Alternative Antriebe
Das müssen Sie wissen.
Der Verbrennungsmotor wird uns noch lange begleiten. Doch die Autofahrer verlangen zunehmend nach Alternativen. Elektro- und Hybridfahrzeuge gehören mittlerweile zum Strassenbild und bereits sind erste Brennstoffzellen-Fahrzeuge unterwegs. Die meisten Hersteller haben reagiert und ihre Modellpalette entsprechend ergänzt. Erfahren Sie hier alles Wissenswerte über die neuen Antriebstechniken.
Wie umweltfreundlich sind die neuen Antriebskonzepte?
Die Fachwelt errechnet den ökologischen Fussabdruck eines Antriebskonzeptes beginnend bei der Produktion über den Betrieb bis zu hin zum Recycling. Miteinbezogen werden dabei auch die Treibhausgas-Emissionen, die bei der Bereit- und Herstellung des Treibstoffes oder Stroms frei werden. Diesbezüglich die beste Bilanz weist das Elektroauto auf – allerdings nur beim Einsatz erneuerbarer Energiequellen und wenn die Batterie nach Erreichen der Lebensdauer rezykliert oder einer stationären Nutzung als Stromspeicher zugeführt wird. Auch Hybrid-Autos sind effizienter als solche vergleichbarer Grösse mit konventionellem Verbrennungsmotor. Noch eine Schippe drauf legt der Plug-in-Hybrid, der im Alltag meist als reiner Stromer unterwegs ist. Der Teilzeitstromer ist das alternative Antriebskonzept der Stunde. Spitzenplätze in den Umwelt-Rankings belegen jeweils auch Erdgas-Fahrzeuge. Denn Erdgas verbrennt umweltfreundlicher als Benzin oder Diesel. Je höher der Biogasanteil, desto überzeugender ist ihre Treibhausgas-Bilanz. Brennstoffzellen-Autos, deren Auspuff nur Wasserdampf entweicht, könnten die automobile Zukunft sein, wenn das Problem der energieintensiven Wasserstoffherstellung gelöst ist
Welches alternative Antriebssystem kommt am weitesten?
Wie weit Serienautos mit alternativen Antrieben ohne Energienachschub fahren können, hängt von ihren technischen Konzepten, aber auch von Umweltbedingungen und der Fahrweise ab. Besonders letztere kann eine maximal mögliche Reichweite durchaus halbieren! Die grössten Reichweiten unter den Alternativantrieben bieten derzeit Autos mit Voll- oder Plug-in-Hybrid. Die Energiespeicherkapazität ihrer Technologie aus Elektro- und Verbrennungsmotor – die Benzin oder Diesel verbrennen – ermöglicht durchschnittlich eine Reichweite von 850 km. Etwa halb so weit kommen derzeit Brennstoffzellenautos mit einer mittleren Reichweite von 480 km, bevor ihre Wasserstofftanks neu gefüllt werden müssen. Gasbetriebene Autos schaffen mit einer Tankfüllung durchschnittlich 400 km. Obwohl Tanks von CNG-Modellen deutlich grösser als die von LPG-Modellen sind, fallen ihre Reichweiten dennoch ähnlich aus, da Flüssiggas (LPG) weniger Volumen als Erdgas (CNG/LNG) benötigt, um die gleiche Energiemenge zu speichern. Aktuelle Elektroautos mit Batteriebetrieb erreichen im Mittel ca. 260 km. Ihre Reichweiten schwanken jedoch stark durch Umwelteinflüsse wie zu kalte oder zu warme Aussentemperaturen.
* In der Tendenz stark steigend
Quelle: ADAC, 7.2018; Angaben im Praxistest ermittelt.
Lohnt sich die Anschaffung auch ökonomisch?
Die mit Alternativantrieben ausgestatteten Fahrzeuge haben vergleichsweise höhere Anschaffungspreise – bis auf Hybride, die ungefähr gleich viel kosten wie ein vergleichbares Dieselauto. Besonders die Elektroautos können kostenmässig nicht mithalten. Doch auch sie werden günstiger dank höherer Stückzahlen und technischer Fortschritte. So sind etwa die Herstellungskosten für Batterien im letzten Jahrzehnt um 80 % gesunken. Dem höheren Kaufpreis stehen geringere Betriebs- und Unterhaltskosten gegenüber. Elektrische Energie (z. B. Nachtstrom) ist günstiger als Benzin oder Diesel, und E-Motoren müssen kaum gewartet werden. Schätzungen zufolge sind die Unterhaltskosten für einen Stromer nur ein Drittel so hoch wie bei einem herkömmlich angetriebenen Fahrzeug. Dazu kommen staatliche Kaufanreize. Fazit: Über den ganzen Lebenszyklus eines Fahrzeugs betrachtet und sofern die Technik konsequent genutzt wird, ist ein Auto mit Alternativantrieb nicht nur für die Umwelt gut, sondern auch fürs Portemonnaie.
