Alternative Antriebe: Klimaneutrale Mobilität & Alternativen zum Verbrennungsmotor
Eine Umstellung auf alternative Antriebe ist ein wichtiger Grundstein, damit die Energiewende im Verkehr stattfinden kann. Folgt man den Bestimmungen des Pariser Klimaabkommens, könnte der klassische Verbrennungsmotor bald ausgedient haben: Denn spätestens ab 2050 sollen Schiffe nicht mehr mit Schweröl, Flugzeuge nicht mehr mit Kerosin und KFZ-Fahrzeuge nicht mehr mit Benzin und Diesel betrieben werden. Aktuell gelten als alternative Antriebe Wasserstoff-, Elektro- und Hybrid-Antriebe – sowie synthetische E-Fuels als mögliche CO₂-neutrale Kraftstoffe.
Definition: Alternative Antriebe
Alle alternativen Antriebe haben eines gemeinsam: Sie müssen – im direkten Vergleich zu Verbrennungsmotoren – Umwelt- und Nachhaltigkeitseffekte, z. B. eine positive CO₂-Bilanz, erzielen, aber auch wirtschaftlich und effizient sein, damit sich ihr Einsatz lohnen kann.
Alternative Antriebe, die keine wirtschaftliche Relevanz im Automobilsektor aufweisen, sei es aus technischen oder wirtschaftlichen Gründen, werden sich nicht durchsetzen. Von besonderem (ökologischen) Interesse sind “Zero-Emission-Vehicles”, also “Null-Emissions-Fahrzeuge”.
Gut zu wissen: Der Begriff Alternative Antriebe umfasst Konzepte zum Antrieb von Fahrzeugen, die sich hinsichtlich Ihrer Energieart sowie Energieeffizienz von den auf dem Markt verbreiteten Antriebstechniken unterscheiden und einen positiven Effekt auf die Umwelt haben.
Alternativen zum Verbrennungsmotor
Welche sinnvollen Alternativen zum Verbrennungsmotor gibt es? Neben dem Elektroantrieb gibt es alternative Antriebe mit Wasserstoff und als Hybrid.
Elektroantrieb
Elektrisch betriebene Fahrzeuge sind das Paradebeispiel, wenn es um alternative Antriebe geht: Schließlich ist der Elektromotor älter als der Verbrennungsmotor und war um 1900 wesentlich verbreiteter als heutzutage. Generell beziehen Elektrofahrzeuge Ihre Energie aus mitgeführten Energiespeichern, i.d.R. Akkus, die zuvor aufgeladen werden – im Idealfall mit grünem Strom.
Besonderheit Brennstoffzellenfahrzeug: Brennstoffzellenfahrzeuge gehören auch zu den Elektroantrieben. Dabei wird die Energie nicht gespeichert (z. B. in einer Lithium-Ionen-Batterie), sondern der Strom entsteht, indem ein Kraftstoff umgewandelt wird (z. B. Wasserstoff). Die so gewonnene elektrische Energie kurbelt dann den Antrieb des Fahrzeugs an.
Gut zu wissen: Solarfahrzeuge führen kleine Energiespeicher mit sich und zählen auch zu den Elektrofahrzeugen. Jedoch können nur wenige Fahrzeuge mit direkter Sonneneinstrahlung fahren, da für die meisten Autos und Boote die benötigte Energie viel höher ist, als die mitgeführten Solarzellen liefern könnten.
Wasserstoffantrieb
Ein Wasserstoffantrieb – egal ob als Gas oder in flüssiger Form – setzt ausschließlich Wasser und Wärme frei, aber keinerlei Schadstoffe. Als Kraftstoff wird Wasserstoff verwendet, dessen Ökobilanz dann besonders gut ist, wenn er aus grünem Strom (z. B. Wind oder Solar) gewonnen wird.
Das Antriebssystem ist übrigens eine Brennstoffzelle. Darin läuft eine starke chemische Reaktion ab: Wasserstoff und Sauerstoff reagieren zu Wasser, was viel Energie freisetzt. Diese treibt den Elektromotor an sowie die gesamte Bordelektronik – und das Fahrzeug fährt.
