Wirtschaft
Stromer, Plug-In-Hybrid und Co – Das steckt hinter den Auto-Techniken

Wer sich heutzutage auf die Suche nach einem Auto begibt, muss viele verschiedene Aspekte bei der Auswahl beachten. Man kann nicht mehr nur zwischen Diesel und Superbenzin entscheiden und danach schon über Marke, Modell und Lackfarbe nachdenken. Dank der immer größeren Bedeutung von alternativen Antriebsarten und der fortschreitenden Marktreife sind diese mittlerweile ernstzunehmende Konkurrenten für Autos mit den traditionellen Verbrennungsmotoren.

Dienstag, 04.02.2020, 05:23 Uhr aktualisiert: 04.02.2020, 10:34 Uhr
Elektrobetriebene Fahrzeuge sind eine Alternative zum weit verbreiteten Auto mit Verbrennungsmotor. Foto: stock.adobe.com

Doch für Laien können die neuen Technologien etwas undurchsichtig sein – welche Vor- und Nachteile haben sie, sind sie überhaupt Alltagstauglich und wann sollte man sich, aus welchen Gründen, für welchen dieser Motoren entscheiden? All das klärt dieser Ratgeber.

Der klassische Motor: Verbrenner

Eigentlich bleibt über diese Antriebsform nicht viel zu sagen, was nicht schon bekannt ist. Die traditionellen Kraftstoffe sind seit der Verbreitung des Automobils bis heute beliebt und machen immer noch den mit Abstand größten Marktanteil aus.

Die Motoren verbrennen flüssige fossile Kraftstoffe, entweder Diesel oder Benzin (mittlerweile hauptsächlich in der Super- oder Super Plus Variante mit 95 oder 98 Oktan) und werden somit prinzipiell vom Explosionsdruck eines Gemischs von Kraftstoff und Luft im Zylinder des Motors angetrieben.

Die Funktionsweise ist althergebracht und weithin bekannt, was einer der Gründe ist, warum die Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor bisher noch nicht vom Markt verdrängt werden konnten. Erforscht werden aktuell auch weitere Kraftstoffe, die eine bessere Umweltbilanz aufweisen können, als herkömmlicher Sprit.

LPG und Erdgas

KFZ-Motoren, die mit Gas angetrieben werden, sind einer der alternativen Antriebe, die schon seit längerer Zeit verfügbar sind und eine ernstzunehmende Konkurrenz darstellen. Die Praxistauglichkeit ist nämlich schon seit Jahren auf einem sehr hohen Niveau.

Grundsätzlich funktionieren sie sehr ähnlich wie klassische Verbrenner, denn auch hier werden fossile Kraftstoffe verbrannt. Der Unterschied ist, dass es sich hierbei eben um Gas handelt anstatt um Kohlenwasserstoffe, die wie Benzin bei Normaldruck und -temperatur flüssig sind. Der Motor an sich funktioniert demnach vergleichbar wie beim bekannten Benziner – das Gas wird ebenso im Ottomotor verbrannt. Der Tank ist dabei der größte Unterschied, da das volatilere Gas anders gelagert werden muss als flüssige Kraftstoffe – nämlich unter Druck.

Damit gasförmige Kraftstoffe sicher sind, werden bei den zugelassenen Tanks extreme Sicherheitsauflagen gemacht, was sie bei Unfallszenarien sogar sicherer macht, als klassische Benzintanks.

Hauptsächlich kommen bei Gasautos Erdgas (kurz CNG) und Autogas (auch als LPG bekannt) zum Einsatz. An den meisten Tankstellen kann man dieses tanken, mittlerweile auch an vielen kleineren unabhängigen Stellen.

Die beiden Gase haben unterschiedliche Eigenschaften und sind daher nicht austauschbar. LPG ist ein Gemisch von Propan und Butan, welches schon bei sehr niedrigem Druck flüssig wird, während Erdgas unter hohem Druck gelagert und getankt werden muss, dabei dennoch Gasförmig bleibt. Damit nicht wie bei ungeschickten Fahranfängern, die zwischen Diesel und Super zum falschen Stutzen greifen, der Kraftstoff vertauscht werden kann, sind die Tankstutzen inkompatibel gestaltet.

Alle Gasautos haben übrigens weiterhin etwas Benzin in einem zusätzlichen Tank, denn ganz ohne funktioniert es nicht. Oft ist es etwas mehr, so dass man praktisch einen hybriden Gas-Benziner fährt, hier nennt sich das allerdings „bivalent“. Aber auch reine, monovalente Gasfahrzeuge haben stets einen kleinen Benzintank mit an Bord, der den Motor auf die nötige Betriebstemperatur bringt, bevor nach wenigen Minuten auf Gas umgeschaltet werden kann.

