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Alternative Antriebe – Technik der Zukunft?

Seit seiner Erfindung gilt der Verbrennungsmotor als der perfekte Antrieb für Fahrzeuge, egal ob es sich um Nutzfahrzeuge oder Personenbeförderung handelt. Seinen Siegeszug trat er mit der Erfindung des benzingetriebenen Automobils an. Spätestens seit der Einführung des Dieselmotors hatte er sich weltweit durchgesetzt.

In den letzten Jahren wuchs jedoch das ökologische Bewusstsein vieler Staaten und Autofahrer. Immer schärfer gestaltete Umweltauflagen führten zu einer stetigen Verbesserung der Antriebskonzepte. Aber trotz allen Bemühungen ist es nicht möglich, die Emissionen bei der Verbrennung fossiler Kraftstoffe so zu minimieren, dass die Reduktion der wachsenden Sensibilität der Umwelt und der eigenen Gesundheit gegenüber gerecht werden könnte. Mehr als 120 Jahre Automobilgeschichte haben gezeigt, dass andere Wege und Denkweisen notwendig sind, um den Schadstoffausstoß eines Fahrzeuges möglichst zu eliminieren.

Zu diesen neuen Lösungen gehören die Alternativen Antriebe, über die Sie diese Webseite näher informiert. Dieser Begriff fasst alle Arten der technischen Fortbewegung ohne den Einsatz von Verbrennungsmotoren zusammen. Diese Antriebsarten und -techniken finden nicht nur in der Automobilbranche Ihren Einsatz. Man nutzt sie auch für Schiffe und Flugzeuge, Busse und Bahnen.

Zu den Alternativen Antrieben zählen nicht nur der Elektroantrieb oder der Solarantrieb. Man versteht darunter auch alternative Energieträger wie Brennstoffzellen, Gase oder pflanzliche Öle. Sie sollen die bisher genutzten fossilen Brennstoffe im Idealfall langfristig ersetzen. Auch andere Verbrennungskraftmaschinen wie der Hubkolbenmotor, der Wankel-, Stirling- oder Turbinenantrieb rücken auf der Suche nach umweltfreundlicheren Antriebstechniken wieder verstärkt ins Interesse der Forscher und Autobauer. Als Brückentechnik gilt der Hybridantrieb, der Fahrzeuge und ihren Verbrennungsmotor schon heute mit emissionsärmeren oder gar emissionslosen Techniken kombiniert.

Sehr viele Varianten alternativer Antriebe gibt es bereits, die stetig weiterentwickelt werden. Das Ziel ist das emissionsfreie Auto, das umweltfreundlich und sparsam, aber auch effektiv und komfortabel ist. Das Streben nach diesem Ziel setzt nach einer umgesetzten Innovation immer wieder von neuem an. Um dabei Fehlinvestitionen zu vermeiden, müssen einige Kriterien erfüllt werden, die für den Einsatz alternativer Antriebstechniken sprechen. Zu ihnen zählen zum Beispiel eine große Reichweite und eine maximale Leistung im Hinblick auf Beschleunigung und Steigungen. Aber auch die Stabilität und Konstanz der gespeicherten oder vorgehaltenen Energie ist von großer Wichtigkeit. Für Autofahrer ist auch eine akzeptable Tankprozedur wichtig, die sicher und schnell funktioniert. Ein wichtiger Aspekt bei der Akzeptanz alternativer Antriebe ist auch die Sicherheit für die Insassen des Fahrzeugs und seine Umgebung.

Alternative Antriebe

Alternative Antriebe @iStockphoto/Stefan Schulze

Energiesparmaßnahmen mit herkömmlichen Antrieben

Alternative Antriebe helfen, Sprit zu sparen und den Ausstoß von Emissionen zu verringern. Doch noch längst nicht überall werden sie von Autofahrern als Alternative zum herkömmlichen Verbrennungsmotor akzeptiert. Zu groß sind Skepsis, finanzielle bedenken und Angst um den Wertverfall des Autos. Um trotzdem ihren Beitrag zum Umweltschutz zu leisten und dabei vielleicht auch etwas Geld zu sparen, setzen viele Autofahrer auf alternative Karosseriebauweisen und eine Energie sparende Fahrweise. Was darunter zu verstehen ist und welche Tipps und tricks wirklich sinnvoll sind, erfahren Sie in den nächsten Abschnitten.

Alternative Karosseriebauweisen

Neben der Art der Verwendung ist der Energieverbrauch eines Fahrzeugs auch von den konstruktiven Gegebenheiten abhängig. Je nach Bauweise der Karosserie entscheidet sich, ob ein Auto ein Spritfresser ist oder eher zum Sparen taugt. Und je mehr Sprit verbraucht wird, desto mehr Abgase entstehen natürlich.

