Alternativen

Die volle oder teilweise Elektrifizierung des Autos steht im Moment im Mittelpunkt der Anstrengungen der Hersteller. Dabei erhalten sie Unterstützung der Politik, welche die CO2-Vorgaben laufend verschärft. Abgesehen davon, dass die Elektromobilität technisch schon sehr weit fortgeschritten ist, lassen sich mit ihr in ihrer reinen Form kurzfristig die schnellsten Erfolge erzielen, um den Umweltzielen gerecht zu werden. Als Zwischenstufe gelten Hybrid-Autos, bei denen ein Verbrennungsmotor mit einem Elektroantrieb kombiniert wird. Ausserdem gibt es noch Alternativen zu reinen Elektroautos.

Alternativen

Elektro-Hybride

Die Hybridisierung der Autos, eine Kombination von Verbrennungsmotor und elektrischer Energie, hat sich längst durchgesetzt. Elektro-Hybrid-Fahrzeuge tragen einen grossen Teil dazu bei, die Emissionen im Strassenverkehr zu reduzieren.

Beim Plug-in-Hybrid heisst die Devise: Kräfte vereinen, Treibstoff sparen. Ein solches Auto fährt mit einer Kombination aus Elektro- und Verbrennungsmotor und vereint diese beiden Systeme auf optimale Weise. Der Elektromotor enthält eine Lithium-Ionen-Batterie, die an der Steckdose innert kurzer Zeit ganz oder teilweise wieder aufgeladen werden kann. Das Prinzip: klimabewusste Elektromobilität auf kurzen Strecken im Alltag – mit einem zuschaltbaren Verbrennungsmotor für längere Reisen. Die meisten Fahrten bis zu einer Länge von 55 Kilometern lassen sich mit einen Plug-in-Hybrid-Fahrzeug rein elektrisch, geräuschlos und lokal emissionsfrei bewältigen.

In den meisten Elektro-Hybrid-Fahrzeugen kommt ein paralleler Hybridantrieb zum Einsatz. Beim einem Plug-in-Hybrid sorgt der Elektromotor allein oder in Kombination mit dem Verbrennungsmotor für den Antrieb. Werden beide Motoren benötigt, arbeiten sie nebeneinander, also parallel. Dies ermöglicht eine maximale Kraftentfaltung. Sowohl der Elektro- wie auch der Verbrennungsmotor sind bei einem Hybrid-Fahrzeug kleiner als bei einem Fahrzeug, das nur das eine oder das andere System hat.

Bei einem seriellen Hybridantrieb arbeiten die beiden Motoren – Verbrenner und Elektro – nicht nebeneinander, sondern hintereinander. In der Regel versorgt der Verbrennungsmotor einen elektrischen Generator mit Energie, der wiederum das Fahrzeug antreibt oder die Batterie auflädt. Der Verbrennungsmotor ist in diesem Fall nicht direkt mit dem Antrieb verbunden. Das Prinzip des seriellen Hybrids wird auch bei der sogenannten Reichweitenverlängerung (Range Extender) eingesetzt. Dort wird das Fahrzeug immer über den Elektromotor angetrieben. Wenn die Energie in der Batterie zur Neige geht, springt der Verbrenner an und funktioniert als Generator für den Elektromotor.

Die Elektrifizierung der Antriebe ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur emissionsfreien Mobilität. Doch wer noch nicht vollständig auf Elektromobilität umsteigen will oder kann, hat schon heute die Möglichkeit, klimabewusster unterwegs zu sein. Moderne Technologien machen Verbrennungsmotoren sparsamer. Bei Mild-Hybrid-Antrieben wird der Verbrennungsmotor durch einen Startergenerator und eine kleine Lithium-Ionen-Batterie unterstützt. Auf gerader oder abschüssiger Strasse schaltet sich der Verbrennungsmotor ab, sodass das Auto emissionsfrei «segelt». Ausserdem gewinnt das Mild-Hybrid-System beim Bremsen durch die Rekuperation Energie zurück. Rein elektrisch lässt sich ein Mild-Hybrid-Auto aber nicht fahren.

Gas-Hybride

Autos, die mit Benzin und Gas betrieben werden, bezeichnet man als Gas-Hybride. Sie verfügen über eine grosse Reichweite und sind umweltfreundlicher als reine Benziner oder Diesel, fristen aber ein Nischendasein.

Ein Erdgas-Hybrid-Auto kann mit zwei Treibstoffen angetrieben werden: mit natürlichem Erdgas oder mit Biogas (beides Methangase) und mit Benzin. Im Normalbetrieb fährt das Auto mit Gas. Geht dieses zur Neige, schaltet das System automatisch und unmerklich auf Benzin um. Dadurch beträgt die Reichweite bis zu 1000 Kilometer. Durch diese bivalente Technik ist die Autofahrerin oder der Autofahrer unabhängig von Erdgastankstellen, von denen es nicht allzu viele gibt. Wenn der Motor mit Gas läuft, wird dieses verdichtet in die Zylinder transportiert, wo es sich mit Luft mischt und verbrannt wird. Es ist das gleiche Prinzip wie bei der Verbrennung von Benzin. Erdgasautos sind umweltfreundlicher als reine Verbrenner und das Erdgas, das in Kilogramm verkauft wird, ist an der Tankstelle günstiger als Benzin oder Diesel. Die jeweiligen Tanks werden über zwei separate Stutzen befüllt, die nebeneinander liegen.

