Alter­na­tive Antriebe: Welche Antriebstechnik ist die beste?

Alternative Antriebe sind nicht die ferne Zukunft, sondern die reale Gegenwart. Alle möglichen Statistiken, Forschungen und harten Fakten sagen eines – wir kaufen immer mehr Autos mit einem anderen Antrieb als den konventionellen Verbrennungsmotor.

Was sind eigentlich alternative Antriebe?

Kurz gesagt, es handelt sich um jede andere Antriebstechnik, die nicht auf fossilen Brennstoffen, genauer gesagt auf Öl, basiert. Das erste, was einem in den Sinn kommt, ist die Elektromobilität, der elektrische Antrieb. Aber nicht ausschließlich. Es geht auch um andere Lösungen – Wasserstoff, Hybridantriebe, verschiedene Arten von Gasen (LPG, CNG). Schließlich sind es „Solar“-Batterien. Die Hersteller wetteifern in einem Wettlauf, um der Welt ein neues Kapitel der Fortbewegung vorzustellen. Sie kämpfen für neue Technologien und geben immer mehr Geld für die Forschung aus. Sie kündigen zehntausende neuer elektrischer Modelle an, deren Gesamtverkauf nicht mehr Hunderte, sondern Tausende, Zehntausende von Exemplaren betragen wird. Die Ökomobilität beginnt jetzt. Und wer in diesem Moment schläft, wird in den kommenden Jahrzehnten Milliarden von Dollar verlieren.

Wo liegt die Zukunft?

Im Moment scheint es sicher, dass den Fahrzeugen mit Elektromotoren die Zukunft gehört. Aber werden es vollelektrische Autos mit hybriden Antrieben oder Wasserstoff sein? Das kann noch niemand sagen. Wie lauten die Vorhersagen? Es gibt viele Anzeichen dafür, dass wir in 20-25 Jahren alle Elektroautos kaufen werden. Es wird auch eine kleine Gruppe von Autos geben, die mit Wasserstoff-Brennstoffzellen angetrieben werden. Es gibt auch andere Ideen – Solarenergie, Pflanzenöl, Kernenergie oder Brennstoff, der aus Abfällen gewonnen wird

Wir wissen so viel über die Kraftstoffe der Zukunft, dass wir noch nichts über sie wissen. Ein Beispiel ist die Studie von Audi, die kürzlich die ersten Ergebnisse der Forschung zu synthetischen Kraftstoffen veröffentlichte, an der Audi zusammen mit Global Bioenergies arbeitet. Die Laboringenieure von Audi haben sich darauf konzentriert, die richtige Mischung zu kreieren und das Brennverfahren von synthetischen Kraftstoffen zu untersuchen. Um den gesamten Prozess in einer Druckkammer bei 15 bar und einer Temperatur von ca. 350°C nachzuvollziehen, simulierten sie die Bedingungen im Antriebsaggregat. Eine Spezialkamera dokumentierte das Kraftstoffeinspritzverhalten, denn die Grundlage für eine optimale Verbrennung ist die Erzielung eines möglichst sauberen Gemischs. Die nächste Stufe der Forschung wurde in einem Glasmotor durchgeführt. Was sich täglich in den Metallwänden des Zylinders verbirgt, ist bei dieser speziell für Tests geschaffenen Konstruktion gut sichtbar. Interessant ist, dass synthetische Kraftstoffe im Gegensatz zu fossilen Kraftstoffen, die je nach Abbaugebiet eine unterschiedliche Zusammensetzung haben, völlig frei von Verunreinigungen sind und bei der Verbrennung weniger Schadstoffe emittieren. Sie enthalten weder Olefine noch Aromen.

Welche Antriebsarten gibt es überhaupt?

