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Alternative Antriebe

Der Klimawandel ist in aller Munde und fossile Brennstoffe werden knapp.

Der klassische Diesel- oder Ottomotor könnte bald ausgedient haben. Denn das ausgestoßene CO2 beschleunigt die Erderwärmung. Gleichzeitig sorgen Methoden wie das Fracking, die zusätzliche Erdölreserven zugänglich machen, für starke Umweltverschmutzung.

Deshalb sind jetzt alternative Antriebe gefragt, die uns zukünftig die gewohnte Mobilität ermöglichen – ohne der Umwelt und unserer Gesundheit zu schaden. Es existieren schon heute verschiedenste Antriebsalternativen, von denen sich bislang allerdings noch keine eindeutig durchgesetzt hat. Für einen besseren Überblick stellen wir dir daher in diesem Beitrag die wichtigsten Technologien vor und zeigen übersichtlich die jeweiligen Vor- und Nachteile auf:

  1. Die Zukunft der Kraftstoffe: Alternative Antriebe
  2. Alternative Antriebe im Überblick
  3. Vor- und Nachteile alternativer Antriebe
  4. Ausblick: mit alternativen Antrieben in eine saubere Zukunft

Das Wichtigste zusammengefasst

Weltweit werden nach wie vor jährlich mehr Autos zugelassen. In Schwellenländern steigt die Zahl der Autos besonders schnell. Das bedeutet, dass mehr CO2 entsteht, was die Klimaerwärmung beschleunigt. Außerdem werden irgendwann die Rohstoffe knapp, mit denen die Autos gebaut und angetrieben werden.

Verschiedene alternative Antriebe sollen dieses Problem nun lösen. Die Auswahl unter den verschiedenen Technologien ist groß, weshalb die jeweiligen Vor- und Nachteile gut abgewogen werden sollten. Denn viele Optionen sind zwar günstig, sauber und praktikabel. Gleichzeitig belastet die Herstellung mancher Kraftstoffe oder technischer Komponenten der Autos aber die Umwelt. Die Reichweiten einiger Antriebsformen lassen ebenfalls noch zu wünschen übrig.

Welche Antriebsform sich zukünftig als neuer Standard durchsetzen wird, bleibt daher abzuwarten. Aufzuhalten sind die alternativen Antriebe aber sicherlich nicht mehr.

Die Zukunft der Kraftstoffe: Alternative Antriebe

Alleine in Deutschland sind im Jahr 2020 knapp 48 Millionen Pkw gemeldet. Verglichen mit 1980 hat sich die Zahl mehr als verdoppelt. Betrachten wir die Situation weltweit, wirkt die Zunahme von Autos in Deutschland allerdings fast niedrig. In China beispielsweise stieg die Zahl der Pkw allein zwischen 2013 und 2018 um rund 100 Millionen! Und damit ist China nicht allein: In zahlreichen sogenannten „neuen Verbraucherländern“ steigt der Autobestand seit rund 30 Jahren besonders stark an.

Das ist einfach zu erklären: In Deutschland besitzt bereits ungefähr jeder Zweite ein Auto – hier ist nicht mehr viel Luft nach oben. In Ländern wie Brasilien, Indien oder Südafrika konnte sich der Durchschnittsbürger dagegen lange kein eigenes Auto leisten. Eine gestärkte Wirtschaft macht das jetzt möglich, sodass die Nachfrage nach Pkw riesig ist.

Autobestand in unterschiedlichen Ländern
Der Autobestand in Industrieländern, neuen Verbraucherländern und Entwicklungsländern © umweltbundesamt.de

Das Ganze hat einen großen Haken: All diese Autos wollen auch angetrieben werden. Die globalen Erdölvorkommen, die für die Herstellung von Benzin und Diesel benötigt werden, sind allerdings nicht unbegrenzt. Methoden wie das Fracking zögern das Ende der fossilen Brennstoffe zwar hinaus, stehen aber in der Kritik.

