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Alternative Antriebe

Konzept-Überblick

BMW X6 Hybrid Foto: BMW 9 Bilder

Die eine Antriebs-Technologie der Zukunft wird es vorerst nicht geben, stattdessen eine Vielzahl unterschiedlicher Konzepte. auto motor und sport erläutert alle Alternativen zu Benziner und Diesel.

19.09.2010

Weg vom Erdöl heißt die Devise. Alternative Antriebsformen müssen her, welche das Klima weniger belasten und die schrumpfenden Erdöl-Reserven schonen - oder im Idealfall ganz ohne sie auskommen. Doch welchen Sprit werden wir in 20 Jahren tanken, welche Technik wird unsere Autos antreiben?

Antriebstechnik von Morgen 5:12 Min.

Verbrennungsmotoren mit Sparpotenzial

Eines ist jetzt schon klar: Auch im Jahr 2028 werden Verbrennungsmotoren, von Benzin oder Diesel befeuert, noch immer dominieren. Sie werden jedoch viel sparsamer sein als ihre aktuellen Vorfahren. Denn auch bei Benzinern wird sich Downsizing, Direkteinspritzung und Turboaufladung auf breiter Front durchsetzen. Beim Diesel sollen immer höhere Einspritzdrücke für weitere Effizienzsteigerung sorgen.

Beide Verfahren werden sich in weiterentwickelten Motoren wie dem Diesotto aus dem Mercedes F 700 zudem weiter annähern. Das heißt, dass der Diesel wie der Benziner bei Teillast mit einem homogenen Kraftstoff-Luft-Gemisch arbeitet, was vor allem die Bildung von Partikeln sowie Stickoxiden verhindern und den Verbrauch senken wird. Mit dem gleichen Ziel soll beim Benziner das Gemisch im gesamten Brennraum gleichzeitig allein durch die Verdichtungswärme entzündet werden. Zumindest im Teillastbereich wird die Zündkerze damit überflüssig.

Die Verfahren heißen HCCI (Homogenous Charge Compression Ignition = homogene Kompressionszündung) oder CAI (Controlled Auto Ignition = kontrollierte Selbstzündung). Während die auf Ottomotoren basierenden Entwicklungen von Mercedes und GM mit konventionellem Benzin oder auch mit E85 laufen, benötigt das so genannte CCS-Verfahren von VW (Combined Combustion System = kombiniertes Verbrennungssystem) maßgeschneiderten, synthetischen Diesel, vorzugsweise aus Biomasse.

Sprit sparen kann man aber auch, indem man die Verbrennungsmotoren eine Nummer kleiner wählt als bisher und einen Elektromotor samt Batterie als Unterstützung dazupackt. Je nach Stärke der E-Motoren und Auslegung des Gesamtsystems spricht man von Mild- oder Voll-Hybriden. Erstere bieten eine elektrische Drehmomentunterstützung beim Beschleunigen, eine komfortable Start-Stopp-Funktion sowie die so genannte Rekuperation (beim Bremsen arbeitet der Elektromotor als Generator, wodurch elektrische Energie in die Batterien zurückgeführt wird).

Rein elektrisches Fahren auf längere Distanz

Voll-Hybride ermöglichen mit ihren deutlich stärkeren E-Maschinen und größeren Batterien zusätzlich rein elektrisches Fahren über kurze Distanzen. Um die Reichweite zu verlängern, werden leistungsfähigere Batterien - künftig Lithium-Ionen statt Nickel-Metallhydrid - sowie externe Ladeanschlüsse installiert. Der Strom zum Aufladen der Akkus wird bei diesen so genannten Plug-in-Hybriden nicht mehr ausschließlich im Fahrbetrieb durch den Verbrennungsmotor erzeugt, sondern soll an jeder Steckdose aus dem Netz gezapft werden können.

Ganz auf den Verbrennungsmotor verzichten reine Elektromobile, die vor allem in Städten mit Einfahrtbeschränkungen eine kleine, gleichwohl stabile Nische besetzen werden. Den meisten Pendlern dürften Reichweiten von bis zu 115 Kilometern genügen, wie sie etwa der Smart Fortwo ed (electric drive) offeriert, um morgens zur Arbeit und abends wieder nach Hause zu kommen. Über Nacht werden die Batterien an der heimischen Steckdose wieder aufgeladen.

Sauerstoff und Wasserstoff reagieren an Bord

Die Verbreitung von Elektromobilen könnte allerdings rasant zunehmen, wenn - wie in den USA - den Herstellern feste Kontingente abgasfreier Autos vorgeschrieben werden. Brennstoffzellen-Fahrzeuge gehören auch dazu. Die Elektrizität wird an Bord erzeugt, indem in der Zelle Sauerstoff und Wasserstoff (H2) reagieren. Dabei entsteht außer Wasserdampf keinerlei Abgase. Die Reichweite soll vergleichbar mit der heutiger Benziner sein, weshalb sich Brennstoffzellen-Autos auch für Langstrecken eignen. Das setzt jedoch voraus, dass genügend Wasserstoff mitgeführt wird.

