Plug-in-Hybrid

Der Mitsubishi Outlander PHEV ist der weltweit meistverkaufte Plug-in-Hybrid aller Zeiten. Bis September 2021 wurden weltweit 290.000 Einheiten verkauft. ⓘ

Ein Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV) ist ein Hybrid-Elektrofahrzeug, dessen Batterie durch Einstecken eines Ladekabels in eine externe Stromquelle aufgeladen werden kann, zusätzlich zum internen Generator des Verbrennungsmotors an Bord. Die meisten PHEV sind Personenkraftwagen, aber es gibt auch PHEV-Versionen von Nutzfahrzeugen und Kleintransportern, Nutzfahrzeugen, Bussen, Zügen, Motorrädern, Mopeds und sogar Militärfahrzeugen. ⓘ

Ähnlich wie bei reinen Elektrofahrzeugen (BEVs) werden bei PHEVs die Treibhausgasemissionen aus dem Auspuff des Autos in die Generatoren des Kraftwerks verlagert, die das Stromnetz versorgen. Diese zentralen Generatoren können aus erneuerbaren Energien (z. B. Solar-, Wind- oder Wasserkraft) bestehen und weitgehend emissionsfrei sein oder eine insgesamt geringere Emissionsintensität aufweisen als einzelne Verbrennungsmotoren. Im Vergleich zu konventionellen Hybridelektrofahrzeugen (HEVs) haben PHEVs ein größeres Batteriepaket, das über das Stromnetz aufgeladen werden kann, was ebenfalls effizienter ist und weniger kosten kann als die ausschließliche Nutzung des Bordgenerators, und verfügen außerdem oft über eine stärkere elektrische Leistung, die längere und häufigere Fahrten im EV-Modus ermöglicht, was zur Senkung der Betriebskosten beiträgt. Die Batterie eines PHEV ist bei gleichem Fahrzeuggewicht kleiner als die eines reinen Elektrofahrzeugs (weil der Verbrennungsmotor und der Hybridantrieb noch untergebracht werden müssen), bietet aber die Möglichkeit, wie bei einem herkömmlichen HEV auf den Benzin-/Dieselmotor umzuschalten, wenn die Batterie leer ist. ⓘ

Serienmäßig hergestellte PHEV sind in China und den Vereinigten Staaten seit 2010 für die Öffentlichkeit erhältlich. Ende 2017 gab es mehr als 40 PHEV-Modelle mit Straßenzulassung, die vor allem in China, Japan, den Vereinigten Staaten, Kanada und Westeuropa erhältlich sind. Die meistverkauften Modelle sind der Mitsubishi Outlander P-HEV, die Chevrolet Volt-Familie und der Toyota Prius PHV. ⓘ

Im Dezember 2019 belief sich der weltweite Bestand an PHEVs auf 2,4 Millionen Einheiten, was einem Drittel des Bestands an Plug-in-Elektro-Pkw auf den Straßen der Welt entspricht. Im Dezember 2019 verfügte China mit 767.900 Einheiten über den weltweit größten Bestand an PHEVs, gefolgt von den Vereinigten Staaten mit 567.740 Einheiten und dem Vereinigten Königreich mit 159.910 Einheiten. ⓘ

Audi A3 als PHEV ⓘ

Ein Plug-in-Hybrid ist ein Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb, dessen Akku sowohl über den Verbrennungsmotor als auch mit einem Stecker (engl. to plug in, „einstöpseln, anschließen“) am Stromnetz geladen werden kann. Meist hat ein Plug-in-Hybridfahrzeug einen größeren Akku als ein reiner Hybrid (Vollhybrid) und ist somit näher als letzterer am Elektroauto. Eine häufig verwendete Abkürzung ist PHEV (für englisch plug-in hybrid electric vehicle). ⓘ

Terminologie

Die rein elektrische Reichweite eines Plug-in-Hybrids wird mit PHEV-[Meilen] oder PHEV[Kilometer]km angegeben, wobei die Zahl die Entfernung angibt, die das Fahrzeug allein mit Batteriestrom zurücklegen kann. Ein PHEV-20 kann beispielsweise 32 km ohne Verbrennungsmotor fahren und wird daher auch als PHEV32km bezeichnet. ⓘ

Damit diese Autos batteriebetrieben sind, durchlaufen sie Ladevorgänge, die mit unterschiedlichen Strömen arbeiten. Diese Ströme werden als Wechselstrom (AC) für bordeigene Ladegeräte und Gleichstrom (DC) für externe Ladegeräte bezeichnet. ⓘ

Andere gängige Bezeichnungen für Plug-in-Hybride sind "netzgekoppelte Hybride", "Gas-Optional Hybrid Electric Vehicle" (GO-HEV) oder einfach "Gas-Optional-Hybride". GM bezeichnet seinen Plug-in-Hybrid der Chevrolet Volt-Serie als "Extended-Range Electric Vehicle". ⓘ

Geschichte

Der Lohner-Porsche Mixte Hybrid war das erste benzin-elektrische Plug-in-Hybridfahrzeug ⓘ

Erfindung und frühes Interesse

Der Lohner-Porsche Mixte Hybrid, der bereits 1899 produziert wurde, war das erste Hybrid-Elektroauto. Frühe Hybride konnten vor dem Betrieb über eine externe Quelle aufgeladen werden. Der Begriff "Plug-in-Hybrid" bezeichnet jedoch mittlerweile ein Hybridfahrzeug, das an einer normalen Steckdose aufgeladen werden kann. Der Begriff "Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug" wurde von UC Davis-Professor Andrew Frank geprägt, der als "Vater des modernen Plug-in-Hybrids" bezeichnet wird. ⓘ

In der Juli-Ausgabe 1969 von Popular Science erschien ein Artikel über den Plug-in-Hybrid XP-883 von General Motors. Das Konzeptfahrzeug für Pendler verfügte über sechs 12-Volt-Bleibatterien im Kofferraum und einen quer eingebauten Gleichstrom-Elektromotor, der einen Vorderradantrieb antreibt. Das Auto konnte zum Aufladen an eine normale nordamerikanische 120-Volt-Steckdose angeschlossen werden. ⓘ

Wiedererwachen des Interesses

Lithium-Ionen-Batteriepaket, mit abgenommener Abdeckung, in einem von EnergyCS umgebauten Toyota Prius "PRIUS+" Plug-in-Hybrid von CalCars ⓘ

Im Jahr 2003 begann Renault in Europa mit dem Verkauf des Elect'road, einer Plug-in-Hybridversion des beliebten Kangoo. Zusätzlich zu seinem Motor konnte er an eine normale Steckdose angeschlossen und in etwa 4 Stunden auf 95% Reichweite aufgeladen werden. Nach dem Verkauf von etwa 500 Fahrzeugen, vor allem in Frankreich, Norwegen und dem Vereinigten Königreich, wurde der Elect'road im Jahr 2007 neu gestaltet. ⓘ

Mit der Verfügbarkeit von Hybridfahrzeugen und den steigenden Benzinpreisen in den Vereinigten Staaten ab etwa 2004 stieg das Interesse an Plug-in-Hybriden. Einige Plug-in-Hybride waren Umbauten bestehender Hybridfahrzeuge, wie z. B. der 2004 von CalCars umgebaute Prius, der mit Bleibatterien ausgestattet war und eine Reichweite von bis zu 15 km bei reinem Elektroantrieb hatte. ⓘ

Im Jahr 2006 kündigten sowohl Toyota als auch General Motors Pläne für Plug-in-Hybride an. Das Projekt des Saturn Vue von GM wurde eingestellt, aber der Toyota Plug-in wurde 2007 in Japan für den Straßenverkehr zugelassen. ⓘ

Im Jahr 2007 kündigten Quantum Technologies und Fisker Coachbuild, LLC die Gründung eines Joint Ventures mit dem Namen Fisker Automotive an. Fisker beabsichtigte den Bau eines 80.000 US-Dollar teuren Luxus-PHEV-50, des Fisker Karma, der ursprünglich für Ende 2009 geplant war. ⓘ

Im Jahr 2007 kündigte Aptera Motors seinen Zweisitzer Typ-1 an. Das Unternehmen wurde jedoch im Dezember 2011 aufgelöst. ⓘ

2007 kündigte der chinesische Automobilhersteller BYD Auto, der sich im Besitz von Chinas größtem Hersteller von Mobiltelefonbatterien befindet, an, in der zweiten Jahreshälfte 2008 eine PHEV-60-Limousine in China in Produktion zu bringen. BYD stellte sie im Januar 2008 auf der North American International Auto Show in Detroit vor. Er basiert auf der Mittelklasse-Limousine F6 von BYD, verwendet Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien (LiFeP0₄) anstelle von Lithium-Ionen-Batterien und kann in 10 Minuten auf 70 % seiner Kapazität aufgeladen werden. ⓘ

Drei umgerüstete Toyota Prius werden an der öffentlichen Ladestation des Rathauses von San Francisco aufgeladen. ⓘ

Im Jahr 2007 lieferte Ford den ersten Ford Escape Plug-in-Hybrid einer Flotte von 20 PHEV-Demonstrationsfahrzeugen an Southern California Edison. Im Rahmen dieses Demonstrationsprogramms entwickelte Ford auch den ersten Plug-in-Hybrid-SUV mit flexiblem Kraftstoffantrieb, der im Juni 2008 ausgeliefert wurde. Diese Demonstrationsflotte von Plug-in-Hybridfahrzeugen wurde in den USA und Kanada von Flotten von Versorgungsunternehmen getestet. In den ersten zwei Jahren seit Beginn des Programms hat die Flotte mehr als 75.000 Meilen zurückgelegt. Im August 2009 lieferte Ford den ersten Escape Plug-in aus, der mit der intelligenten Vehicle-to-Grid (V2G)-Kommunikations- und Steuerungssystemtechnologie ausgestattet ist, und Ford plant, alle 21 Plug-in-Hybrid-Escapes mit der Vehicle-to-Grid-Kommunikationstechnologie auszustatten. Der Verkauf des Escape PHEV war für 2012 geplant. ⓘ

Am 14. Januar 2008 kündigte Toyota an, den Verkauf von PHEVs mit Lithium-Ionen-Batterie bis 2010 zu starten. Später im Jahr gab Toyota jedoch an, dass sie 2009 für kommerzielle Flotten angeboten werden würden. ⓘ

Am 27. März änderte das California Air Resources Board (CARB) seine Vorschriften und verpflichtete die Automobilhersteller, zwischen 2012 und 2014 58.000 Plug-in-Hybride zu produzieren. Diese Vorschrift ist eine geforderte Alternative zu einem früheren Mandat zur Produktion von 25.000 reinen Null-Emissions-Fahrzeugen, das auf 5.000 reduziert wurde. Am 26. Juni kündigte Volkswagen die Einführung von Serien-Plug-ins auf der Basis des Golf compact an. Volkswagen verwendet den Begriff TwinDrive", um ein PHEV zu bezeichnen. Im September wurde berichtet, dass Mazda PHEVs plant. Am 23. September gab Chrysler bekannt, dass sie einen Prototyp eines Plug-in-Jeep Wrangler und eines Chrysler Town and Country Mini-Vans, beides PHEV-40 mit Serienantrieb, sowie einen vollelektrischen Dodge-Sportwagen entwickelt haben und dass eines der drei Fahrzeuge in Produktion gehen wird. ⓘ

Am 3. Oktober wurde in den USA der Energy Improvement and Extension Act of 2008 verabschiedet. Das Gesetz sah Steuergutschriften für den Kauf von Plug-in-Elektrofahrzeugen mit einer Batteriekapazität von über 4 Kilowattstunden vor. Die Steuergutschriften wurden durch den American Clean Energy and Security Act von 2009 verlängert und modifiziert, aber jetzt muss die Batteriekapazität über 5 kWh betragen und die Gutschrift läuft aus, nachdem der Autohersteller mindestens 200.000 Fahrzeuge in den USA verkauft hat. ⓘ

Serienproduktion

Der BYD F3DM, der im Dezember 2008 in China auf den Markt kam, war das erste in Serie produzierte Plug-in-Hybridfahrzeug der Welt.

Der BYD Qin, der im Dezember 2013 in China eingeführt wurde, löste den F3DM ab.