Wie lange dauert es, bis ein E-Auto-Akku wieder voll ist?
Der Zeitaufwand für das vollständige Aufladen eines Elektroautos hängt von der Ladetechnik und Akkukapazität des Elektroautos sowie von der Art und Ladeleistung der Ladestation oder Steckdose ab. Generell gilt: Schnellladestationen ermöglichen die kürzesten Ladezeiten und funktionieren mit Gleichstrom. Das Laden an normalen Steckdosen dauert am längsten. Dazwischen reihen sich die sogenannten Wallboxen ein. Diese Wandladestationen der Elektroautohersteller können zuhause installiert werden und das Laden gegenüber normalen Steckdosen beschleunigen. Sowohl Wallbox-Systeme als auch Haushaltssteckdosen funktionieren mit Wechselstrom. Mithilfe der Batteriekapazität und Ladeleistung lässt sich die Ladedauer näherungsweise berechnen. Dafür teilt man die Akkukapazität in Wattstunden durch die Leistung der Stromquelle in Watt und addiert das Ergebnis mit einer weiteren Stunde. Diese berücksichtig einen Durchschnittswert für technische Einflussfaktoren, die das Laden eher verlangsamen. Beispiel: Wird eine E-Auto-Batterie mit 24 kWh Kapazität an einer normalen Steckdose mit rund 2,3 Kilowatt Ladeleistung aufgeladen, ergibt sich eine mittlere Ladezeit von rund 11,5 Stunden.
Wie ist es um die Ladeinfrastruktur bestellt?
Rund 80 % der Ladetransaktionen finden im privaten Raum statt, zum Beispiel in der Garage, und in den meisten Fällen über eine "Wallbox", die immer öfter mit einer Photovoltaik-Anlage kombiniert wird. "Reichweitenangst" ist in der Schweiz unbegründet, verfügt sie doch mit über 5700 öffentlichen Ladeanschlüssen (2021) über eines der weltweit dichtesten Ladenetze für Elektromobilität – Tendenz steigend. Rasch wächst auch das Netz der Schnellladestationen (>/= 22 kW Ladeleistung), insbesondere entlang der Autobahnen. Von Vorzugskonditionen profitiert man als Mitglied eines Ladenetzes, wobei es auf die Abdeckung in der bevorzugten Region zu achten gilt. Alle Anbieter bieten Mitgliedschaften mit Ökostrom. Ladekabel und Stecker sind weitgehend genormt. Einen "Ladestationsfinder" mit Angaben über die vor Ort vorhandene Infrastruktur bietet etwa der Elektromobilitätsverband der Schweiz unter www.swiss-emobility.ch
Gibt es einheitliche Ladestandards?
In Europa kann das CCS (Combined Charging System) als Standard angesehen werden. Es funktioniert mit den Steckverbindungen Typ 2 sowie Combo2 und erlaubt das Laden sowohl mit Gleich- als auch mit Wechselstrom über Ladekabel vom Typ Mode 3. Beide Steckerformen sind EU-weit als Standardsteckverbindungen für Ladeleistungen über 3,6 kW bei Wechselstrom und über 22 kW bei Gleichstrom festgelegt. Der dreiphasige Stecker Typ 2 – auch Mennekes-Stecker genannt – ist in Europa am meisten verbreitet. Der Stecker Combo 2 ergänzt den Typ 2 um zwei weitere Leistungskontakte und ermöglicht dadurch das Schnellladen sowohl mit Wechsel- als auch mit Gleichstrom bei maximal 170 kW. Öffentliche Ladestationen sind meistens mit Typ-2-Steckdosen ausgerüstet, an die jedes Mode-3-Ladekabel angeschlossen werden kann, auch wenn Elektroautos mit einem Typ-1-Stecker ausgestattet sind. Im privaten Bereich können auch Ladekabel vom Typ Mode 2 verwendet werden, allerdings gelten sie als "Notstromkabel". Da Haushaltssteckdosen durch die hohe Dauerbelastung überlastet werden können, sollten sie nicht permanent verwendet werden.
Typ 1
Typ 2
Combo (CCS)
CHAdeMO
Gibt's für Öko-Autos staatliche Fördergelder?