Autogas ist ein Flüssiggas aus Butan und Propan. Es ist ein Nebenprodukt der Erdölproduktion, das umweltfreundlicher und günstiger ist als fossile Brennstoffe. Allerdings gibt es kaum Autos ab Werk, die mit Flüssiggas betrieben werden können. Die Umrüstung eines Benzinautos zu einem bivalenten Fahrzeug lohnt sich nur für Vielfahrer. Standardmässig läuft ein Autogas-Hybrid-Fahrzeug mit 

E-Fuels

Unter E-Fuels versteht man synthetische Kraftstoffe, die mit Strom aus Wasser und Kohlenstoffdioxid hergestellt werden und klimaneutral sind. Der Hauptvorteil von E-Fuels liegt darin, dass man sie für bestehende Autos mit Verbrennungsmotoren verwenden und über die Tankstelleninfrastruktur vertreiben könnte. Es bräuchte keine Umstellung und der CO2-Ausstoss würde per sofort auf der ganzen Welt reduziert. Denn bis alle Autos mit Verbrennungsmotor durch Elektroautos ersetzt sind, wird es noch Jahrzehnte dauern. Zudem wären E-Fuels auch für Schiffe und Flugzeuge nutzbar. Doch im Moment ist die Herstellung noch energieintensiv, aufwendig und teuer und wird von der Politik nicht gefördert. Deshalb setzen wenige Autohersteller auf diese Technik.

Eine Ausnahme ist Porsche: Gemeinsam mit Siemens Energy und anderen internationalen Unternehmen entwickelt und realisiert Porsche in Chile ein Pilotprojekt, aus dem die weltweit erste Grossanlage zur Herstellung synthetischer, klimaneutraler Treibstoffe hervorgehen soll. In der Pilotphase sollen im Jahr 2022 rund 130’000 Liter E-Fuels produziert werden. Anschliessend soll die Kapazität bis 2024 auf rund 55 Millionen und bis 2026 auf rund 550 Millionen Liter E-Fuels pro Jahr gesteigert werden. Der Hintergrund von Porsches Engagement ist, abgesehen von ökologischen Argumenten, dass die Autos sehr lange gefahren werden und noch lange als Veteranenfahrzeuge unterwegs sind.

Oliver Blume, der CEO von Porsche, sagt dazu: «Elektromobilität hat bei Porsche höchste Priorität. E-Fuels für Automobile sind dazu eine sinnvolle Ergänzung – wenn sie an Orten auf der Welt produziert werden, wo nachhaltige Energie im Überschuss vorhanden ist. Sie sind ein zusätzlicher Baustein auf dem Weg zur Dekarbonisierung. Der Vorteil liegt in der einfachen Anwendung: E-Fuels sind in Verbrennern und Plug-in-Hybriden einsetzbar und nutzen das vorhandene Tankstellennetz.»

Wasserstoff

Mit Wasserstoff werden Brennstoffzellenautos betankt. Diese gelten aber als Elektroautos, weil sie einen Elektromotor an Bord haben. Die Brennstoffzelle hat dabei die Funktion eines Energiewandlers, der Wasserstoff in elektrische Energie umwandelt. Diese treibt schliesslich den Elektromotor an. Wie beim reinen Elektroauto entstehen lokal keine Emissionen, es entsteht nur Wasserdampf. Der Vorteil der Wasserstoffautos ist, dass das Tanken an speziellen Wasserstoff-Tankstellen nur wenige Minuten dauert. Und Wasserstoff lässt sich, anders als Strom, einfacher lagern. Das Tankstellennetz ist jedoch noch nicht sehr engmaschig. Zudem können pro Stunde nur etwa sechs Fahrzeuge an einer Zapfsäule aufgetankt werden, weil immer wieder genug Druck aufgebaut werden muss.

Wasserstoff wird immer wieder als Treibstoff der Zukunft bezeichnet. Allerdings ist die Herstellung von Wasserstoff sehr aufwendig und energieintensiv. Ausserdem ist sein Wirkungsgrad deutlich schlechter als der von Strom. Des Weiteren müsste eine komplett neue Tankstelleninfrastruktur aufgebaut werden. 

Bioethanol E85

E85 steht für einen Treibstoff, der zu 85% aus Bioethanol und zu 15% aus bleifreiem Benzin 95 besteht. Bioethanol ist ein Alkohol, der aus Reststoffen der Land- und Forstwirtschaft, aus biogenen Abfällen sowie aus nachwachsenden Rohstoffen (Getreide, Zuckerrüben, Zuckerrohr, Holzabfälle) hergestellt wird. In Brasilien, Schweden, Tschechien und den USA ist E85 etabliert. Es gibt dort eine Reihe von Fahrzeugen, die damit betrieben werden können: sogenannte Flex-Fuel-Vehicles (FFV-Modelle).

Bei der Produktion von Bioethanol wird die Zellulose in der Biomasse zunächst enzymatisch in Glukose aufgespalten. Dann wird sie durch Hefepilze zu Bioethanol vergärt und destilliert. Schliesslich werden noch 15% Benzin 95 hinzugefügt, um die Kaltstartfähigkeit im Verbrennungsmotor zu verbessern. Denn wenn man ein Auto mit einem reinen Benzinmotor mit E85 betankt, besteht die Gefahr eines Motorschadens. Durch die Verwendung von Ethanol in Fahrzeugen werden die Erdölvorräte geschont und biogene Reststoffe sinnvoll verarbeitet. Allerdings gibt es auch Kritik zu dieser Methode, weil dadurch allenfalls landwirtschaftliche Anbauflächen nicht für die Nahrungsmittel-, sondern für die Treibstoffproduktion gebraucht werden.

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