Am 15. Dezember 2008 begann BYD Auto mit dem Verkauf des F3DM in China und wurde damit zum ersten serienmäßigen Plug-in-Hybridfahrzeug der Welt, das jedoch zunächst nur für Firmen- und Regierungskunden erhältlich war. Der Verkauf an die breite Öffentlichkeit begann im März 2010 in Shenzhen. Da der F3DM jedoch fast doppelt so teuer ist wie Autos, die mit konventionellem Kraftstoff betrieben werden, erwartet BYD Subventionen von der lokalen Regierung, um den Plug-in für private Käufer erschwinglich zu machen. Toyota testete in den Jahren 2009 und 2010 600 Vorserienmodelle des Prius Plug-in in Europa und Nordamerika. ⓘ

Volvo Cars baute 2009 zwei Demonstrationsversionen des Volvo V70 Plug-in-Hybrid, ging aber nicht in Produktion. Der V60 Plug-in-Hybrid wurde 2011 auf den Markt gebracht und war zum Verkauf verfügbar. ⓘ

Im Oktober 2010 stellte Lotus Engineering das Lotus CityCar vor, ein Plug-in-Serienhybrid-Konzeptfahrzeug, das für den Flex-Fuel-Betrieb mit Ethanol oder Methanol sowie normalem Benzin ausgelegt ist. Das Lithium-Batteriepaket ermöglicht eine rein elektrische Reichweite von 60 Kilometern, und der 1,2-Liter-Flex-Fuel-Motor sorgt dafür, dass die Reichweite auf mehr als 500 Kilometer erhöht werden kann. ⓘ

GM brachte den Chevrolet Volt am 30. November 2010 offiziell in den USA auf den Markt, und die Auslieferung an den Einzelhandel begann im Dezember 2010. Das Schwestermodell, der Opel/Vauxhall Ampera, wurde zwischen Ende 2011 und Anfang 2012 in Europa eingeführt. Die ersten Auslieferungen des Fisker Karma erfolgten im Juli 2011, die Auslieferung an Privatkunden begann im November 2011. Der Toyota Prius Plug-in-Hybrid kam im Januar 2012 in Japan auf den Markt, gefolgt von den Vereinigten Staaten im Februar 2012. Die Auslieferungen des Prius PHV in Europa begannen Ende Juni 2012. Der Ford C-Max Energi wurde im Oktober 2012 in den USA auf den Markt gebracht, der Volvo V60 Plug-in-Hybrid in Schweden Ende 2012. ⓘ

Der Honda Accord Plug-in-Hybrid wurde im Januar 2013 in ausgewählten US-Märkten auf den Markt gebracht, der Mitsubishi Outlander P-HEV im Januar 2013 in Japan als erster SUV-Plug-in-Hybrid auf dem Markt. Die Auslieferungen des Ford Fusion Energi begannen im Februar 2013. BYD Auto stellte die Produktion seines BYD F3DM aufgrund geringer Verkaufszahlen ein. Sein Nachfolger, der BYD Qin, begann im November 2013 mit dem Verkauf in Costa Rica; der Verkauf in anderen Ländern Lateinamerikas soll 2014 beginnen. Die Auslieferung des Qin in China begann Mitte Dezember 2013. ⓘ

Der Toyota Prius Plug-in-Hybrid wurde Anfang 2012 in Japan und den USA und Mitte 2012 in Europa eingeführt. ⓘ

Die Auslieferungen des limitierten McLaren P1 Supersportwagens an Privatkunden begannen im Oktober 2013 in Großbritannien und die Auslieferungen des Porsche Panamera S E-Hybrid begannen im November 2013 in den USA. Die ersten Einzelhandelsauslieferungen des Cadillac ELR erfolgten in den USA im Dezember 2013. Der BMW i8 und die limitierte Auflage des Volkswagen XL1 wurden im Juni 2014 an Kunden in Deutschland ausgeliefert. Der Porsche 918 Spyder wurde ebenfalls 2014 in Europa und den USA auf den Markt gebracht. Die ersten Exemplare des Audi A3 Sportback e-tron und des Volkswagen Golf GTE wurden im August 2014 in Deutschland zugelassen. ⓘ

Im Dezember 2014 gab BMW bekannt, dass der Konzern plant, Plug-in-Hybrid-Versionen aller Modelle seiner Kernmarke anzubieten, die auf der für die Plug-in-Fahrzeuge der Marke BMW i (BMW i3 und BMW i8) entwickelten eDrive-Technologie basieren. Ziel des Unternehmens ist es, die Plug-in-Technologie zu nutzen, um weiterhin leistungsstarke Fahrzeuge anzubieten und gleichzeitig die CO₂-Emissionen unter 100 g/km zu senken. Zum Zeitpunkt der Ankündigung testete der Automobilhersteller bereits einen BMW 3er Plug-in-Hybrid-Prototyp. Das erste im Handel erhältliche Modell wird der BMW X5 eDrive 2016 sein, dessen Serienversion auf der Shanghai Motor Show 2015 vorgestellt wird. Der Chevrolet Volt der zweiten Generation wurde auf der North American International Auto Show im Januar 2015 vorgestellt, und die Auslieferung an den Einzelhandel begann in den USA und Kanada im Oktober 2015. ⓘ

Im März 2015 teilte Audi mit, dass es von jeder Modellreihe eine Plug-in-Hybridversion geben wird und dass Plug-in-Hybride zusammen mit Erdgasfahrzeugen und batterieelektrischen Antrieben einen wichtigen Beitrag zur Erreichung der CO₂-Ziele des Unternehmens leisten sollen. Der Audi Q7 e-tron wird dem bereits auf dem Markt befindlichen A3 e-tron folgen. Ebenfalls im März 2015 gab Mercedes-Benz bekannt, dass der Schwerpunkt bei den alternativen Antrieben in den nächsten Jahren auf Plug-in-Hybriden liegen wird. Der Automobilhersteller plant, bis 2017 zehn neue Plug-in-Hybridmodelle auf den Markt zu bringen. Die nächste Neuvorstellung war der Mercedes-Benz C 350 e, der zweite Plug-in-Hybrid von Mercedes nach dem S 500 Plug-in-Hybrid. Weitere 2015 vorgestellte Plug-in-Hybridmodelle sind der BYD Tang, der Volkswagen Passat GTE, der Volvo XC90 T8 und der Hyundai Sonata PHEV. ⓘ

Der weltweite kombinierte Absatz der Volt/Ampera-Familie überschritt im Oktober 2015 die Marke von 100.000 Einheiten. Bis Ende 2015 wurden seit Dezember 2008 weltweit mehr als 517.000 Plug-in-Hybrid-Elektroautos mit Straßenzulassung verkauft, bei einem weltweiten Gesamtabsatz von mehr als 1,25 Millionen Plug-in-Elektroautos für leichte Nutzfahrzeuge. ⓘ

Der Verkauf des Porsche 918 Spyder begann in Europa im Mai 2014

Der BMW i8 wurde im Juni 2014 in Europa eingeführt. ⓘ

Im Februar 2016 kündigte BMW die Einführung der Modellbezeichnung "iPerformance" an, die alle BMW Plug-in-Hybridfahrzeuge ab Juli 2016 tragen werden. Ziel ist es, den Technologietransfer von BMW i zur Kernmarke BMW sichtbar zu machen. Die neue Bezeichnung wird zunächst für die Plug-in-Hybrid-Varianten des neuen BMW 7er, den BMW 740e iPerformance, und des 3er, den BMW 330e iPerformance, verwendet. ⓘ

Die Hyundai Motor Company hat auf dem Genfer Automobilsalon 2016 die drei Modelle der Hyundai Ioniq-Reihe offiziell vorgestellt. Die Ioniq-Familie von Fahrzeugen mit Elektroantrieb umfasst den Ioniq Plug-in, der im rein elektrischen Betrieb einen Kraftstoffverbrauch von 125 mpg-e (28 kW⋅h/100 mi; 17,1 kW⋅h/100 km) erreichen soll. Die Markteinführung des Ioniq Plug-in in den USA ist für das vierte Quartal 2017 geplant. ⓘ

Die zweite Generation des Prius Plug-in-Hybrid, in den USA Prius Prime und in Japan Prius PHV genannt, wurde auf der New York International Auto Show 2016 vorgestellt. Die Auslieferung des Prius Prime an den Einzelhandel begann in den USA im November 2016 und soll in Japan bis Ende 2016 auf den Markt kommen. Der Prime hat eine EPA-bewertete rein elektrische Reichweite von 40 km (25 mi), mehr als doppelt so viel wie das Modell der ersten Generation, und einen EPA-bewerteten Kraftstoffverbrauch von 133 mpg-e (25,9 kW⋅h/100 mi) im rein elektrischen Modus (EV-Modus), die höchste MPGe-Bewertung im EV-Modus aller von der EPA bewerteten Fahrzeuge. Im Gegensatz zu seinem Vorgänger fährt der Prime im EV-Modus ausschließlich mit Strom. Die weltweiten Verkäufe des Mitsubishi Outlander P-HEV haben im März 2016 die Marke von 100.000 Einheiten überschritten. Die Verkäufe des BYD Qin in China erreichten im April 2016 den Meilenstein von 50.000 Einheiten und sind damit der vierte Plug-in-Hybrid, der diese Marke überschritten hat. ⓘ

Im Juni 2016 kündigte Nissan die Einführung eines kompakten Range-Extender-Fahrzeugs in Japan vor März 2017 an. Der serienmäßige Plug-in-Hybrid wird ein neues Hybridsystem namens e-Power nutzen, das erstmals im Konzept-Crossover Nissan Gripz vorgestellt wurde, der 2015 auf der Frankfurter Automobilausstellung zu sehen war. ⓘ

Im Januar 2016 stellte Chrysler seinen Plug-in-Hybrid-Minivan, den Chrysler Pacifica Hybrid, mit einer EPA-bewerteten rein elektrischen Reichweite von 48 km (30 Meilen) vor. Dies war der erste Hybrid-Minivan überhaupt. Er wurde 2017 erstmals in den Vereinigten Staaten, Kanada und Mexiko verkauft. ⓘ

Im Dezember 2017 begann Honda mit der Auslieferung des Honda Clarity Plug-in-Hybrid in den USA und Kanada mit einer EPA-Reichweite von 76 km (47 Meilen) im reinen Elektrobetrieb. ⓘ

Technik

Antriebsstränge

Der Chevrolet Volt arbeitet hauptsächlich als serieller Hybrid. ⓘ

Der Toyota Prius Plug-in-Hybrid ist ein Serien-Parallel-Hybrid. ⓘ

PHEVs basieren auf denselben drei grundlegenden Antriebsstrang-Architekturen wie herkömmliche Hybride: Ein serieller Hybrid wird ausschließlich von Elektromotoren angetrieben, ein paralleler Hybrid wird sowohl von seinem Verbrennungsmotor als auch von gleichzeitig arbeitenden Elektromotoren angetrieben, und ein seriell-paralleler Hybrid arbeitet in beiden Betriebsarten. Während ein reines Hybridfahrzeug seine Batterie nur über den Verbrennungsmotor auflädt, kann ein Plug-in-Hybrid einen erheblichen Teil der zum Aufladen der Batterie benötigten Energie aus externen Quellen beziehen. ⓘ

Ladesysteme

Das Batterieladegerät kann im Fahrzeug selbst oder außerhalb des Fahrzeugs installiert sein. Der Vorgang bei einem bordeigenen Ladegerät lässt sich am besten dadurch erklären, dass Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt wird, wodurch die Batterie geladen wird. Die Kapazität bordseitiger Ladegeräte ist durch ihr Gewicht und ihre Größe sowie durch die begrenzte Kapazität allgemeiner Wechselstromsteckdosen begrenzt. Dedizierte Off-Board-Ladegeräte können so groß und leistungsfähig sein, wie es sich der Nutzer leisten kann, müssen aber zum Ladegerät zurückkehren; Hochgeschwindigkeitsladegeräte können von mehreren Fahrzeugen gemeinsam genutzt werden. ⓘ

