Januar 2020, das Klimaschutzabkommen in Davos:
„Die Frage der Erreichung der Pariser Klimaziele könnte eine Frage des Überlebens dieses Planeten sein.“ so Angela Merkel.
Die Worte sind stark, aber wie steht es um Taten? Die deutsche Bundesregierung ging diesbezüglich in Vorleistung und beschloss bereits am 20. September 2019 mit dem eigens eingerichteten Klimakabinett eine Reihe von Maßnahmen. Auch darunter: alternative Antriebe, also Antriebstechnologien, die deutlich weniger CO2 ausstoßen als herkömmliche Motoren – oder gar kein CO2 mehr. Welche Antriebe sind auf dem Vormarsch? Wie ist der Stand? Und woran muss noch gearbeitet werden?
Alternative Kraftstoffe zum Verbrennungsmotor
- Elektro
- Wasserstoff (Brennstoffzelle)
- Hybrid
- Erdgas (CNG und LNG)
- Autogas (LPG)
Herausforderung Elektromobilität: lange Ladezeiten bremsen die Stromer
Strom ist als alternativer Kraftstoff in aller Munde. Und das, obwohl die aktuellen Zahlen nicht unbedingt für sich sprechen.
Laut Klimakabinett sollen in Deutschland bis zum Jahr 2030 7 bis 10 Millionen Elektrofahrzeuge zugelassen sein. Also fast 7 bis 10 Millionen mehr als aktuell.
Auf dem Weg zu diesem Ziel gibt es einige Herausforderungen zu bewältigen:
Im August 2019 testete der ADAC Elektroautos und stellte fest, dass die Reichweiten je nach Außentemperatur deutlich abfallen. Heizung und Klimaanlage rauben die sonst zum Fahren genutzte Energie.
Umso wichtiger erscheint da der Ausbau der Ladesäuleninfrastruktur. Denn genau dieses Manko trägt aktuell zur noch niedrigen Popularität der Fahrzeuge bei. Dazu kommen die Ladezeiten: Sowohl Haushaltssteckdosen als auch öffentliche Ladesäulen, besitzen eine Ladeleistung von weniger als 50 KW. Einmal „Vollladen“ dauert vielerorts noch mehrere Stunden. Immerhin wurden hier in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte erzielt. Moderne Stationen laden Autos mit einer Leistung von 350 KW. Der Aufenthalt an der Tankstelle dauert nur noch eine-Tasse-Kaffee-lang.
Die Kosten sind ein weiterer wesentlicher Kritikpunkt. Noch sind Elektroautos diesbezüglich nicht wettbewerbsfähig, doch laut einer Studie der Boston Consulting Group ist der Preis von 700 Dollar pro kWh (2009) auf gerade einmal 150 bis 175 Dollar (2017) gesunken. Bis 2030 rechnen die Unternehmensberater mit einem weiteren Kostenrückgang auf 70 bis 90 Dollar, sodass mehr Elektro- und Hybridfahrzeuge verkauft werden könnten als klassische Verbrenner.
Zuletzt leidet das Image der Stromer noch an der Frage ihrer tatsächlichen CO2-Bilanz. Noch besteht der Energiemix des Ladestroms nicht zu 100 Prozent aus erneuerbaren Energiequellen, doch die Chance auf eine schnelle Änderung ist groß. Immerhin ist gerade die Klientel dieser Autos besonders klimabewusst, weswegen sich Ladepunkte gespeist aus regenerativem Strom schnell flächendeckend durchsetzen dürften.
Auf diese Weise würde ein Elektroauto laut ADAC selbst mit dem heutigen Batterie Produktionsverfahren, welches mit einer hohen CO2-Vorbelastung einhergeht, ab 37.500 Kilometern klimafreundlicher als ein Benziner und ab 40.500 Kilometern klimafreundlicher als ein Diesel sein. Zahlen, die beim schnellen Fortschritt einer klimafreundlichen Produktion womöglich schon jetzt nach unten korrigiert werden müssen. So kamen die Forscher des schwedischen Umweltinstituts IVL 2017 noch auf einen Wert von 150 bis 200 kg CO2-Äquivalente pro kWh aber präsentierten im Dezember 2019 einen deutlich geringeren CO2-Fußabdruck: Vor allem der zunehmende Einsatz regenerativer Energie auch in der Produktion ließ den Wert auf 61 bis 106 kg CO2-Äquivalente fallen und das Potential ist immer noch nicht ausgeschöpft.
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Wasserstoff: teure Brennstoffzellen sind noch nicht weit verbreitet
„An der Mobilität der Zukunft wird auch die Brennstoffzelle einen großen Anteil haben, insbesondere für Lkw und andere schwere Fahrzeuge“, heißt es ebenfalls in dem Papier des Klimakabinetts. Eine nationale Wasserstoffstrategie soll Deutschland hier zum Vorreiter des alternativen Antriebs machen.
Gerade einmal 386 Wasserstofffahrzeuge sind hierzulande zugelassen.
Verwunderlich eigentlich, bedenkt man die Vorteile dieses Antriebs gegenüber den reinen Batteriefahrzeugen. Reichweite und Tankdauer schließlich sind absolut konkurrenzfähig zu einem herkömmlichen Verbrennungsmotor. Was hält den Antrieb also auf?
Wasserstofffahrzeuge sind teuer – extrem teuer. Der Hyundai Nexo, Listenpreis 69.000 Euro, gilt dabei schon als Schnäppchen. Zusätzlich stoßen derart angetriebene Autos auf Sicherheitsbedenken, denken doch viele bei Wasserstoff an das Inferno der Hindenburg. Tatsächlich sind die Anforderungen aber höher als bei Benzin oder Diesel, was mit der größeren Bandbreite an Zündfähigkeit zusammenhängt.
