Dicke Luft war gestern:
Alternative Kraftstoffe und Antriebe

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Auf Deutschlands Straßen fahren immer mehr Autos. Waren im Jahr 1995 noch 494 Pkw pro 1000 Einwohner zugelassen, lag die Zahl im Jahr 2013 schon bei 537 – Tendenz weiter steigend. Gleichzeitig hat sich die Bundesregierung verpflichtet, den CO2-Ausstoß zu begrenzen. Aber wie soll das gehen, wenn immer mehr Menschen mit dem Auto unterwegs sind? Ein möglicher Lösungsansatz ist, den klassischen Verbrennungsmotor durch alternative Antriebsformen zu ersetzen.

Von Elektromotoren und Oberleitungs-Lkws: Das treibt uns morgen an

Die Autoindustrie forscht seit langem an serienfähigen und bezahlbaren Technologien. Besonders effizient ist zum Beispiel der Elektroantrieb, denn hier werden circa 80 Prozent der eingesetzten Energie in die Fortbewegung umgesetzt (zum Vergleich: bei einem Verbrennungsmotor sind es im Alltagsverkehr zwischen 20 und 30 Prozent). Zudem stoßen Elektroautos (lokal) keine Luftschadstoffe aus und sind – wenn der Strom aus erneuerbaren Energiequellen stammt – sogar komplett CO2-frei unterwegs.

Eine Kombination meist aus Elektro- und Verbrennungsmotor stellt die Hybridtechnologie dar, bei der unter anderem Energie beim Bremsen zurückgewonnen und in einer Batterie gespeichert werden kann. Der so genannte Plug-in-Hybrid verfügt über eine etwas größere Batterie, die über das Stromnetz aufgeladen wird. Dadurch kann mit diesen Fahrzeugen ein großer Teil der alltäglichen Fahrten – etwa im Stadtverkehr – elektrisch zurückgelegt werden. Bei Langstreckenfahrten schaltet sich dann der Verbrennungsmotor zu, so dass es so gut wie keine Reichweiteneinschränkungen gegenüber konventionellen Fahrzeugen gibt.

Neue Antriebstechniken werden aber nicht nur in Pkw eingesetzt. Auch für Nutzfahrzeuge und Busse sind sie interessant. So wurden in den vergangenen Jahren Hybrid- und Elektrobusse entwickelt und beispielsweise Oberleitungs-Lkw erprobt, um Elektromobilität auch in diesen Bereichen voranzubringen.

Flüssiggas, Bio, PtX & Co – die Kraftstoffe der Zukunft

Alternative Treibstoffe sind für Autonutzer leicht in den Verkehrsalltag zu integrieren. Der Flüssiggasantrieb stellt hier zurzeit den größten Anteil bei deutschen Autofahrern mit derzeit rund 500.000 Fahrzeugen, sowohl im Pkw- als auch im Nutzfahrzeug-Bereich. Erdgas und Biogas finden als Kraftstoffe ebenfalls Verwendung.

Bundesweit gibt es zahlreiche Tankstellen, die Erd- und Flüssiggas für den Straßenverkehr anbieten. Bei beiden Kraftstoffen ist der CO2-Ausstoß etwas geringer als bei entsprechenden Benzinmotoren. Dieselfahrzeuge sind aus Klimaschutzperspektive besser als Flüssig- und Erdgasfahrzeuge, weisen jedoch höhere Stickoxid-Emissionen auf.

Der Einsatz von verflüssigtem Erdgas ist insbesondere für den Schiffsbereich interessant – es ist im Vergleich zu den herkömmlichen Schiffskraftstoffen besonders schadstoffarm. Allerdings ist Methan, der Hauptbestandteil von Erdgas, sehr viel stärker klimawirksam als CO2 – ein Entweichen von Methan ("Methanschlupf") muss also vermieden werden. Auch bei den Liegezeiten in Häfen kann der Ausstoß von Schadstoffen reduziert werden. Im Hamburger Hafen können seit Juni 2016 Kreuzfahrtschiffe über Landstromverbindungen versorgt werden

Biokraftstoffe kommen schon seit längerem im Alltag zum Einsatz. Diese umfassen Biodiesel, hydrierte Pflanzenöle, Bioethanol, Biomethan und Pflanzenöl. Von den verschiedenen verfügbaren Formen hat Biodiesel mit circa zwei Dritteln den größten Marktanteil, er wird zumeist konventionellem Diesel beigemischt und unter der Bezeichnung B7-Diesel vertrieben. In Deutschland stammt Biodiesel überwiegend aus Rapsöl.

Als HVO ("Hydrotreated Vegetable Oils" – wasserbehandelte Pflanzenöle) werden Pflanzenöle bezeichnet, die durch eine katalytische Reaktion mit Wasserstoff (Hydrierung) in Kohlenwasserstoffe umgewandelt werden. Auch Bioethanol wird meist beigemischt (Ottokraftstoff E5 beziehungsweise E10) und in Deutschland nur selten als Reinkraftstoff (E85) genutzt. Auf EU-Ebene wurde vereinbart, künftig den Einsatz von Biokraftstoffen aus Anbau-Biomasse zu beschränken und die Nutzung von Biokraftstoffen auf Basis von Rest- und Abfallstoffen zu verstärken.

Als XtL-Kraftstoffe (auch: Fischer-Tropsch-Kraftstoffe) werden verschiedene synthetische Kraftstoffe bezeichnet, die durch Umwandlung eines festen oder gasförmigen Energieträgers in einen – bei normaler Temperatur und Druck – flüssigen kohlenstoffhaltigen Kraftstoff entstehen. Dabei stellt das "X" eine Variable dar und wird durch eine Abkürzung des ursprünglichen Energieträgers ausgetauscht während "tL" für das englische "to Liquid" steht. Aktuell gängig sind dabei die Abkürzungen

  • GtL (Gas-to-Liquid) bei der Verwendung von Erdgas bzw. Biogas,
  • BtL (Biomass-to-Liquid) bei der Verwendung von Biomasse und
  • CtL (Coal-to-Liquid) bei der Verwendung von Kohle

als Ausgangs-Energieträger.

Gerade in Bereichen, in denen alternative Antriebe schwer zu realisieren sind, könnten in Zukunft strombasierte Kraftstoffe den Ausstoß von Treibhausgasen verringern. Im Flugverkehr ist der Power-to-Liquid-Ansatz (PtL) eine denkbare Lösung. Dabei werden aus Wasser, Kohlendioxid und regenerativem Strom in einem chemischen Prozess Sauerstoff und Kohlenwasserstoffe erzeugt, die als alternativer Treibstoff eingesetzt werden können.