Alternative Antriebe – welche Möglichkeiten gibt es?

Autos mit Hybridantrieb – der Mix aus Verbrenner und Elektromotor

Hybridfahrzeuge basieren üblicherweise auf einem Fahrzeug mit konventionellem Verbrennungsmotor – üblicherweise einem Benziner – und besitzen zusätzlich einen Elektroantrieb. Den dazu benötigten Strom liefert eine eigene Batterie. Wann der Elektroantrieb eingesetzt wird, hängt vom Fahrzeugkonzept ab: Manche Modelle können rein elektrisch fahren, bei manchen wirkt der E-Motor nur unterstützend.

Ein wesentlicher Teil des benötigten Stroms wird beim Fahren selbst generiert: beim Bremsen. Durch diese Energierückgewinnung wird die Batterie aufgeladen. Nur die sogenannten Plug-in-Hybride haben einen Ladeanschluss, bei dem von außen zusätzlich Strom eingespeist wird. Aus diesem Grund haben sie auch eine deutlich größere Batterie und sind darauf ausgelegt, etwas längere Strecken rein elektrisch zu fahren. In der Praxis geht es um Reichweiten zwischen 30 und 60 Kilometern. Das Nachladen erfolgt an einer Haushaltsstreckdose über Nacht.

Mild- und Voll-Hybride haben diese Lademöglichkeit nicht. So sind Mild-Hybride überhaupt nicht in der Lage, rein elektrisch zu fahren. Stattdessen wird der Elektromotor nur eingesetzt, um das Verbrennungsaggregat zu unterstützen. Eine typische Situation dafür ist das Anfahren, das besonders energieintensiv ist. Der „Gratisschub“ des E-Motors sorgt dafür, dass weniger Kraftstoff benötigt wird. Das Prinzip arbeitet so effektiv, dass inzwischen viele Fahrzeuge dieses Konzept nützen, ohne als Hybridmodell gekennzeichnet zu sein.

Einen kleinen Schritt weiter gehen die Voll-Hybride, die eigentlich das ursprüngliche Hybridkonzept darstellen. Sie können einige Kilometer elektrisch fahren. Dabei geht es vor allem darum, mehrfach hintereinander rein elektrisch anfahren zu können, um den Kraftstoffverbrauch zu senken. Das Umschalten zwischen beiden Antriebssystemen erfolgt vollautomatisch und ohne Zutun des Fahrers.

Die größte Batterie besitzt logischerweise der Plug-in-Hybrid, gefolgt vom Voll-Hybrid. Doch je größer die Batterie, desto höher das Fahrzeuggewicht und damit der Verbrauch. Wird zum Beispiel ein Plug-in-Hybridfahrzeug nie geladen, bietet es nur Nachteile: Es kann nicht elektrisch fahren, schleppt aber das Mehrgewicht dieser Technik mit sich herum und verbraucht gegenüber einem konventionell angetriebenen Fahrzeug mehr Kraftstoff. Aber auch Langstreckenfahrer, die auf der Autobahn wenig bremsen und anfahren müssen, profitieren kaum von der Hybridtechnologie.

Wird dagegen das Hybridauto überwiegend im Stadtverkehr eingesetzt, rechnet sich die Technologie sehr wohl. Je nach Einsatz lässt sich ein Plug-in-Hybrid-Modell sogar komplett ohne Kraftstoff fahren, solange er regelmäßig wieder aufgeladen wird und die täglich zurückgelegte Strecke nicht deutlich über 30 Kilometer liegt. Bei Voll-Hybriden geht man von einer Einsparung von rund 2 Litern pro 100 Kilometern aus, bei Mild-Hybriden von 1/2 bis 1 Liter.

Autos mit Wasserstoffantrieb

Wasserstoff gilt als Treibstoff der Zukunft. Bei seiner Umsetzung im Fahrzeug entsteht ausschließlich Wasserdampf – das macht den Antrieb aus ökologischer Sicht so interessant. Streng genommen gibt es zwei Arten von Wasserstoffantrieb. Zum einen die Verbrennung von Wasserstoff in einem herkömmlichen Motor, allerdings gelangten lediglich einige wenige Fahrzeuge hier jemals zur Serienreife.

Als viel zukunftsträchtiger gilt indes die Nutzung von Wasserstoff in Brennstoffzellen. In ihr wird Wasserstoff mit Sauerstoff gemischt, wobei Wasserdampf und Wärme entstehen. Die Wärme wird in Strom umgewandelt und in einer Batterie gespeichert. Das Fahren erfolgt dann wie in einem Elektroauto mit Strom. Nur dass nicht nachgeladen, sondern Wasserstoff getankt werden muss. Die Reichweite liegt bei rund 650 Kilometer nominal.

Gegenwärtig gibt es weltweit nur zwei Brennstoffzellenfahrzeuge in Serie. Beide liegen preislich im Oberklassensegment, was ein Grundproblem der Technologie zeigt: Sie ist im Moment noch sehr teuer. Genauso problematisch ist allerdings auch die Infrastruktur: In Deutschland gibt es nur rund 100 Tankstellen für Wasserstoff. Auch das ist nicht praxisnah.

Autos mit Gasantrieb

Der Gasantrieb erlebt ein ständiges Auf und Ab. Immer dann, wenn die Preise für Diesel und Benzin hoch sind, gewinnt er an Bedeutung. In Zeiten, in denen die konventionellen Kraftstoffe günstiger zu haben sind, schwindet die Nachfrage wieder. Zusätzlich geriet er in den letzten Jahren durch den Boom der Elektro- und Hybridfahrzeuge aus dem Fokus des Interesses. Dazu kommt, dass Gas ein fossiler Brennstoff ist. Er verbrennt zwar effizienter als Mineralölprodukte, doch letztlich trägt er nicht zur Vermeidung des Kohlendioxidausstoßes bei.