Die Schweiz fördert umweltfreundliche und energieeffiziente Mobilität, Nebst dem Bund (Zollreduktion) bieten auch viele Kantone, Städte und Kommunen finanzielle Anreize. Allerdings sind die Förderprogramme sehr unterschiedlich ausgestaltet, wie ein Blick auf die entsprechende Webseite auf www.swiss-emobility.ch zeigt. Möglich sind etwa ein (teilweiser) Verzicht auf die Motorfahrzeugsteuer oder Beiträge für besonders umweltfreundliche Autos wie auch Beiträge für die Anschaffung oder Installation von Ladestationen.
Hybrid-Autos
Autobatterien hatten den Hauptzweck, den Anlasser und weitere elektrische Verbraucher mit Strom zu versorgen, bis Toyota 1997 mit dem Prius das erste Serienauto mit Hybridantrieb lancierte. Dieser hatte eine zusätzliche Speicherbatterie an Bord. Das gängigste Prinzip – der Parallel-Hybrid, bei dem ein Elektromotor den Verbrenner unterstützt – war viele Jahre die Spritspartechnik schlechthin. Zwar beziehen Hybride die gesamte Energie aus fossilem Treibstoff – der Minderverbrauch ist dem Umstand zu verdanken, dass sie den Treibstoff intelligenter nutzen. Der Mischantrieb, bei dem die Kräfte des Elektro- und Verbrennungsmotors im Antriebsstrang zusammengeführt werden, verlangt nach einer ausgeklügelten Steuersoftware. Dabei wird die Hybridbatterie ausschliesslich vom Verbrennungsmotor über einen Generator sowie durch Energierückgewinnung in Brems- und Verzögerungsphasen aufgeladen. Der Verbrenner schaltet sich aus, so oft es nur geht, und im Elektrobetrieb schwimmen Hybride herrlich leise im Verkehr mit. Das spart Geld und hilft der Umwelt.
Speziell
Hybride müssen nicht an die Steckdose, sie können an jeder Zapfsäule aufgetankt werden.
Kurze Strecken kann der Hybrid rein elektrisch zurücklegen.
Der Computer orchestriert das optimale Zusammenspiel von E-Motor und Verbrenner.
Hybride verfügen über Hochvolttechnik.
Plug-in-Hybrid (PHEV)
Ein Plug-in-Hybrid kombiniert das Beste aus zwei Welten: einen Verbrennungsmotor mit mindestens einem Elektroaggregat. Er funktioniert wie ein Hybrid, besitzt jedoch einen grösseren, energiereicheren Akku sowie einen Stromanschluss und kann also nicht nur an der Zapfsäule betankt, sondern auch an der Steckdose oder einer Ladestation aufgeladen werden. Der Plug-in kann im elektrischen Fahrmodus bis zu mehreren Dutzend Kilometern rein elektrisch fahren, lokal emissionsfrei und sehr leise. Das reicht zum Einkaufen oder für die Fahrt zur Arbeit und zurück. Insbesondere im städtischen Verkehrsgewühl findet der PHEV, im Volksmund auch "Steckdosenhybrid" genannt, sein Revier, denn seine Energie bezieht er auch in Verzögerungsphasen, durch Rekuperation. Auf der Langstrecke spielt der Verbrenner sein volles Potenzial aus. Der CO2-freie Vortrieb schont nicht nur die Umwelt, sondern auch das Portemonnaie – vorausgesetzt, das Auto wird regelmässig aufgeladen.
Speziell
Ein Plug-in bietet viel Flexibilität für Autofahrer, die sowohl rein elektrisch z. B. zur Arbeit pendeln, aber mitunter auch lange Strecken zurücklegen.
Da der Durchschnittsautofahrer pro Tag weniger als 40 km fährt, kann ein Plug-in mehrheitlich rein elektrisch betrieben werden.
Mit leerem Akku bleibt man nicht stehen, sondern fährt einfach mit dem Verbrennungsmotor weiter.