Durch die Verwendung des Wechselrichters des Elektromotors können die Motorwicklungen als Transformatorspulen und der vorhandene Hochleistungswechselrichter als Wechselstrom-Gleichstrom-Ladegerät fungieren. Da diese Komponenten bereits im Fahrzeug vorhanden sind und für jede praktische Leistung ausgelegt sind, kann mit ihnen ein sehr leistungsfähiges Ladegerät ohne nennenswertes zusätzliches Gewicht oder Größe geschaffen werden. AC Propulsion verwendet diese Lademethode, die als "reduktives Laden" bezeichnet wird. ⓘ

Betriebsmodi

Ein Plug-in-Hybrid-Fahrzeug arbeitet in den Betriebsarten Ladungsreduzierung und Ladungserhaltung. Kombinationen dieser beiden Betriebsarten werden als Blended Mode oder Mixed Mode bezeichnet. Diese Fahrzeuge können so konstruiert werden, dass sie über einen längeren Zeitraum im reinen Elektromodus fahren können, entweder nur bei niedrigen Geschwindigkeiten oder bei allen Geschwindigkeiten. Diese Modi steuern die Entladestrategie der Fahrzeugbatterie, und ihr Einsatz wirkt sich direkt auf die Größe und den Typ der benötigten Batterie aus: Im Entladungsmodus fährt ein voll aufgeladenes PHEV ausschließlich (oder je nach Fahrzeug fast ausschließlich, außer bei starker Beschleunigung) mit elektrischer Energie, bis der Ladezustand der Batterie auf ein bestimmtes Niveau gesunken ist; dann wird der Verbrennungsmotor oder die Brennstoffzelle zugeschaltet. Dieser Zeitraum ist die vollelektrische Reichweite des Fahrzeugs. Dies ist der einzige Modus, in dem ein batteriebetriebenes Elektrofahrzeug betrieben werden kann, daher die begrenzte Reichweite. ⓘ

Der gemischte Modus beschreibt eine Fahrt, bei der mehrere Betriebsarten kombiniert werden. So kann ein Fahrzeug beispielsweise eine Fahrt im Langsamfahrmodus beginnen, dann auf eine Autobahn auffahren und im Mischbetrieb fahren. Der Fahrer kann die Autobahn verlassen und ohne Verbrennungsmotor fahren, bis die vollelektrische Reichweite erschöpft ist. Das Fahrzeug kann bis zum Erreichen des Zielortes in einen Ladeerhaltungsmodus zurückkehren. Dies steht im Gegensatz zu einer Fahrt mit leerer Ladung, die innerhalb der Grenzen der rein elektrischen Reichweite eines PHEV stattfinden würde. ⓘ

Speicherung von elektrischer Energie

Die optimale Batteriegröße hängt davon ab, ob der Kraftstoffverbrauch, die Betriebskosten oder die Emissionen gesenkt werden sollen. Eine Studie aus dem Jahr 2009 kam jedoch zu dem Schluss, dass die beste Wahl der PHEV-Batteriekapazität entscheidend von der Entfernung abhängt, die das Fahrzeug zwischen den Ladevorgängen zurücklegen wird. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass bei städtischen Fahrbedingungen und häufigen Aufladungen alle 10 Meilen oder weniger ein PHEV mit geringer Kapazität und einer AER (rein elektrischen Reichweite) von etwa 7 Meilen eine gute Wahl wäre, um den Benzinverbrauch, die Kosten und die Treibhausgasemissionen zu minimieren. Bei weniger häufigem Aufladen, alle 20-100 Meilen, setzen PHEVs weniger Treibhausgase frei, aber HEVs sind kostengünstiger. ⓘ

PHEV erfordern in der Regel längere Lade- und Entladezyklen der Batterie als herkömmliche Hybride. Da die Anzahl der vollständigen Ladezyklen die Lebensdauer der Batterie beeinflusst, ist diese möglicherweise geringer als bei herkömmlichen HEVs, deren Batterien nicht so vollständig entladen werden. Einige Autoren sind jedoch der Meinung, dass PHEVs bald zum Standard in der Automobilindustrie gehören werden. Konstruktionsprobleme und Kompromisse in Bezug auf Batterielebensdauer, Kapazität, Wärmeableitung, Gewicht, Kosten und Sicherheit müssen gelöst werden. Es wird eine fortschrittliche Batterietechnologie entwickelt, die eine höhere Energiedichte in Bezug auf Masse und Volumen verspricht, und es wird erwartet, dass sich die Lebensdauer der Batterien erhöht. ⓘ

Die Kathoden einiger Lithium-Ionen-Batterien aus dem Jahr 2007 werden aus Lithium-Kobalt-Metalloxid hergestellt. Dieses Material ist teuer, und die damit hergestellten Zellen können bei Überladung Sauerstoff freisetzen. Wenn das Kobalt durch Eisenphosphate ersetzt wird, brennen die Zellen nicht und geben bei keiner Ladung Sauerstoff ab. Bei den Benzin- und Strompreisen von Anfang 2007 wird der Break-even-Punkt nach sechs bis zehn Betriebsjahren erreicht. Bei Plug-in-Hybriden kann die Amortisationszeit länger sein, da die Batterien größer und teurer sind. ⓘ

Nickel-Metallhydrid- und Lithium-Ionen-Batterien können recycelt werden; Toyota beispielsweise hat ein Recyclingprogramm aufgelegt, bei dem die Händler für jede zurückgegebene Batterie eine Gutschrift von 200 US-Dollar erhalten. Plug-in-Hybride verwenden jedoch in der Regel größere Batteriepakete als vergleichbare konventionelle Hybride und benötigen daher mehr Ressourcen. Die Pacific Gas and Electric Company (PG&E) hat vorgeschlagen, dass Energieversorger gebrauchte Batterien für Backup- und Lastausgleichszwecke kaufen könnten. Sie erklären, dass diese gebrauchten Batterien zwar nicht mehr in Fahrzeugen verwendet werden können, ihre Restkapazität aber immer noch einen erheblichen Wert hat. Kürzlich hat General Motors (GM) mitgeteilt, dass es "von Versorgungsunternehmen angesprochen wurde, die daran interessiert sind, recycelte Volt-Batterien als Energiespeichersystem zu verwenden, ein Sekundärmarkt, der die Kosten des Volt und anderer Plug-in-Fahrzeuge für die Verbraucher senken könnte". ⓘ

Ultrakondensatoren (oder "Superkondensatoren") werden in einigen Plug-in-Hybridfahrzeugen, wie dem Konzeptprototyp von AFS Trinity, eingesetzt, um mit ihrer hohen Leistungsdichte schnell verfügbare Energie zu speichern, um die Batterien innerhalb der sicheren Grenzen der Widerstandserwärmung zu halten und die Lebensdauer der Batterien zu verlängern. Die UltraBattery des CSIRO kombiniert einen Superkondensator und eine Bleisäurebatterie in einer einzigen Einheit und schafft damit eine Hybridfahrzeugbatterie, die länger hält, weniger kostet und leistungsfähiger ist als die derzeit in Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeugen (PHEV) verwendeten Technologien. ⓘ

Umrüstung von Serienfahrzeugen

15 Blei-Säure-Batterien, PFC-Ladegerät und Regler, eingebaut in WhiteBird, einem PHEV-10-Umbau eines Toyota Prius ⓘ

Es gibt mehrere Unternehmen, die mit fossilen Brennstoffen betriebene Nicht-Hybrid-Fahrzeuge auf Plug-in-Hybride umrüsten: Die Nachrüstung eines bestehenden Hybridfahrzeugs zu einem Plug-in-Hybrid umfasst in der Regel die Erhöhung der Kapazität der Fahrzeugbatterie und den Einbau eines integrierten Wechselstrom-/Gleichstrom-Ladegeräts. Im Idealfall wird die Antriebssoftware des Fahrzeugs so umprogrammiert, dass die zusätzliche Energiespeicherkapazität und Leistungsabgabe des Batteriesatzes voll genutzt werden kann. ⓘ

Viele frühe Umrüstungen von Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeugen basieren auf dem Toyota Prius. Bei einigen dieser Systeme wurden die ursprüngliche NiMH-Batterie und das elektronische Steuergerät des Fahrzeugs ausgetauscht. Bei anderen wird eine zusätzliche Batterie auf das ursprüngliche Batteriepaket aufgesetzt. ⓘ

Der Zielmarkt

In den letzten Jahren wurde die Nachfrage nach reinen Elektrofahrzeugen, insbesondere auf dem amerikanischen Markt, durch staatliche Anreize in Form von Subventionen, Lobbyisten und Steuern angekurbelt. Insbesondere der Absatz des Nissan Leaf in den USA hing von großzügigen Anreizen und einer Sonderbehandlung im Bundesstaat Georgia ab, dem Hauptabsatzmarkt des Leaf. Laut internationalen Marktforschungsergebnissen halten 60 % der Befragten eine Batteriereichweite von weniger als 160 km für inakzeptabel, obwohl nur 2 % der Befragten mehr als diese Strecke pro Tag fahren. Von den derzeit beliebten reinen Elektrofahrzeugen übertrifft nur der Tesla (die teuerste Version des Model S bietet im 5-Zyklen-Test der US-Umweltschutzbehörde eine Reichweite von 265 Meilen (426 km)) diesen Schwellenwert deutlich. Der Nissan Leaf hat eine EPA-Reichweite von 75 Meilen (121 km) für das Modelljahr 2013. ⓘ

Die rein elektrische Reichweite (in Meilen) verschiedener beliebter Plug-in-Hybride des Modelljahres 2013, wie sie in Tests der Zeitschrift Popular Mechanics ermittelt wurde. Eine größere vollelektrische Reichweite ist mit zusätzlichen Kosten und Kompromissen verbunden, so dass unterschiedliche vollelektrische Reichweiten den Bedürfnissen verschiedener Kunden entsprechen können. ⓘ

Plug-in-Hybride bieten die größere Reichweite und die Möglichkeit des Nachtankens wie herkömmliche Hybride und ermöglichen es den Fahrern, zumindest einen großen Teil ihrer täglichen Fahrten mit Batteriestrom zu fahren. Der durchschnittliche Arbeitsweg in den USA betrug 2009 11,8 Meilen (19,0 km), in England und Wales war er 2011 mit 9,3 Meilen (15 km) etwas geringer. Da der Bau eines PHEV mit längerer rein elektrischer Reichweite zusätzliches Gewicht und Kosten verursacht und den Lade- und/oder Fahrgastraum verringert, gibt es keine bestimmte optimale rein elektrische Reichweite. Das nebenstehende Diagramm zeigt die beobachtete vollelektrische Reichweite in Meilen für vier beliebte Plug-in-Hybride auf dem US-Markt, die von der Zeitschrift Popular Mechanics getestet wurden. ⓘ

Ein wichtiger Konstruktionsparameter des Chevrolet Volt war eine Zielvorgabe von 64 km (40 Meilen) für die rein elektrische Reichweite, die gewählt wurde, um die Batteriegröße klein zu halten und die Kosten zu senken, und vor allem, weil Untersuchungen zeigten, dass 78 % der täglichen Pendler in den USA höchstens 64 km (40 Meilen) zurücklegen. Diese Zielreichweite würde es ermöglichen, die meisten Fahrten elektrisch zu bewältigen, und es wurde davon ausgegangen, dass das Aufladen über Nacht zu Hause erfolgt. Für diese Anforderung wurde ein Lithium-Ionen-Batteriepaket mit einer Energiespeicherkapazität von 16 kWh verwendet, wobei davon ausgegangen wurde, dass die Batterie so lange genutzt wird, bis der Ladezustand (SOC) der Batterie 30 % erreicht. ⓘ

Im Oktober 2014 meldete General Motors auf der Grundlage von Daten, die seit Beginn der Volt-Auslieferungen über das OnStar-Telematiksystem gesammelt wurden, dass Volt-Besitzer bei über 1 Mrd. Meilen (1,6 Mrd. km) Fahrleistung etwa 62,5 % ihrer Fahrten im reinen Elektromodus zurücklegen. Im Mai 2016 berichtete Ford auf der Grundlage von Daten aus mehr als 610 Millionen Meilen (976 Millionen km), die von seinen elektrifizierten Fahrzeugen über sein Telematiksystem aufgezeichnet wurden, dass die Fahrer dieser Fahrzeuge im Durchschnitt 21.700 km (13.500 Meilen) pro Jahr mit ihren Fahrzeugen zurücklegen, wobei etwa die Hälfte dieser Meilen im reinen Elektromodus gefahren wird. Aufgeschlüsselt nach diesen Zahlen ergibt sich für Ford Energi Plug-in-Hybrid-Fahrer ein durchschnittlicher täglicher Arbeitsweg von 68 km (42 mi). Ford weist darauf hin, dass der durchschnittliche Fusion Energi-Pendler dank der größeren elektrischen Reichweite des 2017er Modells den ganzen Tag ohne Benzin fahren könnte, wenn das Auto sowohl vor der Fahrt zur Arbeit als auch vor der Fahrt nach Hause voll aufgeladen ist. Nach Angaben von Ford laden die meisten Kunden ihre Fahrzeuge derzeit wahrscheinlich nur zu Hause auf. ⓘ

