Plug-in hybride: wat is het en hoe werkt het?
Een plug-in hybride is een auto met twee aandrijvingen aan boord: een gewone verbrandingsmotor op benzine of diesel, én een elektromotor die stroom haalt uit een accupakket. Het bijzondere zit in dat laatste woord van de naam: "plug-in" betekent dat je die accu, net als bij een volledig elektrische auto, kunt opladen door de auto in te pluggen op een stopcontact of laadpaal. Daardoor kan een plug-in hybride (vaak afgekort tot PHEV, van plug-in hybrid electric vehicle) een flink stuk puur elektrisch rijden voordat de brandstofmotor eraan te pas komt.
Een handige vergelijking: stel je een huishouden voor met zowel een elektrische fiets als een bestelbusje. Voor het dagelijkse boodschappenrondje of de rit naar school pak je de fiets: stil, schoon en goedkoop. Moet je verhuisspullen vervoeren of een lange afstand overbruggen, dan gebruik je het busje. Een plug-in hybride combineert dat idee in één voertuig: voor de korte, dagelijkse ritjes rijd je elektrisch, en zodra de accu leeg is of je een lange reis maakt, neemt de verbrandingsmotor het over zonder dat je iets hoeft te doen.
Wat is het precies?
Onder de motorkap van een plug-in hybride zitten in essentie drie hoofdonderdelen: een verbrandingsmotor, een of meerdere elektromotoren, en een accupakket. Dat accupakket is aanzienlijk groter dan bij een gewone (niet-oplaadbare) hybride: waar een klassieke hybride, zoals de eerste Toyota Prius uit 1997, het met een paar kilowattuur (kWh) aan batterijcapaciteit moet doen, hebben plug-in hybrides doorgaans tussen de 8 en 20 kWh aan boord. Een kilowattuur is een eenheid van energie, vergelijkbaar met de maat waarmee je stroomverbruik thuis wordt afgerekend.
Dat grotere accupakket, gekoppeld aan een boordlader die stroom van het stopcontact geschikt maakt voor de accu, is precies het verschil met een gewone hybride. Een gewone hybride kun je niet aansluiten op een laadpaal; die accu wordt alleen opgeladen door de verbrandingsmotor zelf en door remenergie terug te winnen. Een plug-in hybride kan dat ook, maar heeft daarnaast de mogelijkheid om extern, dus via het elektriciteitsnet, bij te laden. Het verschil met een volledig elektrische auto is precies andersom: die heeft helemaal geen verbrandingsmotor en is dus voor zijn actieradius volledig afhankelijk van de accu.
In de praktijk schakelt de auto tussen verschillende rijmodi. In de EV-modus (electric vehicle-modus) rijdt de auto uitsluitend op de elektromotor, mits er voldoende lading in de accu zit en je niet te hard optrekt. Zodra de accu leegraakt of je meer vermogen nodig hebt, springt de verbrandingsmotor bij in de hybride modus, waarbij beide aandrijvingen samenwerken. Bij afremmen wordt vaak regeneratief geremd: de elektromotor werkt dan tijdelijk als generator en zet bewegingsenergie om in elektriciteit, die teruggaat naar de accu in plaats van verloren te gaan als warmte in de remmen.
Wat wil men ermee bereiken?
Het belangrijkste doel van een plug-in hybride is het verminderen van uitstoot en brandstofverbruik op de ritten die de meeste mensen dagelijks maken: korte tot middellange afstanden naar werk, school of de supermarkt. Omdat een flink deel van die ritten binnen de elektrische actieradius valt, kan een plug-in hybride in de praktijk een groot deel van de tijd emissievrij rijden, zonder dat de eigenaar zich zorgen hoeft te maken over een lege accu op de snelweg, iets dat weleens "laadangst" wordt genoemd.
Voor autofabrikanten en overheden speelt er ook een regulatoir belang. De Europese Unie hanteert CO2-normen waaraan de gemiddelde uitstoot van de vlootverkoop van een fabrikant moet voldoen, en China kent een quotasysteem voor zogeheten New Energy Vehicles (NEV), waarin plug-in hybrides meetellen. Voor veel fabrikanten fungeert de plug-in hybride als een overbruggingstechniek: een manier om de gemiddelde CO2-uitstoot te verlagen en klanten alvast te laten wennen aan elektrisch rijden, zonder dat zij volledig afhankelijk worden van laadinfrastructuur die nog niet overal even dekkend is.
Toch is er stevige, eerlijke kritiek op deze belofte. Onderzoek van onder meer het International Council on Clean Transportation (ICCT) en de Europese Commissie zelf heeft laten zien dat er een aanzienlijke kloof bestaat tussen de officiële testverbruikswaarden, gemeten volgens de WLTP-testcyclus (Worldwide Harmonised Light Vehicle Test Procedure), en het werkelijke verbruik in de praktijk. Veel eigenaren van plug-in hybrides, met name berijders van leaseauto's, laden hun auto namelijk niet consequent op en rijden dan grotendeels op de zwaardere verbrandingsmotor terwijl ze een extra accupakket meeslepen. Daardoor kan de praktijkuitstoot een veelvoud zijn van de officiële cijfers. Dit is geen hypothetisch risico maar een herhaaldelijk gemeten effect, en het heeft de laatste jaren geleid tot aangepaste regelgeving.