Elektroauto
Elektrofahrzeuge sind lokal emissionsfrei und fast lautlos unterwegs. Nebst der Starterbatterie verfügen sie über eine Antriebsbatterie, die den Treibstofftank ersetzt. Sie kann an jeder Haushaltsteckdose, einer Wallbox oder an einer öffentlichen (Schnell-)Ladestation aufgeladen werden. Beim Stromer steht das volle Drehmoment vom Stand weg zur Verfügung. Dabei schafft die fliessende Beschleunigung bis zur Maximalgeschwindigkeit ein völlig neues – entspanntes – Fahrgefühl. Das bevorzugte Revier der E-Autos ist der urbane Raum. Speziell im Stadtverkehr mit vielen Stop-and-Go-Phasen bewährt sich ein weiterer Energiespartrick: Die Fahrzeuge gewinnen durch die sogenannte Rekuperation beim Bremsen Energie zurück, die sonst als Wärme nutzlos in den Bremsscheiben verloren ginge. Dank verbesserter Leistung und Energiespeicherfähigkeit der Akkus können Elektrofahrzeuge auch längere Strecken mit einer Batterieladung unter die Räder nehmen. Am ökologischsten ist diese Antriebsart, wenn der Ladestrom CO2-frei erzeugt und die Batterie nach der Nutzung im Elektroauto zum Beispiel als stationärer Stromspeicher weiterverwendet wird ("Second Life").
Speziell
Einfaches Handling; Kuppeln und Schalten unnötig.
E-Motoren bestehen im Vergleich zum Verbrenner aus weniger Bauteilen; der Wartungsaufwand ist gering.
Nachladen an Schnellladestationen mit hoher Ladeleistung in weniger als 30 Minuten möglich.
Ideal für Pendler und Fahrten im urbanen Umfeld.
Erd-, Bio- und Flüssiggas, Bioethanol
Verbrennungsmotoren lassen sich auch mit Erd- oder Biogas sowie Flüssiggas betreiben. Erdgas besteht hauptsächlich aus Methan und treibt als CNG (Compressed Natural Gas) Verbrennungsmotoren an. Ihm kann Biogas beigemischt werden, das entweder aus Abfallstoffen, z. B. aus Grüngut und Klärschlamm, oder aus nachwachsenden Rohstoffen wie Mais oder Raps gewonnen wird. Flüssiggas (LPG) setzt sich aus Propan- und Butangas zusammen und wird vorab bei der Förderung von Rohöl und Erdgas gewonnen. So angetriebene Motoren stossen deutlich weniger CO2 und kaum Feinstaub aus. Einige Hersteller bieten die Antriebe bereits ab Werk an, bestehende Fahrzeuge können relativ einfach nachgerüstet werden. Bioethanol E85 besteht zu 85 % aus Bioethanol, zu 15 % aus herkömmlichem Benzin. Der Ethanol-Anteil im E85 verbrennt schwefelfrei sowie mit einem deutlich geringeren Stickoxid- und Kohlenmonoxid-Ausstoss. Die CO2-Bilanz ist abhängig von der Herstellungsart. Denn Ethanol wird durch Gärung aus Biomasse gewonnen, meist aus zucker- oder stärkehaltigen Feldfrüchten.
Speziell
Wer ein Gasauto fährt, ist umweltfreundlicher und deutlich günstiger unterwegs als mit einem Benzin- oder Dieselauto.
In der Schweiz sind vor allem bivalente CNG-Fahrzeuge unterwegs, die nebst Erdgas auch Benzin tanken. Sind die Gastanks leer, schaltet die Technik automatisch auf die Benzinreserve um.
Bioethanol ist eine Alkoholart und riecht nach Nagellackentferner.
Bioethanol steht in der Kritik, weil die Produktion der pflanzlichen Rohstoffe (z. B. Mais, Getreide, Zuckerrüben, Zuckerrohr) die Lebensmittelproduktion konkurrenziert.
Wasserstoff-Autos
Womöglich eine echte Alternative zum Batterieprinzip ist der Wasserstoff- oder Brennstoffzellen-Antrieb. Dabei tankt das Auto Wasserstoff, ein flüchtiges Gas, und produziert seinen Strom an Bord selbst, in einer Brennstoffzelle. Es zählt also ebenfalls zu den Stromern, weist jedoch gewichtige Vorteile auf: Wasserstoff lässt sich binnen weniger Minuten in einen Drucktank füllen, und in der Reichweite braucht sich das Brennstoffzellen-Fahrzeug vor der konventionellen Konkurrenz nicht zu verstecken. Dabei fährt es gänzlich ohne schädliche Abgase; das Bordkraftwerk im Unterboden produziert ausser Strom nur Wasserdampf. Bei Agilität und Komfort müssen Fahrer und Mitfahrende keinerlei Abstriche machen. Der Wasserstoff wird in Elektrolyse-Anlagen hergestellt, bei grossem Energieverbrauch. Ökologisch sinnvoll wird das Verfahren gleichwohl, wenn die Anlagen mit überschüssigem Wind- und Solarstrom betrieben werden. Willkommener Nebeneffekt: Der naturgemäss unregelmässig anfallende Ökostrom lässt sich als Wasserstoff gut speichern.