Jenseits von Benzin und Diesel ist die Vielfalt an elektrifizierten Antrieben gross – Wir geben einen Überblick.

In den letzten Jahrzehnten hat sich in Sachen Antrieb im Auto wenig Grundsätzliches verändert: Benzin- und Dieselmotor wurden zwar stetig weiterentwickelt. Mehr Leistung, bessere Laufkultur und weniger Emissionen wurden dem Verbrennungsmotor antrainiert. Doch gerade, wenn es um Schadstoff und Co2-Emissionen geht, gerät der Verbrenner an seine Grenzen.

Zwar sind Benziner und Diesel erstaunlich sauber geworden. Selbst beim heutigen Technikstand sind Verbesserungen möglich, doch sie werden immer aufwendiger und damit teurer. In den nächsten Jahren dürfte sich also einiges tun, was die Vielfalt an Antriebsvarianten betrifft. Bis man dies auf der Strasse in grösserem Ausmass feststellt, wird es freilich noch lange dauern; das Angebot dürfte aber ziemlich schnell wachsen.

Doch: Welche Alternativen zum Auto mit reinem Verbrennungsmotor gibt es? Und was versteckt sich hinter den kryptischen Kürzeln in den Verkaufsprospekten der Hersteller?

Dem Benziner oder Diesel, wie wir ihn kennen, kommt das «Hybrid Electric Vehicle», also das Hybrid-Auto wohl am nächsten. Der Verbrennungsmotor wird durch mindestens eine E-Maschine unterstützt. Man unterscheidet bei Modellen der neuesten Generation zwischen «Mild-Hybrid» und «Voll-­Hybrid». Ein Mild-Hybrid arbeitet mit einem stärkeren 48-Volt-Bordnetz anstelle der üblichen 12-Volt-Elektrik.

Ein kleiner E-Motor unterstützt den Verbrennungsmotor, beispielsweise beim Anfahren oder bei starker Beschleunigung. Beim Bremsen wird die E-Maschine zum Generator und gewinnt Energie zurück. Rein elektrisches Fahren ist in der Regel nicht möglich, höchstens das Rollen bei ausgeschaltetem Motor, wobei Bremse und Lenkung voll funktionsfähig bleiben und der Motor automatisch wieder startet. Hier kann man mit einer Verbrauchssenkung von bis zu 15 Prozent rechnen.

Deutlich mehr spart ein Vollhybrid; hier kommen ein leistungsstärkerer E-Motor sowie ein Akku zum Einsatz; er lässt sich allerdings nicht von einer externen Stromquelle laden. Strom generiert der Vollhybrid über die Rückgewinnung beim Bremsen oder durch den Verbrennungsmotor, wenn er mit nicht optimaler Last läuft und quasi überschüssige Energie produziert. Den gesammelten Strom nutzt der Vollhybrid entweder als Unterstützung für den Verbrennungsmotor oder für rein elektrisches Fahren über maximal einige hundert Meter.

Vorteile: Die Hybrid-Komponenten lassen sich mit vergleichsweise geringem Aufwand in bestehende Fahrzeugarchitekturen integrieren und sind daher nicht sehr kostenintensiv. Auch die Handhabung ist simpel unterscheidet sich kaum vom Gewohnten.

Nachteile: Lokal nur emissionsfrei zu fahren ist unmöglich; sollte dies in gewissen Zonen nötig werden, hätte der Hybrid keinen Zutritt. Von fossilen Brennstoffen ist man weiterhin abhängig.

Das «Plug in Hybrid Electric Vehicle» ist derzeit bei den Herstellern äusserst beliebt. Vom Grundsatz her ähnelt er dem Vollhybriden, wobei der E-Motor noch stärker und die Batterie deutlich grösser ausfällt. Zudem lässt sich der Akku an der Steckdose laden.

Damit ist der PHEV in der Lage, Strecken von 20 bis 100 Kilometer (je nach Modell) rein elektrisch zurückzulegen. Zudem kann der E-Motor den Verbrenner unterstützen, sodass die Leistung steigt und das Ansprechverhalten verbessert wird. Beim Bremsen wird der Akku durch die Energierückgewinnung geladen. Das steigert die Effizienz und schont die Bremsen.

Vorteile: Der PHEV schafft den Spagat: Er kann im täglichen Pendelverkehr rein elektrisch gefahren werden – Ladeinfrastruktur vorausgesetzt. Trotzdem bietet er die gewohnte Flexibilität eines Verbrennungsantriebs – und einen im Mix vernünftigen Verbrauch.

Nachteile: Die enorm komplexe Technik treibt Gewicht und Preis des Autos in die Höhe. Batterie und E-Maschine nehmen viel Platz in Anspruch, was, je nach Modell, zulasten des Kofferraums geht. Wirklich sinnvoll ist ein PHEV nur, wenn man die Batterie täglich laden kann.

