Energieeffiziente Antriebssysteme in der Übersicht

Elektrofahrzeug, Hybridauto, Brennstoffzelle & co.

Es gibt kaum mehr Autohersteller, der nicht an neuen Antriebskonzepten mit Elektromotor arbeitet oder bereits Elektro-Fahrzeuge in seiner Flotte hat. Manche Autobauer setzen ganz auf Elektroautos mit neuen, leistungsfähigen Batterien, andere kombinieren Elektromotor und Batterien mit Brennstoffzellen oder mit einem zusätzlichen Verbrennungsmotor für Benzin, Diesel, Erdgas oder Ethanol.

Folgende Antriebssysteme sind aktuell auf dem Schweizer Markt erhältlich:

Elektroautos mit Traktionsbatterie

Elektrofahrzeuge mit einer Batterie als Stromspeicher verursachen im Betrieb keine Luftschadstoffe und keinen Lärm. Je nach Kraftwerk sind jedoch bei der Stromerzeugung CO2- und andere Emissionen möglich. Die heutige Technologie erlaubt Reichweiten von bis zu 500 km. Damit eignen sich Elektrofahrzeuge für den Alltag der grossen Mehrheit von Benutzern.

Netz öffentlicher Ladestationen für Elektrofahrzeuge

Schon herkömmliche Steckdosen (16 Ampère) dienen zum Laden der Batterien von Elektrofahrzeugen. Sämtliche Ladestationen für Elektrofahrzeuge finden Sie unter Elektro-Ladestation finden.

Umweltnutzen von Elektrofahrzeugen

Im Betrieb geben Elektrofahrzeuge keine Schadstoffe ab. Sie sind deshalb sehr wertvoll hinsichtlich Luftreinhaltung in Siedlungsgebieten. Luftbelastungen entstehen allenfalls bei der Stromerzeugung beispielsweise in einem Kohlekraftwerk, wobei die entsprechenden Anlagen meistens ausserhalb der Siedlungsgebiete liegen. Der Schweizer Strommix ermöglicht dem Elektroauto jedoch eine hervorragende Ökobilanz.

CO2-Emissionen von Elektroautos

Auch CO2-Emissionen werden lediglich bei der Stromerzeugung freigesetzt. In der Schweiz wird der Strom zu 98% aus Wasser- und Kernkraft, also sehr CO2-arm hergestellt. In anderen Ländern entstehen bei der Stromproduktion hohe CO2-Emissionen, Elektrofahrzeuge schneiden in diesen Ländern bezüglich CO2-Emission gegenüber Benzin- oder Dieselfahrzeugen nur noch unwesentlich besser ab.

Lärmemissionen von Elektrofahrzeugen

Da Elektrofahrzeuge sehr leise fahren, tragen sie zur Verminderung der Lärmimmissionen bei, was wiederum vor allem in Siedlungsgebieten geschätzt wird.

Elektrofahrzeuge mit Range Extender

Elektroautos mit Range Extender sind eine Erweiterung reiner Elektrofahrzeuge. Ein Range Extender (Reichweitenverlängerer) ist eine zusätzlicher Verbrennungsmotor an Bord des Fahrzeugs, welches über einen Generator die Batterie des Elektrofahrzeugs auflädt und so grössere Reichweiten ermöglicht.

Hybridautos

Hybridfahrzeuge haben mindestens zwei verschiedene bordeigene Antriebs- und Energiespeichersysteme. Meist ist es ein Elektro-und ein Verbrennungsmotor, heute in der Regel ein Benzinmotor. Möglich ist auch Diesel oder Erdgas als Treibstoff. Beim Parallelhybrid wirken beide Motoren auf die Räder. Beim Serienhybrid ist es nur ein Motor und meist der Elektromotor, der die Räder antreibt, während der Verbrennungsmotor die Batterien über einen Generator auflädt.

Plug-In Hybridfahrzeuge

Plug-In Hybridfahrzeuge, auch Steckdosenhybride genannt, sind Hybridautos, deren Batterien sowohl über die Steckdose (wie beim Elektroauto) als auch über einen Verbrennungsmotor (wie beim Hybridauto) geladen werden kann. In der Regel haben Plug-In Hybridfahrzeuge grössere Batterien als reine Hybridfahrzeuge und sind daher in der Lage, eine grössere Reichweite rein elektrisch zu bewältigen.