Die Fahrzeugmasse ist zum Beispiel ein Faktor mit hohem Einfluss auf den Spritverbrauch. Ein geringes Gewicht wird durch die Größe des Fahrzeugs angepasst. Ziel ist ein möglichst hohes Nutzlast/Leermasse-Verhältnis. Dieses Ziel erreicht man durch den verzicht auf Komfort-Extras, die das Gewicht erhöhen würden, und durch eine spezielle Leichtbauweise unter Verwendung von Materialen wie zum Beispiel hochfestem Stahl. Aluminium, Magnesium, Kunststoff oder Faserverbundwerkstoff.

Kleine Motoren verringern den Verbrauch eines Fahrzeugs. Verbindet man Einsparungen am Fahrzeuggewicht mit dem Leistungsgewicht, kann die Fahrleistung trotz kleinerem Motor konstant gehalten werden.

Der Wirkungsgrad der Energieumwandlung kann auch ohne den Einsatz vollkommen neuer alternativer Antriebe zum Beispiel durch Hybridantriebe verbessert werden. Sie verbessern die Leistung eines Verbrennungsmotors durch den parallelen Einsatz eines Elektromotors. Auch korrekt ausgelegte Turboaufladung und Ladeluftkühlung kann die Effizienz der Verbrennung erhöhen. Da damit auch die Höchstgeschwindigkeit begrenzt wird, kann der Motor länger im verbrauchsgünstigen Bereich arbeiten, was zur Steigerung des Nutzungsgrades führt.

Die Verringerung von Fahrtwiderständen wie zum Beispiel dem Rollwiderstand, Luftwiderstand oder dem inneren Widerstand hilft ebenfalls, Energie und damit Kosten und Emissionen zu sparen. Hilfsmittel dafür sind etwa leichte, schmale Reifen mit glatten Laufflächen oder verkleidete Radkästen und glatte Oberflächen.

Geringere Reibungsverluste im Fahrzeuginneren erhält man zum Beispiel durch effiziente Verstellgetriebe oder Direktantrieb. Eine entsprechende Auslegung des Antriebssystems hilft weiterhin, den Motor im verbrauchsarmen Bereich arbeiten zu lassen.

Auch einfache, kleinere Änderungen wie zum Beispiel der Verzicht auf Zusatzverbraucher wie Sitzheizung oder eine große Musikanlage und die Umstellung auf LED-Licht können bereits zu Verbrauchseinsparungen führen.

Alternatives Fahren

Schon seit längerer zeit ist bekannt, dass nicht nur die Konstruktion eines Fahrzeugs sondern auch die Fahrweise eine große Rolle beim Kraftstoffverbrauch spielt. Mit Hilfe einer Energie sparenden Fahrweise ist es möglich, den Energieverbrauch beim Fahren zu senken. Bereits vor der Fahrt kann man Maßnahmen ergreifen, die zu Energieeinsparungen führen. So ist zum Beispiel klar, dass ein nicht gestarteter Motor 100 Prozent Kraftstoff spart. Das heißt: gerade Kurzstrecken müssen nicht unbedingt mit dem Auto zurückgelegt werden. Sie führen nur zu einem hohen Kraftstoffverbrauch und einem frühzeitigen Verschleiß des Motors. Auch das Vermeiden der Rush Hour, die Kombination mehrerer kleinerer Fahrten zu einer großen und die Bildung von Fahrgemeinschaften führen zu Einsparungen. Eine Alternative stellen in vielen Fällen auch öffentliche Verkehrsmittel oder Züge dar. Die Fahrt damit ist in der Summe preiswerter als die Fahrt mit dem Auto. Emissionslos ist die Nutzung eines Fahrrads.

Ein verringertes Fahrzeuggewicht reduziert den Rollwiderstand und damit auch den Energieaufwand, der für das Beschleunigen notwendig ist. Auch Reifeninnendruck, Reifenbreite und Reifendurchmesser beeinflussen den Rollwiderstand eines Fahrzeugs.

Die Verringerung des Luftwiderstandes wirkt sich ebenfalls positiv auf den Kraftstoffverbrauch aus. Der Widerstand erhöht sich beispielsweise drastisch durch Dachgepäckträger, Fahrradträger, offene Dächer und Schiebedächer, Bug- und Heckspoiler.

Je später ein Motor gestartet wird, desto weniger läuft er nutzlos im Leerlauf. Tätigkeiten wie das Anlegen des Sicherheitsgurtes, das Einstellen von Sitzposition und Spiegel, das Warten auf Mitfahrer, Eiskratzen oder die Einstellung des Navigationssystems können durchaus auch ohne gestarteten Motor stattfinden. Übrigens: ein kalter Motor verbraucht mehr als ein warmer. Steht ein Fahrzeug also an einem warmen Ort, benötigt der Motor anfangs weniger Energie zum Start.