In Deutschland gibt es zwei Arten von Autogas: Das eine Gas ist CNG (Compressed Natural Gas), landläufig als Erdgas bezeichnet. Wie die Bezeichnung schon andeutet, wird das Gas im gasförmigen Zustand komprimiert, steht also unter hohem Druck. Das hat Konsequenzen: Aufgrund der aufwendigen Speicherung von CNG gibt es Tankstellen dafür nicht an jeder Ecke. Dafür ist gerade aus Biomasse gewonnenes CNG besonders umweltfreundlich. Außerdem hat CNG eine höhere Energiedichte.

Das zweite Gas heißt LPG (Liquified Petroleum Gas), oft Flüssiggas genannt. Es ist ein Gemisch aus leichten Kohlenwasserstoffen, hauptsächlich aus Butan und Propan. Diese Gasvariante wird mit viel weniger Druck als beim CNG im Tank gespeichert. Das hat zur Folge, dass viel mehr Tankstellen LPG anbieten. In Europa sind es allein über 32.000. Das ist gut ein Viertel des gesamten Netzes. Insgesamt werden 60 Prozent des LPG aus Erdgas gewonnen, es ist also ebenfalls ein fossiler Kraftstoff.

Gemeinsam ist beiden Gasarten, dass sie jeweils einen besonderen Tank benötigen. Im Fall des CNG kommen überdies noch unterschiedliche Adapter hinzu, weil es zum Beispiel in einigen europäischen Staaten mit anderen Systemen getankt wird. Trotzdem gilt: Die Betankung ist grundsätzlich einfach. Günstiger im Betrieb ist LPG, obwohl die Preise an der Tankstelle etwas anderes vermuten lassen: Mit einem Kilogramm LPG kommen Sie etwa doppelt so weit wie mit einem Kilogramm CNG. Dafür sind CNG-Neufahrzeuge und -Umbauten günstiger.

Das Umrüsten von Benzin- oder Dieselautos in Gasfahrzeuge ist ein durchaus interessanter Aspekt. Am Motor selbst sind nämlich nur geringfügige Änderungen vorzunehmen. Letztlich wird nur ein Gastank mit Einfüllstutzen mit dem Aggregat verbunden – das darf ausschließlich in Fachwerkstätten durchgeführt werden. Besonders interessant ist das, wenn man bereits ein etwas älteres, spritfressendes Fahrzeug besitzt, das genügend Platz für einen zusätzlichen Tank hat. So wird plötzlich aus einem Verbrauchsmonster ein vergleichsweise genügsames Gefährt. Umbauten kosten rund 1.500 bis 3.500 Euro. Nicht selten werden mit umgerüsteten Fahrzeugen Gesamtreichweiten (vorhandener Benzin- und Gastank) von 1.000 Kilometern möglich. Bei Neufahrzeugen, die es mit LPG und CNG gibt, liegt man zwischen 400 und 600 Kilometern.

Weitere alternative Antriebe

Ein weiterer alternativer Ansatz ist es, den Kraftstoff zu optimieren. Eine Variante ist zum Beispiel Ethanol, genauer Bio-Ethanol E85. Er besteht zu 85 Prozent aus Alkohol (Ethanol), der Rest ist Benzin. Das Ethanol stammt dabei aus nachwachsenden Rohstoffen wie Mais und Zuckerrüben und kostet knapp die Hälfte von Benzin. Allerdings vertragen herkömmliche Motoren so viel Ethanol nicht, vor allem, wenn sie jünger sind. Deswegen sind Anpassungen notwendig. Diese Kosten scheinen sich zwar schnell durch den günstigeren E85-Preis zu amortisieren, doch das täuscht: Mit E85 steigt durch die geringere Energiedichte der Verbrauch um 30 Prozent.

Kaum anders verhält es sich mit Biodiesel, auch Rapsölmethylester (RME) genannt. Es wird aus Pflanzenöl gewonnen. Doch auch hier gilt, dass serienmäßige Motoren mit Biodiesel nicht zurechtkommen. Nur wenige Hersteller erteilen dafür eine Freigabe, sodass ebenfalls Umrüstungen notwendig werden, durch die die Garantie erlischt. Preislich bietet Biodiesel auch keinen Vorteil mehr gegenüber normalem Diesel, zumal der Verbrauch steigt. Auch reines Pflanzenöl kann theoretisch als Alternative für Diesel genutzt werden. Doch auch hier gilt: Motoren, die in den vergangenen 20 Jahren gebaut wurden, sind dafür ohne Umrüstung nicht geeignet.

Eine ganz andere, aktuell noch nicht erhältliche Alternative sind synthetische Kraftstoffe, sogenannte E-Fuels. Auf ihnen ruhen große Hoffnungen für die Zukunft des Verbrennungsmotors. Wie der Name schon sagt, werden sie in Laboren hergestellt und kommen ohne Mineralöl aus. Damit gelten sie als CO2-neutral. Auch Schadstoffe lassen sich damit in weiten Bereichen reduzieren. Obwohl der Produktionsaufwand hoch ist, könnten sie industriell sogar günstiger als herkömmlicher Kraftstoff angeboten werden. Zudem gibt es keine Kompatibilitätsprobleme mit bestehenden Motoren. Doch bis E-Fuels wirklich serienreif sind und in entsprechender Menge angeboten werden können, wird es nach Einschätzung von Experten bis zum Ende des Jahrzehnts dauern.