In der Ausgabe 2015 des EPA-Jahresberichts "Light-Duty Automotive Technology, Carbon Dioxide Emissions, and Fuel Economy Trends" werden für Plug-in-Hybride des Modelljahrs 2015 die folgenden Nutzwertfaktoren geschätzt, die den Prozentsatz der Kilometer darstellen, die ein durchschnittlicher Fahrer im reinen Elektro- oder Mischbetrieb mit Strom fährt: 83 % für den BMW i3 REx, 66 % für den Chevrolet Volt, 45 % für die Ford Energi-Modelle, 43 % für den McLaren P1, 37 % für den BMW i8 und 29 % für den Toyota Prius PHV. Eine 2014 vom Idaho National Laboratory durchgeführte Analyse einer Stichprobe von 21.600 reinen Elektroautos und Plug-in-Hybriden ergab, dass Volt-Besitzer im Durchschnitt 9.112 Meilen pro Jahr im reinen Elektrobetrieb zurücklegten, während Leaf-Besitzer 9.697 E-Meilen pro Jahr zurücklegten, obwohl die rein elektrische Reichweite des Volt kürzer ist als die des Leaf, also etwa die Hälfte. ⓘ

Zwischen Januar und August 2014, einem Zeitraum, in dem die Verkäufe konventioneller Hybride in den USA zurückgingen, stiegen die Verkäufe von Plug-in-Hybriden im Vergleich zum gleichen Zeitraum 2013 von 28.241 auf 40.748. Auch die Verkäufe von reinen Elektrofahrzeugen in den USA stiegen im gleichen Zeitraum: von 29.917 Fahrzeugen im Zeitraum Januar bis August 2013 auf 40.349 im Zeitraum Januar bis August 2014. ⓘ

Vergleich mit Nicht-Plug-in-Hybriden

Kraftstoffeffizienz und Erdölverdrängung

Typische Verbrauchskennzeichnung für einen serienmäßigen Plug-in-Hybrid oder ein Elektrofahrzeug mit verlängerter Reichweite

Typische Verbrauchskennzeichnung für einen gemischten oder serienparallelen Plug-in-Hybrid ⓘ

Plug-in-Hybride haben das Potenzial, noch effizienter zu sein als herkömmliche Hybride, da der Verbrennungsmotor des PHEV durch eine geringere Nutzung näher an seinem maximalen Wirkungsgrad betrieben werden kann. Während ein Toyota Prius den Kraftstoff im Durchschnitt mit einem Wirkungsgrad von etwa 30 % in Antriebsenergie umwandelt (deutlich unter dem Spitzenwirkungsgrad des Motors von 38 %), dürfte der Motor eines PHEV-70 sehr viel häufiger in der Nähe seines Spitzenwirkungsgrads betrieben werden, weil die Batterien den bescheidenen Energiebedarf zu Zeiten decken können, in denen der Verbrennungsmotor gezwungen wäre, weit unter seinem Spitzenwirkungsgrad zu laufen. Der tatsächlich erreichte Wirkungsgrad hängt von den Verlusten bei der Stromerzeugung, der Umkehrung, dem Laden/Entladen der Batterien, der Motorsteuerung und dem Motor selbst, der Art der Nutzung des Fahrzeugs (seinem Arbeitszyklus) und den Möglichkeiten zum Aufladen durch Anschluss an das Stromnetz ab. ⓘ

Jede eingesetzte Kilowattstunde Batteriekapazität ersetzt bis zu 50 US-Gallonen (190 l; 42 imp gal) Erdölkraftstoff (Benzin oder Diesel) pro Jahr. Außerdem wird Elektrizität aus mehreren Quellen bezogen und bietet daher das größte Maß an Energie-Resilienz. ⓘ

Der tatsächliche Kraftstoffverbrauch von PHEVs hängt von den Betriebsmodi des Antriebsstrangs, der rein elektrischen Reichweite und der Anzahl der Fahrten zwischen den Ladevorgängen ab. Wenn kein Benzin verwendet wird, hängt die Kilometerleistung pro Gallone Benzinäquivalent (MPG-e) nur von der Effizienz des elektrischen Systems ab. Der erste in Großserie gefertigte PHEV auf dem US-amerikanischen Markt, der Chevrolet Volt 2011, hat eine nach EPA bewertete rein elektrische Reichweite von 56 km (35 mi) und eine zusätzliche verlängerte Benzin-Reichweite von 554 km (344 mi) und erreicht nach EPA einen kombinierten Kraftstoffverbrauch von 93 MPG-e im rein elektrischen Betrieb und 37 mpg-US (6. 4 L/100 km; 44 mpg-imp) im reinen Benzinbetrieb, was einem kombinierten Benzin-Elektro-Kraftstoffverbrauch von 60 mpg-US (3,9 L/100 km; 72 mpg-imp) Äquivalent (MPG-e) entspricht. Die EPA hat dem Volt auch eine Tabelle beigefügt, die den Kraftstoffverbrauch und den Stromverbrauch für fünf verschiedene Szenarien angibt: 30, 45, 60 und 75 Meilen (121 km) zwischen einer vollen Aufladung und einem Szenario ohne Aufladung. Nach dieser Tabelle steigt der Kraftstoffverbrauch auf 168 mpg-US (1,40 L/100 km; 202 mpg-imp) Äquivalent (MPG-e) bei einer Fahrstrecke von 72 km zwischen zwei Vollladungen. ⓘ

Für die umfassendere Kennzeichnung des Kraftstoffverbrauchs und des Umweltschutzes, die in den USA ab dem Modelljahr 2013 obligatorisch sein wird, haben die National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) und die Environmental Protection Agency (EPA) aufgrund der Komplexität der Konstruktion zwei getrennte Kennzeichnungen für den Kraftstoffverbrauch von Plug-in-Hybriden vergeben, da PHEVS in zwei oder drei Betriebsarten betrieben werden können: vollelektrisch, als Mischbetrieb oder als reiner Benzinbetrieb. Es gibt eine Kennzeichnung für serielle Hybride oder Elektrofahrzeuge mit verlängerter Reichweite (wie den Chevy Volt), die sowohl rein elektrisch als auch mit Benzin betrieben werden können, und eine zweite Kennzeichnung für Mischbetrieb oder seriell-parallele Hybride, die sowohl mit Benzin als auch mit Plug-in-Elektroantrieb betrieben werden können, sowie für reinen Benzinbetrieb, wie bei einem herkömmlichen Hybridfahrzeug. ⓘ

Die Society of Automotive Engineers (SAE) hat 1999 ihre Empfehlungen für die Prüfung und Angabe des Kraftstoffverbrauchs von Hybridfahrzeugen entwickelt und eine Formulierung zur Berücksichtigung von PHEVs aufgenommen. Ein SAE-Ausschuss arbeitet derzeit an der Überarbeitung der Verfahren für die Prüfung und Berichterstattung über den Kraftstoffverbrauch von PHEVs. Der Toronto Atmospheric Fund testete 2008 zehn nachgerüstete Plug-in-Hybridfahrzeuge, die über einen Zeitraum von sechs Monaten einen Durchschnittsverbrauch von 5,8 Litern pro 100 Kilometer oder 40,6 Meilen pro Gallone erreichten, was als unter dem Potenzial der Technologie liegend angesehen wurde. ⓘ

In Praxistests mit normalen Fahrern erreichen einige Prius PHEV-Umrüstungen möglicherweise keinen wesentlich besseren Kraftstoffverbrauch als HEVs. So erreichte beispielsweise eine Plug-in-Prius-Flotte mit einer rein elektrischen Reichweite von 48 km (30 Meilen) in einem Test über 27.000 km (17.000 Meilen) in Seattle einen Durchschnittsverbrauch von nur 51 mpg-US (4,6 L/100 km; 61 mpg-imp). Ähnliche Ergebnisse wurden mit der gleichen Art von umgerüsteten Batteriemodellen bei der RechargeIT-Initiative von Google erzielt. Außerdem kostet das zusätzliche Batteriepaket 10.000 bis 11.000 US-Dollar. ⓘ

Betriebskosten

In einer 2014 veröffentlichten Studie von Forschern der Lamar University, der Iowa State University und des Oak Ridge National Laboratory wurden die Betriebskosten von PHEVs mit verschiedenen elektrischen Reichweiten (10, 20, 30 und 40 Meilen) mit denen von konventionellen Benzinfahrzeugen und Nicht-Plugin-Hybrid-Elektrofahrzeugen (HEVs) für verschiedene Amortisationszeiträume verglichen, wobei unterschiedliche Ausbaustufen der Ladeinfrastruktur und Benzinpreise berücksichtigt wurden. Die Studie kam zu folgendem Schluss:

• PHEVs sparen rund 60 % bzw. 40 % der Energiekosten im Vergleich zu herkömmlichen Benzinfahrzeugen und HEVs. Für Fahrer mit einer hohen täglichen Fahrleistung sind Hybridfahrzeuge jedoch möglicherweise sogar die bessere Wahl als Plug-in-Hybride mit einer Reichweite von 64 km, insbesondere wenn es an öffentlicher Ladeinfrastruktur mangelt.
• Die zusätzlichen Batteriekosten von Plug-in-Hybriden mit großer Batterie sind angesichts der zusätzlichen Einsparungen bei den Betriebskosten von PHEVs schwer zu rechtfertigen, es sei denn, es wird eine Subvention für PHEVs mit großer Batterie angeboten.
• Wenn der Benzinpreis von 4 US-Dollar pro Gallone auf 5 US-Dollar pro Gallone steigt, erhöht sich die Zahl der Fahrer, die von einer größeren Batterie profitieren, erheblich. Bei einem Benzinpreis von 3 US-Dollar ist ein Plug-in-Hybrid mit einer Reichweite von 16 km die kostengünstigste Option, selbst wenn die Batteriekosten 200 $/kWh betragen.
• Obwohl Schnellladegeräte die Ladezeit verkürzen können, tragen sie im Gegensatz zu Level-2-Ladegeräten nur wenig zu den Energiekosteneinsparungen bei PHEVs bei. ⓘ

Kosten der Batterien

Zu den Nachteilen von PHEVs gehören die zusätzlichen Kosten, das Gewicht und die Größe eines größeren Batteriesatzes. Laut einer Studie des National Research Council aus dem Jahr 2010 liegen die Kosten für ein Lithium-Ionen-Batteriepaket bei etwa 1.700 US-Dollar pro Kilowattstunde nutzbarer Energie. Wenn man bedenkt, dass ein PHEV-10 etwa 2,0 Kilowattstunden und ein PHEV-40 etwa 8 Kilowattstunden benötigt, belaufen sich die geschätzten Herstellerkosten des Batteriepakets für ein PHEV-10 auf etwa 3.000 US-Dollar und für ein PHEV-40 auf bis zu 14.000 US-Dollar. Derselben Studie zufolge werden die Kosten bis 2020 zwar voraussichtlich um 35 % sinken, aber die Marktdurchdringung wird sich nur langsam vollziehen, so dass die PHEV vor 2030 keinen nennenswerten Einfluss auf den Ölverbrauch oder die Kohlenstoffemissionen haben dürften, es sei denn, es kommt zu einem grundlegenden Durchbruch bei den Batterietechnologien. ⓘ

Kostenvergleich zwischen einem PHEV-10 und einem PHEV-40 (Preise für 2010) ⓘ
Plug-in Typ nach EV-Reichweite	Ähnlich Produktion Modell	Typ des Antriebsstrang	Hersteller Mehrkosten im Vergleich zu konventionellen nicht-hybriden Mittelklassewagen	Geschätzte Kosten des Batteriepakets	Kosten für elektrischen System Aufrüstung zu Hause	Erwartete Benzin Einsparungen im Vergleich gegenüber einem HEV	Jährlich Benzin Einsparungen im Vergleich gegenüber einem HEV(2)
PHEV-10	Prius Plug-in(1)	Parallel	6.300 US-DOLLAR	3.300 US-DOLLAR	Mehr als US$1.000	20%	70 Gallonen
PHEV-40	Chevy Volt	Baureihe	18.100 US-DOLLAR	14.000 US-DOLLAR	Mehr als US$1.000	55%	200 Gallonen
Anmerkungen: (1) Berücksichtigt die im Toyota Prius verwendete HEV-Technologie mit einem größeren Batteriepaket. Die geschätzte rein elektrische Reichweite des Prius Plug-in beträgt 23 km (14,5 mi). (2) Unter der Annahme von 15.000 Meilen pro Jahr.

