Alternative Antriebe: Konzepte für die Zukunft

Wer sich heutzutage ein Auto kauft, hat nicht nur bezüglich Motorleistung, Marke, Modell oder Lackfarbe die Qual der Wahl: Auch dürfen sich die Kunden zwischen verschiedenen  Antriebsarten entscheiden – und somit aktiv einen Beitrag zum Umweltschutz leisten. Eine Reihe von Antriebstechnologien, die nur wenig mit dem herkömmlichen Verbrennungsmotor zu tun haben, bieten eine Alternative zu Benzinern und Diesel-Fahrzeugen.

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Die Autoindustrie ist im Bereich der Umweltschutzmassnahmen eine der innovativsten Industrien. Sie investiert jährlich Milliarden in neue Umwelttechnologien. So haben die Luftbelastung und der Schadstoffausstoss seit Mitte der 80er-Jahre massiv abgenommen. Aber auch die Automobilisten können einen ihren individuellen Vorstellungen entsprechenden Teil zu weiteren Reduktionen beitragen – zum Beispiel beim nächsten Autokauf mit der Wahl eines sparsamen und energieeffizienten Fahrzeugs. Die Mitarbeitenden der AGVS-Garagen sind dafür die kompetenten Berater.


Brennstoffzelle

In der Brennstoffzelle wird Wasserstoff (H2) mit Sauerstoff (O2) zusammengeführt, wobei als «Abgas» lediglich Wasser (H2O) entsteht. Die Wasserstoffatome müssen durch eine Membran «schlüpfen». Dabei bleiben die Elektronen «zurück», elektrischer Strom wird generiert. Nicht alle im Wasserstoff enthaltene Energie kann in Strom umgesetzt werden, ein Teil geht als Wärme verloren. Brennstoffzellen müssen deshalb gekühlt werden wie Verbrennungsmotoren auch. Etwa 20% des erzeugten Stroms werden für die Zufuhr von Wasserstoff und Luft (für den darin enthaltenen Sauerstoff) und die Abfuhr des entstehenden Wassers und der Abwärme benötigt.

Eine einzelne Brennstoffzelle liefert maximal 1,4 Volt (im realen Einsatz eher 0,7 bis 0,9 Volt). Sie werden seriell zu so genannten Stacks geschaltet, um höhere Spannungen zu erreichen. Beschleunigt ein Brennstoffzellenauto, muss die Wasserstoffzufuhr zu den Brennstoffzellen erhöht werden. Das braucht Zeit. Für schnelle Lastwechsel ist deshalb ein zweiter Energiespeicher nötig, wie zum Beispiel eine Batterie. Erste Brennstoffzellenfahrzeuge existieren bereits, weitere sind angekündigt. Nicht gelöst ist aber das Problem der Herstellung bzw. der Vertrieb von Wasserstoff. Deshalb ist nicht damit zu rechnen, dass Brennstoffzellenfahrzeuge vor 2030 eine wesentliche Rolle spielen werden.


Diesel-Hybrid

Dafür, dass es weniger Diesel-Hybride gibt als Hybride mit Benzinmotor, gibt es drei Hauptgründe: Die Verbrauchsvorteile von Dieselmotoren sind im Abnehmen begriffen. Zudem ist in den Hybrid-Hauptmärkten Japan und USA der Diesel wenig beliebt. Und bei Dieselmotoren ist das häufige Starten und Abstellen des Motors komplexer. Auch ist die Vermeidung zusätzlicher Luftschadstoffe aufwändiger.


