Alternative Antriebe: Konzepte, Vor- und Nachteile, Modelle

Alle Ratgeber

09.07.2015

Unter alternativen Antrieben werden Antriebskonzepte verstanden, die sich – einfach gesagt – von den herkömmlichen, auf dem Automobilmarkt etablierten Technologien unterscheiden. Darunter fallen zum einen alternative Kraftstoffe wie Wasserstoff, Ethanol bzw. Gas – und zum anderen alternative Antriebe wie Hybrid- und Elektromotoren.

Ziel dieser Alternativen ist einerseits, die endlichen fossilen Treibstoffe Benzin und Diesel zu ersetzen; und andererseits, die durch diese Kraftstoffe hervorgerufenen Umweltprobleme in den Griff zu bekommen (Stichwort: Kohlendioxidausstoß, Schadstoffemissionen, Feinstaubbelastung).

In der Folge wollen wir Ihnen einen kurzen Überblick über die gängigsten Technologien geben und ihre zentralen Vor- und Nachteile vorstellen. Eine Liste der derzeit auf dem Markt erhältlichen Modelle schließt den Ratgeber ab.

Alternative Kraftstoffe

Die Kraftstoffalternativen zu Benzin und Diesel sind mittlerweile recht zahlreich. Sie reichen von Wasserstoff, Ethanol und Biokraftstoffen bis hin zu Gas. Viele dieser Energieträger werden aber vornehmlich als Zusatz zu den fossilen Kraftstoffen verwendet oder befinden sich noch im Entwicklungsstadium.

Als vollwertiger alternativer Kraftstoff konnte sich bisher lediglich Gas etablieren: in Form von Erdgas und insbesondere in Form von Autogas.

Autogas bzw. Flüssiggas (LPG)

Autogas ist ein verflüssigtes Gasgemisch, das sich in der Regel aus Propan und Butan zusammensetzt. Es ist eigentlich ein lange ungenutztes Abfallprodukt der Erdöl- und Erdgasgewinnung, wobei sich die Gase unter Druck verflüssigen. Neben dem Begriff Autogas ist auch die Bezeichnung Flüssiggas oder die Abkürzung LPG weitverbreitet, die auf den englischen Ausdruck „Liquefied Petroleum Gas“ zurückgeht.

Chemisch ist das Autogasgemisch eng mit Benzin verwandt, weshalb es – mit nur wenigen Anpassungen – problemlos in herkömmlichen Ottomotoren verwendet werden kann.

Sicherheit: Autogas wird bereits seit langem im Camping- und Outdoor-Bereich eingesetzt, zum Kochen, Kühlen oder Heizen. Beim Einsatz als Treibstoff sorgen ein Tank mit starken Stahlwänden und elektromagnetische Absperrventile für die von herkömmlichen Pkws gewohnte Sicherheit.

Erdgas (CNG bzw. LNG)

Erdgas ist ein brennbarer Rohstoff organischen Ursprungs, der zum überwiegenden Teil aus Methan (ca. 85%) und im Rest aus Stickstoff und Kohlendioxid besteht. Angeboten wird er auf dem Markt entweder in komprimierter Form als CNG (engl. Compressed Natural Gas); oder seltener in flüssiger Form als LNG (engl. Liquefied Natural Gas). Das flüssige Erdgas hat den Vorteil der beträchtlich höheren Energiedichte. Damit es flüssig wird bzw. bleibt, muss es allerdings extrem gekühlt werden (unter minus 160 Grad Celsius), was in der Praxis bisher noch Probleme bereitet.

Auch Erdgas kann in herkömmlichen Ottomotoren verwendet werden.

Sicherheit: Die CNG-Tanks sind auf einen äußerst hohen Betriebsdruck (200 bar und mehr) ausgelegt, außerdem kann das Gas in Extremfällen über Sicherheitsventile kontrolliert abgeblasen oder abgebrannt werden. Die Sicherheit ist also auch bei CNG-Antrieben uneingeschränkt gewährleistet.

Alternative Antriebskonzepte

Hybridmotoren

Von Hybridmotoren spricht man, wenn verschiedene Energiequellen respektive Antriebskonzepte in einem Fahrzeug gemeinsam für den Vortrieb sorgen. Je nach Verfügbarkeit bzw. Wunsch kann dann jeweils ein Motor zum Fahren genutzt werden. Die gebräuchlichsten Hybrid-Konstellationen sind die Kombination:

• von Benzinmotor und Gasantrieb sowie
• von Diesel- bzw. Benzinaggregat und Elektro-Motor.