Laut der NRC-Studie von 2010 ist eine mit Strom gefahrene Meile zwar billiger als eine mit Benzin gefahrene Meile, aber die Kraftstoffeinsparungen über die gesamte Lebensdauer reichen nicht aus, um die hohen Anschaffungskosten der Plug-ins auszugleichen, und es wird Jahrzehnte dauern, bis der Break-even-Punkt erreicht ist. Darüber hinaus sind wahrscheinlich Hunderte von Milliarden Dollar an staatlichen Subventionen und Anreizen erforderlich, um eine schnelle Marktdurchdringung von Plug-in-Fahrzeugen in den USA zu erreichen. ⓘ

Eine Studie des American Council for an Energy-Efficient Economy aus dem Jahr 2013 berichtet, dass die Batteriekosten von 1.300 US-Dollar pro Kilowattstunde im Jahr 2007 auf 500 US-Dollar pro Kilowattstunde im Jahr 2012 gesunken sind. Das US-Energieministerium hat für seine geförderte Batterieforschung Kostenziele von 300 US-Dollar pro Kilowattstunde im Jahr 2015 und 125 US-Dollar pro Kilowattstunde bis 2022 festgelegt. Kostensenkungen durch Fortschritte in der Batterietechnologie und höhere Produktionsmengen werden es ermöglichen, dass Plug-in-Elektrofahrzeuge gegenüber herkömmlichen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor wettbewerbsfähiger werden. ⓘ

Eine 2011 vom Belfer Center der Harvard University veröffentlichte Studie kam zu dem Ergebnis, dass die Einsparungen bei den Benzinkosten von PHEVs über die gesamte Lebensdauer der Fahrzeuge ihre höheren Anschaffungskosten nicht ausgleichen. Dieses Ergebnis wurde durch einen Vergleich des Kapitalwerts über die gesamte Lebensdauer auf der Grundlage der Anschaffungs- und Betriebskosten von 2010 für den US-Markt und unter der Annahme, dass keine staatlichen Subventionen gewährt werden, geschätzt. Den Schätzungen der Studie zufolge ist ein PHEV-40 um 5.377 US-Dollar teurer als ein herkömmlicher Verbrennungsmotor, während ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV) um 4.819 US-Dollar teurer ist. In der Studie wurde auch untersucht, wie sich dieses Gleichgewicht in den nächsten 10 bis 20 Jahren verändern wird, wobei davon ausgegangen wird, dass die Batteriekosten sinken werden, während die Benzinpreise steigen. Die Studie ergab, dass BEVs in den untersuchten Zukunftsszenarien deutlich billiger sein werden als herkömmliche Autos (1.155 bis 7.181 US-Dollar), während PHEVs in fast allen Vergleichsszenarien teurer sein werden als BEVs und nur in einem Szenario mit sehr niedrigen Batteriekosten und hohen Benzinpreisen billiger als herkömmliche Autos. BEV sind einfacher zu bauen und verbrauchen keinen Flüssigkraftstoff, während PHEV einen komplizierteren Antriebsstrang haben und immer noch mit Benzinmotoren ausgestattet sind. ⓘ

Verlagerung von Emissionen auf Elektroautos

Es wird erwartet, dass die Umweltverschmutzung in einigen Gebieten durch die Einführung von PHEVs zunehmen wird, in den meisten Gebieten wird sie jedoch abnehmen. Eine Studie der ACEEE prognostiziert, dass der weit verbreitete Einsatz von PHEV in stark von Kohle abhängigen Gebieten zu einem Anstieg der lokalen Netto-Schwefeldioxid- und Quecksilberemissionen führen würde, wenn man die Emissionswerte der meisten Kohlekraftwerke berücksichtigt, die derzeit Strom ins Netz einspeisen. Obwohl mit sauberen Kohletechnologien Kraftwerke geschaffen werden könnten, die Strom aus Kohle ins Netz einspeisen, ohne nennenswerte Mengen solcher Schadstoffe auszustoßen, könnten die höheren Kosten für die Anwendung dieser Technologien den Preis für Kohlestrom erhöhen. Der Nettoeffekt auf die Umweltverschmutzung hängt von der Brennstoffquelle des Stromnetzes (z. B. fossil oder erneuerbar) und dem Schadstoffprofil der Kraftwerke selbst ab. Die Identifizierung, Regulierung und Verbesserung einer einzelnen punktuellen Verschmutzungsquelle wie eines Kraftwerks - oder der Ersatz eines Kraftwerks insgesamt - kann auch praktischer sein. Aus Sicht der menschlichen Gesundheit kann die Verlagerung der Verschmutzung von großen städtischen Gebieten weg als erheblicher Vorteil angesehen werden. ⓘ

Laut einer Studie der National Academy of Science aus dem Jahr 2009 weisen Elektrofahrzeuge und netzabhängige (Plug-in)-Hybridfahrzeuge etwas höhere Nicht-Klimaschäden auf als viele andere Technologien". Die Effizienz von Plug-in-Hybriden wird auch durch die Gesamteffizienz der Stromübertragung beeinflusst. Die Übertragungs- und Verteilungsverluste in den USA wurden auf 7,2 % im Jahr 1995 und 6,5 % im Jahr 2007 geschätzt. Bei der Lebenszyklusanalyse der Luftschadstoffemissionen sind Erdgasfahrzeuge derzeit die geringsten Emittenten. ⓘ

Gestaffelte Tarifstruktur für Stromrechnungen

Der zusätzliche Stromverbrauch zum Aufladen der Plug-in-Fahrzeuge könnte viele Haushalte in Gebieten, in denen es keine Off-Peak-Tarife gibt, in die höhere Preisklasse drängen und die finanziellen Vorteile zunichte machen. Kunden mit solchen Tarifen könnten erhebliche Einsparungen erzielen, wenn sie darauf achten, wann das Fahrzeug aufgeladen wird, z. B. indem sie eine Zeitschaltuhr verwenden, um das Aufladen auf die Zeiten außerhalb der Spitzenzeiten zu beschränken. Für einen genauen Vergleich der Vorteile muss also jeder Haushalt seine aktuelle Stromverbrauchsstufe und seine Tarife im Vergleich zu den Benzinkosten und den tatsächlich beobachteten Betriebskosten für den Betrieb eines Elektrofahrzeugs bewerten. ⓘ

Treibhausgasemissionen

Die Auswirkungen von PHEVs auf die Treibhausgasemissionen sind komplex. Plug-in-Hybridfahrzeuge, die rein elektrisch betrieben werden, stoßen keine schädlichen Abgasschadstoffe aus der bordeigenen Energiequelle aus. Der Nutzen für die Luftreinhaltung ist in der Regel lokal, denn je nach Quelle des Stroms, der zum Aufladen der Batterien verwendet wird, verlagern sich die Luftschadstoffemissionen an den Standort der Erzeugungsanlagen. Ebenso emittieren PHEVs keine Treibhausgase aus der bordeigenen Stromquelle, aber aus der Sicht einer Well-to-Wheel-Bewertung hängt das Ausmaß des Nutzens auch von dem für die Stromerzeugung verwendeten Kraftstoff und der Technologie ab. Aus der Sicht einer vollständigen Lebenszyklusanalyse muss der Strom, der zum Aufladen der Batterien verwendet wird, aus emissionsfreien Quellen wie erneuerbaren Energien (z. B. Windkraft, Solarenergie oder Wasserkraft) oder Kernenergie erzeugt werden, damit PEVs nahezu keine oder keine Well-to-Wheel-Emissionen aufweisen. Werden PEVs hingegen in Kohlekraftwerken aufgeladen, verursachen sie in der Regel etwas mehr Treibhausgasemissionen als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor. Im Falle von Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeugen, die im Hybridmodus mit Unterstützung des Verbrennungsmotors betrieben werden, sind die Auspuff- und Treibhausgasemissionen im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen geringer, da sie einen geringeren Kraftstoffverbrauch haben. ⓘ

Lebenszyklus-Energie- und Emissionsbewertungen

Argonne

Im Jahr 2009 haben Forscher des Argonne National Laboratory ihr GREET-Modell angepasst, um eine vollständige Well-to-Wheels-Analyse (WTW) des Energieverbrauchs und der Treibhausgasemissionen von Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeugen für mehrere Szenarien durchzuführen, wobei verschiedene Kraftstoffe an Bord und verschiedene Stromerzeugungsquellen zum Aufladen der Fahrzeugbatterien berücksichtigt wurden. Für die Analyse wurden die drei US-Regionen Kalifornien, New York und Illinois ausgewählt, da diese Regionen große Ballungsräume mit erheblichen Unterschieden im Energieerzeugungsmix umfassen. Die Ergebnisse der vollständigen Zyklusanalyse wurden auch für den US-Energieerzeugungsmix und für Strom aus erneuerbaren Energiequellen angegeben, um Fälle mit durchschnittlichem bzw. sauberem Mix zu untersuchen. Die Studie aus dem Jahr 2009 zeigte eine breite Streuung des Erdölverbrauchs und der Treibhausgasemissionen zwischen den verschiedenen Kraftstoffherstellungstechnologien und dem Netzerzeugungsmix. In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten Ergebnisse zusammengefasst:

PHEV well-to-wheels Erdöl-Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen für eine rein elektrische Reichweite zwischen 10 und 40 Meilen (16 und 64 km) mit verschiedenen Kraftstoffen an Bord.(1) (in % im Vergleich zu einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor, das mit dem fossilen Kraftstoff Benzin betrieben wird) ⓘ
Analyse	Reformiertes Benzin und Diesel mit extrem niedrigem Schwefelgehalt	E85-Kraftstoff aus Mais und Rutenhirse	Brennstoffzelle Wasserstoff
Reduzierung des Energieverbrauchs von Erdöl	40–60%	70–90%	mehr als 90%
Reduzierung der Treibhausgasemissionen(2)	30–60%	40–80%	10–100%
Quelle: Zentrum für Verkehrsforschung, Argonne National Laboratory (2009). Siehe Tabelle 1. Anmerkungen: (1) Simulationen für das Jahr 2020 mit PHEV-Modelljahr 2015. (2) Keine direkten oder indirekten Landnutzungsänderungen in der WTW-Analyse für Biomasse-Kraftstoff-Rohstoffe enthalten.

