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Die stetig wachsende Vielfalt der alternativen Antriebsarten

Ein Wasserstoff-/Brennstoffzellen-Auto ist so schnell aufgetankt wie ein Benziner. Fotos: Volker Weihbold, Toyota

17.03.2021

 


Lange Zeit musste sich der Autokäufer in puncto Antriebsart lediglich zwischen Benzin- oder Dieselmotor entscheiden. Doch mittlerweile kann der Kunde aus einer Vielzahl an alternativen, zukunftsweisenden Antriebsarten entscheiden – von Mild-Hybrid über Plug-in-Hybrid bis hin zu Wasserstoff oder Erdgas (CNG). Eine Übersicht.


Mild-Hybrid

Ein so genannter Mild-Hybrid ist der Einstieg in die Elektrifizierung des Antriebs. Und er trägt im Wesentlichen zur weiteren Optimierung des Verbrennungsantriebs bei. Das Mild-Hybrid-Konzept, das aufgrund der vergleichsweise geringen Kosten auch in immer mehr Kleinwagen Einzug findet, kombiniert einen Verbrennungsmotor mit einem kleinen Elektromotor und einem 48-Volt-Akku.

Der Elektromotor unterstützt dabei den Verbrennungsmotor in diversen Fahrsituationen im Alltag – etwa beim Anfahren oder beim Beschleunigen. Wenn das Fahrzeug hingegen abgebremst wird, wird der Elektromotor zum Generator – und gewinnt beim Bremsen Energie zurück, die dann wiederum in den 48-Volt-Akku fließt.

Diese Energie wird dann dafür verwendet, um den Verbrennungsmotor beim Anfahren und Beschleunigen zu unterstützen. Rein elektrisches Fahren ist bei einem Mild-Hybrid-Antrieb in der Regel nicht möglich – auch nicht auf Kurzstrecken.

Ein Mild-Hybrid-Antrieb hat gleich mehrere Vorteile:

Erstens reduziert die Unterstützung des Elektromotors die Last des Verbrenners und damit den Kraftstoffverbrauch und die daraus resultierenden Emissionen. Wunder darf man sich dabei allerdings nicht erwarten.

Zweitens unterstützt der Elektromotor den Verbrenner beim Anfahren und Beschleunigen – daraus resultiert eine dynamischere Beschleunigung.

Drittens startet der Motor rascher und sanfter, was sich speziell bei der Start-/Stopp-Automatik positiv bemerkbar macht.

Und viertens ist der Mild-Hybrid-Antrieb billiger und leichter als etwa ein Voll-Hybridoder Plug-in-Hybridantrieb.


Voll-Hybrid

Ein Voll-Hybrid-Antrieb verfügt über einen deutlich größeren und stärkeren Elektromotor sowie über einen größeren, schwereren und leistungsstärkeren Akku als etwa ein Auto mit Mild-Hybrid-Antrieb. In den allermeisten Fällen ist der Elektromotor mit einem Benzinmotor zusammengespannt, es gab aber auch schon die Kombination aus Diesel- und Elektromotor – etwa bei Peugeot.

Im Gegensatz zum Mild-Hybrid-Antrieb schafft ein Fahrzeug mit Voll-Hybrid-Antrieb auch kürzere Strecken rein elektrisch, leise und emissionsfrei – etwa in Wohngebieten am frühen Morgen oder in der Nacht sowie in Garagen oder Parkhäusern.

Verschiedene Lademöglichkeiten

Geladen wir der Akku beim Verzögern – also beim Rekuperieren. Damit sind das ideale Einsatzgebiet eines Autos mit Voll-Hybrid Städte oder Ballungsräume, wo der Fahrer mit ständig wechselnden Geschwindigkeiten konfrontiert ist. Kein Wunder daher, dass viele Taxi-Unternehmen ihre Flotte auf Autos mit Voll-Hybrid-Antrieb umgestellt haben.

Vorteile des Voll-Hybrid-Antriebes sind vor allem der deutlich niedrigere Verbrauch in der Stadt. Auf der Autobahn muss man hingegen mit steigendem Verbrauch rechnen, da sich die Vorteile des Hybridantriebes bei höheren Geschwindigkeiten ins Gegenteil verkehren – vor allem durch das Mehrgewicht des Voll-Hybrid-Antriebes.

Weiterer Vorteil des Voll-Hybrids ist, dass der Fahrer keine Ladestation braucht – und somit auch kein Ladekabel mitführen muss.