Ein großer Vorteil für Gasautos, der eine wichtige Rolle in ihrer Verbreitung spielt: Da das Gas auch im Ottomotor verbrannt wird, können herkömmliche Autos auf die Verwendung der neuen Kraftstoffe umgerüstet werden, wenn dabei einige Vorgaben beachtet werden. Das hat für viele Autofahrer die Möglichkeit für ein Gasauto erst attraktiv gemacht. Die Umrüstung hat mehrere Vorteile:

  • Sie ist nicht besonders teuer, so dass ein vorhandenes Fahrzeug mit einer fairen Investition von den Vorteilen des Kraftstoffs profitieren kann. Dadurch ist es nicht nötig, ein neues, teures Auto zu kaufen, wenn Interesse an der Verwendung von LPG oder Erdgas besteht.
  • Man ist von der Auswahl der vorhandenen Fahrzeuge mit Gasanlage unabhängig. So lange Autos auch Prestigeobjekte und keine reinen Nutzfahrzeuge sind, wollen auch bei Marke, Modell und Optik die eigenen Vorstellungen erfüllt werden. Bei alternativen Antriebsarten ist die Auswahl meist eingeschränkt, was für viele einen Kauf verhindert.
  • Es gibt Vergünstigungen, da einige Gasanbieter den Umstieg wünschen und somit die Umrüstung von Fahrzeugen, besonders auf Erdgas, mit Zuschüssen fördern. So wird der Umbau deutlich günstiger und lohnt sich schon nach kürzerer Zeit.
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Einige Fahrzeuge lassen sich nachträglich noch mit einer Gasanlage ausrüsten Foto: stock.adobe.com

Natürlich gibt es auch einige Fahrzeuge, die vom Hersteller bereits ab Werk mit einem Gastank ausgestattet sind. Der Mehrpreis zum vergleichbaren Benziner-Modell entspricht ungefähr den Kosten, die auch bei einer Umrüstung anfallen würden – mit 2.000 bis 3.500 Euro kann man rechnen.

Elektroauto

Kommen wir zum alternativen Antrieb, der sowohl als großer Konkurrent beim Kampf um die Benzin-Nachfolge gilt, als auch das Sorgenkind der Industrie ist. Autos, die mit einem reinen Elektroantrieb laufen, haben sich zwar noch nicht durchgesetzt, sollen nach Meinung vieler jedoch in absehbarer Zeit zum Automobil der Zukunft werden.

Bei Elektroautos kommt ein großer Akku zum Einsatz, der an einer Steckdose oder Ladestation aufgeladen werden muss. Aus diesem stammt dann die gesamte Energie, die das Auto zum Fahren benötigt – es kommt kein Verbrenner als zweiter Motor zum Einsatz. Da der Elektromotor kompakter ist, sitzt die Antriebsmaschine meistens direkt an den Achsen – ein Allrad-Fahrzeug hat daher zwei Motoren, die die Achsen einzeln antreiben.

Dazwischen, also im Unterboden des Fahrzeugs, wird in den meisten Fällen der Akku untergebracht. Da dieser sehr massiv und schwer ist – in größeren Elektroautos mit hoher Reichweite beträgt das Gewicht der Batterie bis zu 550 Kilogramm – muss es aus Gründen der Gewichtsverteilung zentral liegen.

Es gibt einige weitere Unterschiede bei der Bauform. Da im Wagen selbst keine Energie generiert werden muss, bedeutet das, dass ein Elektroauto völlig ohne Abgase fährt. Eine Auspuffanlage sucht man also vergebens. Aufgrund der unterschiedlichen Funktionsweise von Elektromotoren ist beispielsweise kein herkömmliches Getriebe und keine Gangschaltung notwendig. Selbst der Rückwärtsgang wird vollständig vom Elektromotor selbst umgesetzt.

Das wirkt sich auch auf die Fahreigenschaften aus. Die Beschleunigung vom Stand bis zur Maximalgeschwindigkeit verläuft theoretisch völlig ohne Unterbrechungen. Das maximale Drehmoment kann zudem nicht, wie bei einem Benzin- oder Dieselmotor, erst bei einer bestimmten Drehzahl abgerufen werden – sondern ist immer sofort verfügbar. Beschleunigungen fühlen sich also wesentlich direkter an.

