Alternative Antriebe für Autos

• Der Antrieb mit Hilfe von Kraftstoff muss reduziert werden
• Als vielversprechende Alternativen gelten aktuell Wasserstoff-, Elektro- und Hybrid-Fahrzeuge
• Alternative Antriebe versprechen insgesamt geringere CO2 Emissionen
• Der Entwicklungsstand der Antriebssysteme ist unterschiedlich

Neben dem Engpass gibt es jedoch einen weitaus wichtigeren Faktor – unsere Umwelt. Verbrennungsmotoren, die mit derartigen Kraftstoffen betrieben werden, setzen eine relativ große Menge an CO2 frei. Das Kohlenstoffdioxid verstärkt anschließend den Treibhauseffekt und setzt so zusätzlich unserem kritischen Klimawandel zu. Zudem gelangen gesundheitsgefährdende Schadstoffe wie Stick- und Schwefeloxide in die Luft.

All das zeigt: Alternative Antriebe sind für unsere Zukunft nicht nur wichtig, sondern essenziell. Durch neue Hybridtechniken und weitere Innovationen im Bereich von Neuwägen, können wir Verbrennungsmotoren und den Antrieb mit Erdöl Schritt für Schritt ersetzen. Auf diese Weise wird es uns ermöglicht, saubere Energieträger in unsere Infrastruktur zu integrieren und sowohl die Umwelt als auch die eigene Gesundheit weniger zu gefährden. Gleichzeitig versprechen alternative Antriebe für Automobile neue Möglichkeiten der individuellen Mobilität.

Die Leistungsstärke der alternativen Antriebe lässt sich schwer pauschalisieren. Grundsätzlich hängt sie vom gegebenen Drehmoment ab. Es gibt allerdings durchaus Hybrid- und andere Techniken, die eine stärkere Leistung und eine schnellere Beschleunigung als herkömmliche Verbrennungsmotoren erzielen.

Deutlich spürbar ist dies oft auch bei Fahrzeugen, die mit Strom oder Wasserstoff arbeiten. Die Energie kann hier sofort aus Brennstoffzelle oder Batterie abgegriffen werden, weshalb ein derartiges Auto auf das Betätigen des Gaspedals stärker reagiert als andere Fahrzeuge. Durch die direkte Verfügbarkeit der Energie gibt es eine schnelle Beschleunigung. Die PS-Leistung von Fahrzeugen mit alternativer Antriebstechnik variiert allerdings stark. Daher liegt sie teilweise über vergleichbaren Modellen mit Verbrennungsmotor und teilweise darunter.

Alternative Antriebe gibt es mit Wasserstoff, als Hybrid und in vielen weiteren Ausführungen. Da der Markt in den letzten Jahren von steigenden Neuzulassungen profitiert, nutzen einige Hersteller ihre Chance, stetig neuere Technologien zu präsentieren. Dies bietet zwar einerseits den Vorteil, verschiedene Auswahlmöglichkeiten zu haben und Schadstoffe gleich auf verschiedene Weise reduzieren zu können, andererseits wird so jedoch auch die Entwicklung mancher Autos der Zukunft ausgebremst. Auch die Infrastruktur für Elektroauto und Co. hängt derzeit noch hinterher. Welche alternativen Antriebe Benzin und Diesel in der Zukunft ersetzen könnten, hängt daher sowohl von der Weiterentwicklung des Antriebs selbst als auch der Infrastruktur ab.

Wenn es um alternative Antriebstechnologien geht, ist das Elektroauto ein Paradebeispiel. Eigentlich ist es sogar älter als der Verbrennungsmotor. Um 1900 gab es mehr batteriebetriebene Fahrzeuge als solche mit Kraftstoff. Mit der Entwicklung des elektrischen Anlassers verschwanden die Autos mit Strom-Zufuhr aber praktisch vom Markt. Nun geht der Trend zurück zum Elektroantrieb. Elektroautos punkten bei Sauberkeit, sparsamem Ressourcenverbrauch und geringer Lärmbelastung. Wird der Strom aus regenerativen Energiequellen erzeugt, fallen außerdem so gut wie keine Emissionen an. In Deutschland sind Elektroautos im Verkehr noch nicht allzu verbreitet. In China und der USA werden aber bereits mehrere hunderttausend Fahrzeuge pro Jahr verkauft.