Weitere Nachteile eines Voll-Hybrid-Antriebs sind die höheren Anschaffungskosten, die komplexere Technik, das höhere Eigengewicht und – manchmal – ein eingeschränktes Kofferraumvolumen.


Plug-in-Hybrid

Der Plug-in-Hybrid-Antrieb besteht wiederum aus einem Verbrennungsmotor sowie aus einem stärkeren Elektromotor und einem deutlich größeren Akku, der aufgeladen werden kann. Die derzeit angebotenen Plug-in-Hybrid-Fahrzeuge können zwischen 30 und 75 Kilometer rein elektrisch fahren – und damit leise und emissionsfrei. Der Gasfuß und auch die Außentemperatur beeinflussen die Reichweite übrigens enorm. Aufgeladen werden Autos mit Plug-in-Hybridantrieb an der Steckdose bzw. Ladestation, durch Rekuperation oder auch dann, wenn der Verbrenner das Fahrzeug antreibt und gleichzeitig den Akku auflädt.

Großteils kombinieren Plug-in-Hybrid-Antriebe einen Benziner mit einem Elektromotor; derzeit bietet nur der deutsche Premium-Hersteller Mercedes-Benz einen Diesel-Plug-in-Hybrid-Antrieb an.

Kurzstrecken sind ideal

Autos mit einem Plug-in-Hybrid-Antrieb eignen sich in erster Linie für jene Fahrer, deren tägliche Fahrten überwiegend innerhalb der elektrischen Reichweite liegen – und die ihr Fahrzeug zu Hause und/oder am Arbeitsplatz aufladen können. Nur dann sind nämlich die fabelhaften Durchschnitts-Verbrauchswerte von zwei oder drei Liter auf 100 Kilometer und CO2-Emissionen deutlich unter 50 Gramm je Kilometer auch tatsächlich machbar. Wer hingegen häufig mit leerem Akku herumfährt – was übrigens gar nicht so selten vorkommen soll –, der muss mit erhöhtem Verbrauch rechnen. Dieser liegt in der Regel sogar höher als bei einem vergleichbaren Fahrzeug mit reinem Verbrennungsantrieb – Stichwort: höheres Gewicht.

Weiteres Plus: Arbeiten Verbrenner und E-Motor gemeinsam, gibt es viel Fahrspaß.


E-Auto

Alternative Antriebe abseits von klassischen Benzin- und Dieselmotoren führen längst kein Schattendasein mehr, der Autofahrer hat mittlerweile eine große Auswahl – allerdings hat jeder Antrieb Vor- und Nachteile. Fotos: Volker Weihbold, Toyota
Alternative Antriebe abseits von klassischen Benzin- und Dieselmotoren führen längst kein Schattendasein mehr, der Autofahrer hat mittlerweile eine große Auswahl – allerdings hat jeder Antrieb Vor- und Nachteile. Fotos: Volker Weihbold, Toyota

Die Antriebseinheit eines reinen Elektroautos besteht aus einem Elektromotor und einem großen Akku, der aufgeladen werden kann. Gleichzeitig fallen jedoch viele Fahrzeugkomponenten weg. Mittlerweile gibt es mehr und mehr Elektroautos, und fast wöchentlich kommt ein neues Modell hinzu. Außerdem gibt es bereits Elektroautos in allen Preisklassen – und nicht zuletzt die Förderungen haben einen regelrechten Boom ausgelöst. Das führt dazu, dass die Produktion der Elektrofahrzeuge nicht immer mit der wachsenden Nachfrage mithalten kann. Die Folge sind dann lange Lieferzeiten.

Die Reichweite der meisten neueren Elektroautos ist in der Regel alltagstauglich. Teilweise bieten die Stromer Reichweiten von mehr als 400 Kilometer – und dazu auch noch die Möglichkeit zum Schnellladen.

Rekuperieren verlängert die Reichweite

Zur Reichweitenverlängerung trägt auch das Rekuperieren bei: Wenn man bremst, wird die Bremsenergie im Akku gespeichert. Bei zahlreichen Modellen gibt es zudem die Funktion des Ein-Pedal-Fahrens. In diesem Modus beschleunigt und bremst der Fahrer fast ausschließlich über das Fahrpedal. Auch beim Bergabfahren kann das Elektroauto durch einfaches Loslassen des Fahrpedals verzögern, ohne dass das Bremspedal benutzt werden muss. Das bringt mehr Reichweite und ist materialschonend – schließlich werden die Bremsen weniger belastet.

