie (een grote elektromotor en een krachtige batterij) en de verbrandingsmotor drijft de prijs op. Ook is het niet meer evident om de schokdemping te optimaliseren, en een plug-inhybride is daarom pas echt interessant wanneer je effectief voornamelijk elektrisch rijdt. De vraag die hier dan ook rijst: waarom niet kiezen voor een volledig elektrische auto, die minder duur is?

Ons verdict

Wat is nu de beste keuze? Volgens ons blijft de serieel-parallelle of ‘zelfopladende’ hybride de beste oplossing aangezien je niet zelf hoeft in te pluggen of geen bijzondere maatregelen hoeft te nemen. En ze is ook economisch verdedigbaar, doordat een klassieke hybride perfect kan concurreren met een vergelijkbare diesel, zowel qua prijs als qua verbruik – reken voor een compacte middenklasser op een reëel verbruik van rond de 5,5 l/100 km. Mild hybrids met 48 volt zijn er nog niet zoveel, maar dat zal de komende jaren wel veranderen, om de CO₂-uitstoot te kunnen terugdringen. Een dergelijk systeem kan in grote lijnen worden beschouwd als een logische evolutie van het stop-startsysteem dat we al een vijftiental jaar kennen. Plug-inhybrides brengen veel beperkingen mee en zijn naar onze mening nog altijd te duur, toch zeker voor een particulier. Voor wie zijn autokosten kan aftrekken, is dat natuurlijk anders. Ondanks de veranderingen die geïntroduceerd werden in 2020 en 2023.