- Gut zu wissen: Damit Wasserstoff in flüssiger Form transportiert werden kann, muss er in einem entsprechendem Tank gespeichert werden – mit etwa 700 bis 800 bar Druck. Das gilt nach wie vor als nicht triviale technische Herausforderung. Aber als “Null-Emission-Antrieb” gilt Wasserstoff auch als besonders zukunftsträchtig.
Hybridantrieb
Hybride Fahrzeuge besitzen zwei Antriebe – i.d.R. einen Elektro- und einen Verbrennungsmotor. Deshalb sind Hybridantriebe auch nicht emissionsfrei, haben aber auch Vorteile:
- Auf kurzen Strecken (in der Stadt) sorgt der Elektromotor für eine leise & CO2-freie Fahrt.
- Auf langen Strecken kann der Verbrennungsmotor zugeschaltet werden.
- Immer wenn der Verbrenner läuft, wird der Akku geladen, z. B. nach dem Dynamo-Prinzip.
Das Ziel aller Hybridantriebe ist, die jeweiligen Stärken und Schwächen der verschiedenen Motoren zu kombinieren. Deutschlandweit werden auch immer mehr Autos mit Hybridantrieb gemeldet, was auch an der staatlichen Förderung liegen dürfte.
Gut zu wissen: Die Erfolgsgeschichte des Hybridantriebs begann mit dem Toyota Prius, der im Jahr 2016 sogar in einem Hollywood-Blockbuster (Filmtitel: La La Land) gewürdigt wurde. Darin fahren die “Schönen & Reichen Hollywoods” alle einen Prius – ein klares Statement also für alternative, hybride Antriebe.
Alternative Kraftstoffe
Was wäre, wenn man gar keinen alternativen Antrieb bräuchte, weil der Sprit, den ich in mein Fahrzeug tanke bereits nachhaltig oder sogar CO₂-frei ist? Tatsächlich gibt es eine Reihe alternativer Kraftstoffe, die zur Lösung des Problems (weniger Emissionen) beitragen können.
E-Fuels
Prinzipiell handelt es sich bei E-Fuels um synthetische Kraftstoffe, die aus nachwachsenden Rohstoffen wie Mais, Raps, Weizen und Palmöl hergestellt werden (z. B. Bioethanol). Die Konkurrenz zum Nahrungsmittelanbau ist offensichtlich und wird zu Recht kritisch betrachtet.
Aber es gibt neue Forschungen: Einige Experten setzen bei E-Fuels nun auf Wasserstoff als Grundprodukt. Zunächst wird Wasser per Elektrolyse in Sauerstoff und Wasserstoff gespalten. Dieser Wasserstoff wird dann mit Kohlendioxid verbunden – z. B. mit CO₂ aus Industrieabfällen oder der Umgebungsluft. Das Resultat: Synthetisches Benzin und Kerosin!
Gut zu wissen: Aufgrund eines schlechten Wirkungsgrads sind E-Fuels weniger für den PKW als vielmehr für Flugzeuge und Schiffe im Gespräch. Und egal ob auf Basis von Zuckerrüben oder Wasserstoff: E-Fuels haben das Potenzial, CO₂-Neutralität zu erreichen. Nämlich dann, wenn darin genauso viel CO₂ – entzogen aus der Atmosphäre – enthalten ist, wie das Fahrzeug verbraucht. Porsche hat jüngst gezeigt, dass diese Idee immerhin schon zu 85 % funktioniert.
Bioethanol
Jeder kennt von der Tankstelle die Bezeichnung E10. Das steht für 10 % Ethanolanteil im Benzin. Bei Bioethanol wird der Kraftstoff ausschließlich aus Biomasse hergestellt – z.B. aus Stroh, Holz oder sonstigen Pflanzenabfällen. Das sorgt für eine solide CO₂-Bilanz, da das verbrannte CO₂ im Motor ursprünglich der Atmosphäre (zum Pflanzenwachstum) entzogen wurde.
Gut zu wissen: Theoretisch können Verbrennungsmotoren auch mit 100 % Bioethanol (E100) fahren, aber gebräuchlicher ist eine 85-prozentige Mischung, also E85.
Biodiesel
Biodiesel ist quasi das Pendant zu Bioethanol, jedoch werden zur Herstellung tierische oder pflanzliche Fette (z. B. Rapsöl) verwendet und keine Pflanzenabfälle. Auch hier muss das Argument gehört werden, dass landwirtschaftliche Anbauflächen zur Herstellung von Kraftstoff – anstatt von Lebensmitteln – belegt werden.