Das Hybrid-Auto folgt dem Konzept: ein Fahrzeug, zwei Antriebe. Kombiniert werden ein Elektro- und ein Verbrennungsmotor. Das Ziel ist es, dass die jeweiligen Stärken die Schwächen der anderen Antriebsart kompensieren. Auf der Kurzstrecke, vor allem bei innerstädtischen Touren, trumpft der Elektroantrieb auf: Er ist leise, sparsam und sauber. Bei längeren Ausflügen oder Autobahnfahrten wird dann auf den Benziner mit größerer Reichweite umgestellt. Die Erfolgsgeschichte dieses alternativen Antriebs begann mit dem Toyota Prius, dem ersten Hybrid in Serienproduktion. Deutschlandweit sind mittlerweile mehrere Hunderttausend Autos mit Hybridantrieb gemeldet. Auch große, schwere Fahrzeuge wie SUVs werden mit dem Hybridtechnik angeboten. Eine neue Entwicklungsstufe ist der Plug-in-Hybrid, bei dem die Akkus nicht nur über den Verbrennungsmotor, sondern auch über Strom von der Steckdose aufgeladen werden können.

100 Prozent saubere Energie, 0 Prozent Reichweitenproblem – das ist das große Versprechen von Autos, die mit Wasserstoff, beziehungsweise einer Brennstoffzelle angetrieben werden. Unter den alternativen Antrieben gilt dieser Antrieb als besonders zukunftsträchtig, in technischer Hinsicht stellt er aber auch die größten Herausforderungen. Als Kraftstoff wird Wasserstoff verwendet. Damit er in flüssiger Form transportiert werden kann, muss er in einem Tank mit 700 bis 800 bar Druck gespeichert werden. Innerhalb der Brennstoffzelle reagieren der Wasserstoff und der Sauerstoff aus der Luft zu Wasser. Die freigesetzte Energie wird in Strom umgewandelt, der einen Elektro-Motor antreibt. Es entstehen weder Abgase noch Schadstoffe, nur Wasser und Wärme. Autos, die Wasserstoff als alternativen Kraftstoff nutzen, gehören daher zur Klasse der „Null Emission Autos“ (Zero Emission Vehicles). Auch der Strom für die Bordelektronik entspringt der Brennstoffzelle.

Eine günstige Alternative zu Benzin ist Autogas. Das Flüssiggas wird auch unter der Bezeichnung LPG (Liquified Petroleum Gas) verkauft. Bei diesem Stoff handelt es sich um ein Nebenprodukt, das bei der Raffinerie von Erdöl und Erdgas gewonnen wird. Autogas ist ein Gemisch aus Butan und Propan, das in Verbrennungsmotoren als Benzin-Ersatz verwendet werden kann. Es verbrennt ohne feste Rückstände, setzt bis zu 80 % weniger Stickoxide frei und hinterlässt so deutlich weniger Schadstoffe wie beispielsweise Schwefeldioxid. Um Autogas zu nutzen, kann man eine Gasanlage im Fahrzeug nachrüsten. Eine Chance, auf diese Alternative zurückzugreifen, erhalten somit nicht nur Neuwagen, sondern auch Gebrauchte. Hersteller wie Dacia, Fiat und Renault bieten Modelle an, die schon werkseitig für den Antrieb mit Autogas ausgerüstet sind.

Erdgas sollte nicht mit Autogas verwechselt werden, auch wenn beide Gase bei Benzin-Motoren eingesetzt werden. Erdgas besteht hauptsächlich aus Methan. Die Energiedichte ist sehr gering. Damit Erdgas die notwendige Energiemenge erreicht, um ein Auto antreiben zu können, muss es daher auf 200 bar verdichtet werden. An Tankstellen wird es unter der Bezeichnung CNG (Compressed Natural Gas) angeboten. Fast alle Benzin-Motoren können auf Erdgas-Betrieb umgerüstet werden. Aufwendig ist allerdings die Installation des Tanks, der meist im Kofferraum eingebaut wird. Dadurch verfügt man über deutlich weniger Platz für Gepäck. Bei Serienfahrzeugen, zum Beispiel von Opel oder Audi, wird der Tank hingegen platzsparend unter dem Fahrzeugboden installiert. Hersteller wie Audi, Fiat, Seat, Skoda und VW bieten Erdgasfahrzeuge an.