Die Argonne-Studie ergab, dass PHEVs im Vergleich zu normalen Hybrid-Elektrofahrzeugen einen geringeren Erdölverbrauch aufweisen. Die Einsparungen an Erdölenergie und die Verringerung der Treibhausgasemissionen waren umso größer, je größer die rein elektrische Reichweite war, es sei denn, der zum Aufladen verwendete Strom stammte überwiegend aus der Kohle- oder Ölverstromung. Wie erwartet, führte Strom aus erneuerbaren Energiequellen bei allen PHEVs zu den größten Reduzierungen des Erdölverbrauchs und der Treibhausgasemissionen, wenn die vollelektrische Reichweite zunahm. Die Studie kam auch zu dem Schluss, dass Plug-in-Fahrzeuge, die mit biomassebasierten Kraftstoffen (Biomasse-E85 und -Wasserstoff) betrieben werden, möglicherweise keine Vorteile bei den Treibhausgasemissionen im Vergleich zu herkömmlichen Hybridfahrzeugen erzielen, wenn die Stromerzeugung überwiegend aus fossilen Quellen stammt. ⓘ

Oak Ridge

In einer Studie von Forschern des Oak Ridge National Laboratory aus dem Jahr 2008 wurden der Ölverbrauch und die Treibhausgasemissionen von Plug-in-Hybridfahrzeugen im Vergleich zu Hybrid-Elektrofahrzeugen unter verschiedenen Szenarien für die Jahre 2020 und 2030 analysiert. In der Studie wurde der Strommix für 13 US-Regionen berücksichtigt, der beim Aufladen der Fahrzeuge zum Einsatz käme, im Allgemeinen eine Kombination aus Kohle, Erdgas und Kernenergie und in geringerem Maße erneuerbare Energien. Eine 2010 am Argonne National Laboratory durchgeführte Studie kam zu ähnlichen Ergebnissen und kam zu dem Schluss, dass PHEVs zwar den Ölverbrauch senken, aber je nach Energiemix, der für die Erzeugung des Stroms zum Aufladen der Plug-in-Hybride verwendet wird, in den einzelnen Regionen sehr unterschiedliche Treibhausgasemissionen verursachen könnten. ⓘ

Umweltschutzbehörde

Im Oktober 2014 veröffentlichte die US-Umweltschutzbehörde die Ausgabe 2014 ihres Jahresberichts "Light-Duty Automotive Technology, Carbon Dioxide Emissions, and Fuel Economy Trends". Zum ersten Mal enthält der Bericht eine Analyse der Auswirkungen von Fahrzeugen mit alternativem Kraftstoff, wobei der Schwerpunkt auf Plug-in-Elektrofahrzeugen liegt, da ihr Marktanteil sich auf 1 % zubewegt und PEVs einen messbaren Einfluss auf den Kraftstoffverbrauch und die CO₂-Emissionen von Neufahrzeugen in den USA zu haben beginnen. ⓘ

Der EPA-Bericht umfasste die Analyse von 12 vollelektrischen Personenkraftwagen und 10 Plug-in-Hybriden, die zum Modelljahr 2014 auf dem Markt waren. Um eine genaue Schätzung der Emissionen zu ermöglichen, wurden bei der Analyse die Unterschiede zwischen PHEVs wie dem Chevrolet Volt, die rein elektrisch und ohne Benzin betrieben werden können, und solchen, die in einem gemischten Modus betrieben werden, wie dem Toyota Prius PHV, der sowohl die in der Batterie gespeicherte Energie als auch die Energie aus dem Benzintank für den Antrieb des Fahrzeugs nutzt, im gemischten Modus jedoch in hohem Maße rein elektrisch fahren kann, berücksichtigt. Da die rein elektrische Reichweite von Plug-in-Hybriden von der Größe der Batterie abhängt, wurde in der Analyse ein Nutzwertfaktor eingeführt, der den prozentualen Anteil der Kilometer angibt, die ein durchschnittlicher Fahrer rein elektrisch (im reinen Elektro- und im Mischbetrieb) fahren wird. Die folgende Tabelle zeigt den Gesamtwirkungsgrad von E-Fahrzeugen/Hybriden, ausgedrückt in Meilen pro Gallone Benzinäquivalent (mpg-e), und den Nutzwertfaktor für die zehn im Jahr 2014 auf dem US-Markt erhältlichen Plug-in-Hybride. In der Studie wurden der Nutzwertfaktor (da im reinen EV-Betrieb keine Auspuffemissionen entstehen) und die beste Schätzung der EPA für die CO₂-Auspuffemissionen dieser Fahrzeuge im realen Stadt- und Autobahnbetrieb auf der Grundlage der EPA-Methode für das 5-Zyklen-Label verwendet, wobei eine Gewichtung von 55 % Stadt- und 45 % Autobahnbetrieb zugrunde gelegt wurde. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle dargestellt. ⓘ

Darüber hinaus berücksichtigte die EPA die vorgelagerten CO₂-Emissionen, die mit der Produktion und Verteilung der zum Aufladen der PHEVs benötigten Elektrizität verbunden sind. Da die Stromerzeugung in den Vereinigten Staaten von Region zu Region sehr unterschiedlich ist, hat die EPA drei Szenarien bzw. Bereiche betrachtet, wobei das untere Ende des Bereichs dem Emissionsfaktor für Kraftwerke in Kalifornien, die Mitte des Bereichs dem durchschnittlichen Emissionsfaktor für Kraftwerke im Land und das obere Ende des Bereichs dem Emissionsfaktor für Kraftwerke in den Rocky Mountains entspricht. Die EPA schätzt, dass die THG-Emissionsfaktoren für Elektrizität in den verschiedenen Regionen des Landes zwischen 346 g CO2/kW-hr in Kalifornien und 986 g CO2/kW-hr in den Rocky Mountains liegen, mit einem nationalen Durchschnitt von 648 g CO2/kW-hr. Die folgende Tabelle zeigt die Auspuffemissionen und die kombinierten Auspuff- und vorgelagerten Emissionen für jedes der 10 im Jahr 2014 auf dem US-Markt erhältlichen PHEV. ⓘ

Vergleich der von der EPA geschätzten Auspuff- und vorgelagerten CO2-Emissionen(1) für die im September 2014 auf dem US-Markt erhältlichen Plug-in-Hybride des Jahres 2014 ⓘ
Fahrzeug	EPA-Bewertung kombiniert EV/Hybrid (mpg-e)	Nutzwert faktor(2) (Anteil EV Kilometer)	Auspuff-CO2 (g/mi)	Auspuffrohr + gesamtes vorgelagertes CO2
				Niedrig (g/mi)	Durchschnittlich (g/mi)	Hoch (g/mi)
BMW i3 REx(3)	88	0.83	40	134	207	288
Chevrolet Volt	62	0.66	81	180	249	326
Cadillac ELR	54	0.65	91	206	286	377
Ford C-Max Energi	51	0.45	129	219	269	326
Ford Fusion Energi	51	0.45	129	219	269	326
Honda Accord Plug-in-Hybrid	57	0.33	130	196	225	257
Toyota Prius Plug-in-Hybrid	58	0.29	133	195	221	249
BMW i8	37	0.37	198	303	351	404
Porsche Panamera S E-Hybrid	31	0.39	206	328	389	457
McLaren P1	17	0.43	463	617	650	687
Durchschnittliches Benzinauto	24.2	0	367	400	400	400
Anmerkungen: (1) Basierend auf 45% Autobahnfahrt und 55% Stadtfahrt. (2) Der Nutzwertfaktor gibt den prozentualen Anteil der Kilometer an, die ein durchschnittlicher Fahrer mit elektrischem Antrieb (im reinen Elektro- und Mischbetrieb) zurücklegt. (3) Die EPA stuft den i3 REx als seriellen Plug-in-Hybrid ein.

National Bureau of Economic Research

Die meisten Emissionsanalysen verwenden die durchschnittlichen Emissionsraten in den verschiedenen Regionen anstelle der Grenzerzeugung zu verschiedenen Tageszeiten. Der erstgenannte Ansatz berücksichtigt nicht den Erzeugungsmix innerhalb der zusammenhängenden Strommärkte und die sich im Laufe des Tages ändernden Lastprofile. In einer im November 2014 veröffentlichten Analyse von drei mit dem National Bureau of Economic Research (NBER) verbundenen Wirtschaftswissenschaftlern wurde eine Methode zur Schätzung der Grenzemissionen der Stromnachfrage entwickelt, die je nach Standort und Tageszeit in den Vereinigten Staaten variieren. In der Studie wurden Emissions- und Verbrauchsdaten für die Jahre 2007 bis 2009 verwendet und die Spezifikationen des Chevrolet Volt (vollelektrische Reichweite von 56 km) herangezogen. Die Analyse ergab, dass die Grenzwerte für Emissionen im oberen Mittleren Westen mehr als dreimal so hoch sind wie im Westen der USA, und innerhalb der Regionen sind die Werte für einige Stunden des Tages mehr als doppelt so hoch wie für andere. Bei der Anwendung der Ergebnisse der Grenzwertanalyse auf Plug-in-Elektrofahrzeuge stellten die NBER-Forscher fest, dass die Emissionen beim Laden von PEVs je nach Region und Tageszeit variieren. In einigen Regionen, wie im Westen der USA und in Texas, sind die CO₂-Emissionen pro Meile beim Fahren mit PEVs geringer als beim Fahren mit einem Hybridfahrzeug. In anderen Regionen, wie dem oberen Mittleren Westen, führt das Aufladen während der empfohlenen Zeit von Mitternacht bis 4 Uhr morgens dazu, dass PEVs mehr Emissionen pro Meile verursachen als ein durchschnittliches Auto, das derzeit auf der Straße unterwegs ist. Die Ergebnisse zeigen ein grundlegendes Spannungsverhältnis zwischen Stromlastmanagement und Umweltzielen, da die Stunden, in denen Strom am günstigsten zu produzieren ist, tendenziell auch die Stunden mit den höchsten Emissionen sind. Dies ist darauf zurückzuführen, dass kohlebefeuerte Kraftwerke, die höhere Emissionswerte aufweisen, am häufigsten zur Deckung des Grundbedarfs und der Stromnachfrage in Schwachlastzeiten eingesetzt werden, während Erdgaskraftwerke, die relativ niedrige Emissionswerte aufweisen, häufig zur Deckung des Spitzenbedarfs in Betrieb genommen werden. Dieses Muster der Brennstoffverlagerung erklärt, warum die Emissionsraten nachts tendenziell höher und während der Nachfragespitzen am Morgen und Abend niedriger sind. ⓘ

Produktion und Verkauf

Produktionsmodelle

Der Chevrolet Volt war bis September 2018 der meistverkaufte Plug-in-Hybrid der Welt. ⓘ

Seit 2008 sind Plug-in-Hybride sowohl von Spezialherstellern als auch von Herstellern von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor auf dem Markt erhältlich. Der F3DM, der im Dezember 2008 in China auf den Markt kam, war der erste serienmäßig verkaufte Plug-in-Hybrid der Welt. Der Chevrolet Volt, der im Dezember 2010 in den USA auf den Markt kam, war der erste serienmäßig hergestellte Plug-in-Hybrid eines großen Automobilherstellers. ⓘ

Verkäufe und Hauptmärkte

Ende 2017 waren weltweit 1,2 Millionen Plug-in-Hybridfahrzeuge auf den Straßen unterwegs. Im Jahr 2018 stieg der Bestand an Plug-in-Hybriden auf 1,8 Millionen, bei einem weltweiten Bestand von etwa 5,1 Millionen Plug-in-Elektro-Pkw. Im Dezember 2017 waren die Vereinigten Staaten mit einem Bestand von 360.510 Einheiten der weltweit größte Markt für Plug-in-Hybrid-Pkw, gefolgt von China mit 276.580 Fahrzeugen, Japan mit 100.860 Einheiten, den Niederlanden mit 98.220 und dem Vereinigten Königreich mit 88.660. ⓘ

Die weltweiten Verkäufe von Plug-in-Hybriden stiegen von über 300 Einheiten im Jahr 2010 auf fast 9.000 im Jahr 2011, erhöhten sich 2012 auf über 60.000 und erreichten 2015 fast 222.000. Im Dezember 2015 waren die Vereinigten Staaten mit einem Bestand von 193.770 Einheiten der weltweit größte Markt für Plug-in-Hybridfahrzeuge. Im Jahr 2016 wurden etwa 279.000 Plug-in-Hybridfahrzeuge für leichte Nutzfahrzeuge verkauft, so dass der weltweite Bestand an Plug-in-Hybrid-Elektroautos mit Straßenzulassung Ende 2016 auf fast 800.000 Fahrzeuge anstieg. Im Jahr 2017 wurden insgesamt 398.210 Plug-in-Hybridautos verkauft, wobei China mit 111.000 Einheiten das Land mit den meisten Verkäufen war, und der weltweite Bestand an Plug-in-Hybriden überschritt Ende 2017 die Marke von einer Million Einheiten. ⓘ

Entwicklung des Verhältnisses zwischen dem weltweiten Absatz von BEVs und PHEVs zwischen 2011 und 2019. ⓘ

Der weltweite Absatz von Plug-in-Elektrofahrzeugen verlagert sich seit einigen Jahren hin zu vollelektrischen Batteriefahrzeugen. Das weltweite Verhältnis zwischen vollelektrischen Fahrzeugen (BEVs) und Plug-in-Hybriden (PHEVs) stieg von 56:44 im Jahr 2012 auf 60:40 im Jahr 2015, auf 66:34 im Jahr 2017 und stieg auf 69:31 im Jahr 2018. ⓘ

Nach Ländern.