Brennstoffzellen-Fahrzeuge (Wasserstoffauto)

Zu den Elektrofahrzeugen zählen auch die Brennstoffzellen-Fahrzeuge. Eine Brennstoffzelle produziert an Bord aus Wasserstoff aus dem Drucktank und Sauerstoff aus der Luft Strom, mit dem ein Elektromotor angetrieben wird. Bei der Herstellung von Wasserstoff können je nach Herstellungsverfahren Emissionen anfallen. Im Betrieb gelten Brennstoffzellen-Fahrzeuge wie Batterieelektrische Fahrzeuge als Zero Emission Vehicle. Obwohl es noch wenige Marktreife Fahrzeuge gibt, gelten sie als einer der Hoffnungsträger für die automobile Zukunft.

Brennstoffzelle

Bei der Brennstoffzelle handelt es sich um einen Stromlieferant, der chemische Energie direkt in elektrische Energie umgewandelt. Bei dieser so genannten «kalten» Verbrennung durch Oxidation lässt man Wasserstoff gezielt mit Luft-Sauerstoff reagieren, das heisst der Vorgang der Elektrolyse wird umgekehrt. Dabei kann man einen höheren Wirkungsgrad erzielen als wenn mit einem Verbrennungsmotor und einem Generator Elektrizität erzeugt wird. Die Effizienz und der lärmarme, schadstofffreie Betrieb mit Wasserstoff sind die wichtigsten Vorteile der Brennstoffzelle. Zudem ist die Zelleneinheit klein und lässt sich für grössere Leistungen beliebig zusammenschalten.

Technische Herausforderung

Das Hauptproblem für die Anwendung der Brennstoffzellen-Technik in Fahrzeugen bildet der Sekundär-Energieträger Wasserstoff, der zuerst aus einem Primär- Energieträger wie Strom oder Erdgas gewonnen werden muss. Dessen Herstellung, Transport und Lagerung verursachen einen grossen Energieverbrauch. An Bord kann Wasserstoff in gasförmiger (bei einer Temperatur von ca. -240° C) oder flüssig (unter 500 bar Druck) gespeichert werden. Möglich ist auch das Mitführen von Erdgas oder Benzin, welche an Bord zu Wasserstoff reformiert werden. Dies führt jedoch nicht nur zu Mehrgewicht, Komplexität und schliesslich zusätzlichen Kosten, sondern auch zu CO2- und anderen Emissionen. Nur wenn ein Brennstoffzellen-Fahrzeug direkt mit Wasserstoff betrieben wird, kann es als Zero Emission Vehicle betrachtet werden.

Umweltnutzen von Brennstoffzellen

Brennstoffzellen-Fahrzeuge werden noch einige Jahre benötigen bis zu einer signifikanten Marktpräsenz. Diese Fahrzeuge haben gegenüber konventionellen Autos jedoch grosse Vorteile hinsichtlich Lärm- und Luftschadstoff-Emissionen.

Herstellung von Wasserstoff

In Bezug auf die Umweltauswirkungen dieser Technologie als problematisch erscheinen die aufwändige Herstellung und Lagerung sowie der Transport von Wasserstoff. Nur wenn es gelingt, Wasserstoff erfolgreich aus Erd- oder Biogas herzustellen, könnte die Brennstoffzellen-Technik dereinst ihren Beitrag zu einem die Umwelt weniger belastenden Individualverkehr leisten.

Stationäre Anwendungen

Gemäss den bisherigen Erfahrungen ist damit zu rechnen, dass sich verschiedene Arten von Brennstoffzellen vor allem im stationären Betrieb – etwa für die Wärme-Kraft-Kopplung – durchsetzen werden.

Erste Erfahrungen im Alltagseinsatz

Verschiedene Automobilkonzerne haben grosse Anstrengungen unternommen, um die Brennstoffzelle als Stromlieferant zum Antrieb von Elektroautos zur Serienreife zu bringen. Einzelne Hersteller bieten heute Elektrofahrzeuge mit Brennstoffzellen-Technologie an, jedoch scheint der Weg zum Durchbruch auch mangels Wasserstoffherstellern noch in weiter Ferne zu sein.

Erdgas-/Biogasfahrzeuge

Erdgas-/Biogasfahrzeuge haben gewöhnliche Verbrennungsmotoren, welche jedoch an Stelle von Benzin oder Diesel Erdgas oder Biogas verbrennen. Normalerweise verfügen sie jedoch auch über einen Benzin-/Dieseltank, was eine deutliche Reichweiten-Erweiterung bedeutet. Erdgasfahrzeuge haben im Vergleich zu Benzin- oder Dieselfahrzeugen einen deutlich geringeren Ausstoss an Luftschadstoffen.