Antriebe und Kraftstoffe der Zukunft

Weg vom alten Sprit

Von Hartmut Schumacher · 2021

Es gibt prinzipiell zwei Lösungen, um umweltfreundlichere Fortbewegung zu ermöglichen: Erstens das Verwenden von neuen Verbrennungskraftstoffen, die weniger Schadstoffe verursachen als Benzin. Und zweitens alternative Antriebe, die nicht auf das Verbrennungsprinzip setzen – also Elektromotoren.

Ladedose eines Elektroautos
Foto: iStock/undefined undefined

Antriebe und Kraftstoffe der Zukunft

Gegenüber Benzin und Diesel haben alternative Verbrennungskraftstoffe den Vorzug, weniger Schadstoffe entstehen zu lassen. Aber warum sollten Fahrzeuge überhaupt weiterhin Verbrennungskraftstoffe verwenden? Weil diese einen Vorteil gegenüber den Akkus von Elektroantrieben haben: Sie besitzen eine höhere Energiedichte, ermöglichen also eine größere Reichweite. Daher können alternative Kraftstoffe nicht nur als Überbrückung hin zur schadstofffreien Fortbewegung per Pkw dienen, sondern sind auch längerfristig interessant. Nämlich als Kraftstoff für größere Fahrzeuge, bei denen ein Elektroantrieb nicht sinnvoll ist – also vor allem bei Flugzeugen, Schiffen und Lastwagen.

Biokraftstoffe

Zu diesen alternativen Kraftstoffen gehören beispielsweise Biokraftstoffe. Dabei handelt es sich um flüssige oder gasförmige Kraftstoffe – wie Bioethanol und Biodiesel – die aus Biomasse hergestellt werden. In Deutschland werden dafür hauptsächlich Getreide, Pflanzenöle und Zuckerrüben verwendet. Das Kohlendioxid, das beim Verbrennen von Biokraftstoffen entsteht, wurde zuvor von den verarbeiteten Pflanzen aus der Atmosphäre entnommen. Daher verursachen derartige Kraftstoffe nur eine geringe Schadstoffbelastung. Bioethanol beispielsweise lässt etwa 80 Prozent weniger Schadstoffe entstehen als fossile Kraftstoffe. Zu den Nachteilen gehört aber die Tatsache, dass der Anbau von Biokraftstoffen bei der Nutzung der Flächen in Konkurrenz zum Anbau von Nahrungsmitteln steht. Generell lassen sich Biokraftstoffe entweder in reiner Form verwenden, oder aber als Beimischungen zu fossilen Kraftstoffen – so wie bei den Kraftstoffarten E5, E10 und E85. Der Vertrieb kann über das bestehende Tankstellennetz erfolgen.

Erdgas und Autogas

Das Verbrennen von Erdgas (CNG) und Autogas (LPG) lässt etwa 20 beziehungsweise 10 Prozent weniger
CO2 entstehen als das Verbrennen von Benzin. Es gibt zwar relativ wenig Fahrzeugmodelle, die serienmäßig Gas unterstützen. Allerdings ist das Umrüsten von Benzinmodellen möglich. Das Tankstellennetz für Autogas ist gut ausgebaut, das für Erdgas dagegen eher spärlich.

Synthetische Kraftstoffe

Noch in der Entwicklung befinden sich synthetische Kraftstoffe (E-Fuels). Derartige Kraftstoffe lassen sich herstellen, indem man aus Wasser per Elektrolyse – also durch Einsatz von Strom – Wasserstoff gewinnt und dann mit Kohlenstoff aus CO₂ verbindet, das der Umgebungsluft oder industriellen Abgasen entzogen wird. Das Verbrennen des Kraftstoffs ist daher recht klimaneutral. Allerdings sind zum Erzeugen von synthetischen Kraftstoffen große Mengen Strom nötig. Stammt dieser Strom nicht größtenteils aus erneuerbaren Quellen, ist der Wert der E-Fuels für die Mobilitätswende schon wieder fraglich. 

Infobox Elektroautos mit Akku

Elektromotor mit Akku

Die Verbrennung von Kraftstoffen ist aber entbehrlich, wenn Elektromotoren verwendet werden. Der Strom kann beispielsweise aus einem Akku bezogen werden. Derartig ausgerüstete Elektroautos stoßen selbst keine Schadstoffe aus. Das bedeutet aber nicht, dass sie komplett klimaneutral sind. Denn erstens entstehen bei der Herstellung der Akkus Treibhausgase. Und zweitens ist der deutsche Strommix, der in der Regel die Akkus lädt, nur zu etwa 50 Prozent grün, verursacht also seinerseits Schadstoffemissionen. Der Ladevorgang eines Batterie-E-Autos ist noch längst nicht so komfortabel wie das Betanken des klassischen Pkws. Nicht nur dauert das Laden länger, sondern das Netz der Ladestationen in Deutschland ist auch noch nicht dicht genug für eine massenweise Nutzung von Elektroautos: Nach Informationen des Bundesverbands der Energie- und Wasserwirtschaft gibt es derzeit knapp 40.000 öffentliche Ladepunkte. Benötigt werden laut Bundesverkehrsministerium im Jahr 2030 etwa 440.000 bis 840.000 Ladepunkte. Elektroautos mit Akku haben eine relativ sichere Zukunft. Denn die meisten Fahrzeughersteller konzentrieren sich auf diese Antriebsart. Und auch von der Politik gibt es reichlich Unterstützung – unter anderem in Form von Subventionierungen des Kaufpreises.

Infobox Elektroautos mit Brennstofzellen

Elektromotor mit Brennstoffzellen

Es gibt auch Elektroautos, die keinen Akku als hauptsächlichen Stromlieferanten verwenden, sondern Brennstoffzellen. In solchen Zellen verwandeln sich Wasserstoff und Sauerstoff in Wasser – und lassen dabei elektrische Energie entstehen. Zum Ausstoß von CO2 kommt es nicht. Allerdings entstehen derartige Emissionen beim Erzeugen des Wasserstoffs. Dennoch liegen laut einer Studie des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE die Treibhausgasemissionen von Brennstoffzellenautos meist unter denen von Batteriefahrzeugen. „Für große Reichweiten sind Brennstoffzellenfahrzeuge klimafreundlicher und für geringe Reichweiten Batteriefahrzeuge“, so Christopher Hebling, Bereichsleiter Wasserstofftechnologien am Fraunhofer ISE.

Quellen:
Bundesregierung: Biokraftstoff
Bundesministerium für Bildung und Forschung: Synthetische Kraftstoffe

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