Gut zu wissen: Ob Biodiesel wirklich klimafreundlich ist, hängt letzten Endes davon ab, wie viel CO₂ bei Anbau und Ernte (oder Aufzucht bei Tieren) der verwendeten Rohstoffe anfällt.
Pflanzenöl
Diverse Pflanzenöle können auch unraffiniert in einen Dieseltank geschüttet werden. Dabei müsste jedoch der Motor umgerüstet werden, da sich Pflanzenöle weniger leicht entzünden lassen als klassischer Diesel.
Gut zu wissen: Aufgrund der höheren Viskosität sowie hohen Zündtemperatur von Pflanzenöl, müsste man insbesondere im Winter echten Diesel dazu tanken, da man sonst Gefahr läuft, dass das Fahrzeug nicht anspringt.
Autogas
Autogas, kurz LPG (Liquified Petroleum Gas) wird oft als günstige Alternative zu Diesel und Benzin betrachtet. Autogas entsteht bei Erdöl- und Erdgas-Raffinieren als Nebenprodukt.
Es setzt zwar bis zu 80 % weniger Stickoxide frei und emittiert insgesamt weniger Schadstoffe – zu 100 % nachhaltig ist es aber nicht.
Gut zu wissen: Als Nebenprodukt von Erdöl und Erdgas, basiert Autogas auf endlichen Energiequellen. Immerhin muss man bei der Gewinnung kein zusätzliches Erdöl fördern. Wenn man möchte, kann man von einem Abfallprodukt der Diesel- und Benzingewinnung sprechen.
Erdgas
Erdgas besteht zum Großteil aus Methan. Seine Energiedichte ist gering. Um ein Fahrzeug antreiben zu können, muss Erdgas daher enorm verdichtet werden, was viel Energie kostet. Daher findet man an Tankstellen auch die Bezeichnung CNG (Compressed Natural Gas).
Gut zu wissen: Erdgas darf nicht mit Autogas verwechselt werden, auch wenn beide Gase Verbrennungsmotoren antreiben. Da Erdgas bis zu 25 % weniger CO₂ und weniger Schadstoffe freisetzt, gilt es derzeit als Übergangslösung, bis echte nachhaltige Alternativen marktreif sind.
Elektroantrieb
+ Keine direkten Emissionen
+ Null CO₂ während der Fahrt
+ Finanzielle Förderung seitens der Regierung
- Gute Öko-Bilanz nur bei “grüner” Stromquelle
- Problematische Rohstoffquellen für die Herstellung der Akkus
- Vergleichsweise schwere Fahrzeuge (Gewicht) mit begrenzter Reichweite
Wasserstoffantrieb
+ Null-Emission (es entsteht kein CO₂)
+ Reichweite unbegrenzt (je nach Tankfüllung)
+ Optimal bei grünem Strom zur Herstellung
+ Finanziell gefördert
- Energieintensive Herstellung
- Wenige geeignete Infrastruktur (z.B. Tankstellen) vorhanden
- Wenige Modelle im Handel erhältlich
Hybridantrieb
+ Mehr Reichweite als Elektroautos
+ Bei kurzen Fahrten keine direkten Emissionen
+ Positive Ökobilanz vor allem in Städten
+ Finanziell gefördert
- Fahrzeuge sind schwerer
- Weniger Platz im Kofferraum
- Entsorgungsproblematik der Lithium-Ionen-Batterie
Erdgas (CNG)
+ Weniger Emissionen
+ Günstige Alternative
+ Steuerlich begünstigt
- Ab 2027 fällt die Steuerermäßigung weg
- Wenige Tankstellen
- hohe Umrüstungskosten
- Übergangslösung
Autogas
+ Schadstoffarmer Antrieb
+ Kostenpunkt
+ Ermäßigte Steuer bis 2022
- Im Vergleich zu Benzin ein höherer Verbrauch
- Nebenprodukt von Erdöl & Erdgas (= endliche Energiequelle)
Bioethanol
+ Schadstoffarme Verbrennung
+ Hohe Motorleistung
- Konkurrenz zum Lebensmittelanbau
- Viel Energie zur Herstellung notwendig
Biodiesel
+ Bessere Ökobilanz als normaler Diesel
- Hohe Stickstoffemissionen
- Energieintensive Herstellung
- Konkurrenz zum Lebensmittelanbau
Pflanzenöl
+ Geringe Emission von Feinstaub
- Umbauten notwendig
- Oft nur für alte Diesel geeignet
- Konkurrenz zum Lebensmittelanbau
E-Fuels
+ Synthetische Kraftstoffe, aus nachwachsenden Rohstoffen
+ Auch aus Wasserstoff herstellbar
+ Potenzial für CO₂-Neutralität
- Konkurrenz zum Lebensmittelanbau – wenn aus natürlichen Rohstoffen gewonnen.