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Reine Elektrofahrzeuge stoßen selbst keine CO2-Gase aus und gelten deshalb als „sauber“. Foto: stock.adobe.com

Hybrid

Autos mit Hybrid-Antrieb setzen weder nur auf elektrische oder fossile Energie – denn, wie es der Begriff Hybrid bereits nahelegt, auf eine Mischung aus beidem. Hybrid steht für etwas Vermischtes, wenn es in der Technik verwendet wird ist eine Kombination zweier Technologien gemeint. Grundsätzlich könnten also Hybridautos auf einer Mischung von Diesel und Benzin mit zwei einzelnen Motoren basieren, was jedoch nicht besonders sinnvoll wäre. Mit der üblichen Form arbeiten ein Benzinmotor und ein Elektromotor mit Akku gemeinsam im Auto.

Hybridfahrzeuge gibt es schon etwas länger – der vor allem in den USA und in Japan sehr beliebte Toyota Prius kam bereits 1997 auf den Markt. Die Marktreife ist also schon lange erreicht, im Alltag gibt es kaum spürbare Unterschiede zu herkömmlichen Automobilen.

Durch die Energie, die im Verbrennungsmotor entsteht, wird der Akku geladen und kann somit den Elektromotor antreiben. Bei seriellen Hybridantrieben kann dann entweder der elektrische oder der Verbrennungsmotor arbeiten, um das Auto fortzubewegen. Bei Parallelen Bauformen können die beiden Motoren sogar gleichzeitig wirken. Dann können sie entsprechend kompakter gestaltet werden, da sie sich die Last teilen.

Voll-Hybrid Modelle mit sogenanntem Range Extender sind eine Sonderform der Hybridfahrzeuge. Diese können bis zu einem gewissen Grad rein elektronisch fahren und benötigen keine Unterstützung vom Verbrennungsmotor. Erst, wenn die Reichweite des Akkus aufgebraucht ist, kommt dieser zum Einsatz um das Ziel oder die nächste Tankstelle beziehungsweise Aufladestation erreichen zu können.

Der Effekt von jedem Hybridantrieb: Da das Auto nur teilweise vom Ottomotor angetrieben ist, läuft dieser nicht konstant oder nur auf niedrigeren Drehzahlen. Das bedeutet im Umkehrschluss, dass für diesen Teil des Antriebs weniger Kraftstoff benötigt wird – das Auto wird also sparsamer. Bei modernen Modellen fungiert der Elektromotor auch ohne antreibenden Verbrenner als Generator, um den Akku mit Energie zu versorgen. Wenn das Auto dank der Schwerkraft bergab rollt kann diese Bewegung beim Vorgang der Rekuperation in elektrische Energie umgesetzt und im Akku gespeichert werden. Auch beim Bremsen und Entschleunigen wird diese Kraft, die normalerweise einfach verloren geht, für den nächsten Tritt aufs Gaspedal gespeichert. Diese Funktion ist als Bremskraft-Rückgewinnung bekannt und ein häufig beworbenes Feature moderner Hybridautos.

Plug-In-Hybrid

Streng genommen handelt es sich hier um die gleiche Antriebsart, wie bei einem herkömmlichen Hybridauto. Doch es gibt einen kleinen, aber feinen Unterschied, der Plug-In-Modelle von den anderen Hybridautos abhebt: Sie können auch an die heimische Steckdose angeschlossen werden, um im Stand den Akku aufzuladen – daher der Name Plug-In. Die Wagen sind Vollhybride, die auch ohne Verbrennungsmotor bewegt werden können.  Das bedeutet, dass sie prinzipiell völlig unabhängig vom Füllstand des Benzintanks einsetzbar sind.

Auch wird hier zumeist ein deutlich größerer Akku als bei einem Hybrid mit Range-Extender eingebaut, damit das Fahren ganz ohne Flüssigkraftstoff praxistauglicher ist. Wer möchte, kann so mit dem Plug-In-Hybrid für kürzere Strecken das Auto rein als elektrisches Fahrzeug verwenden.

Über Nacht an der Steckdose aufgeladen ist es am nächsten morgen wieder bereit für den Weg zur Arbeit. Erst, wenn man weitere Strecken zurücklegen möchte oder etwas flexibler sein will, muss man den Weg zur Tankstelle antreten, um sich mit etwas Benzin auf die Reise vorzubereiten. Somit handelt es sich praktisch um einen Hybrid zwischen Hybridauto und reinem Elektrofahrzeug und vereint – auf Kosten einiger kleiner Nachteile – die Vorteile der beiden Antriebsarten.