Bioethanol gehört zu den alternativen Kraftstoffen, die ohne hohen Aufwand in Benzin­motoren eingesetzt werden können. Chemisch gesehen handelt es sich um Ethanol, also eine Form von Alkohol. Seinen Namen verdankt Bioethanol dem Umstand, dass er aus Biomasse wie Weizen, Roggen oder Zuckerrüben gewonnen wird. Bioethanol ist flüssig, verbrennt schwefelfrei, produziert weniger Schadstoffe, und auch die CO2 Emissionen sind geringer. Es wird in unterschiedlichen Mischformen angeboten. Die reine Form läuft unter der Bezeichnung E100, die aber nur in speziellen Motoren eingesetzt werden kann. Üblicher ist die Mischung E85. Hier besteht der Kraftstoff zu 85 Prozent aus Bioethanol, bei den übrigen 15 Prozent handelt es sich um normales Benzin.

Während Bioethanol nur in Ottomotoren eingesetzt wird, handelt es sich bei Biodiesel um einen alternativen Kraftstoff zum Diesel. Biodiesel wird durch einen chemischen Prozess gewonnen. Als Rohstoffe kommen Pflanzenöle oder tierische Fette infrage. In Europa verwendet man vorwiegend Rapsöl zur Biodiesel-Herstellung, in den USA setzt man überwiegend Sojaöl ein, in Asien vor allem Palmöl. Die Vor- und Nachteile von Biodiesel werden kontrovers diskutiert. Positiv wirkt sich aus, dass die Umwelt durch den gesamten Produktions- und Verbrennungsprozess hindurch mit relativ wenig CO2 belastet wird. Zudem sorgt Biodiesel auch für weniger Schwefeloxide. Allerdings können unter Umständen vermehrt Schadstoffe wie Stickoxide oder polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe freigesetzt werden. Auch die Konkurrenz zum Nahrungsmittelanbau wird kritisch gesehen.

Eine Zeit lang wurde auch Pflanzenöl als alternativer Kraftstoff für Diesel-Fahrzeuge erwogen. Denn im Prinzip eignet sich ein pflanzliches Öl sehr gut für die Verbrennung in Dieselmotoren. Sie erfolgt sauber, hinterlässt also keine Rückstände. Das größte Problem ist aber der große Unterschied in der Viskosität: Diesel besitzt bei normalen Umgebungstemperaturen eine geringere Viskosität – er „fließt“ also besser als Rapsöl. Während bei Biodiesel die Öle so umgewandelt werden, dass sie direkt im Dieselmotor verwendet werden können, erfordert Pflanzenöl eine technische Anpassung des Motors.

Der bedeutendste Vorteil alternativer Antriebe besteht in der Reduzierung der CO2 Emissionen und somit dem Ausstoß deutlich weniger Schadstoffe. Zu den Nachteilen zählt hingegen, dass die Alternativen im Vergleich zum Verbrennungsmotor recht teuer und die Antriebssysteme teilweise nicht vollständig ausgereift sind.

Der Umfang der Vor- und Nachteile richtet sich nach dem Antriebssystem selbst und kann somit nicht pauschalisiert werden. Im Folgenden zeigen wir Ihnen daher alle Vor- und Nachteile alternativer Antriebe im Detail:

Zur Ermittlung der günstigsten Variante spielen sowohl der Kaufpreis des Fahrzeugs als auch Kraftstoff, Versicherung und Steuern eine große Rolle. Laut einer Studie der Statista¹ kann ein Auto mit Elektroantrieb derzeit insgesamt am günstigsten erworben werden. Als teuerste alternative Antriebe gelten hingegen Systeme, die auf synthetische Kraftstoffe zurückgreifen.

Autos mit Brennstoffzelle gelten aktuell als zweitteuerste Lösung. Dies liegt vor allem daran, dass die Herstellung von Wasserstoff recht teuer ist und ein Transport in speziellen Wasserstoff-Tankstellen zusätzliche Kosten verursacht. Je nach Weiterentwicklung der unterschiedlichen alternativen Antriebstechnologien könnte das Elektroauto in Zukunft jedoch auch wieder abgelöst werden. Dies hängt ganz davon ab, wie schnell verschiedene Hersteller ihre Antriebe in den nächsten Jahren weiterentwickeln werden und wie teuer Ressourcen und somit Kraftstoffe demnach sind.