Beim Fahren selbst gibt es einige Möglichkeiten, Kraftstoff zu sparen. Ein zügiges Beschleunigen braucht zum Beispiel am wenigsten Energie. Am effektivsten sind ein Anfahren mit fast Vollgas und ein rasches Hochschalten in den nächsten Gang bei möglichst geringer Drehzahl. Fahrzeuge mit Ottomotoren sollten stets mit der niedrigsten möglichen Drehzahl gefahren werden. Der Wirkungsgrad des Kraftstoffes ist in einem hohen Gang höher als bei gleicher Geschwindigkeit in einem niedrigen Gang. Turbodiesel sollten im Bereich der Drehzahl des höchsten Motordrehmoments mit hoher Last gefahren werden. Hier liegt der spezifische Kraftstoffverbrauch am niedrigsten.

Gleiten ist eine sehr Energie sparende Fahrtechnik. Sie erfordert kaum Bremsmanöver und somit auch weniger Energie zum Beschleunigen. Auch eine Fahrt bei etwa 60-80 km/h produziert deutlich weniger Schadstoffe als eine Fahrt mit 150 km/h.

Beim Verlangsamen eines Fahrzeuges gibt es neben der Bremse, die viel Energie in Wärme umwandelt, auch andere Bremstechniken, die weitaus Energie sparender wirken: die Schubabschaltung oder Rollen im Leerlauf. Die Motorbremse lohnt sich in Situationen, bei denen in größerer Entfernung ein Hindernis oder eine Ampel zu sehen ist. Langsamfahrten im Stau oder an roten Ampeln sind auch mit Standgas statt mit der Betätigung des Gaspedals möglich. Übrigens vermeidet dieses Vorgehen auch den vorzeitigen Verschleiß der Kupplung. Und wussten Sie schon, dass es sich schon ab wenigen Sekunden Stillstand lohnt, den Motor abzustellen?

Einige Motortypen wie zum Beispiel heiß gefahrene Turbomotoren oder Dieselmotoren erfordern ein regelrechtes „kalt fahren“ nach einer Fahrt. Sie sollten nicht sofort ausgeschaltet werden oder man sollte darauf achten, große thermische Belastungen nicht kurz vor Ende der Fahrt durchzuführen. Hier führt ein frühzeitiges Abschalten aufgrund von Energiesparmaßnahmen langfristig zu einem höheren Verschleiß bis hin zum Motorschaden.

Alternative Antriebe in der Praxis

Zwei Hauptpunkte sind regelmäßig Gegenstand der Kritik an herkömmlichen Energiequellen: die damit einhergehende Umweltbelastung und die Erdölversorgung. Die sonst verwendeten fossilen Brennstoffe tragen einen großen Teil zur Umweltverschmutzung bei. Ihre Verbrennung erzeugt Ruß, CO2 und Feinstaub, die das Klima in Stadt und Land belasten. In Anbetracht der ständig angespannten Lage auf dem Erdölmarkt und der Aussicht auf immer weiter schwindende Ölreserven ist es höchste Zeit, sich nach alternativen Antriebsarten und Energiequellen umzuschauen.

Unter Alternativer Antriebstechnik oder Alternativen Antrieben versteht man im Allgemeinen Antriebskonzepte, die sich in Bezug auf ihre Energieart oder ihre Konstruktion von herkömmlichen Antriebstechniken unterscheiden. Diese neuen Techniken wecken bereits seit einigen Jahren die (berechtigte) Hoffnung, dass ihr Einsatz die Probleme anderer Antriebsarten aus dem Weg räumt.

Neben den konventionellen Antrieben durch Verbrennungsmaschinen wie dem Diesel- oder Ottomotor kennt man heute verschiedene andere Antriebstechniken, die sich in unterschiedlichen Entwicklungsstadien befinden. Zu diesen alternativen Antriebstechniken zählen zum Beispiel Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Fahrzeuge mit Brennstoffzellen oder Verbrennungsmotoren auf Wasserstoffbasis. Zum Teil ist jedoch die Abgrenzung zwischen konventionellen und alternativen Antrieben unscharf. In den folgenden Abschnitten erfahren Sie nun mehr über die einzelnen Antriebstechniken, ihre Funktionsweise und wo sie schon heute eingesetzt werden.