Denn bei dieser Fördervariante wird unter hohem Druck eine Flüssigkeit in tiefe Gesteinsschichten gepresst. Dadurch wird das Gestein durchlässiger und es kann mehr Öl gefördert werden. Die Chemikalien in der Flüssigkeit stehen aber im Verdacht, Boden und Grundwasser gesundheitsschädlich zu verunreinigen und Erdbeben auszulösen.

Selbst wenn uns nicht in naher Zukunft das Erdöl ausgehen sollte, fordert der Klimawandel seinen Tribut. Um die Erderwärmung auf 1,5 Grad zu begrenzen, darf die gesamte Menschheit nur noch rund 480 Gigatonnen Kohlenstoff ausstoßen. Das bedeutet konkret: Bei dem derzeitigen Verbrauch wäre unser CO2-Budget in gerade einmal zwölf Jahren aufgebraucht.

Du siehst also: Wenn wir weiterhin individuell mobil sein wollen, gleichzeitig aber Umwelt und Klima schonen möchten, kommen wir um alternative Antriebe nicht herum. Wahrscheinlich fragst du dich jetzt, was sich hinter diesen Alternativen eigentlich verbirgt und wie praktikabel sie sind. Genau das erklären wir dir in den folgenden Abschnitten.

Alternative Antriebe im Überblick

Pkw Neuzulassungen in Deutschland
Anzahl der Neuzulassungen von Pkw mit alternativen Antrieben in Deutschland im Jahr 2019 © statista.com

Elektroantrieb

Die mit Abstand bekannteste Variante eines alternativen Antriebs ist der Elektroantrieb. Viele wissen dabei nicht, dass das Konzept gar nicht neu ist. Ende des 19. Jahrhunderts wurden die ersten Automobile mit Strom betrieben. Erst ab ca. 1910 setzten sich Verbrennungsmotoren durch. Jetzt erleben E-Autos ein Revival: Rund 63.000 Elektroautos wurden 2019 zugelassen. Damit landet Strom auf Platz zwei der alternativen Antriebe.

Kein Wunder, schließlich ist diese Antriebsform leise und sauber, sofern der Strom aus erneuerbaren Energiequellen stammt. Dann entstehen während der Fahrt quasi keine Emissionen. Weltweit erleben E-Autos einen noch deutlich größeren Boom als hierzulande. Allein zwischen 2018 und 2019 wuchs der weltweite Bestand um ca. 2,3 Millionen Fahrzeuge, wobei China und die USA die Rangliste anführen.

Gut zu wissen: Die Bundesregierung fördert Elektromobilität mit einem Umweltbonus. Wer ein neues, elektrisch betriebenes Fahrzeug kauft, spart deshalb zwischen 5.000 und 6.000 Euro. Dabei wird der Bonus zur Hälfte durch den Bund übernommen, während die andere Hälfte von den Automobilherstellern gewährt wird. Dieser Anteil ist im Kaufpreis bereits verrechnet. Informiere dich in unserem Ratgeber, ob du eine Prämie für Elektroautos beantragen kannst und wie das Verfahren abläuft. (Stand 13.05.2020)

Mehr dazu: Elektroantrieb

Wasserstoffantrieb

Viele Experten versprechen sich vom Wasserstoffantrieb besonders viel. Hier reagiert Wasserstoff in einer Brennstoffzelle zusammen mit Sauerstoff zu Wasser. Bei diesem Prozess wird Energie freigesetzt. Diese wird dann wiederum in Strom umgewandelt, der einen Elektromotor antreibt.

Bei dem Prozess werden ausschließlich Wasser und Wärme frei, keinerlei Schadstoffe. Deshalb handelt es sich bei Fahrzeugen mit Wasserstoffantrieb um sogenannte Zero-Emission-Vehicles. Wörtlich übersetzt beschreibt der Begriff „Null-Emissions-Fahrzeuge“. Er bezieht sich also auf Autos, die beim Betrieb keine schädlichen Gase ausstoßen.

