Verbrenner, Elektro, Brennstoffzelle: Antriebstechniken im Vergleich
Mit welchen Motoren werden unsere Autos in Zukunft fahren? Und wie lange braucht man Brückentechnologien auf dem Weg zu wirklich sauberer Mobilität? Eine Übersicht der Antriebsvarianten:
Verbrenner I: Der Dieselmotor
Der vor allem in Deutschland populär gewordene Antrieb, 1892 von Rudolf Diesel zum Patent angemeldet, gilt als Jahrhundert-Erfindung. Er schuf eine Grundlage für den modernen Auto-, Schiffs- und Schienenverkehr. Der Diesel heißt auch Selbstzünder, weil sich der unter hohem Druck in den Zylinder eingespritzte
Kraftstoff von allein entflammt. Viele solcher Motoren sind daher im Vergleich zu Benzinern mit ähnlicher Leistung effizienter. Und ihr Verbrauch ist tendenziell geringer. Deshalb stoßen Diesel oft geringere Mengen des Klimagases
Kohlendioxid (CO2) aus. Dafür sind die Emissionen von Luftschadstoffen wie Stickoxiden (NOx) höher - ein Problem, das die Industrie durch moderne Katalysatoren-Technik eindämmen will. So verringert etwa die Beimischung des harnstoffhaltigen AdBlue den NOx-Anteil, es entstehen harmloser Stickstoff und Wasser.
Verbrenner II: Der Ottomotor
Dies ist der klassische Benziner, der seinen Namen dem Co-Erfinder Nicolaus August Otto verdankt. Im Gegensatz zum Diesel benötigt er gesonderte Zündkerzen, durch die das zerstäubte Treibstoffgemisch zur Explosion gebracht wird. Bei vergleichbarer Stärke haben insbesondere ältere Benziner einen geringeren Wirkungsgrad als der selbstzündende Diesel - also ein ungünstigeres Verhältnis zwischen am Ende nutzbarer und zuvor eingesetzter Energie. Moderne Varianten sind aber deutlich effizienter. Der Trend zum «downsizing» brachte kleinere Hubräume in den Zylindern bei zugleich höherer Leistung. Die (Super-)Kraftstoffe sind wie beim Diesel Gemische aus mehreren Kohlenwasserstoffen, die aus Erdöl durch Verarbeitung gewonnen werden. Ihre Zusammensetzung ist jedoch anders. Benziner-Typen, in denen die Verbrennung nicht so effizient läuft, haben tendenziell einen höheren CO2-Ausstoß.
Verbrenner III: Der Gasmotor
Das Funktionsprinzip ist dasjenige der übrigen Verbrennungsmotoren, nur dass hier
Luft und Erdgas - anstelle von Luft und flüssigem Sprit - im Zylinder gezündet werden. Die Gase reagieren dabei oft «sauberer» und effizienter, so dass viele Gasmotoren eine gute Umweltbilanz aufweisen. Einige Fahrzeuge laufen auch mit Autogas (LPG), manche können wahlweise mit Gas oder mit herkömmlichem Sprit fahren.
Der Elektromotor
Er braucht keine flüssigen oder gasförmigen Treibstoffe, sondern erzeugt seine Antriebskraft aus einer mitgeführten Batterie. Die muss regelmäßig neu aufgeladen werden. Elektrische Energie wird hier also direkt in Bewegungsenergie umgewandelt. Das Problem: Günstigere Batterien bringen heute noch keine großen Reichweiten. Und generell sind E-Autos bisher relativ teuer. Manche Hersteller wollen nun auch Modelle unterhalb der Oberklasse anbieten, die schon einige hundert Kilometer schaffen. Während es in Großstädten dichte Ladenetze gibt, ist die Abdeckung auf dem Land noch dünn. Beim Elektromotor entstehen keine Emissionen, weil er keine Treibstoffe verbrennt. In der
Ökobilanz ist aber zu beachten, dass auch die Art der Erzeugung des eingespeisten Stroms (erneuerbare oder fossile Quellen) sowie die
Rohstoffe für Batterie und Motor (etwa Seltene Erden) berücksichtigt werden müssen.
Der Hybridmotor
Er kombiniert einen E-Antrieb, der meist im unteren Leistungsbereich läuft, mit einem Verbrenner, der sich zuschaltet. Es gibt auch hier mehrere Formen. Manche Hybride gewinnen den Strom für den Elektromotor während des Fahrens - etwa durch die Nutzung der Energie, die beim Bremsen entsteht (Rekuperation). Gebräuchlicher ist inzwischen der Plug-in-Hybrid, dessen Batterie wie bei einem reinen E-Fahrzeug per Stecker aufgeladen wird.
Der Brennstoffzellen-Motor
Er ist eine besonders einfache und zugleich umweltfreundliche Antriebsart. Grundprinzip ist meist die Verbrennung von Wasserstoff (H2) mit Sauerstoff (O2) zu Wasser - also das, was der Chemielehrer «Knallgas-Reaktion» nennt. Im Brennstoffzellen-Auto läuft dies aber kontrolliert ab. Die erzeugte Energie treibt einen Elektromotor an. Der Vorteil: Außer Wasserdampf, der ein natürliches Treibhausgas ist, kommt nichts aus dem Auspuff. Nachteile: Die Technik ist bisher recht teuer. Und wie beim E-Auto muss man sich die gesamte Energiebilanz ansehen. Reinen Wasserstoff gibt es auf der Erde wenig, man muss ihn erst - oft durch starke Energiezufuhr von außen - aus Verbindungen lösen. Dabei kann dann
CO2 entstehen. Es gibt jedoch auch Brennstoffzellen-Fahrzeuge, die mit dem einfachen Alkohol Methanol fahren. Ein Problem ist das noch dünne Tankstellen-Netz.
Die fernere Zukunft: Das Solarauto
Fahrzeuge, die ihren Elektromotor direkt aus mit Solarzellen eingefangener
Sonnenenergie speisen, sind bislang meist Prototypen oder der Forschung vorbehalten. Einige Experten glauben, dass der Solarantrieb für spezielle Anwendungen durchaus ein Konzept der Zukunft sein könnte - auch bei Schiffen und Flugzeugen.