Hybridantrieb (Funktionsweise, Typen)

Unter einem Hybridantrieb versteht man eine Kombination unterschiedlicher Antriebsprinzipien oder Energiequellen für eine Antriebsaufgabe. Mit seiner Verwendung ist es möglich, den Verbrauch fossiler Kraftstoffe zu drosseln und die Motorenleistung im niedrigen Drehzahlbereich zu steigern.

Bei der Verwendung eines Hybridantriebes kann der Verbrennungsmotor häufiger und länger in einem günstigen Wirkungsgrad bereich betrieben werden. Fällt überschüssige Energie an, wird sie von einer Batterie gespeichert und kann bei Bedarf von einem zusätzlichen Elektromotor genutzt werden. Über einen Generator wird die Batterie geladen.

Beim Beschleunigen arbeiten Verbrennungs- und Elektromotor gemeinsam. Hier kann man entweder den Wagen besser beschleunigen oder bei gleicher Beschleunigung einen kleineren Verbrennungsmotor verwenden. Schub- und Bremsenergie bleiben nicht ungenutzt: die nicht benötigte Energie wird in die Batterie zurückgeführt.

Besonders sinnvoll sind Hybridantriebe im Stadtverkehr und bei Fahrten bergab. Benötigt man wie bei Bergabfahrten keine Antriebsleistung, wird der Verbrennungsmotor sogar vollständig ausgeschaltet. Auch im Schubbetrieb, bei Stillstand oder bei Langsamfahrten schaltet man auf den Elektromotor um, was viel Sprit sparen hilft.
Zu den Vorteilen der Hybridtechnologie zählt beispielsweise, dass ein separater Anlasser nicht nötig ist. Da der Verbrennungsmotor in bestimmten Drehzahlbereichen ein hohes Drehmoment liefert, Elektromotoren aber schon beim Anfahren das maximale Drehmoment zur Verfügung steht, ergänzen sich beide Systeme perfekt. Die Folge: der Wagen lässt sich schneller beschleunigen. Der Elektromotor federt also für den Verbrennungsmotor ungünstige Betriebsbereiche ab und sorgt so für wesentlich verbrauchsgünstigere Bedingungen.

Im Allgemeinen kann man den Hybridantrieb in drei Hybridisierungsstufen einteilen: den Mikrohybrid, den Mildhybrid und den Vollhybrid. Zwischen diesen generellen Stufen gibt es natürlich auch noch zahlreiche Zwischenstufen.

Hybridantriebe werden heute nicht nur im Automobilbau genutzt. Sie finden auch bei Straßenbahnen und U-Booten, Raketen, Flugzeugen und sogar der Queen Mary II Verwendung.

Elektroantrieb (Funktion, Einsatzgebiete)

Ein Elektroantrieb ist wie der Name schon vermuten lässt ein Antrieb mittels eines Elektromotors. Zum Antrieb gehören zum Beispiel verschiedene Komponenten für die Drehzahl- und Drehmomentregelung des Elektromotors oder für das Ein- und Ausschalten des Antriebs. Darüber hinaus findet man hierbei auch Sicherungs- und Überwachungseinrichtungen für den Antrieb. Fehlen darf auch nicht die Energiequelle. Hierbei handelt es sich in der Regel um einen Netzanschluss, einen Generator oder eine Brennstoffzelle oder einen Akkumulator.

Das Prinzip des Elektroantriebs besteht darin, elektrische Energie in mechanische Bewegungsenergie umzuwandeln. Bei der Bewegung kann es sich sowohl um eine Drehbewegung als auch um eine lineare Bewegung (Linearmotor) handeln.

Elektroantriebe verfügen über einen sehr guten Wirkungsgrad bis 99 Prozent. Das unterscheidet sie grundlegend von anderen Antriebsarten wie beispielsweise den Verbrennungsmotor, den sie bei einem Hybridantrieb unterstützen. Anders als Benziner oder Diesel haben Elektroantriebe darüber hinaus mit höheren Drehzahlen und Spannungen ein niedriges Eigengewicht. Außerdem sind sie sehr umweltfreundlich und zuverlässig. Durch Abschaltung des elektrischen Netzes können sie sofort gestoppt werden.

Elektroantriebe sind sehr vielseitig und können sowohl in sehr kleinen Geräten wie CD-Playern und Küchengeräten als auch in Hochleistungsanwendungen wie etwa Kohlemühlen, elektrischen Zügen oder U-Bahnen genutzt werden. Elektroenergie kann man darüber hinaus auch in Verbindung mit Solarenergie nutzen. Sie verfügt über sehr viel Zukunftspotenzial, das heute lediglich ansatzweise erahnbar ist.