Sogar die Bordelektronik (also z.B. das Radio) kann mit dem Strom, der bei der chemischen Wasserstoffreaktion entsteht, gespeist werden. Allerdings ist diese Antriebsform technisch herausfordernd: Die benötigten Brennstoffzellen müssten für die breite Nutzung leichter, langlebiger und günstiger werden. Außerdem ist der Transport des Wasserstoffs in Drucktanks im Fahrzeug nicht einfach.

Mehr dazu: Wasserstoffauto

Hybridantrieb

Ein Hybridfahrzeug vereint zwei Antriebe in einem Auto. Das klassische Hybridauto setzt dafür auf einen Verbrennungs- und einen Elektromotor. Damit verzichtet dieser alternative Antrieb nicht vollständig auf fossile Brennstoffe und ist deshalb auch nicht emissionsfrei. Er vereint aber die Stärken beider Antriebsarten:

  • Im Stadtverkehr sorgt der Elektroantrieb für leise, sparsame und schadstofffreie Autofahrten.
  • Bei längeren Strecken sorgt der Benzin- oder Dieselmotor für die nötige Reichweite.
  • Während der Verbrenner aktiv ist, wird der Akku beim Vollhybrid nach dem Dynamoprinzip während der Fahrt wieder aufgeladen.

Der Plug-in-Hybrid dagegen kann auch bei Stillstand direkt über das Stromnetz wieder aufgeladen werden. Auch für Plug-in-Hybridantriebe greift die Förderung der Bundesregierung. Vermutlich ist es auch dieser Förderung zu verdanken, dass der Hybridwagen die Liste der verbreitetsten alternativen Antriebe in Deutschland mit großem Abstand anführt.

Mehr dazu: Hybridauto

LPG (Autogas)

Autogas wird häufig auch als LPG (Liquified Petroleum Gas) bezeichnet und beschreibt ein Propan-Butan-Gemisch. Das fällt als Nebenprodukt bei der Erdgas- und Erdöl-Förderung an und muss unter hohem Druck verflüssigt werden. Da es in seiner chemischen Struktur Benzin ähnelt, musst du kein völlig neues Fahrzeug anschaffen. Stattdessen kannst du Autogas nach einer Umrüstung in der Regel im normalen Ottomotor verwenden.

Gleichzeitig werden bei dieser Antriebsform bedeutend weniger Schadstoffe wie Stick- und Schwefeldioxide freigesetzt. Aus diesem Grund sind die Steuern auf Autogas im Vergleich zu Benzin und Diesel deutlich reduziert. Diese Steuervorteile werden allerdings schrittweise reduziert und laufen Ende 2022 aus (Stand 13.05.2020). Dacia, Fiat und Renault bieten beispielsweise Fahrzeugmodelle an, die vom Werk aus für den Betrieb mit Autogas ausgerichtete sind.

Mehr dazu: LPG

Erdgas (CNG)

Mit Autogas nicht zu verwechseln ist Erdgas (CNG oder „Compressed Natural Gas“), ebenfalls ein alternativer Antrieb. Erdgas besteht zu 85 Prozent aus Methan, hat allerdings eine relativ geringe Energiedichte. Deshalb muss es verdichtet werden, bevor es eingesetzt werden kann. Diese Verdichtung führt zu einem hohen Druck: Mit bis zu 200 bar wird Erdgas im Tank gespeichert. Daher braucht es spezielle Erdgastanks, die mit Stahlkäfigen geschützt werden und dem Druck auch im Falle eines Unfalls standhalten.

Genau wie bei Autogas ist also die nachträgliche Umrüstung eines Fahrzeugs nötig, bei der eine Erdgasanlage eingebaut werden muss. Das ist allerdings verhältnismäßig teuer und kostet Kofferraumvolumen. Wer direkt ein Erdgas-geeignetes Fahrzeug kaufen möchte, kann zwischen bivalenten und monovalenten Fahrzeugen wählen. Während monovalente Autos komplett auf Erdgas optimiert sind, kannst du bivalente Fahrzeuge mit Erdgas und Benzin gleichermaßen betreiben.