Es gibt aber auch Problemfelder im Zusammenhang mit E-Autos: die Rohstoffgewinnung (Stichwort: Kinderarbeit bei der Kobaltgewinnung), energieintensive Akkuproduktion, teilweises Lade-Wirrwarr – und umweltfreundlich ist ein E-Auto nur, wenn es mit Ökostrom geladen wird.


Wasserstoff

Ein Zukunftsthema ist der Wasserstoff-/Brennstoffzellenantrieb – auch wenn mit dem Hyundai Nexo und mit dem Toyota Mirai bereits zwei Serienfahrzeuge in Österreich angeboten werden. Grundsätzlich funktioniert ein derartiger Antrieb wie folgt: Die Brennstoffzelle erzeugt Strom, mit dem dann der Elektromotor des Fahrzeugs angetrieben wird. Zusätzlich gibt es eine kleinere Pufferbatterie, die das langsame Ansprechen der Brennstoffzelle ausgleicht. Getankt wird gasförmiger Wasserstoff (700 bar) – und zwar ähnlich flott, wie auch ein Fahrzeug mit Diesel oder Benziner betankt wird.

Diese Technologie, der enormes Zukunftspotenzial nachgesagt wird, ist allerdings noch mit sehr vielen Fragezeichen versehen: Aufgrund der geringen Stückzahl der aktuell verfügbaren Wasserstoff-Autos ist der Anschaffungspreis sehr hoch. Zweitens gibt es in Österreich (und auch in anderen Ländern) noch kaum Wasserstofftankstellen, da auch diese sehr teuer sind.

Rasches Auftanken, hohe Reichweite

Vorteile der Wasserstoffautos sind einerseits das – im Vergleich zum klassischen Elektroauto – rasche Tanken und die Abwesenheit schwerer Akkupakete. Dazu kommen das emissionsfreie Fahren und die relativ hohe Reichweite. Der japanische Autohersteller Toyota gibt für den brandneuen Mirai etwa eine Reichweite von mehr als 650 Kilometer an. Darüber hinaus ist ein Wasserstoffauto widerstandsfähig gegen Kälte. Und es darf – weil es ebenso emissionsfrei wie ein E-Auto ist – etwa in Umweltzonen einfahren.

Großer Nachteil: Die Herstellung des Wasserstoffs widerspricht dem Anspruch auf Umweltverträglichkeit – braucht es zur Herstellung doch viel fossiles Erdgas und Wasser.


CNG

Eine vielfach erprobte und bereits lange Jahre bewährte alternative Antriebsart ist der bivalente Erdgasantrieb. Dieser ist technisch nicht sehr aufwendig: Es braucht einen adaptierten Benzinmotor und einen Erdgastank, der hochverdichtetes Erdgas (CNG) aufnimmt. Und eben noch einen Benzintank, falls die nächste Erdgastankstelle einmal nicht in Reichweite sein sollte. In Österreich gibt es aktuell rund 170 öffentliche CNG-Tankstellen.

Deutlich umweltfreundlicher

Der Treibstoff CNG hat zahlreiche Vorteile: Erstens ist er sauber, denn ein mit Erdgas betriebener Motor emittiert keinen Feinstaub. Deutlich reduziert werden zudem die Emissionen von Stickoxid (minus 96 Prozent im Vergleich zum Diesel) und auch von CO2 – bis zu minus 35 Prozent gegenüber einem Benziner. Mit Biogas fährt man CO2-neutral. Darüber hinaus ist Erdgas günstig – 100 Kilometer kosten oft nicht viel mehr als fünf Euro. Kein Problem ist zudem die Einfahrt in Parkgaragen – für CNG-Fahrzeuge gibt es kein Verbot. Und schließlich sind Erdgasautos auch leiser als ein Benziner oder ein Diesel.

Erdgasautos haben allerdings auch einige Nachteile: Erstens ist die Auswahl der CNG-Fahrzeuge beschränkt – aktuell bieten nur Fiat und mehrere Marken des VW-Konzerns Erdgasautos an. Die Auswahl für den Kunden ist also endenwollend.

Zweitens kosten CNG-Fahrzeuge etwas mehr als reine Benziner – allerdings gibt es auch Förderungen. Drittens könnte das Tankstellennetz dichter sein. Viertens ist der Wartungsaufwand leicht erhöht, da auch der Gastank regelmäßig überprüft werden muss. Fünftens ist wegen der Erdgastanks mitunter das Kofferraumvolumen eingeschränkt.