Damit fangen die Probleme aber erst an. Denn Wasserstoff kann nur mit erheblichem Aufwand im Fahrzeug gespeichert werden. Zudem müsste erst eine Infrastruktur aus dem Nichts aufgebaut werden. Vor allem aber ist die Frage der H2-Herstellung noch nicht geklärt. Denn um wirklich umweltfreundlich zu sein, dürfen die großen für diesen Prozess erforderlichen Energiemengen ausschließlich aus regenerativen Quellen stammen.

Ob das in Zukunft möglich sein wird, kann heute noch niemand mit Sicherheit sagen. Deshalb geben die von auto motor und sport befragten Hersteller, Zulieferer, Mineralöl- Unternehmen und Spezialisten dem Wasserstoff als Kraftstoff für den mobilen Einsatz vorerst noch keine großen Chancen.

Nachwachsende Rohstoffe weisen Weg aus Erdölabhängigkeit

Weitere Alternative zum Erdöl könnte der Biosprit bieten: Das öffentliche Bild dieser alternativen Kraftstoffe hängt jedoch derzeit ziemlich schief: Sie seien schuld an der Verteuerung der Lebensmittel und ließen die Armen deshalb noch ärmer werden. Zudem bedrohten sie etwa den malayischen Regenwald sowie dessen Artenvielfalt von Pflanzen und Tieren wegen der ausufernden Palmöl-Plantagen. Die Debatte darüber, ob leere Teller der Preis für volle Tanks seien, löste vor allem bei der Politik zunehmende Nervosität aus.

Dennoch: Energie aus nachwachsenden Rohstoffen ist ein Erfolgsmodell. "Die Nutzung von Biomasse zur Erzeugung von Kraftstoffen ist neben fahrzeugtechnischen Maßnahmen zur Effizienzsteigerung heute die einzige Option im Transportsektor, um fossile Rohstoffe zu ersetzen und Treibhausgase einzusparen", heißt es in der aktuellen Analyse der FNR zum Potenzial von Biokraftstoffen. Ob aus Biomasse, Gas oder Kohle - die guten Produkteigenschaften der Designer-Kraftstoffe sind nahezu identisch. Sie senken die Schadstoffemissionen deutlich. Besonderer Charme des Biomasse-Sprits: Er ist fast CO2-neutral.

Auch Gas ist eine günstige Kraftstoff-Alternative zu Benzin und Diesel, um den steigenden Spritkosten zu entkommen. In Deutschland werden zwei Gas-Varianten angeboten: Das natürlich vorkommende Erdgas in verdichteter Form, daher auch die Bezeichnung CNG (Compressed Natural Gas) sowie das Flüssiggas LPG (Liquified Petroleum Gas). Letzteres wird auch Autogas genannt und ist ein Raffinerieprodukt, das bei der Rohöldestillation anfällt.

AntriebsquelleKurzbeschreibung
HybridAls Hybridantrieb wird die Kombination aus zwei verschiedenen Antrieben bezeichnet. Dabei wird in der Regel ein Verbrennungsmotor mit einem E-Motor kombiniert.
ElektroautoLange wurde dem batteriebetriebenen Elektroauto seine Alltagseignung abgesprochen. Jüngste Energie-Szenarien bringen es aber erneut ins Spiel und zwingen zu einer Neubewertung.
BrennstoffzelleDie Elektrizität wird beim Brennstoffzellenfahrzeug an Bord erzeugt, indem in der Zelle Sauerstoff und Wasserstoff (H2) reagieren. Dabei entstehen außer Wasserdampf keinerlei Abgase.
GasGas ist die günstige Kraftstoff-Alternative zu Benzin und Diesel, um den steigenden Spritkosten zu entkommen. Über 30 Gas-Fahrzeuge bieten die Hersteller ab Werk in Deutschland an.
BiospritSind leere Teller der Preis für volle Tanks? Fachleute bezweifeln dies. Nachwachsende Rohstoffe weisen den Weg aus der Erdölabhängigkeit.
EthanolDer Ethanol-Kraftstoff genießt als E85 vor allem in Süd- und zunehmend in Nordamerika Popularität. Seine Bezeichnung leitet sich vom 85 prozentigen Ethanolanteil ab.
VerbrennungsmotorAuf lange Sicht bleiben Diesel und Benziner die Nummer eins bei den Autoantrieben. Durch Optimierung und neue Brennverfahren wie HCCI werden sie aber sparsamer und sauberer.
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