- CO₂-neutral nur, wenn im Kraftstoff genau so viel CO₂ gebunden wie verbraucht wird.
Alternative Antriebe: Lösungen
Konkrete Lösungen von SWARCO
SWARCO verfügt über langjährige Erfahrung mit Verkehrslösungen, die den Ausbau von Alternativen Antrieben unterstützen. Hier eine Auswahl:
Gut zu wissen: Wir bei SWARCO glauben, dass die flächendeckende Einführung von Alternativen Antrieben notwendig ist, um vereinbarte Klimaziele überhaupt erreichen zu können.
Fazit: Alternative Antriebe
Die Revolution alternativer Antriebe besteht in der drastischen Reduzierung der CO₂-Emissionen bis hin zur Null-Emission. Streng genommen zählen dazu aber alle Emissionen, also auch Feinstaub, Stickoxide usw.
Im Vergleich zum Verbrennungsmotor sind viele Alternativen zwar noch ziemlich teuer. Aber etliche Forschungen laufen auf Hochtouren, um entscheidende “Geburtsschmerzen” – z. B. stabile Tanks, besserer Wirkungsgrad, grüner Strom, Infrastruktur u.v.m. – zu bereinigen.
Dass den alternativen Antrieben wie Wasserstoff oder Elektromobilität die Zukunft gehört – daran zweifelt heute kaum ein Experte.
Last but not least: Alternative Antriebe und Kraftstoffe werden uns auf kurz oder lang von unserer Abhängigkeit vom Erdöl befreien. Das hat nicht nur enorme ökologische und wirtschaftliche, sondern auch – mit Blick auf viele Förderländer – politische Vorteile. Immer mehr PKWs mit Brennstoffzellen-, Hybrid- oder Elektro-Motor werden derzeit in Deutschland zugelassen: Der Stein gerät also ins Rollen.
FAQs – Häufige Kundenfragen kurz erklärt
Zu den bekanntesten alternative Antrieben und Kraftstoffen gehören die Folgenden:
- Elektroantrieb
- Wasserstoffantrieb
- Hybridantrieb
- LPG (Autogas)
- Erdgas (CNG)
- Bioethanol
- Biodiesel
- Pflanzenöl
Bei dieser Frage gibt es sowohl Argumente, die für den Elektroantrieb als auch für den Wasserstoff sprechen. An Elektroautos nagen die ökologischen Bedenken wegen der Akkus sowie die geringe Energieeffizienz. Brennstoffzellen samt Wasserstofftank gewinnen das Rennen vor allem dann, wenn der Wasserstoff rein aus grünem Strom (Solar- oder Windkraft) gewonnen wird.
Derzeit weisen erstaunlicherweise PKWs mit Erdgasantrieb (CNG) die beste Klimabilanz auf und rangieren sogar noch vor E-Autos. Grund dafür ist die rohstoff- und energieintensive Produktion der Akkus und der Strommix an deutschen Tankstellen.
Alle alternativen Antrieb müssen positive Umwelteffekte erzielen, aber zugleich auch wirtschaftlich und effizient sein, damit sich ihr Einsatz lohnt. Dann haben sie das Potenzial, zu einer nachhaltigen Mobilität einen wichtigen Beitrag zu leisten.
Hier mehr erfahren über >>> Nachhaltige Mobilität
Die Mobilität der Zukunft liegt in der Digitalisierung: Big Data, 5G, künstliche Intelligenz und mehr Vernetzung erhöhen die Sicherheit, verbessern die Effizienz und verringern die Umweltbelastung. Die daraus resultierenden Mobilitätskonzepte setzen tiefgreifende Veränderungen in Gang.
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