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Ein Plug-In-Hybrid Fahrzeug kann bestimmte Nachteile reiner „Stromer“ bis zu einem gewissen Grad relativieren. Foto: stock.adobe.com

Die Vor- und Nachteile der verschiedenen Motorenarten

Die nun beschriebenen Antriebsarten sind aktuell die beliebtesten Möglichkeiten, die für Ottonormalverbraucher verfügbar sind. Es gibt zwar noch einige weitere Motorarten, doch diese nehmen aktuell nur eine untergeordnete Rolle ein.

Wer nun die verschiedenen Wagentypen besser versteht und einordnen kann, kann sich ein klares Bild von den Möglichkeiten beim Kauf eines neuen Autos machen. Doch welche Auswirkungen das auf den alltäglichen Gebrauch des Autos hat, ist eventuell nicht direkt ersichtlich.

Es gibt nämlich verschiedene Vor- und Nachteile, die jede Art des Antriebs mit sich bringt. Diese haben wir nun einmal zum besseren Verständnis aufgelistet.

Der klassische Verbrenner – egal, ob Diesel oder Benziner:

VORTEILE VERBRENNUNGSMOTOR NACHTEILE VERBRENNUNGSMOTOR
  • große Reichweite und Flexibilität
  • günstige Anschaffung
  • gute Verfügbarkeit von Tankstellen
  • große Modellauswahl
  • je nach Motor viel Leistung
  • laut(er)
  • teurer Treibstoff aufgrund hoher Benzinpreise
  • kaum umweltfreundlich

Der alternative Verbrenner – Erdgas und LPG

VORTEILE VERBRENNUNGSMOTOR NACHTEILE VERBRENNUNGSMOTOR
  • ordentliche Flexibilität
  • noch fairer Anschaffungspreis
  • akzeptable Verfügbarkeit von Tankstellen
  • große Modellauswahl bei Umrüstung
  • umweltfreundlicher, da Gas rückstandslos verbrennt
  • günstigere Treibstoffpreise (Autogas kostet etwa die Hälfte pro gefahrenem Kilometer)
  • teurer als ein Benziner oder Diesel
  • für gewöhnlich etwas niedrigere Leistung und Reichweite mit einer Tankfüllung, außer es wird ein sehr großer Tank verbaut
  • nicht perfekt umweltfreundlich, da immer noch fossile Kraftstoffe zum Einsatz kommen
  • besonders im Ausland eventuell weniger Tankstellen

Das Auto von Morgen: Elektroauto

VORTEILE ELEKTROAUTO NACHTEILE ELEKTROAUTO
  • sehr günstiger Betrieb – die Kilometerkosten sind hier minimal
  • äußerst umweltfreundlich – gar keine Abgase, die vom Auto selbst erzeugt werden
  • flüsterleise im Betrieb
  • deutlich direktere Beschleunigung, dadurch sehr spaßiges, spritziges Fahrverhalten
  • teure Anschaffung – perfekte Allrounder für den Alltag kosten über 30.000 Euro
  • häufig eher geringe Reichweite
  • Abhängigkeit von Ruhephasen zum Laden – somit wenig flexibel
  • zwar langsam wachsende, aber noch geringe Modellauswahl
  • hohe zusätzliche Kosten, falls der Akku ersetzt werden muss

Der Kompromiss: Hybrid

VORTEILE HYBRID NACHTEILE HYBRID
  • ordentliche Reichweite, im traditionellen Hybrid-Betrieb praktisch ähnlich weit wie ein Benziner oder sogar weiter
  • recht umweltfreundlich da Verbrauch etwa halbiert
  • je nach Motor viel Leistung
  • beim Anfahren profitiert man vom Drehmoment des E-Motors
  • teurer Treibstoff dank hohen Benzinpreisen (wenn auch weniger benötigt wird)
  • teurere Anschaffung als Verbrenner – ein Hybrid amortisiert die Mehrkosten dank des niedrigeren Verbrauchs innerhalb von etwa 10 Jahren (bei einer Jahresleistung von 20.000 Kilometern)

Der Alleskönner: Plug-In-Hybrid

VORTEILE PLUG-IN-HYBRID NACHTEILE PLUG-IN-HYBRID
  • mit zugeschaltetem Benzinmotor gute Reichweite
  • umweltfreundlich da Verbrauch etwa halbiert und Kurzstrecken wie der tägliche Einkauf rein elektrisch gefahren werden können
  • je nach Motor gute Leistung
  • teurer Treibstoff aufgrund hoher Benzinpreise (wenn auch weniger benötigt wird)
  • teurere Anschaffung als Verbrenner
  • im reinen E-Betrieb nur etwa 30 bis 40 Kilometer realistische Reichweite, maximal 70.