Nach der Art der Zusammenarbeit unterscheidet man grundsätzlich Micro-, Mild- und Vollhybrid-Fahrzeuge. Vollhybrid-Autos können dabei nicht nur mit dem Otto- oder Dieselmotor betrieben werden, auch der E-Motor kann das Fahrzeug bei Bedarf allein antreiben. Die Leistung des Elektromotors ist dementsprechend größer als bei Mild- bzw. Microhybrid-Fahrzeugen, wo ein Starter-Generator zwar Strom erzeugt – vor allem beim Bremsen und Rollen -, den Verbrennungsmotor beim Antreiben aber nur unterstützt.

Plug-In-Hybrid & Range-Extender: Darüber hinaus existieren noch zwei weitverbreitete Varianten. Einerseits der Plug-In-Hybrid, bei dem der Akku, der den E-Motor versorgt, auch über das Stromnetz geladen werden kann. Und andererseits die so genannten Range-Extender, die in erster Linie elektrisch fahren. Die Batterie kann bei ihnen aber auch mit Hilfe eines Verbrennungsmotors und eines Generator aufgeladen werden, was die Reichweite (engl. range) erhöht.

Sicherheit: Hybridantriebe unterscheiden sich diesbezüglichen nicht von klassischen Antrieben.

Elektromotoren

Elektrofahrzeuge sind Autos, die von einem Elektromotor – entweder einem Gleichstrom-, einem umrichter-geführten Synchron- oder einem umrichter-geführter Asynchronmotor -angetrieben werden. Der Elektroantrieb bezieht seine Energie dabei aus einem mitgeführten Energiespeicher (Batterie), wobei die Energie nicht als Strom gespeichert sein muss. Die meisten Batterien, so auch die dominierende Technologie der Lithium-Ionen-Akkus, speichern die Energie bspw. chemisch; eine Sonderform sind Brennstoffzellen, die einen Kraftstoff – etwa Wasserstoff – enthalten, der die elektrische Energie erzeugt. Unterschieden werden von diesen  E-Autos meist die Leichtelektromobile.

Sicherheit: Die Hochvolt-Komponenten eines E-Autos sind mit einer Zwangsabschaltung ausgestattet, die dafür sorgt, dass auch bei einem Unfall alle Teile des Fahrzeugs spannungsfrei sind. Es besteht also kein erhöhtes Sicherheitsrisiko.

Vor- und Nachteile der alternativen Antriebe

Autogas

+ geringere Treibstoffkosten, im Mittel rund 0,80 Euro/Liter (Sommer 2015); Diesel kostet derzeit ca. 1,23, Benin 1,45 Euro pro Liter

+ mit Autogas steigt der Verbrauch leicht, weshalb die Treibstoffkosten von LPG letztlich rund 60 bis 70% jener von Benzin betragen

+ weniger Abgase; im Vergleich mit Benzin je nach Gemisch bis zu 80% weniger Stickoxide und 15% weniger Kohlendioxid

+ steuerlich begünstigt bis 2018 (Benzin ist bspw. mit rund 65, LPG mit knapp 10 Cent/Liter besteuert)

+ deutlich leiser als Dieselmotoren

+- der Leistungsverlust durch die höhere Sauerstoffverdrängung kann meist kompensiert werden

– meist etwas höhere Anschaffungskosten

– 10 bis 30% höherer Verbrauch als im Benzinbetrieb

– etwas geringere Tankstellendichte; derzeit gibt es in Deutschland bei insgesamt ca. 14.000 Tankstellen rund 6.900 LPG-Tankstellen

– anders als Erdgas muss das Autogas über die Straße angeliefert werden

– Abfallprodukt der Erdölgewinnung

Erdgas

+ niedrige Treibstoffkosten (zurzeit bspw. ca. 60 Cent günstigeren als Benzin)

+ besonders geringer Abgas- und Schadstoffausstoß: 25% weniger CO₂, 75% weniger Kohlenmonoxid, 60% weniger reaktive Kohlenwasserstoffe als Benzin; 5% weniger CO₂, 50% weniger Kohlenmonoxid (CO), ca. 70% weniger Stickoxide, bis zu 99% weniger Feinstaub (Ruß, etc.) als Diesel

+ steuerlich begünstigt bis 2018 (80% weniger als Benzin, 70% weniger als Diesel)

+ kann über das Erdgas-Netz verteilt werden

– hohe Methan-Emissionen; Methan hat – trotz kurzer Lebensdauer – über einen Zeitraum von 100 Jahren betrachtet ein rund 30 Mal so hohes Treibhauspotential als CO₂

– geringe Tankstellenanzahl (ca. 900)

– geringere Motorleistung (10 -15%)

Hybridmotoren

+ geringere Schadstoffemissionen

+ Kraftstoffeinsparungen von ca. 15 bis 25%, je nach System

+ schnellere Beschleunigung (ca. 10 bis 20%)