Zuletzt ist Wasserstoff selbst als Energieträger in aller Regel weniger umweltschonend als man meint. Zwar lässt sich theoretisch Wasser durch Elektrolyse in Wasserstoff und Sauerstoff aufspalten, doch derzeit werden tatsächlich nur etwa 2 Prozent des Weltjahresverbrauchs auf diese Weise gewonnen. Wesentlich wirtschaftlicher und daher das gängigste Verfahren ist die sogenannte Dampfreformierung. Unter Druck und Wärmezufuhr wird dabei Erdgas mit Wasserdampf vermischt und Wasserstoff freigesetzt. Nebenprodukt ist dabei das Treibhausgas CO2, und zwar in gleicher Menge wie bei der reinen Erdgasverbrennung aber mit einem weitaus höheren energetischen Aufwand.
Doch es besteht Hoffnung für Wasserstoff als alternativen Antrieb. Eine Studie des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE (u.a.) stellte bereits 2018 fest, dass der Ausbau der Wasserstoffelektrolyse essentiell für die Klimawende ist und sieht bei noch nicht wettbewerbsfähigen Verfahren erhebliches Potential.
Hybrid-Lösungen als Kompromiss zu alternativen Antrieben
Bislang sind also weder Batterie noch Brennstoffzelle eine massentaugliche Alternative. Bis Infrastrukturmaßnahmen durchgesetzt und die CO2-Bilanz in allen Schritten neutralisiert ist, werden wir weiterhin auf fossile Brennstoffe zurückgreifen müssen. Was bleibt, ist den CO2-Ausstoß soweit wie möglich zu mindern. Hybridantriebe sollen die Nachteile des reinen Elektromotors durch die Kombination mit einem Verbrennungsmotor aufheben.
Während 2006 gerade einmal 6000 Hybridautos in Deutschland zugelassen waren, sind es mittlerweile ganze 341.000 Einheiten, was ein grundlegendes Interesse an nachhaltigen Technologien beim Verbraucher deutlich macht.
Eine erhöhte Reichweite und Unabhängigkeit von der Ladesäuleninfrastruktur bei einem deutlich niedrigeren CO2-Ausstoß ist ein gelungener Kompromiss. Klassische Hybrid-Autos punkten bei häufigen Fahrten in der Stadt, wo Beschleunigungs- und Bremsvorgänge, die Batterie entsprechend laden. Plug-in-Hybride hingegen lohnen sich eher, wenn man häufig Langstrecken fährt.
Erdgas, Biogas und Autogas
Erdgas, welches im Automobilsektor vor allem als CNG zum Einsatz kommt, ist zwar ebenfalls ein fossiler Rohstoff, im Vergleich zu Kohle und Erdöl ist darin allerdings deutlich weniger CO2 gebunden. Zudem kann ein Erdgasfahrzeug mit Biogas betankt werden. Zwar besteht das Gemisch aus Gülle, Lebensmittelabfällen, nachwachsenden Rohstoffen wie Stroh und Gras oder anderen organischen Materialien und damit zu 30 Prozent aus Kohlenstoffdioxid, da dieses aber zuvor von den Pflanzen aus der Luft absorbiert wurde und im Faulprozesses ohnehin dorthin zurück gelangt wäre, ist die CO2-Bilanz über den gesamten Prozess betrachtet neutral.
„Eine Ausweitung der Anbaufläche für Bioenergie ist nicht zu erwarten und kommt auf Grund von Flächenrestriktionen nicht in Betracht,“ bringt das Eckpunktepapier der Bundesregierung das Problem der Bioenergie auf den Punkt. So trägt Bioenergie aus Abfall- und Reststoffen gemixt zwar aktuell zur Schonung des Klimas bei – sei es in Form von Biogas oder E10-Benzin – als vollständige Alternative für mehr als 60 Millionen Autos ist es allerdings ausgeschlossen.
Neben CNG ist auch noch LPG, also Autogas, als alternativer Kraftstoff zu nennen. Eine Mischung aus Butan und Propan treibt Verbrennungsmotoren an, verbrennt jedoch umweltfreundlicher als Benzin. Der Nachteil: Autogas kann aufgrund der fehlenden Möglichkeit einer Biogas-Beimischung nicht die CO2-Ersparnis von CNG erreichen. Außerdem ist eine Fahrzeugumrüstung nicht mehr so einfach wie noch vor wenigen Jahren und das LPG-Tankstellennetz ist in Europa nicht flächendeckend.
Sowohl mit CNG als auch LPG fährt man deutlich günstiger als mit Diesel oder Benzin. 2018 kam man mit einer Tankfüllung von 10 Euro mit CNG 221 und mit LPG 211 km weit. Diesel und Super lagen mit gerade mal 169 bzw. 123 km deutlich darunter.
Die Zukunft mit alternativen Antrieben in Bewegung bringen
Das Weltklima, so wurde nicht erst in Davos deutlich, ist längst zum treibenden Faktor in Politik und Wirtschaft geworden. So sieht etwa der Grüne Deal der EU vor, bis 2050 als erster Kontinent klimaneutral zu werden und Larry Fink, Chef des Finanzgiganten BlackRock rechnet mit einer „fundamentalen Umgestaltung der Finanzwelt“. Er mahnte: „Jede Regierung, jedes Unternehmen und jeder Anleger muss sich mit dem Klimawandel auseinandersetzen.“ Auch die Automobilindustrie befindet sich im Wandel und arbeitet an ihrer Dekarbonisierung. Die Chancen stehen also gut, dass Schüler in Zukunft auch freitags wieder die Schulbank drücken können.
