Alternative Antriebsmittel - So sieht der Kraftstoff der Zukunft aus

Reduzierung der Schadstoffemission steht im Fokus
Alternative Verbrennungskraftstoffe produzieren im Vergleich zu Diesel oder Benzin weitaus weniger Schadstoffe. Die in diesem Bereich entwickelten Stoffe können darüber hinaus einer Alternative zu Akkus in Elektroantrieben darstellen, da sie eine wesentlich höhere Energiedicht besitzen. Auf diese Weise wird eine größere Reichweite erzielt. Bislang waren zahlreiche Experten der Auffassung, dass alternative Kraftstoffe lediglich als eine Art Überbrückung weg von der klassischen Antriebstechnik hin zum Elektroantrieb ist und letztendlich wieder vom Markt verschwinden werden. Mittlerweile genießen die Kraftstoffe vor allem bei Lastwagen und/oder Flugzeugen gegenüber Elektroantrieben den Vorzug. Wo sich welche Antriebstechnik, wie zum Beispiel die Wasserstofftechnologie durchsetzen wird, bleibt vorerst noch abzuwarten.

Aus Biomasse hergestellte Kraftstoffe
Moderne Biokraftstoffe sind dem Bereich der alternativen Kraftstoffe zuzuordnen. Flüssige oder gasförmige Kraftstoffe (Bioethanol/Biodiesel) werden hierbei aus reiner Biomasse hergestellt. In Deutschland erfolgt die Produktion überwiegend aus Pflanzenölen, Getreide sowie Zuckerrüben. Das beim Verbrennen entstehende Kohlendioxid wurde im Vorfeld von den zur Herstellung verarbeiteten Pflanzen aufgenommen. Auf diese Weise verursachen Biokraftstoffe eine überaus geringe Schadstoffbelastung. Im Vergleich zu fossilen Kraftstoffen entstehen bei der Nutzung von Bioethanol rund 80 Prozent weniger umweltbelastende Rückstände.

Nachteil von Biokraftstoffen
Neben interessanten und ebenso vielversprechenden Vorzügen muss dennoch berücksichtigt werden, dass der Anbau von Ressourcen für Biokraftstoffe in einer direkten Konkurrenz zur Flächennutzung für die Nahrungsmittelproduktion steht. Biokraftstoffe lassen sich sowohl in ihrer reinen Form als auch als Beimischung zu fossilen Kraftstoffen verwenden. Letztere Variante kommt bereits bei den Kraftstoffsorten E5, E10 sowie E85 erfolgreich zur Anwendung und kann über nahezu jede Tankstelle bezogen werden. Dabei ist Benzin mittlerweile günstiger als Diesel.

Nutzung von Autogas und Erdgas
Autogas (LPG) sowie Erdgas (CNG) produzieren zwischen 10 und 20 Prozent weniger Kohlendioxid als es beim Verbrennen von Benzin der Fall ist. Allerdings gibt es bislang vergleichsweise wenige Fahrzeugmodelle auf dem Markt, welche die serienmäßige Nutzung von Gas als Antriebsstoff ermöglichen. Grundsätzlich ist es jedoch möglich, Fahrzeuge mit klassischem Benzinantrieb auf CNG umzurüsten. Während das in Deutschland etablierte Tankstellennetz für Autogas einen guten Ausbaustatus genießt, besteht im Bereich Erdgas bisweilen noch Nachholbedarf.

E-Fuels: Synthetische Kraftstoffe auf dem Prüfstand

Sogenannte E-Fuels befinden sich derzeit noch im Entwicklungsstadium und gelten als eine überaus vielversprechende Variante auf dem Bereich der Wasserstofftechnologie. Die Kraftstoffe ermöglichen unter Anwendung der Elektrolyse die Wasserstoffgewinnung. Im Anschluss findet eine Verbindung mit Kohlenstoff statt. Dieser wird wiederum aus der Umgebungsluft gezogen oder aus industriellen Abgasen gewonnen. Vor diesem Hintergrund gelten die synthetischen Kraft als nahezu klimaneutral, weshalb sie große Aufmerksamkeit erregen. Die Erzeugung dieser Kraftstoffe erfordert allerdings große Mengen an Strom. Entsteht dieser nicht durch die Nutzung erneuerbarer Quellen, gestalten sich E-Fuels im Rahmen der angestrebten Mobilitätswende als äußerst fragwürdig.

Elektroantriebe als Alternativ zu Verbrennungsmotoren
Auf klassische Verbrennungsmotoren kann vollständig verzichtet werden, wenn in Fahrzeugen Elektromotoren mit entsprechend leistungsfähigen Akkus zur Stromgewinnung verbaut werden. Die E-Autos stoßen dabei keine Schadstoffe aus und gelten deshalb als besonders umweltfreundlich. Dieser Umstand bedeutet allerdings nicht, dass die Fahrzeuge vollständig klimaneutral sind. So entstehen beispielsweise bei der Produktion der notwendigen Akkus Treibhausgase. Darüber hinaus ist die Aufladung des Akkus bei weitem nicht so komfortabel, wie es oftmals in Werbebotschaften vermittelt wird. Bislang ist das Tanken von Benzin beziehungsweise Diesel bei einem klassischen Pkw mit Verbrennungsmotor wesentlich angenehmer und ebenso zeitsparender.