Solarantrieb

Solar betriebene Antriebe werden von Sonnenenergie gespeist. Die Oberflächen eines Gebäudes oder Gegenstandes ist zu diesem Zweck mit Solarzellen ausgerüstet. Sie fangen die Sonnenenergie ein und wandeln sie in elektrische Energie um. In den meisten Fällen sind Solarfahrzeuge oder -anlagen allgemein mit Energiespeichern, im Regelfall Akkumulatoren, ausgerüstet. Somit bleiben Solarfahrzeuge zumindest für eine begrenzte Zeit fahrtüchtig, sollte Bewölkung einsetzen oder sich die Beleuchtung beim Fahren verschlechtern.

Neben Elektrofahrzeugen, die ihre Photovoltaikanlage quasi mit sich führen gibt es auch Fahrzeuge, die die erforderliche elektrische Energie für ihren Antrieb ausschließlich von stationären Photovoltaikanlagen beziehen. Sie zählen eher zu den Elektromobilen im Netzverbund, nicht zu den eigentlichen Solarfahrzeugen. Sie werden gern auch als Versuchsfahrzeuge im Maschinenleichtbau und Niedrigenergiesektor verwendet.

Photovoltaik findet man nicht nur in stationären Anlagen zur Energiegewinnung. Auch bei Booten, bei Solarfahrrädern oder sogar in der Raumfahrt kommt diese Technik zum Einsatz. Vor allem in der unbemannten Raumfahrt spielen Solarfahrzeuge eine große Rolle, da sie unabhängig von Treibstoff Planeten und Monde erforschen können. Beim Antrieb von Raumfahrzeugen verlässt man sich ebenfalls auf die Wirkung des solaren Antriebs.

Brennstoffzelle

Eine Brennstoffzelle ist zunächst einmal eine galvanische Zelle. Das bedeutet, es handelt sich hierbei um eine Vorrichtung zur spontanen Umwandlung von chemischer in elektrische Energie. Sie wird meist in Batterien und Akkumulatoren verwendet. Als galvanisches Element bezeichnet man jede Kombination zweier verschiedener Elektroden und einem Elektrolyten. Die Brennstoffzelle benötigt für die Wandlung kontinuierlich zugeführte Brennstoffe und ein Oxidationsmittel.

Die Brennstoffzelle ist kein Energiespeicher. Ihre Aufgabe besteht lediglich in der Umwandlung von Energie. Koppelt man sie mit einem Brennstoffspeicher, kann sie einen Akkumulator ersetzen. Aber wie funktioniert eine Brennstoffzelle eigentlich?

Unter Druck wird von außen kontinuierlich Wasserstoff an die Brennstoffelektrode und Sauerstoff an die Oxidatorelektrode herangeführt. An der Anode werden die Wasserstoffmoleküle in Ionen und Protonen zerlegt. Die Protonen wandern zur Kathode, die Elektronen zur Anode. So entsteht ein Strom zwischen den beiden Elektroden, den man auch über einen äußeren Stromkreis nutzen kann. Jede Brennstoffzelle liefert lediglich eine Spannung von 1V. Deshalb müssen in der Regel viele Zellen zu einer Batterie zusammengeschaltet werden.

Zu den Vorteilen von Brennstoffzellen gehören ihre hohe Effizienz und das Einsparen fossiler Energieträger. Sie sind wartungsarm, produzieren keine Stickoxide und außer bei der Brenngasgewinnung entsteht lediglich eine niedrige Umweltbelastung durch Abgase. Außerdem entwickeln sie keinen Lärm und die Komponenten sind aufgrund einer modularen Bauweise schnell austauschbar. Brennstoffzellen zeichnen sich durch eine schnelle Reaktion auf Lastwechsel im Einsatz in Autos aus. Auch das Anfahrverhalten ist mit ihnen als gut zu beschreiben. Sie wurden bereits erfolgreich in der Raumfahrt getestet.

Zu den nachteilen zählen definitiv die Kosten dieses Antriebssystems. Sie fallen sowohl für Katalysatoren als auch für Elektrolyte, Membranen und die Herstellung, Lagerung und Aufbereitung von Brenngas an. Außerdem ist momentan keine Effizienzsteigerung in den Bereichen Miniaturisierung und Wirkungsgrad möglich.

Wasserstoffzelle (Funktion, Einsatzgebiete)

Wasserstoff ist das Element auf der Erde, das am häufigsten vorkommt. Selbst unser Körper besteht zu einem hohen Prozentsatz aus diesem Stoff. Es verfügt über einen relativ hohen Heizwert. Bei der Verbrennung mit Sauerstoff fällt lediglich Wasser als Endprodukt an. Diese Eigenschaften machen Wasserstoff zu einem der effektivsten und saubersten Kraftstoffe überhaupt. Das Ausgangsprodukt, Wasser, ist ausreichend vorhanden, die Verwendung schon die Vorkommen fossiler Brennstoffe.