Elektroantrieb

Sie werden oft als „Zero-Emissionen“ bezeichnet. Dies ist nicht ganz richtig. Schließlich muss Elektrizität auf irgendeine Weise erzeugt werden. Meistens wird der Strom aus Kohle hergestellt. Auch die Herstellung von Batterien selbst ist mit einer großen Menge an Umweltverschmutzung verbunden. Darüber hinaus erfordern Elektroautos den Einsatz von Metallen wie Kupfer, Kobalt oder sehr seltenem und teurem Neodym. Abgesehen davon, dass Kobalt und Neodym vor allem in der Demokratischen Republik Kongo und in China aus dem Boden gewonnen werden, in der Regel auf nicht-umweltfreundliche Weise und unter Verletzung der Menschenrechte. Ein weiteres Problem ist, dass Elektroautos leicht sein müssen, weshalb Aluminium verwendet wird, dessen Herstellung ebenfalls einen enormen Energieaufwand erfordert. Die Produktion eines Elektroautos verursacht mehr Umweltverschmutzung als die eines Autos mit Verbrennungsmotor. Ein wirklich „grünes“ Auto wird dann entstehen, wenn der für die Herstellung eines Elektroautos benötigte Strom aus erneuerbaren Quellen stammt. Derzeit stammt mehr als die Hälfte des Stroms in Deutschland aus Kohle- oder Gaskraftwerken. Aber das wird sich mit der Zeit ändern.

Aber, gut. Nehmen wir an, dass die Autos selbst kein CO2 ausstoßen, nur indirekt. Das bedeutet vor allem saubere Städte. Wenn alle Autos in einer großen Stadt elektrisch wären, würden die Bewohner sicherlich angenehmer atmen. Aber es gibt noch mehr Vorteile. Elektroautos haben auch eine sehr gute Flexibilität, sie machen keinen Lärm, obwohl sie ein charakteristisches Geräusch machen.

Leider ist die Herstellung dieser Art von Antrieb immer noch teuer. Ein weiterer, wahrscheinlich der wichtigste Nachteil ist die Reichweite und die Zeit der Aufladung.

Wasserstoff-Antrieb

Der letzte der großen Durchbrüche in der Motorisierung ist die Nutzbarmachung von Wasserstoff für die Bewegung der gesamten Menschheit. Dies ist in zwei Varianten möglich – als Kraftstoff, der im Motorraum verbrannt wird, und als Brennstoffzellen, die die vom Elektromotor genutzte Energie erzeugen. Dies ist eigentlich erst der Anfang dieser Technologie, obwohl die Zukunft vielversprechend aussieht. Einer der Vorteile ist, dass Wasserstoff das häufigste Element auf der Erde ist. Die ersten Arbeiten zu wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen reichen bereits 20 Jahre zurück. Schon Toyota, noch vor dem Prius, hat solche Forschungen durchgeführt. Tatsächlich sind die Japaner auch in dieser Technologie führend. Vor einigen Jahren hat Honda das Clarity-Modell in sein Angebot aufgenommen – auf dem US-amerikanischen und japanischen Markt. Auch der japanische Nissan besaß einst den X-Trail FCV, während Toyota im vergangenen Jahr mit dem Mirai sein erstes serienmäßig hergestelltes Wasserstoffauto auf den Markt brachte. Wenn wir von „Sauberkeit“ sprechen können, scheint die Wasserstofftechnologie die umweltfreundlichste zu sein.

Gasanlagen (LPG, CNG, LNG)

LPG ist ein Gemisch aus Gasen – hauptsächlich Propan und Butan. In den Anlagen kommt die Reduziertechnik (Verdampfer) zum Einsatz, die den Druck an die Erfordernisse zur Erzeugung eines geeigneten Brennstoff-Luft-Gemisches anpasst. Die ersten Anlagen, die ein Propan-Butan-Gemisch verwenden, wurden in Italien in den 1950er Jahren als Folge der Brennstoffknappheit nach dem Zweiten Weltkrieg gebaut. Interessanterweise hat ein solches Gemisch eine höhere Oktanzahl, die (je nach Propan/Butan-Verhältnis) zwischen 100 und 110 Oktan liegt. Andererseits hat es einen um ca. 30% niedrigeren Heizwert pro Volumeneinheit, so dass der LPG-Verbrauch um 20-30% höher liegt. Zu den Nachteilen von LPG gehört auch der niedrige Siedepunkt (Probleme bei der Inbetriebnahme im Winter). Ein anderes, viel weniger populäres Gas ist CNG (komprimiertes Erdgas) und LNG (verflüssigtes Erdgas).