Ausbau des Ladenetzes von entscheidender Bedeutung

Abgesehen von der langen Ladedauer für einen Akku ist das Netz der Ladestationen bundesweit noch nicht dicht genug. Eine massenweise Nutzung von E-Fahrzeugen würde zum jetzigen Zeitpunkt schlichtweg zu einer vollkommenen Überlastung führen und die Attraktivität von Elektroautos drastisch beeinträchtigen. Aktuell gibt es laut Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft rund 40.000 öffentliche Ladesäulen in ganz Deutschland. Bis zum Jahr 2030 werden nach Angaben des Bundesverkehrsministeriums jedoch 440.000 bis 840.000 Ladepunkte benötigt. Ein Großteil aller namhaften Fahrzeughersteller forcieren die Weiterentwicklung dieser Antriebsart, weshalb von einer sicheren Zukunft auszugehen ist. Die Politik unterstützt ihrerseits mit hilfreichen Subventionsmaßnahmen.

Vor- und Nachteile von Elektroantrieben
Derzeit sind rund 500.000 Fahrzeuge mit reinem Elektroantrieb auf Deutschlands Straßen zugelassen. Ungefähr gleich viele Hybridfahrzeuge bewegen sich ebenfalls im öffentlichen Straßenverkehr der Bundesrepublik. Die Fahrzeuge lassen keinen Feinstaub und kein Kohlendioxid entstehen. Darüber hinaus fördert der Staat die private Anschaffung von Wallboxen. Für die eingebauten Batterien gewähren die meisten Hersteller eine Garantie auf die ersten 160.000 Kilometer. Angesichts der steigenden Nachfrage, werden zunehmend mehr Modellvarianten entwickelt. Bislang gibt es circa 40 Modelle mit Elektroantrieb auf dem Markt. Eine geringe Reichweite sowie eine bedenkliche Umweltbilanz im Rahmen der Herstellung wirken sich die Nachteilig auf die Elektromobilität aus. Zudem ist die bislang geringe Anzahl an Ladepunkten stark verbesserungswürdig.

Brennstoffzellen in eingebauten Elektromotoren
Es gibt einige Elektrofahrzeuge, welche keinen Akkus, sondern sogenannte Brennstoffzellen besitzen. In diesen wird durch Sauerstoff sowie Wasserstoff Wasser erzeugt. Bei diesem Prozess wird letztendlich elektrische Energie für den Antrieb des Fahrzeugs produziert. Dabei findet kein Ausstoß von Kohlendioxid statt. Allerdings kommt es bei der Erzeugung von Wasserstoff zu Emissionen. Studien haben vor diesem Hintergrund gezeigt, dass Brennstoffzellenfahrzeuge auf langen Strecken umweltfreundlicher als Batteriefahrzeuge sind. Bei kurzen Distanzen beweisen Elektromotoren mit Akku hingegen einen ausgeprägteren grünen Daumen.

Elektromotoren mit Brennstoffzellen-Technologie steht noch am Anfang
In Deutschland bewegen sich rund 10.000 Fahrzeuge mit eingebauten Brennstoffzellen im öffentlichen Straßenverkehr. Weltweit wird die Anzahl von Brennstoffzellen-Fahrzeugen auf circa 11.000 Millionen geschätzt. Angesichts dieser Zahlen wird deutlich, dass die Brennstoffzellen-Technologie bislang noch am Anfang steht. Trotz der Tatsache, dass die Erzeugung von Wasserstoff sowohl mit erheblichen Aufwendungen als auch mit hohen Kosten verbunden ist, schreitet die Entwicklung von Elektromotoren mit Brennstoffzellen stetig voran. Es dürfte lediglich eine Frage der Zeit bleiben, bis es mehr verfügbare Elektroautos mit Brennstoffzellen-Technologie auf dem Markt geben wird.

Vor- und Nachteile von Elektromotoren mit Brennstoffzellen

Es werden bei dieser Antriebsform keinerlei Emissionen erzeugt. Zudem besitzen sie eine große Reichweite zwischen 500 und 750 Kilometern. In Sachen Infrastruktur besteht die Möglichkeit, das gesamte Tankstellennetz umzurüsten und weiterhin nutzen zu können. Der für den Antrieb benötigte Wasserstoff ist in unbegrenzter Menge verfügbar und lässt sich mittels Erdgas und/oder Strom herstellen. Bislang sind jedoch nur vergleichsweise wenige Autos auf dem Markt zum Kauf verfügbar. Zudem hat die Art der Wasserstoffherstellung einen erheblichen Einfluss auf die angestrebte Nachhaltigkeit, wodurch Elektromotoren mit Brennstoffzellen leicht in eine negative Umweltbilanz abrutschen können. In Sachen Versorgung besteht erheblicher Nachholbedarf. Bislang existierten in Deutschland nur knapp 100 Wasserstofftankstellen.