+ diese Vorteil zeigen sich vor allem im Stadtverkehr und auf der Kurzstrecke

+ ausgereifte, vollkommen alltagstaugliche Technik

 

– höhere Anschaffungskosten

– geringere Modellauswahl

 

Elektromotoren

+ vorteilhafte Drehmoment- bzw. Leistungsentfaltung (u.a. ansatzlose Beschleunigung)

+ geringer Verbrauch

+ einfacherer Aufbau des Antriebsstrangs, weniger Verschleißteile

+ hoher Wirkungsgrad (über 90%, Benzinmotor um 35%)

+ niedriger lokaler Schadstoff- und Kohlendioxidausstoß, allerdings nur, wenn die elektrische Energie aus regenerativen Quellen stammt (andernfalls liegen die CO₂-Emissionen auf dem Niveau von Benzinern)

+ bei regenerativer Eigenstromerzeugung hohe Autarkie und geringe Strompreisabhängigkeit

+ geringe Geräusch- und Vibrationsentwicklung

 

– geringe Reichweite (meist weniger als 200 km, aber auch bis zu 500km)

– vergleichsweise hohe Anschaffungskosten

– hoher Wertverlust

– Lebensdauer der Batterie (Kapazitätsverlust); allerdings garantieren viele Hersteller mittlerweile eine bestimmte Lebensdauer

– wenige Ladestationen

– teils lange Ladezeiten (je nach Ladesystem, Schnelladesysteme meist aufpreispflichtig)

 

Aktuelle Hybrid- und E-Modelle

 

Autogas:

Dacia – Sandero, Logan MCV, Lodgy, Duster, Dokker

Ford – Fiesta, B-Max, Focus, Focus Turnier, C-MAX

Kia Picanto

Hyundai i10

Lada – Granta, Kalin, Taiga

Opel – Adam, Corsa, Meriva, Astra Sports Tourer, Zafira Tourer, Insignia, Insignia Sports Tourer, Mokka, Como Combi

VW Caddy

 

Erdgas:

Audi A3 Sportback g-tron

Fiat – Panda, Punto, 500L,  Fiorino, Qubo, Doblò

Mercedes – B 200, E 200

Opel – Zafira Tourer, Combo Combi

Seat – Mii, Leon

Skoda – Citigo, Octavia, Octavia Kombi

VW – up!, Golf, Golf Variant, Touran, Cross Touran, Caddy (in diversen Karosserievarianten)

 

Hybridmotoren:

Audi – A8 hybrid quattro, Q5 hybrid quattro

BMW – ActiveHybrid 3, ActiveHybrid 5, ActiveHybrid 7

Citroen DS5 Hybrid4

Ford Mondeo 2.0 Hybrid

Honda Jazz 1.3

Infiniti – Q50, Q70

Kia Optima Hybrid

Land Rover – Range Rover Sport 3.0 SDV6 Hybrid

Lexus – CT 200h, IS 300h, GS 300h , GS 450h, LS 600h, NX 300h, RX 450h,

Mercedes – C300 BlueTec Hybrid, E300 BlueTec Hybrid, S300 BlueTec Hybrid, S400 Hybrid

Peugeot – 3008 Hybrid, 508 RXH Hybrid4

Toyota – Yaris Hybrid, Auris 1.8 Hybrid, Prius 1.8 Hybrid,

VW – Jetta 1.4 TSI Hybrid, Touareg V6 TSI Hybrid

 

Plug-In-Hybrid

Audi A3 Sportback e-tron

BMW i8

Mercedes – C350 Plug-In Hybrid, S500 Plug-In Hybrid lang

Mitsubishi Outlander PHEV

Porsche – Cayenne S E-Hybrid, Panamera S E-Hybrid

Toyota Prius 1.8 Plug-In

Volvo V60 D6 Hybrid

VW Golf GTE

 

Range Extender

BMW i3 (mit Range Extender)

Opel Ampera

Cehvrolet Volt (identisch mit Opel Ampera)

 

Elektroautos:

BMW i3

Citroën – C-Zero Airdream Tendance, Berlingo First Electric

Ford – Focus Electric, Transit Connect Electric (Transporter)

Kia Soul EV

Mercedes B-Klasse Electric Drive

Mitsubishi i-MiEV

Nissan – LEAF, e-NV200 EVALIA

Peugeot – iOn, Partner Electric (Kastenwagen)

Renault – Twizy 45, Fluence Z.E., Kangoo Z.E., kangoo Maxi Z.E.,  Zoe

smart fortwo electric drive

Tesla – Roadster, Model S 60 und 85, Model X

VW – e-up!, e-Golf