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Alternative Antriebe

Sparen per Computer

Screenshot Well-to-Wheel-Analyse Foto: Internet 10 Bilder

Mit den alternativen Antrieben verschiebt sich der Emissions-Fokus vom Auto zur Energieherstellung. Ein cleveres Computerprogramm hilft beim fairen Vergleich.

13.01.2009 Alexander Bloch

Emissionsfrei fahren: Dieser Traum scheint inzwischen greifbar nahe. Weder das batterie- noch das brennstoffversorgte Elektroauto stößt schließlich ungesunde oder klimawirksame Stoffe aus. So mancher Sportfahrer träumt schon davon, in einem Tesla Roadster ohne Umweltreue loszuflitzen. Doch das Schadstoffproblem sitzt hier nicht im Auto, sondern Kilometer entfernt im Kraftwerk oder in der Chemie-Fabrik.

Das Auto ist nur Teil einer großen Energiekette, und dem Klima ist es bekanntlich egal, wo auf der Erde das CO2 entsteht - Hauptsache, es entwickelt sich wenig davon. Wissenschaftler unterscheiden daher zwischen drei Messgrößen: Well-to-wheel, Well-to-tank und den Autoabgasen selbst. Unter Well-to-wheel, was wörtlich übersetzt "von der Quelle bis zum Rad" bedeutet, verstehen sie den kompletten Energiegang von der Erzeugung oder Erschließung über den Transport bis zur Nutzung im Straßenverkehr. Bei Well-to-tank wird nur der Energieverbrauch und damit auch der CO2-Ausstoß bis zum Tankvorgang gemessen.

Extrem komplexe Datenlage

Die Datenlage dahinter ist extrem komplex und kann hochgradig differieren, je nachdem, welche Kraftwerke eingesetzt oder welche Methoden zum Beispiel zur Wasserstoffherstellung genutzt werden. Trotzdem haben sich drei europäische Institutionen (Concawe, EUCAR, JRC) zusammengetan, um den Wust an Energiewegen aufzudröseln. Im aktuellen Well-to-wheel-Report 2c sind über 100 verschiedene auf 2010 hochgerechnete Energiewege aufgezeigt. Allein bei der Wasserstoffherstellung vergleichen die Wissenschaftler 37 verschiedene Szenarien. So stoßen zum Beispiel die drei besonders klimafreundlichen Herstellungsmethoden mit der Nutzung von Biomasse, Wind und Nuklearenergie über 50 Mal weniger CO2 aus als die Wasserstoff-Elektrolyse mit Kohleenergie. Aus dieser Datenbasis entwickelte der Software-Spezialist Protoscar in Zusammenarbeit mit Daimler das Programm Optiresource, in dem auch Laien mit ein paar Mausklicks bis zu 851 verschiedene Energie-Antriebs-Kombinationen ausprobieren können. Übersichtlich und grafisch gelungen stehen jeweils zwei Antriebsszenarien gegenüber. Als Referenzbasis für die ermittelten Verbrauchs- und CO2-Werte dient ein üblicher Ottomotor.

Zur fairen Vergleichbarkeit müssen alle verglichenen Antriebsformen gewisse Mindestangaben erfüllen, wie zum Beispiel eine Beschleunigung von unter 13 Sekunden von Null auf 100 km/h für einen typischen Kompaktwagen. Besonders im derzeit stark favorisierten Elektromotorbereich zeigt das Programm erstaunliche Ergebnisse. Nimmt man den durchschnittlichen Strommix für Deutschland, so schneidet das E-Auto mit 87 g CO2/km immer noch hervorragend ab, wenn es auch weit davon entfernt ist, emissionsfrei zu sein.

Antriebsszenarien online durchspielen

Würde nur Strom aus Kohle genutzt, fielen 181 g pro Kilometer an. Ein miserabler Wert, der weit über dem Ausstoß eines modernen Dieselmotors liegt. Der Grund liegt in der Energiekette: Aktuelle Kohlekraftwerke arbeiten nur mit einer Effizienz von 30 bis 35 Prozent, in den Überlandleitungen und beim Laden der Batterie geht weitere Energie verloren. Ein moderner asynchroner Elektromotor wie der im Elektro-Mini eingesetzte AC 150 von AC Propulsion läuft je nach Leistungsabgabe mit 81 bis 92 Prozent Wirkungsgrad.

Am Schluss holt das E-Auto in diesem ungünstigen Szenario nur etwas mehr als 20 Prozent aus der eingesetzten fossilen Energie. Diesel-Direkteinspritzer liegen hier (auch mit Raffinierung) über 30 Prozent. Immerhin hat der Energiehersteller EON für 2014 ein modernes Kohlekraftwerk in Wilhelmshaven mit über 50 Prozent Wirkungsgrad angekündigt. Auch an der teuren Kohlendioxid-Speicherung wird noch gearbeitet. Die reine Effizienz ist jedoch nur die eine Seite. Viele Stromerzeuger sitzen besonders in der Nacht auf großen Stromreserven.

"Wenn man die Kapazitäten richtig nutzen würde, bräuchte man auch bei einem Elektroauto-Boom kein einziges neues Kraftwerk", sagt Netzbetreiber RWE. Ein zügiger Ausbau des derzeit bei rund 14 Prozent liegenden Anteils erneuerbarer Energien würde die CO2-Bilanz zudem ebenfalls spürbar verbessern. Auch im Wasserstoffbereich entsteht nach Mercedes-Angaben in Deutschland pro Jahr jetzt schon genug H2 als Abfallprodukt, um 100.000 Brennstoffzellen-Autos zu versorgen. Damit fiele kein zusätzliches Kohlendioxid an. Doch der Chemie-Riese Linde bremst die positiven Aussichten: Der Abfall-Wasserstoff sei nicht rein genug und würde daher zur vorzeitigen Alterung der sensiblen Zellen führen. Fest steht: Im Zuge der alternativen Antriebsformen verschiebt sich der Optimierungsbedarf beim Schadstoffausstoß eindeutig vom Auto zur Energieherstellung.

Insgesamt lassen sich mit dem Programm Optiresource bis zu 851 verschiedene Kombinationen bilden. Ganz vorne in der CO2-Bilanz stehen dabei zum Beispiel Atom- und Windenergie, während fossile Energien weit hinten liegen, wie die folgende Tabelle zeigt:

KraftstoffEnergieherstellungAntriebCO2-Ausstoß in g/km
gesamte Energiekettenur Auto
StromAtomenergieElektromotor mit Li-Ion-Batterie2,90
WasserstoffWindkraft, ElektrolyseBrennstoffzelle mit Li-Ion-Batterie7,60
StromEU-StrommixElektromotor mit Li-Ion-Batterie870
Wasserstoffaus ErdgasBrennstoffzelle mit Li-Ion-Batterie880
DieselErdöl, RaffinierungHybrid-Diesel mit DPF129108
BenzinErdöl, RaffinierungHybrid-Ottomotor mit Direkt- einspritzung141121
DieselErdöl, RaffinierungDiesel mit DPF156131
BenzinErdöl, RaffinierungOttomotor164140
StromKohlekraftwerkElektromotor mit Li-Ion-Batterie1810
WasserstoffEU-Strommix, ElektrolyseBrennstoffzelle mit Pufferbatterie1960
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