Andererseits sind Wasserstoff und Sauerstoff ein explosives Gemisch, im wahrsten Sinne des Wortes. Eine effiziente und umweltschonende Erzeugung von Wasserstoff ist heute noch nicht gegeben, die Technik steckt noch in den Kinderschuhen.

Die Speicherung der Energieträger ist immer mit Risiken verbunden. Kraftstoff-Tanks sind hohen Belastungen ausgesetzt, sie müssen die Energie mit einer möglichst hohen Dichte speichern, zuweilen hohe Temperaturunterschiede aushalten sowie Erschütterungen und Schwingungen mobiler Geräte trotzen.

Gerade in den letzten Jahren hat die Entwicklung belastungsstarker Behälter zu einem großen Fortschritt geführt. Neue Techniken und Materialien bürgen für die Sicherheit. Im Laufe der Entwicklung von Speichermedien für Wasserstoff gab es eine Vielzahl von Methoden, denen zum Teil hervorragende Aussichtschancen zugesprochen wurden. Teilweise wird an einigen Verfahren immer noch geforscht. Andere Projekte wurden eingestellt.

Zu den zur Zeit aussichtsreichsten Speichermethoden zählen die Speicherung von gasförmigem Wasserstoff in Druckbehältern, die Speicherung flüssigen Wasserstoffs in vakuumisolierten Behältern und die Einlagerung von Wasserstoff in Metallhydriden

Ebenfalls als aussichtsreich werden Methoden wie die Bindung von Wasserstoff in Nanoröhrchen oder in Kunststoffen gewertet.

Denkt man an den Einsatz von Wasserstoffzellen, die in ihrer Funktionsweise Brennstoffzellen ähneln, zeiht man Klein- und Kleinstverbraucher ebenso wie Kraftwerke in betracht. Über Pilotanlagen wie Häuserkomplexe oder Demonstrationsobjekte für Laptops und Handys.

Alternative Kraftstoffe

Alternative Kraftstoffe lautet die Bezeichnung für Kraftstoffe, die eine Alternative zu herkömmlich genutzten, fossilen Brennstoffen bilden und diese sogar ersetzen können. Zu ihnen zählen zum Beispiel Erdgas und Bio-Ethanol, Biodiesel und Biogas, BtL-Kraftstoff und Pflanzenöle oder Wasserstoff und Holzgas. Die in Deutschland gebräuchlichsten Kraftstoffalternativen stellen wir Ihnen jetzt im Anschluss vor.

Autogas (LPG)

Unter Autogas versteht man ein Flüssiggas, das zum Gebrauch in Fahrzeug-Verbrennungsmotoren vorgesehen ist. Es wird auch als Liquefied Petroleum Gas, kurz LPG, bezeichnet. Nicht verwechseln sollte man es mit komprimiertem Erdgas (CNG) oder Flüssigerdgas (LNG).

In Form von Butan oder Propan findet Flüssiggas Verwendung als Kraftstoff für Ottomotoren. Dieser Kraftstoff ist schon seit den 1970ern sehr verbreitet und auch heute noch werden viele öffentliche Verkehrsmittel wie beispielsweise die Wiener Autobusflotte damit betrieben.

Autogas verbrennt umweltfreundlicher als Benzin. Sowohl der Anteil an Stickoxiden, CO2 als auch an unverbrannten Kohlenwasserstoffen liegt weit unter den Werten einer Benzinverbrennung. Ein weiterer Vorteil von Flüssiggasen als Kraftstoff ist, dass sie sich bereits bei niedrigen Temperaturen in Fahrzeugkatalysatoren umsetzen lassen. Deshalb dürfen zum Beispiel auch Gabelstapler, die mit Flüssiggas betrieben werden, als einzige Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor in geschlossenen Räumen betrieben werden.

Autogas weist eine relativ geringe Dichte auf. Deshalb ist der Verbrauch auch relativ hoch. Der Mehrverbrauch wird jedoch in etwa durch den höheren Brennwert ausgeglichen.

In den meisten europäischen Ländern ist Flüssiggas heute ein etablierter Kraftstoff, der vor allem bei öffentlichen Verkehrsmitteln und Taxis eingesetzt wird. Bis voraussichtlich Ende 2018 wird das Gas mit einem relativ geringen Satz besteuert. Somit ist es auch in Deutschland finanziell relativ attraktiv, ein auf Autogas umgerüstetes Auto zu fahren. Deutsche, die im Grenzgebiet zur Schweiz oder in der Nähe wohnen, haben gleich noch einen Grund zur Freude: ab 2008 soll das Flüssiggas dort steuerbegünstigt und somit erheblich günstiger werden.