Die Niederlande, Schweden, das Vereinigte Königreich und die Vereinigten Staaten haben den größten Anteil an Plug-in-Hybrid-Verkäufen in Prozent der gesamten Plug-in-Elektro-Pkw-Verkäufe. Die Niederlande haben den weltweit größten Anteil an Plug-in-Hybriden an ihrem Bestand an Plug-in-Elektro-Pkw, mit 86.162 Plug-in-Hybriden, die Ende Oktober 2016 zugelassen waren, von 99.945 Plug-in-Elektro-Pkw und Transportern, was 86,2 % des Bestands an Plug-in-Elektro-Leichtfahrzeugen im Land entspricht. ⓘ

An zweiter Stelle steht Schweden mit 16.978 Plug-in-Hybridfahrzeugen, die zwischen 2011 und August 2016 verkauft wurden, was 71,7 % der gesamten Plug-in-Elektro-Pkw-Zulassungen entspricht. Die Plug-in-Hybrid-Zulassungen im Vereinigten Königreich beliefen sich bis August 2016 auf insgesamt 45.130 Einheiten, was 61,6 % der gesamten Plug-in-Pkw-Zulassungen seit 2011 entspricht. In den Vereinigten Staaten machen Plug-in-Hybride 47,2 % der 506.450 Plug-in-Elektroautos aus, die zwischen 2008 und August 2016 verkauft wurden. ⓘ

Im November 2013 waren die Niederlande das erste Land, in dem ein Plug-in-Hybrid die monatliche Rangliste der Neuwagenverkäufe anführte. Im November wurden die Verkäufe vom Mitsubishi Outlander P-HEV mit 2.736 Einheiten angeführt, der einen Marktanteil von 6,8 % der in diesem Monat verkauften neuen Pkw erreichte. Auch im Dezember 2013 war der Outlander P-HEV mit 4.976 Einheiten der meistverkaufte Neuwagen des Landes, was einem Marktanteil von 12,6 % an den Neuwagenverkäufen entspricht. Dank dieser Rekordverkäufe sind die Niederlande nach Norwegen das zweite Land, in dem Plug-in-Elektroautos die monatliche Rangliste der Neuwagenverkäufe angeführt haben. Im Dezember 2013 waren die Niederlande mit 1,45 zugelassenen Fahrzeugen pro 1.000 Einwohner das Land mit der höchsten Plug-in-Hybrid-Marktkonzentration. ⓘ

Die folgende Tabelle zeigt die Länder mit den höchsten Marktanteilen des Plug-in-Hybridsegments an den gesamten Neuwagenverkäufen im Jahr 2013:

Top-10-Länder nach Plug-in-Hybrid-Marktanteil an den Neuwagenverkäufen im Jahr 2013 ⓘ
Rangliste	Land	PHEV Markt Anteil(1) (%)	Rangliste	Land	PHEV Markt Anteil(1) (%)
1	Niederlande	4.72%	6	Island	0.25%
2	Schweden	0.41%	7	Finnland	0.13%
3	Japan	0.40%	8	Vereinigtes Königreich	0.05%
4	Norwegen	0.34%	9	Frankreich	0.05%
5	Vereinigte Staaten	0.31%	10	Schweiz	0.05%
Anmerkung: (1) Marktanteil der autobahntauglichen Plug-in-Hybride als Prozentsatz der gesamten Neuwagenverkäufe in dem Land im Jahr 2013.

Nach Modell

Laut JATO Dynamics ist der Mitsubishi Outlander P-HEV seit Dezember 2018 der meistverkaufte Plug-in-Hybrid der Welt. Seit der Markteinführung wurden bis September 2021 weltweit 290.000 Einheiten verkauft. Europa ist der führende Markt für den Outlander P-HEV mit 126.617 verkauften Einheiten bis Januar 2019, gefolgt von Japan mit 42.451 Einheiten bis März 2018. Die europäischen Verkäufe werden von Großbritannien mit 50.000 Einheiten bis April 2020 angeführt, gefolgt von den Niederlanden mit 25.489 Einheiten und Norwegen mit 14.196 Einheiten, jeweils bis März 2018. ⓘ

Die weltweiten Verkäufe des Chevrolet Volt und seiner Varianten beliefen sich bis Ende 2018 auf insgesamt rund 186.000 Einheiten, einschließlich rund 10.000 Opel/Vauxhall Amperas, die bis Juni 2016 in Europa verkauft wurden, und über 4.300 Buick Velite 5, die bis Dezember 2018 nur in China verkauft wurden (Rebadge der zweiten Volt-Generation). Die Volt-Verkäufe werden angeführt von den Vereinigten Staaten mit 152.144 ausgelieferten Einheiten bis Dezember 2018, gefolgt von Kanada mit 17.311 Einheiten bis November 2018. Bis September 2018 war der Chevrolet Volt der meistverkaufte Plug-in-Hybrid der Welt. ⓘ

An dritter Stelle steht der Toyota Prius Plug-in-Hybrid (Toyota Prius Prime) mit rund 174.600 weltweit verkauften Einheiten beider Generationen bis Dezember 2018. Die Vereinigten Staaten sind der führende Markt mit über 93.000 ausgelieferten Einheiten bis Dezember 2018. An zweiter Stelle steht Japan mit rund 61.200 Einheiten bis Dezember 2018, gefolgt von Europa mit fast 14.800 Einheiten bis Juni 2018. ⓘ

Die folgende Tabelle zeigt die Plug-in-Hybridmodelle mit kumulierten weltweiten Verkäufen von etwa oder mehr als 100.000 Einheiten seit der Einführung des ersten modernen Serien-Plug-in-Hybridautos, des BYD F3DM, im Jahr 2008 bis Dezember 2020:

Meistverkaufte Plug-in-Hybrid-Elektroautos mit Straßenzulassung zwischen 2008 und 2020 ⓘ
Modell	Markt Markteinführung	Weltweite Verkäufe		Kumulativ Verkäufe bis	Quellen
		Seit Markteinführung	2018
Mitsubishi Outlander P-HEV	Januar 2013	290,000	-	September 2021
Chevrolet Volt(1)	Dez 2010	~186,000	25,108	Dez 2018
Toyota Prius PHV	Jan 2012	174,586	45,686	Dez 2018
BYD Qin(2)	Dez 2013	136,818	47,425	Dez 2018
BYD Tang(2)	Jun 2015	101,518	37,146	Dez 2018
Anmerkungen: (1) Zusätzlich zu dem in Nordamerika verkauften Volt-Modell umfasst der kombinierte Absatz der Volt/Ampera-Familie etwa 10.000 in Europa verkaufte Opel Ampera und 1.750 Volt, 246 in Australien verkaufte Holden Volt, und 4.317 Einheiten des Buick Velite 5, der nur in China verkauft wurde (Rebadge der zweiten Volt-Generation). (2) Nur Verkäufe in China. Die Gesamtzahl des BYD Qin beinhaltet nicht die Verkäufe der vollelektrischen Variante (Qin EV300).

Staatliche Unterstützung und öffentlicher Einsatz

Subventionen und wirtschaftliche Anreize

Mehrere Länder haben Zuschüsse und Steuergutschriften für den Kauf neuer Plug-in-Elektrofahrzeuge (PEVs), einschließlich Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeugen, eingeführt, wobei der wirtschaftliche Anreiz in der Regel von der Batteriegröße abhängt. In den USA gibt es eine Steuergutschrift von bis zu 7.500 US-Dollar, und mehrere Bundesstaaten bieten zusätzliche Anreize. Das Vereinigte Königreich bietet einen Zuschuss für Plug-in-Autos bis zu einem Höchstbetrag von 5.000 GB£ (7.600 US-Dollar). Seit April 2011 bieten 15 der 27 Mitgliedstaaten der Europäischen Union steuerliche Anreize für elektrisch aufladbare Fahrzeuge, darunter alle westeuropäischen Länder sowie die Tschechische Republik und Rumänien. Außerdem erheben 17 Länder kohlendioxidbezogene Steuern auf Personenkraftwagen als abschreckenden Anreiz. Die Anreize bestehen aus Steuerermäßigungen und -befreiungen sowie aus Bonuszahlungen für Käufer von reinen Elektrofahrzeugen, Plug-in-Hybridfahrzeugen, Hybridfahrzeugen und einigen Fahrzeugen mit alternativen Kraftstoffen. ⓘ

Andere staatliche Unterstützung

Vereinigte Staaten ⓘ

Präsident Bush mit dem CEO von A123Systems auf dem South Lawn des Weißen Hauses bei der Besichtigung eines Toyota Prius, der mit der Hymotion-Technologie zu einem Plug-in-Hybridfahrzeug umgebaut wurde. ⓘ

Anreize für die Entwicklung von PHEVs sind im Energy Independence and Security Act von 2007 enthalten. Der Energy Improvement and Extension Act of 2008, der am 3. Oktober 2008 unterzeichnet wurde, gewährt eine Steuergutschrift für den Kauf von PHEVs. Präsident Barack Obamas Programm New Energy for America fordert die Einführung von 1 Million Plug-in-Hybridfahrzeugen bis 2015, und am 19. März 2009 kündigte er Programme an, die 2,4 Milliarden Dollar für die Entwicklung von Elektrofahrzeugen bereitstellen. ⓘ

Mit dem American Recovery and Reinvestment Act von 2009 wurden die Steuergutschriften geändert, einschließlich einer neuen Steuergutschrift für Umrüstsätze für Plug-in-Elektroantriebe und für Fahrzeuge mit 2 oder 3 Rädern. Die Gesamtsumme des Gesetzes, die für PHEVs vorgesehen ist, beläuft sich auf über 6 Milliarden Dollar. ⓘ

Im März 2009 kündigte das US-Energieministerium im Rahmen des American Recovery and Reinvestment Act zwei Ausschreibungen für Bundesmittel in Höhe von bis zu 2 Mrd. USD für im Wettbewerb vergebene Kostenteilungsvereinbarungen zur Herstellung fortschrittlicher Batterien und zugehöriger Antriebskomponenten sowie bis zu 400 Mio. USD für Demonstrations- und Einführungsprojekte zur Elektrifizierung des Verkehrs an. Diese Ankündigung wird auch dazu beitragen, das Ziel von Präsident Barack Obama zu erreichen, bis 2015 eine Million Plug-in-Hybridfahrzeuge auf die Straße zu bringen. ⓘ

Präsident Barack Obama hinter dem Steuer eines Chevy Volt während seines Rundgangs durch das General Motors Autowerk in Hamtramck, Michigan. ⓘ

Zu den öffentlichen Einsätzen gehören auch:

• USDOE's FreedomCAR. Das US-Energieministerium kündigte an, drei Unternehmen über einen Zeitraum von drei Jahren mit 30 Millionen Dollar zu fördern, um die Entwicklung von Plug-in-Hybridfahrzeugen voranzutreiben.
• Das USDOE gab die Auswahl der Navistar Corporation für eine Kostenteilung von bis zu 10 Millionen Dollar bekannt, um Plug-in-Hybrid-Schulbusse (PHEV) zu entwickeln, zu testen und einzusetzen.
• DOE und Schweden haben ein MOU geschlossen, um die Marktintegration von Plug-in-Hybridfahrzeugen voranzutreiben
• PHEV-Forschungszentrum
• Der Bürgermeister von San Francisco, Gavin Newsom, der Bürgermeister von San Jose, Chuck Reed, und der Bürgermeister von Oakland, Kalifornien, Ron Dellums, kündigten einen Neun-Stufen-Plan an, um die Bay Area zur "Elektrofahrzeug-Hauptstadt der USA" und der Welt zu machen. Auch Partnerschaften mit Coulomb, Better Place und anderen werden vorangetrieben. Die ersten Ladestationen wurden in San Jose aufgestellt (weitere Informationen unter Plug-in-Hybride in Kalifornien).
• PHEV-Pilotprojekt im Bundesstaat Washington
• Der Vorschlag des texanischen Gouverneurs Rick Perry für eine staatliche Steuergutschrift in Höhe von 5.000 Dollar für PHEVs in Gemeinden, in denen die Umweltbedingungen nicht erfüllt sind
• Seattle, einschließlich der auf öffentliche Fahrzeuge umgerüsteten Flotte der Stadt, des Hafens von Seattle, des King County und der Puget Sound Clean Air Agency ⓘ