Elektroauto

Das rein elektrische Auto treibt die Räder über einen oder mehrere Elektromotoren an. Es benötigt Batterien, um den Strom zu speichern. Batterien sind schwer. Um die Energie von einem Litern Benzin zu speichern, braucht es 100 Kilogramm Batterie. Die Elektroautos der 90er-Jahre hatten deshalb Reichweiten unter 100 km, die Ladezeit betrug 10 Stunden. In den letzten Jahren wurden grosse Fortschritte in der Batterietechnik gemacht. Reichweiten bis 400 km und wenige Stunden Ladedauer werden möglich. Erste Vertreter dieser neuen Generation von Elektroautos sind bereits auf den Markt. Oft wird davon ausgegangen, dass Hybridautos und Plug-in-Hybridfahrzeuge als Zwischentechnologie dienen werden, bevor in mehreren Jahrzehnten die reinen Elektroautos eine grosse Rolle spielen. Für die Langstrecken-Mobilität werden aber Autos mit Verbrennungsmotor, die auch von Jahr zu Jahr weiter verbessert werden, noch auf sehr lange Zeit hinaus die tragende Rolle haben.


Erdgas

Erdgasautos verbrennen Erdgas (oder auch Biogas) in einem modifizierten Benzinmotor. So genannte monovalente Erdgasautos sind auf den Einsatz von Erdgas optimiert und haben keinen oder nur einen kleinen Benzintank. Die bivalenten Erdgasfahrzeuge werden heute aber mehr verkauft, weil es je nach Wohnort noch nicht viele Erdgas-Tankstellen gibt. Weil Gas in Platz beanspruchenden Drucktanks mitgeführt werden muss, ist die Reichweite im Erdgasbetrieb kleiner.


Hybrid

In einem Hybridfahrzeug ist ein Verbrennungsmotor mit einem Elektromotor kombiniert. Das Auto kommt nie an die Steckdose, man tankt ausschliesslich Benzin oder Diesel. Der Elektromotor hat gerade dort seine volle Leistung, wo der Verbrennungsmotor schwach ist: beim Anfahren und im Teillastbereich. Bei einem Hybridauto hat man einige zusätzliche Komponenten an Bord: Elektromotor und Batterien. Man unterscheidet verschiedene Hybridkonzepte. Es gibt milde Hybridlösungen (der Verbrennungsmotor läuft immer) und Vollhybride (das Auto kann, wenigstens einige Kilometer, voll elektrisch fahren).

Bei Vollhybriden ist das Gewicht der Batterien grösser, dafür können auch einige Fahrzeugkomponenten ganz wegfallen Welcher Antriebsmodus optimal ist, entscheidet das Hybridauto völlig autonom; für den Fahrer fährt sich ein Hybridfahrzeug wie ein normales Auto mit Automatikgetriebe. Aufgrund der Hybridvorteile erreichen Hybridautos je nach Einsatz zwischen 10% (milde Hybride) und maximal 40% (Vollhybride) Verbrauchseinsparung. Die Batteriekapazität ist sehr konservativ ausgelegt, sodass anfänglich grosse Leistungsreserven vorhanden sind. Darum halten sie ein Fahrzeugleben lang.


Plug-in-Hybride

Plug-in-Hybridfahrzeuge (Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) verfügen über mehr Batteriekapazität und können wie Elektroautos an das Stromnetz angeschlossen und so aufgeladen werden. Mit einem Plug-in-Hybridfahrzeug kann man kürzere Fahrten rein elektrisch zurücklegen. Ob sich das ökologisch lohnt, hängt davon ab, wie die Elektrizität erzeugt wurde. Stromanbieter offerieren entsprechende Abonnemente für Ökostrom. In Zukunft könnten Plug-in-Hybridfahrzeuge und Elektrofahrzeuge auch mithelfen, das Elektrizitätsnetz zu stabilisieren (wenn man Elektrizitätswerken erlaubt, die Batterien für die Zwischenspeicherung von Strom zu verwenden), weil erneuerbare Energien wie Windkraft und Fotovoltaik im Tagesverlauf stark schwanken können. Fachleute sagen den Plug-in-Hybridfahrzeugen auch deshalb einiges Zukunftspotenzial voraus. Quelle: e’mobile


Weitere Informationen

Website e’mobile

Interview mit Verkehrsforscher Andreas Knie «E-Autos sind der Einstieg»

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