Erdgas

Erdgas lagert in unterirdischen Kammern und tritt häufig zusammen mit Erdöl auf. Es ist ein brennbares Naturgas, das zum größten Teil aus Methan besteht. Vielen ist Erdgas vielleicht schon als Energieträger für die Heizung ein Begriff. Seit einigen Jahren findet es aber auch als Kraftstoff für Kraftfahrzeuge Verwendung. Weil es in komprimierter und verflüssigter Form erhältlich ist, wird es auch Compressed Natural Gas (CNG) oder Liquefied Natural Gas (LNG) bezeichnet.

Mittlerweile entstehen immer mehr Gastankstellen in Deutschland, so dass eine Versorgung mit dem Treibstoff relativ unkompliziert ist. An Tankstellen erhält man H-Gas oder L-Gas. Das H-Gas hat dabei einen etwas höheren Energiegehalt als das L-Gas.

Eine Umstellung auf Erdgas lohnt sich nicht nur wegen der beinahe emissionslosen Verbrennung und der immer besser werdenden Infrastruktur. Auch finanzielle Anreize gibt es zur Genüge: bis 2018 werden Erdgas und Flüssiggas steuerlich so für Fahrzeuge im öffentlichen Straßenverkehr begünstigt, dass sie nur etwa die Hälfte von Benzin kosten.

Seit 1995 hat auch die Automobilindustrie reagiert und bietet seitdem serienmäßig Erdgas-Modelle an. Prinzipiell kann fast jedes Fahrzeug nach- und umgerüstet werden. All diese Vorteile haben schon einige Bus-, Taxi- oder Transportunternehmen erkannt und ihre Flotte umgerüstet. Und wie sieht’s bei Ihnen aus?

Pflanzenöl

Pflanzliche Öle werden aus Ölpflanzen gewonnen und zählen zu den Fetten und Ölen. Je nach Anteil der ungesättigten Fettsäuren unterscheidet man zwischen nicht trocknenden, halbtrocknenden und trocknenden Ölen. Trocknung bedeutet in dem Zusammenhang das Festwerden des Öls durch Oxidation und die Bildung von Polymeren durch ungesättigte Fettsäuren.

Zu den alternativen Kraftstoffen zählen die unbehandelten Pflanzenöle. Sie werden umgangssprachlich auch Pöl genannt. Verwendung finden sie als Kraftstoff für Dieselmotoren sowohl in mobilen als auch in stationären Anwendungen. Es sind jedoch Anpassungen an den Dieselmotor nötig, um ihn auch mit Pflanzenöl betreiben zu können.

Zur Verbrennung von Pflanzenöl in Motoren kann man einer von zwei Strategien folgen: entweder werden die Motoren auf die Eigenschaften des Öls angepasst oder das Pflanzenöl selbst wird zu einem neuen Kraftstoff weiterentwickelt, den man schließlich in genormter Qualität mit bestehender Qualität verwenden kann. Heute schon muss die Qualitätsnorm DIN V 51605 für Kraftstoffe aus Pflanzenöl zwingend erfüllt werden.

Pflanzenöl gehört zu den etwas schlechteren Alternativen zum herkömmlichen Kraftstoff. Die Emissionen zum Diesel bleiben unverändert und Anbau bzw. Gewinnung ist aufgrund der hohen Subventionen häufig unwirtschaftlich.

Pflanzenöl hört nicht bei Oliven-. Palm- oder Rapsöl auf. Über 1000 anbauwürdige Ölpflanzen gibt es, aber längst nicht alle werden genutzt. Prinzipiell sind alle pflanzlichen und auch tierischen Öle zum Betrieb umgerüsteter Wagen geeignet. Wichtig ist nur, dass sie vor ihrer Nutzung sehr sorgfältig gereinigt, entwässert und neutralisiert werden.

Biodiesel

Unter Biodiesel versteht man einen pflanzlichen Kraftstoff, Fettsäuremethylester (FAME), der wie der herkömmliche Dieselkraftstoff verwendet werden kann. Er wird aus Pflanzenölen oder auch aus tierischen Fetten statt aus Rohöl gewonnen. Das Öl kann naturbelassen und gefiltert oder aber umgeestert verwendet werden. Handelt es sich um naturbelassenes Pflanzenöl, trägt es nicht die Bezeichnung Biodiesel, obwohl es auch als Ersatz für Dieselkraftstoff benutzt wird.