Europäische Union

Die Elektrifizierung des Verkehrs (Elektromobilität) ist eine Priorität im Forschungsprogramm der Europäischen Union. Sie spielt auch eine wichtige Rolle im Europäischen Konjunkturprogramm, das im November 2008 im Rahmen der Green Car Initiative vorgestellt wurde. Die GD TREN wird im Rahmen der Green Car Initiative ein großes europäisches "Elektromobilitäts"-Projekt zu Elektrofahrzeugen und der dazugehörigen Infrastruktur mit einem Gesamtbudget von rund 50 Millionen Euro unterstützen. ⓘ

Unterstützende Organisationen

Zu den Organisationen, die Plug-in-Hybride unterstützen, gehören der World Wide Fund for Nature", die National Wildlife Federation und CalCars. ⓘ

Andere unterstützende Organisationen sind Plug In America, die Alliance for Climate Protection, Friends of the Earth, das Rainforest Action Network, das Rocky Mountain Institute (Project Get Ready), der San Francisco Bay Area Council, die Apollo Alliance, die Set America Free Coalition, die Silicon Valley Leadership Group und das Plug-in Hybrid Electric School Bus Project, ⓘ

FPL und Duke Energy haben erklärt, dass bis 2020 alle Neuanschaffungen von Flottenfahrzeugen Plug-in-Hybrid- oder reine Elektrofahrzeuge sein werden. ⓘ

Eigenschaften

Plug-in-Hybrid-Fahrzeuge verbinden Vor- und Nachteile von Elektrofahrzeugen und Verbrennerfahrzeugen. Auf kürzeren Strecken und bei Verkehrseinschränkungen für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren kann das Fahrzeug mit dem elektrischen Antrieb leise, lokal emissionsfrei und effizient mit Strom aus dem Akku fahren, während durch den zweiten Antrieb (z. B. den Verbrennungsmotor) auch dann noch gefahren werden kann, wenn der Akku leer ist, womit eine hohe Reichweite und schnelles Nachtanken möglich wird. Auf der anderen Seite stehen Nachteile, vor allem die Komplexität und die hohen Herstellungskosten. Diese liegen meistens, u. a. wegen des größeren Akkus, über denen eines nicht per Steckdose ladbaren Hybridfahrzeugs. Die Integration zweier weitgehend vollständiger Antriebssysteme führt außerdem zu einem erhöhten Fahrzeuggewicht. Bei einer Bauweise mit Reichweitenverlängerer (Range Extender, REX – s. u.) wird die Dauerhöchstgeschwindigkeit auf Langstrecken bei leerem Akku meist durch die begrenzte Leistung des Reichweitenverlängerers limitiert. ⓘ

Entwicklungslinien

Die Entwicklung des Plug-in-Hybrids hat im Vergleich mit Hybridfahrzeugen ohne externe Lademöglichkeit erst vergleichsweise spät eingesetzt. Grundsätzlich lassen sich dabei zwei Entwicklungslinien unterscheiden, die durch die Weiterentwicklung zweier unterschiedlicher Antriebskonzepte geprägt sind. Sowohl die hybriden Antriebe (so genannte Vollhybride) als auch die rein elektrischen Antriebe können als Vorläufer betrachtet werden. ⓘ

Bei den Vollhybriden, z. B. Toyota Prius, kann in bestimmten Fahrzuständen (betriebswarm, geringe Geschwindigkeit, geringer Leistungsbedarf) rein elektrisch gefahren werden. Der Akku muss zunächst jedoch entweder direkt durch den Verbrennungsmotor geladen werden oder indirekt durch die Nutzbremse bzw. Rekuperation. Ist der Akku weitgehend entladen, dann wird der elektrische Antrieb von der Steuerung nicht freigegeben. Der Akku eines PHEV aus dieser Entwicklungslinie ist meist nicht viel größer als der eines Vollhybrids. Er kann jedoch auch an einer Stromtankstelle oder der heimischen Steckdose aufgeladen werden. Dadurch kann ein deutlich größeren Anteil der gefahrenen Kilometer ohne Verbrennen von Benzin erfolgen als bei einem Vollhybrid, muss doch die für elektrisches Fahren notwendige Energiemenge nicht erst während der Fahrt mit dem Verbrennungsmotor erzeugt werden, sondern kann bereits durch vorheriges Aufladen an der Steckdose bereitgestellt werden. ⓘ

Die Entwicklung eines PHEV basierend auf einem Elektrofahrzeug mit einem Range Extender erfolgte aus einer ganz anderen Motivation heraus. Hier sollte zum Teil auf der Basis eines Elektrofahrzeugs die Möglichkeit geschaffen werden, die Fahrt fortzusetzen und ggf. den Akku auch während einer Fahrt aufladen zu können, wenn der Ladezustand eine Weiterfahrt sonst unmöglich gemacht hätte. Beim BMW i3 kann der optionale Zweizylindermotor aus einem Roller nur den Akku, aber nicht mechanisch die Räder antreiben, wodurch der i3 ein sogenanntes „serielles Hybridfahrzeug“ ist. Im Opel Ampera dient der Verbrennungsmotor vor allem als Stromerzeuger für den elektrischen Antrieb, wenn der Ladezustand der Batterie zu niedrig ist; dabei dient der zweite Elektromotor als Generator. Sowohl der zweite E-Motor als auch der Verbrennungsmotor können bei Bedarf, z. B. höhere Geschwindigkeiten, mechanische Antriebsleistung erbringen, indem sie über ein Planetengetriebe des Voltec-Antriebs in den Antriebsstrang eingekuppelt werden. Der große „erste“ Elektromotor ist immer der Hauptantriebsmotor. ⓘ

Der Unterschied zwischen den beiden Plug-in-Charakteristiken, PHEV nah am Vollhybrid oder nah am E-Fahrzeug, besteht im Wesentlichen darin, welche Energiezuführung die primäre und welche die sekundäre ist. Während der Antrieb mit einem Elektromotor durch die Bezeichnung „hybridelektrisch“ festgelegt ist, lässt der Begriff die Art des zweiten Antriebs erst einmal offen. In der Regel ist dieser jedoch ein konventioneller Verbrennungsmotor, so bei dem ab 2003 angebotenen, aber mittlerweile wieder eingestellten Renault Kangoo Elect'road. ⓘ

Kritik

Die Klimabilanz von Plug-in-Hybridfahrzeugen hängt wesentlich davon ab, wie häufig es elektrisch gefahren wird. Ein White Paper des Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung und des International Council on Clean Transportation zeigt, dass bei Plug-in-Hybriden im tatsächlichen Fahrbetrieb vorrangig der Verbrennungsmotor genutzt wird. In Deutschland werden bei Fahrzeugen von Privatpersonen im Schnitt 43 Prozent der Strecken elektrisch gefahren, bei Firmenwagen sind es 18 Prozent der Strecken. Ein Vergleich des Kraftstoffverbrauchs zwischen dem standardisierten NEFZ-Test und dem Realbetrieb zeigt folglich eine deutliche Diskrepanz auf. So ist bei Privatfahrzeugen in Deutschland der Verbrauch im Realbetrieb zwei bis vier mal so hoch wie im Testzyklus, bei Dienstwagen liegt der Faktor bei drei bis vier. In den USA, Kanada und Norwegen ist der Verbrauch hingegen nur doppelt so hoch. Schuld an dieser Diskrepanz sei die seltene Nutzung der Ladeinfrastruktur. So würden Privatnutzer in Deutschland ihr Fahrzeug nur an drei von vier Fahrtagen laden, Dienstwagen würden nur an jedem zweiten Fahrtag geladen. Eine ebenfalls geringe Nutzung gebe es in China, wohingegen sie in Norwegen und den USA höher liege. Eine Handlungsempfehlung des Papers sind realistischere Tests, Anreize für das häufigere Laden und eine bessere Förderung für die Installation einer privaten Ladestation. ⓘ

Auch an anderer Stelle wird auf fehlende Lade-Anreize verwiesen. So wird bei Dienstwagen die recht seltene Nutzung des Elektroantriebs darauf zurückgeführt, dass Fahrer oftmals von ihren Arbeitgebern Tankkarten ausgestellt bekommen, mit denen kostenlos getankt werden kann, wohingegen das Laden selbst bezahlt werden muss. Selbst wenn das Fahrzeug vor Fahrtantritt geladen wurde, kann es im Fahrbetrieb zu einer Nutzung des Verbrennungsmotors kommen, wenn die Akkukapazität nicht ausreichend hoch ist. Eine Arbeitsgruppe der von der Bundesregierung eingesetzten Nationalen Plattform Zukunft der Mobilität kommt zu dem Schluss, dass elektrische Reichweiten von etwa 80 bis 100 Kilometern im Realbetrieb angestrebt werden sollten. Nach Angaben der Bundesregierung hatten jedoch nur 3,1 % der in Deutschland im Jahr 2020 neu zugelassenen Plug-in-Hybrid-Pkw eine elektrische Reichweite von mehr als 80 Kilometern. ⓘ

2007 hatte Hondas Präsident Takeo Fukui die Entwicklungslinie der Plug-In-Hybride kritisiert: Er betrachte diese Fahrzeuge als batteriebetriebene Elektrofahrzeuge, die überflüssigerweise einen Verbrennungsmotor und Benzintank mit sich herumschleppen. ⓘ

Förderung

Beim Kauf oder beim Leasing eines Plug-in-Hybridfahrzeugs kann in Deutschland grundsätzlich ein staatliches Förderprogramm in Anspruch genommen werden. Die Förderbeträge sind etwas niedriger als für reine Elektroautos. Zwischen der Einführung des Programms im Jahr 2016 und Ende 2020 wurden Plug-in-Hybridfahrzeuge mit insgesamt rund 278 Mio. Euro gefördert. Aufgrund der im Alltag meist schlechteren Ökobilanz von Plug-in-Hybriden wird diese Förderung kritisiert. ⓘ

Vorteile bestehen in Deutschland seit dem Jahr 2019 auch durch eine Besserstellung von Plug-in-Hybridfahrzeugen gegenüber konventionell betriebenen Fahrzeugen im Rahmen der Dienstwagenbesteuerung. Die Bundesregierung schätzt die dadurch entstandenen Steuermindereinnahmen für das Jahr 2019 auf 35 Mio. Euro und für das Jahr 2020 auf 95 Mio. Euro. ⓘ

Plug-in-Hybridfahrzeuge, die die Mindestanforderungen des Elektromobilitätsgesetzes erfüllen und ein E-Kennzeichen besitzen, können in Deutschland von Kommunen im Straßenverkehr bevorrechtigt werden. Dazu kann beispielsweise kostenfreies Parken oder die Mitbenutzung von Busspuren gehören. ⓘ

Alternative Ansätze und Varianten

Sonderform des Hybrid: Im Wagen Elektromotor und Akkus, im Anhänger bei Bedarf Verbrennungsmotor, Treibstofftank und Generator, der Genset trailer von AC Propulsion tzero ⓘ

Um die Zusatzlast (Mehrgewicht) im Alltagsbetrieb in Fällen zu vermeiden, in denen die Reichweite der Batterien ausreicht, wurden drei Konzepte entwickelt:

• Die Mindset AG unter Leitung von Murat Günak wollte den Verbrennungsmotor mühelos ausbaubar gestalten. Die Entwicklung wurde jedoch 2009 weitgehend eingestellt.
• Die US-Firma AC Propulsion setzt auf einen Generatorenanhänger, den sie Genset trailer nennt. Das Zusatzgewicht wird also nur für Langstrecken mitgeführt.
• Beim Prototyp Opel Twin wurden entweder Batterie und Elektroantrieb mitgeführt oder für Langstrecken ein Dreizylinder-Verbrennungsmotor. ⓘ