Mehr dazu: Erdgasauto

Bioethanol

Um Ethanol-Kraftstoffe im Ottomotor zu verwenden, musst du keine Umrüstung vornehmen. Sicherlich sind dir an der Tankstelle schon Bezeichnungen wie E5 oder E10 aufgefallen. Die bezeichnen den Ethanolanteil im Benzin (in diesem Fall 5 bzw. 10 Prozent). Grundsätzlich kann auch E100, also reines Ethanol, zum Antrieb genutzt werden, allerdings nicht in jedem Fahrzeug.

Gebräuchlicher ist deshalb die 85-prozentige Mischung E85. Zum Bioethanol wird der Kraftstoff dann, wenn der Alkohol ausschließlich aus Biomasse hergestellt wird. Dazu können Holz, Stroh oder Pflanzenabfälle genutzt werden. Als nachwachsende Rohstoffe stoßen die bei der Verbrennung kaum CO2 aus. Bei Anbau, Düngung und Ernte der Pflanzen kommt es allerdings nach wie vor zu Emissionen.

Biodiesel

Biodiesel ist das Diesel-Pendant zu Bioethanol. Denn Bioethanol kann nur in Ottomotoren verwendet werden, während Biodiesel sich für Dieselmotoren eignet. Die Grundlage des Bio-Kraftstoffs bilden pflanzliche oder tierische Fette. In Europa ist Rapsöl das Öl der Wahl. Dieses wird der sogenannten Umesterung unterzogen, bei der ein Ester in einen anderen überführt wird. Das dient dazu, die Viskosität des Kraftstoffs zu verringern.

Was bedeutet das? Viskosität beschreibt, wie zäh eine Flüssigkeit ist. Je größer die Viskosität, desto dickflüssiger ist die Flüssigkeit. Unter sonst gleichen Bedingungen fließt sie also schlechter als eine andere Flüssigkeit mit geringerer Viskosität. Mit anderen Worten: Diesel fließt besser als Pflanzenöl. Dank der Umesterung erreicht Biodiesel aber ungefähr die gleiche Viskosität wie normaler Diesel und kann deshalb im herkömmlichen Diesel-Auto genutzt werden.

Ob Biodiesel am Ende wirklich besser für Mensch, Umwelt und Klima ist, als normaler Diesel, ist nicht ganz klar. Auf der einen Seite werden bei der Verbrennung deutlich weniger Schwefeldioxid, Kohlenwasserstoffe und Kohlenstoffmonoxid frei. Aber:

  • Auf der anderen Seite wird mehr gesundheitsgefährdendes Schwefeldioxids ausgestoßen.
  • Die tatsächliche Klimafreundlichkeit hängt davon ab, wie viel CO2 bei Anbau, Düngung und Ernte entsteht.
  • Es werden Anbauflächen belegt, auf denen jetzt keine Lebensmittel mehr angepflanzt werden können.
Mehr dazu: Biodiesel

Pflanzenöl

Auch unbearbeitete Pflanzenöle können einen Dieselmotor antreiben. Dann haben wir aber nach wie vor das Problem, dass reines Pflanzenöl als Kraftstoff schlechter fließt. Deshalb müssen Dieselmotoren umgerüstet werden, um ein Fahrzeug mit reinem Pflanzenöl anzutreiben. Auch der Tank muss umgebaut werden. Denn Pflanzenöl hat eine höhere Zündtemperatur als Diesel.

Im schlimmsten Fall bedeutet das: Das Auto springt nicht an. Deshalb muss (gerade im Winter) zusätzlich Diesel beigemischt werden. Das kann in einem Tank passieren (Ein-Tank-System) oder durch den Einbau eines Pflanzenöltanks, zusätzlich zum Dieseltank (Zwei-Tank-System).

