Die Antriebe der Zukunft
Unter den alternativen Antrieben werden dem Elektromotor die besten Zukunftschancen eingeräumt. Doch die Hersteller tüfteln auch an anderen Systemen.
Wie können wir Pferde ersetzen? Dazu fanden Tüftler und Erfinder vor mehr als 100 Jahren unterschiedliche Antworten. Es gab Automotoren, die Benzin oder Diesel verbrannten, aber auch Elektro-, Gas- und Dampfautos. Erst allmählich setzten sich die für uns heute konventionellen Antriebe durch: Diesel und Benziner. Angesichts immer knapper werdender fossiler Ressourcen und um klimaschädliche Emissionen zu senken, wird der Ruf nach Alternativen immer lauter. Dabei setzt die Industrie nicht nur auf Elektroautos oder Hybride. Auch andere Konzepte werden verfolgt. Drei Beispiele:
Der Flusszellenantrieb Von Beobachtern wurde die Liechtensteiner Firma NanoFlowcell AG nicht ganz ernst genommen, als sie vor knapp zwei Jahren die Quant e-Sportlimousine mit einem Flusszellenantrieb vorstellte, dem sie bis zu 925 PS zuschrieb. Fahrleistungen wie bei einem Supersportwagen, Reichweiten wie bei einem Benziner, gepaart mit einem günstigen und klimaneutralen Treibstoff, das wollte keiner so recht glauben.
Und tatsächlich wurden diese Angaben bislang von keiner wissenschaftlichen Veröffentlichung untermauert. "Für den Einsatz in Fahrzeugen müssen noch einige, scheinbar größere technische Probleme gelöst werden", sagt Lutz Eckstein, Leiter des Instituts für Kraftfahrzeuge an der RWTH Aachen. "Keine Forschungseinrichtung, die sich mit der Technik befasst, erzielt vergleichbare Energiedichten oder Wirkungsgrade."
Dennoch gibt es zahlreiche Forschungsvorhaben und Aktivitäten, die sich der Redox-Flow-Batterie widmen, die auch dem Quant zugrunde liegt. Das Prinzip einer Flusszelle besteht darin, dass die in zwei getrennten flüssigen Elektrolyten vorliegende elektrische Energie in elektrischen Strom gewandelt wird. Ob und wann die Technik im Pkw ankommt, sind offene Fragen.
Hydraulischer Hybridantrieb Ganz ohne Strom funktioniert dieser Ansatz. Landläufig war von einem Druckluftantrieb die Rede, als PSA Peugeot Citroën im Sommer 2014 fahrbare Prototypen auf Basis des Peugeot 2008 mit Hybrid-Air-Konzept an Bord vorstellte. Überschüssige Bremsenergie wird nicht in einer elektrischen Batterie als Strom, sondern über eine Pumpe und ein Hydrauliköl in einem Drucklufttank gespeichert. Sie kann erneut in Vortrieb umgesetzt werden. So bekommt der Verbrennungsmotor öfter mal eine Pause. Der CO2-Ausstoß sinkt - im Stadtverkehr um bis zu 45 Prozent. Nach damaligen PSA-Angaben war von unter 70 Gramm je Kilometer die Rede.
Die Technik ist bewährt, da in mobilen Arbeitsmaschinen schon lange im Einsatz, sagt Experte Eckstein. Auch von den Kosten betrachtet biete sich der hydraulische Hybridantrieb an, weil in der Massenproduktion weder seltene Erden (wie in der Produktion von E-Motoren) noch andere teure Werkstoffe benötigt würden. Genügend große Stückzahlen vorausgesetzt, geht PSA davon aus, dass der Hybrid-Air-Antrieb günstiger als ein elektrischer Hybridantrieb realisierbar ist. Nur hat das Unternehmen bislang noch keinen Kooperationspartner, mit dem dies möglich wäre, sagt Peugeot-Sprecher Ulrich Bethscheider-Kieser.
Aber die Energiedichte des Druckluftspeichers ist gering. Das heißt: Ein rein hydraulischer Antrieb würde "aufgrund der Masse der zusätzlichen Komponenten die zulässige Zuladung eines Fahrzeugs trotz geringer Reichweite massiv einschränken", sagt Eckstein. Im Hybrid Air genügt die Energie aus dem Druckluftspeicher zum Beispiel nur für eine Fahrstrecke von wenigen Hundert Metern mit der Hydraulikeinheit allein, und trotzdem nehmen die Komponenten viel Platz ein. Ferdinand Dudenhöffer vom CAR-Institut der Uni Duisburg-Essen sagt: "Eine isolierte Lösung der PSA-Gruppe, die kaum eine Marktdurchdringung schaffen wird."
Doch jenseits des Pkw könnte der Aufwand lohnen: "Einige Forschungsarbeiten bestätigen, dass der Ansatz des hydraulischen Hybrids dann sinnvoll sein kann, wenn ohnehin hydraulische Arbeitsantriebe beziehungsweise Systeme in einem Fahrzeug vorhanden sind", erläutert Eckstein. Zum Beispiel Gabelstapler oder Müllautos.
LNG - verflüssigtes Erdgas Wer heute mit einem Erdgasauto unterwegs ist, hat meist Compressed Natural Gas (CNG) im Tank - also komprimiertes Methan, das bei einem Druck von 200 bar gelagert wird. Eine recht neue Variante ist dagegen der fossile Brennstoff in verflüssigter Form: Liquified Natural Gas (LNG).
Ein Vorteil von LNG: die höhere Energiedichte gegenüber CNG - mit einem Liter kommt man weiter. Doch dies bezahlt man mit einem recht hohen Energieaufwand für die Verflüssigung, erläutert Antriebsexperte Eckstein. Zudem ist die Speicherung aufwändiger als ohnehin schon bei einem Erdgas-tank: Der Speicher muss auf rund minus 160 Grad Celsius gekühlt und gut isoliert werden. Die Motorentechnik dagegen ist bewährt - es handelt sich um einen Verbrenner.
Dass LNG im Pkw mit seinem vergleichsweise kleinen Tank ankommt, ist den Experten zufolge kein sehr realistisches Szenario. "Der Mehraufwand scheint kaum attraktiv", sagt Eckstein von der RWTH Aachen. Anders sehe das jedoch im Güterfernverkehr aus, wo größere Mengen an Treibstoff mitgeführt werden. Ob CNG oder LNG - in Sachen CO2 ist das Gas unabhängig vom Aggregatzustand vorbildlich. Gegenüber Benzin und Diesel liegt der Ausstoß um rund ein Viertel niedriger.