Das «Battery Electric Vehicle» ist das, was man im Volksmund als E-Auto bezeichnet. Ein grosser Akku versorgt hier eine oder zwei E-Motoren mit Energie. Entscheidend sind vor allem die Reichweite einer Batterieladung. Derzeit sind E-Autos mit Reichweite von bis zu knapp 600 Kilometern erhältlich. ­Kälte und Regen oder Schnee reduzieren die Reichweite – doch ist der Winter mit einem modernen E-Auto problemlos zu meistern. Denn die Akkus werden ­ständig überwacht, gekühlt und beheizt, sodass sie immer im optimalen Temperaturfenster arbeiten.

Beim Laden ist zwischen Wechsel- und Gleichstrom zu unterscheiden. Wechselstrom, wie er auch an der Haushaltsteckdose fliesst, muss im Auto zuerst zu Gleichstrom gewandelt werden. Daher sind Ladeleistungen von 3,6 (Haushaltsteckdose) bis 22 kW, vereinzelt bis zu 43 kW möglich. So lädt man, je nach Stromstärke und Ladestation, 10 bis 200 Kilometer Reichweite in einer Stunde.

An einer weniger verbreiteten Schnellladestation mit Gleichstrom geht das Laden deutlich schneller; hier wird mit 50 bis 270 kW Ladeleistung gerechnet. So «tankt» man in 10 Minuten Strom für 50 bis 300 Kilometer. Allerdings kann die hohe Ladegeschwindigkeit nicht bis zur vollen Batterie aufrechterhalten werden; mit den meisten neuen E-Autos erreicht man in rund 40 Minuten 80 Prozent Batterieladung. Die Batterie wird meist im Unterboden verbaut. Das sorgt für einen tiefen Schwerpunkt und gutes Raumangebot.

Vorteile: Lokal emissionsfrei; mit nachhaltig produziertem Strom gute Umweltbilanz, sofern das Auto über Jahre gefahren wird. Geräuschloser und souveräner Antrieb mit hoher Energieeffizienz.

Nachteile: Die Produktion der Akkus ist energieaufwendig, kann aber mit erneuerbaren Energiequellen betrieben werden. Zudem werden für die Batteriezellen Seltene-Erden-Rohstoffe wie Kobalt oder Lithium benötigt; deren Anteil wird aber laufend verringert. Da das Laden Zeit in Anspruch nimmt, ist auf Reisen mehr Planung nötig.

Das «Fuel Cell Electric Vehicle» ist noch sehr selten. Derzeit sind bei uns nur zwei Modelle erhältlich. Das liegt daran, dass das Tankstellennetz noch sehr dünn ist – nur an zwei Orten in der Schweiz kann derzeit Wasserstoff getankt werden.

Wie ein batterieelektrisches Auto wird auch das FCEV von einem Elektromotor angetrieben. Der dafür benötigte Strom wird allerdings nicht in einem Akku gespeichert, sondern in Form von Wasserstoff. Er wird in der Brennstoffzelle des Autos zu Strom umgewandelt. Der grosse Vorteil liegt in der Energiedichte: Eine Tankfüllung von 5 bis 6 kg Wasserstoff reicht für 500 bis 600 Kilometer. Zudem kann der Tank mit flüssigem Wasserstoff, der mit einem Druck von 700 bar in den Tank gepresst wird, in nur 2 bis 3 Minuten gefüllt werden.

Wasserstoff entsteht durch eine Elektrolyse, wobei Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten wird; dazu wird elektrischer Strom benötigt.

Vorteile: Hohe Reichweite und kurze Tankstopps sind ähnlich wie beim gewohnten Verbrennungsmotor. Als «Abgas» entsteht nur Wasserdampf. Zudem lässt sich Wasserstoff in flüssiger Form transportieren und lagern, wodurch überschüssiger Strom aus dem Netz genutzt werden kann.

Nachteile: Die Technologie ist enorm komplex; sowohl im Auto als auch an der Tankstelle und bei der Produktion von Wasserstoff. Ein flächendeckendes Tankstellennetz ist noch in weiter Ferne, da es enorme Investitionen erfordert. Die Produktion des Wasserstoffs ist sehr energieaufwendig; die Gesamt-Energiebilanz ist daher schlechter als bei einem BEV. Eine weitere Herausforderung ist der hohe Druck, unter dem der Treibstoff beim Tanken und im Auto steht. Das erfordert hohe Sicherheitsvorkehrungen.

Welche Antriebsform ist nun die richtige für die Zukunft? Fest steht, dass die Hybrid-Antriebe eine sogenannte Brückentechnologie sind; sie sorgen dafür, dass uns der gewohnte Verbrennungsantrieb noch lange erhalten bleiben wird. Ob BEV oder FCEV sich durchsetzen werden, ist kaum absehbar; denkbar ist, dass sich beide Systeme etablieren werden, wobei die Brennstoffzelle eher im Schwerverkehr und im Langstreckenbetrieb zum Einsatz kommen könnte, die Batterie eher im privaten PW-Sektor.

Der Erdgasantrieb wird wohl auch in Zukunft wenig Beachtung geniessen; obwohl er mit geringer Co2-Belastung, einfachem Tankvorgang und hoher Reichweite schon seit Jahren eine interessante Alternative wäre.