Wer aktuell zu alternativen Antriebsarten greifen möchte, zahlt trotz verschiedener Vergünstigungen und Förderungen noch einen Aufpreis. Das dürfte für die meisten Autokäufer weiterhin das größte Argument bleiben, noch nicht zu einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug zu greifen.

Wer vor hat, das Auto länger zu fahren kann jedoch mit einem Hybrid bereits in acht bis zehn Jahren die höheren Kosten wieder reinfahren. Bei einem Gasantrieb ist dieser Punkt sogar noch schneller erreicht, falls man den leichten Verlust an Leistung verschmerzen kann.

Für Käufer, die den Umweltschutz vor allem in Innenstädten über andere Interessen stellen, führt kein Weg mehr am Elektroauto oder Plug-In-Hybrid vorbei. Außerdem ist man nicht von den Entwicklungen des Ölpreises abhängig, der ständigen Schwankungen unterliegt und auch den Preis von Benzin und Diesel beeinflusst. In günstigen Monaten fallen die akkumulierten Spritkosten deutlich niedriger aus, als in Monaten mit hohem Ölpreis. Aktuelle E-Modelle sind ausgereift und sehr praxistauglich, wenn auch spürbar teurer als klassische Verbrenner.

Zukunftsmusik: Wasserstoff und Co

Es gibt noch weitere Antriebsarten, die den Automarkt der Zukunft beherrschen können. Die Ideen sind gut, häufig besonders von Kritikern der Elektroautos sogar hoch gelobt – jedoch ist die Praxistauglichkeit noch nicht ganz gegeben. Es gibt verschiedene Prototypen mit unterschiedlichen Funktionsweisen, die jedoch ihre eigenen Probleme mitbringen.

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Foto: stock.adobe.com

Das Solarauto beispielsweise wäre die Perfektion eines Elektroautos. Dieses müsste in der Theorie nicht mehr mit Energie vom Stromnetz geladen werden, sondern würde sich selbst mit der Energie der Sonne am Leben halten. Das würde bedeuten, dass das Auto ohne einen CO2-Footprint aus der Stromerzeugung in Kraftwerken auskommt.

Erste Prototypen sind bereits unterwegs – die Probleme an wolkigen Tagen oder in der Nacht sind aber offensichtlich. Auch durch die hohen Kosten von Solarzellen sind diese Autos aktuell keineswegs marktfähig.

Auch die Brennstoffzelle ist häufig im Gespräch. Auch mit dieser Technologie gibt es Fahrzeuge, deren Funktionsweise auf elektrochemischen Reaktionen beruht. Beispielsweise wird Wasserstoff getankt, welches in der Brennstoffzelle oxidiert wird. Dabei entsteht etwas wärme und elektrische Energie, die dann zum Füllen der Batterie dient. Der Vorteil: Die Emissionen bestehen praktisch nur aus Wasserdampf. Zudem sind damit deutlich bessere Reichweiten zu erzielen.

Ähnlich wie bei Elektroautos ist jedoch die Produktion des Energieträgers ein Problem, da bei der Herstellung von Wasserstoff Energie benötigt wird und somit aktuell noch viel CO2 ausgestoßen wird. Auch gibt es immer noch einige ungelöste Herausforderungen bezüglich der Lagerung und des Transportes von Wasserstoff zu den Tankstellen.

Es gibt bereits einige Fahrzeuge mit Brennstoffzellen, die in Serie hergestellt werden. Allen voran der Toyota Mirai, der mit einer Tankfüllung knapp 500 Kilometer weit fahren kann. Jedoch kostet das futuristische Vehikel aktuell noch über 78.000 Euro.

Sollte die Produktion von Wasserstoff mit Hilfe von erneuerbaren Energien in Zukunft gelöst werden, dürfte das Elektroauto jedoch einen großen Konkurrenten erhalten. Da die Verteilung von Tankstellen noch nicht optimal ist, sind sie aktuell noch nicht so praxistauglich wie reine Elektrofahrzeuge der gleichen Preisklasse. Doch auch hier gibt es bereits Investitionen – auch angetrieben durch die Politik. Man darf gespannt sein, was die Zukunft bringen wird.

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