Voorbeelden uit de praktijk
De Chevrolet Volt, die in 2010 in de Verenigde Staten op de markt kwam, geldt als een van de eerste in serie geproduceerde plug-in hybrides. Hij gebruikte een architectuur waarbij de verbrandingsmotor vooral als generator diende om de elektromotor van stroom te voorzien zodra de accu leeg was.
De Toyota Prius Plug-in Hybrid volgde in 2012, gebaseerd op het succesvolle, al langer bestaande hybridesysteem van de gewone Prius. Latere generaties, verkocht onder de naam Prius Prime, breidden de elektrische actieradius geleidelijk uit.
De Mitsubishi Outlander PHEV, geïntroduceerd in 2013, werd jarenlang de bestverkochte plug-in hybride SUV in Europa, mede dankzij fiscale voordelen voor zakelijke rijders in landen als Nederland en het Verenigd Koninkrijk.
In het premiumsegment bracht Volvo in 2015 de XC90 T8 Twin Engine uit, een grote SUV die verbrandingsmotor en elektromotor combineerde om zowel prestaties als een elektrische actieradius te bieden.
Meer recent heeft BYD uit China vanaf 2021 zijn zogeheten DM-i-technologie (Dual Mode-i) op grote schaal uitgerold, in modellen als de Qin Plus en de Song Plus. Dit systeem is specifiek geoptimaliseerd voor laag brandstofverbruik in de hybride modus en heeft in korte tijd bijgedragen aan een enorme groei van plug-in hybride verkopen in China.
Hoe ver is de techniek?
Plug-in hybride techniek is inmiddels volwassen en commercieel wijdverspreid; het gaat niet om een experimentele technologie maar om een productcategorie die al meer dan tien jaar in serie wordt gebouwd door tientallen fabrikanten. Wat wel duidelijk vooruitgaat, is de elektrische actieradius. Vroege modellen zoals de eerste Prius Plug-in Hybrid haalden slechts zo'n 15 tot 20 kilometer op de accu alleen; recente modellen, vaak met grotere en soms lithium-ijzerfosfaat (LFP) accupakketten, komen op 80 tot ruim 100 kilometer elektrisch bereik.
De belangrijkste obstakels zijn niet zozeer technisch van aard, maar liggen in gebruik, gewicht en kosten. Twee volledige aandrijflijnen in één auto betekenen meer gewicht, meer complexiteit en meer onderhoud dan bij een auto met slechts één aandrijfsysteem. Bovendien blijft, zoals eerder genoemd, de praktijkkloof tussen testcijfers en werkelijk verbruik een punt van zorg voor beleidsmakers.
Als reactie daarop is de regelgeving aangescherpt: vanaf 2025 wordt in de WLTP-testmethode een herziene "utility factor" gehanteerd, die een realistischer inschatting moet geven van hoeveel kilometers een gemiddelde eigenaar daadwerkelijk elektrisch rijdt, in plaats van uit te gaan van een optimistisch laadgedrag. Op de markt zelf is het beeld wisselend: in China groeit het aandeel plug-in hybrides sterk, mede dankzij overheidsstimulering, terwijl de verkopen in de Europese Unie schommelen naarmate subsidies en fiscale voordelen worden aangepast of afgebouwd. Sommige fabrikanten kiezen er inmiddels voor hun inspanningen te verleggen naar volledig elektrische modellen in plaats van verdere investeringen in plug-in hybride techniek.
Wie werken eraan?
Toyota geldt als pionier op het gebied van hybride aandrijving in het algemeen, met ervaring die teruggaat tot de introductie van de Prius in 1997, en bouwde daarop voort met plug-in modellen vanaf 2012. Mitsubishi, BMW Group, Volvo Cars (onderdeel van het Chinese Geely) en de Volkswagen Group, met merken als Volkswagen, Audi en Porsche, voeren eveneens plug-in hybrides in hun modellenaanbod. Stellantis, het concern achter onder meer Peugeot, Opel en Jeep, doet dat ook, met name in de SUV-segmenten.
In China is BYD uitgegroeid tot een van de dominante spelers op het gebied van plug-in hybride techniek, met zijn DM-i-systeem als vlaggenschiptechnologie. Naast fabrikanten spelen ook overheidsinstanties en onderzoeksorganisaties een sturende rol. De Europese Commissie bepaalt via CO2-regelgeving en de WLTP-testnormen onder welke voorwaarden plug-in hybrides meetellen in de vlootuitstoot van fabrikanten. Het Internationaal Energieagentschap (IEA) monitort wereldwijd de verkoopcijfers en marktontwikkeling van elektrische en plug-in hybride voertuigen. In China stuurt het Ministry of Industry and Information Technology het NEV-beleid dat de snelle groei van plug-in hybrides in dat land mede heeft aangejaagd.