Bei der Verwendung von Biodiesel sollte man in jedem Fall die Hinweise des Motorenherstellers beachten. Nach den drei ersten Tankfüllungen mit Biodiesel sollte man den Kraftstofffilter wechseln. Biodiesel verhält sich nämlich wie ein Lösungsmittel und löst alte Ablagerungen aus Tank und Leitungen. Damit diese gelösten Teile nicht den Kraftstofffilter verstopfen, muss dieser besonders in der Anfangsphase der Umstellung öfter gewechselt werden.

Biodiesel ist aggressiv. Daher sollten Lackflächen unbedingt sauber gehalten, mit Biodiesel verschmutzte Flecken sofort gereinigt werden. Die Kunststoffteile, die mit dem Kraftstoff in Kontakt kommen, müssen beständig gegen Biodiesel sein. Ob die Schläuche und Dichtungen das auch wirklich halten, kann am besten die Vertragswerkstatt beurteilen. Prinzipiell gilt: Plastikteile, die in Kontakt mit Biodiesel kommen, altern schneller.

Wichtig vor allem in der Winterzeit: Biodiesel flockt bei etwa -20°C aus, egal wie sorgfältig er hergestellt wurde. Aus diesem Grund ist es definitiv ratsam, im Winter wieder auf mineralische Diesel umzusteigen.

Andere Kraftstoffe

Neben Biodiesel und Pflanzenöl, Erdgas und Autogas gibt es aber auch noch andere interessante Alternativen zu Diesel oder Benzin. Sehr interessant ist beispielsweise auch das BtL-Verfahren. BtL ist die Abkürzung für Biomass to Liquid, Biomasse zu Flüssigkeit. Die Grundlage für diesen Kraftstoff sind beispielsweise Holz oder Stroh. Alle Bestandteile der Pflanzen können zur Herstellung alternativer Kraftstoffe genutzt werden. BtL besitzt eine hohe Energiedichte und ist selbst in konventionellen Dieselfahrzeugen einsetzbar. Das Verfahren steckt zur Zeit noch in der Erprobungsphase. Der Kraftstoff wird unter der Marke SunDiesel vertrieben.

Biogas entsteht vor allem als Nebenprodukt in landwirtschaftlichen Betrieben. Effektiv genutzt kann es stationäre Motoren antreiben und dient Heizzwecken. Aus Zuckerrüben oder Weizen gewinnt man Ethanol-Kraftstoff, auch Bio-Ethanol genannt. In Deutschland wird es sogar in geringen Mengen normalem Benzin beigemischt.

Eine letzte interessante Alternative zu Benzin oder Diesel ist Holzgas. Schon in den 1940ern war es aufgrund großem Kraftstoffmangel weit verbreitet. Holzgas entsteht beim Verschwelen von Holz oder Holzabfällen unter Luftabschluss in einem Druckkessel. Nach Kühlung und Reinigung des entstehenden Gases kann es bereits dem Motor zugeführt werden. Holzgasanlagen wurden eigentlich zu Heizzwecken und in Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen erbaut.

Förderung alternativer Antriebe

Dass alternative Antriebe Kraftstoff und Emissionen sparen, haben diverse Untersuchungen bereits ergeben. Wichtig ist nun, Kfz-Fahrer von der Nützlichkeit und dem Sinn alternativer Antriebstechnik zu überzeugen und zu begeistern. Automobilhersteller müssen in ihren Bemühungen, Fahrspaß mit Sicherheit und modernster, ökologisch sinnvoller Antriebstechnik zu kombinieren, unterstützt werden. Zu diesem Zweck haben sich die EU, aber auch der Bund und die deutschen Bundesländer zu einer Reihe von Fördermaßnahmen entschlossen.

Auf europäischer Ebene besteht beispielsweise das Ziel, bis 2020 20 Prozent der herkömmlich verwendeten Treibstoffe im Straßenverkehr durch alternative Treibstoffe zu ersetzen. Diese Vereinbarung dient der Verbesserung der Sicherheit der Energieversorgung ebenso wie der Verringerung von Treibhausemissionen. Zu den drei viel versprechendsten Lösungen zählen Laut EU Biokraftstoffe, Erdgas und Wasserstoff.
Auf Bundesebene bieten das 2006 gestartete „Nationale Innovationsprogramm Wasserstoff und Brennstoffzellen-Technologie“ mit einem Fördervolumen von 500 Millionen Euro und die Umstellung der Kfz-Steuer große Anreize zur Anschaffung oder Umrüstung zu alternativen Antriebstechniken. Mit einem relativ emissionsarmen oder sogar emissionsfreien Fahrzeug ist es sogar möglich, dass man vollständig von der Kfz-Steuer befreit wird.

Auch die einzelnen Bundesländer investieren in Forschung und Entwicklung alternativer Antriebstechniken, um sie schnellstmöglich zur Marktreife zu bringen.