Um die Energiewende im Verkehr zu bewältigen, gewinnen alternative Antriebe für Kraftfahrzeuge immer mehr an Bedeutung. Sie sollen Verbrennungsmotoren ablösen und einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leisten.

Alternative Antriebe verbrennen keine fossilen Brennstoffe und sind nachhaltig, da sie die Emission von Kohlendioxid und anderen Schadstoffen reduzieren. Es gibt verschiedene Arten von alternativen Antrieben, doch sind einige dieser Technologien noch nicht ausgereift.

Was bedeutet „alternativer Antrieb“?

Alternative Antriebe sind Technologien zum Antrieb von Kraftfahrzeugen, bei denen keine fossilen Kraftstoffe verbrannt werden. Im direkten Vergleich zu Verbrennungsmotoren haben alle alternativen Antriebe Umwelt- und Nachhaltigkeitseffekte. Sie müssen eine bessere Kohlendioxid-Bilanz als fossile Kraftstoffe aufweisen, aber auch wirtschaftlich sein, damit sich ihr Einsatz lohnt.

Alternative Antriebe haben nur dann eine Zukunft, wenn sie im Automobilsektor technisch und wirtschaftlich zu Verbesserungen führen.

Alternative Antriebe und ihr Beitrag zur Energiewende im Verkehr

Alternative Antriebe haben eine wichtige Bedeutung für den Klimaschutz und die Energiewende im Verkehr. Sie tragen dazu bei, die Bestimmungen des Pariser Klimaabkommens umzusetzen.

Das Pariser Klimaabkommen schreibt vor, dass spätestens ab 2050 Kraftfahrzeuge nicht mehr mit Benzin und Diesel, Schiffe nicht mehr mit Schweröl und Flugzeuge nicht mehr mit Kerosin betrieben werden. Alternative Antriebe sind notwendig, um Diesel- und Benzinmotoren künftig zu ersetzen.

Arten von alternativen Antrieben

Der Elektromotor ist der bekannteste alternative Antrieb, doch gibt es noch weitere alternative Antriebe.

Elektroantrieb als umweltfreundliche Alternative zu Verbrennungsmotoren

Der Elektromotor ist noch älter als der Verbrennungsmotor und wird inzwischen immer häufiger für Fahrzeuge verwendet. Elektrofahrzeuge verfügen über Akkus als Energiespeicher, die zuvor aufgeladen werden müssen und die Fahrzeuge mit Energie versorgen.

Fahrzeuge mit Brennstoffzellen gehören ebenfalls zu den Elektroantrieben. Die Energie wird jedoch nicht in einem Akku gespeichert, sondern Kraftstoff wird in Strom umgewandelt. Das Fahrzeug wird durch die so gewonnene elektrische Energie angetrieben. Beim Kraftstoff handelt es sich nicht um fossile Brennstoffe wie Diesel oder Benzin, sondern um umweltfreundliche Alternativen wie Wasserstoff.

Zur Gruppe der Elektrofahrzeuge gehören auch Solarfahrzeuge. Sie sind mit kleinen Energiespeichern ausgestattet, doch wird sich diese Technologie nicht bewähren. Die Fahrzeuge verfügen über Solarzellen und fahren mit direkter Sonneneinstrahlung. Die von den Solarzellen bereitgestellte Energie reicht nicht aus, um den Energiebedarf der Fahrzeuge zu decken.

Hybridantrieb als Kombination von Elektro- und Verbrennungsmotor

Fahrzeuge mit Hybridantrieb verfügen über einen Elektro- und einen Verbrennungsmotor. Sie sind nicht vollständig emissionsfrei, da der Verbrennungsmotor noch mit fossilen Brennstoffen betrieben wird. Dennoch haben Fahrzeuge mit Hybridantrieb einige Vorteile:

• der Elektromotor sorgt auf kurzen Strecken für eine emissionsfreie und leise Fahrt
• der Verbrennungsmotor kann auf langen Strecken zugeschaltet werden
• der Akku wird aufgeladen, wenn der Verbrennungsmotor arbeitet

Bei den Hybridmotoren sollen die Stärken der beiden Antriebe deren Schwächen kompensieren.

Wasserstoffantrieb mit Brennstoffzelle

Ein Wasserstoffantrieb funktioniert mit Wasserstoff als Gas oder in flüssiger Form. Er setzt keine Schadstoffe, sondern nur Wasser und Wärme frei. Wasserstoff wird als Kraftstoff verwendet. Er hat eine gute Ökobilanz, wenn er mit Strom aus erneuerbaren Energieträgern wie Wind oder Sonnenenergie gewonnen wird.

Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb sind mit einer Brennstoffzelle ausgestattet, in der eine chemische Reaktion abläuft. Energie wird freigesetzt, wenn Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser reagieren. Der Elektromotor und die gesamte Bordelektronik werden durch die freigesetzte Energie angetrieben.

Wasserstoff gilt als zukunftsträchtiger alternativer Antrieb. Flüssiger Wasserstoff muss beim Transport mit einem Druck von 700 bis 800 bar in einem Tank gespeichert werden. Das ist noch eine technische Herausforderung.

Alternative Kraftstoffe mit geringeren Emissionen

Alternative Kraftstoffe zeichnen sich durch geringere Kohlendioxid-Emissionen aus. Zu diesen Kraftstoffen gehören:

• E-Fuels: E-Fuels sind synthetische Kraftstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen wie Raps, Weizen oder Mais. Bioethanol ist ein solcher Kraftstoff. Diese Kraftstoffe werden kritisch betrachtet, da sie mit dem Nahrungsmittelanbau konkurrieren.
• Bioethanol: Bioethanol wird aus Biomasse hergestellt und an den Tankstellen als E10 gehandelt.
• Biodiesel: Für die Herstellung von Biodiesel werden tierische und pflanzliche Fette verwendet.
• Pflanzenöl: Pflanzenöl wird unraffiniert im Dieseltank verwendet, doch der Motor muss dafür umgerüstet werden.
• Autogas: Autogas wird an den Tankstellen als LPG gehandelt und entsteht als Nebenprodukt in Erdöl- und Erdgasraffinerien.
• Erdgas: Erdgas besteht aus Methan und muss stark verdichtet werden, was energieintensiv ist. An den Tankstellen wird es als CNC gehandelt.

Vor- und Nachteile alternativer Antriebssysteme

In der Zukunft wird sich der Elektroantrieb als alternativer Antrieb durchsetzen, denn er ist sauber und emissionsfrei. Die Vorteile der alternativen Antriebe bestehen darin, dass sie keine schädlichen Klimagase ausstoßen oder der Ausstoß schädlicher Klimagase geringer ist als bei Verbrennungsmotoren. Ein Vorteil der alternativen Antriebe besteht darin, dass sie unabhängig von fossilen Brennstoffen sind. Das ist angesichts der zunehmenden Verknappung von fossilen Brennstoffen wichtig.

Alternative Brennstoffe haben den Nachteil, dass die Motoren zumeist eine geringere Leistung und eine geringere Reichweite haben als Verbrennungsmotoren. Die Infrastruktur ist oft noch nicht genug ausgebaut. Für Elektroantriebe müssen genügend Ladesäulen bereitgestellt werden.

Für die Herstellung von alternativen Brennstoffen ist häufig ein hoher Aufwand an Energie erforderlich. Diese Kraftstoffe sind nicht völlig emissionsfrei und erfordern zumeist die Umrüstung von Fahrzeugen, die kostenintensiv ist.