Vor- und Nachteile alternativer Antriebe

Zur besseren Übersicht haben wir hier die Vor- und Nachteile der verschiedenen Antriebsalternativen noch einmal kurz und knapp zusammengefasst

Elektroantrieb

Vorteile:

  • Keine Emissionen während der Fahrt
  • Vergleichsweise große Auswahl bei Neuwagen
  • Wird durch die Bundesregierung gefördert

Nachteile:

  • Stromquelle beeinflusst die tatsächliche Öko-Bilanz
  • Herstellung des Akkus verbraucht viele Rohstoffe
  • Begrenzte Reichweite
  • Vergleichsweise teuer in der Anschaffung

Wasserstoffantrieb

Vorteile:

  • Keine Emissionen während der Fahrt
  • Große Reichweite
  • Wird durch die Bundesregierung gefördert

Nachteile:

  • Brennstoffzelle ist schwer, teuer, kurzlebig und energieintensiv in der Herstellung
  • Kaum serienreife Modelle
  • Nur wenige Wasserstofftankstellen in Deutschland

Hybridantrieb

Vorteile:

  • Auf kurzen Strecken (im Elektro-Modus) keine Emissionen
  • Hohe Reichweite im Vergleich zu reinen E-Autos
  • Flexibilität durch Kombination von Elektro- und Verbrennungsantrieb
  • Wird durch die Bundesregierung gefördert

Nachteile:

  • Weniger Platz im Kofferraum, wenn hier die Lithium-Ionen-Batterie verbaut ist
  • Fahrzeug ist schwer, was den Energieverbrauch erhöht

Autogas (LPG)

Vorteile:

  • Kraftstoff ist vergleichsweise günstig
  • Wenig Schadstoffausstoß während der Fahrt
  • Bestehende Fahrzeuge können umgerüstet werden
  • Ermäßigte Steuer auf Autogas bis Ende 2022

Nachteile:

  • Ab 2023 keine Steuerermäßigung mehr
  • Im Vergleich zu Benzin wird mehr Kraftstoff verbraucht
  • Fossiler, also kein nachhaltiger Brennstoff

Erdgas (CNG)

Vorteile:

  • Wenig Schadstoff- und CO2-Ausstoß während der Fahrt
  • Kraftstoff ist vergleichsweise günstig
  • Ermäßigte Steuer auf Erdgas bis Ende 2026

Nachteile:

  • Ab 2027 keine Steuerermäßigung mehr
  • Nur wenige Tankgelegenheiten in Deutschland
  • Gerade bei nachträglicher Umrüstung weniger Kofferraumvolumen

Bioethanol

Vorteile:

  • Weniger Schadstoff- und CO2-Ausstoß während der Fahrt
  • Kraftstoff ist günstig
  • Besteht aus nachwachsenden Rohstoffen
  • Kann in regulären Benzinern verwendet werden

Nachteile:

  • Anbauflächen für pflanzliche Rohstoffe können nicht mehr für Lebensmittel genutzt werden
  • Produktion ist energieintensiv
  • Anbau, Düngung und Ernte der verwendeten Pflanzen verursachen CO2- und Schadstoffemissionen

Biodiesel

Vorteile:

  • Kraftstoff ist günstig
  • Im Vergleich zu regulärem Diesel weniger Ausstoß verschiedener Schadstoffe
  • Kann in regulären Dieselfahrzeugen verwendet werden

Nachteile:

  • Produktion ist energieintensiv
  • Höhere Stickstoffemissionen im Vergleich zu regulärem Diesel
  • In Neuwagen mit moderner Filtertechnik nicht nutzbar

Pflanzenöl

Vorteile:

  • Kraftstoff ist sehr günstig
  • Deutlich niedrigere Feinstaubemissionen als bei herkömmlichem Diesel

Nachteile:

  • Umrüstung nötig
  • In Neuwagen mit moderner Filtertechnik nicht nutzbar
  • Anbau, Düngung und Ernte der verwendeten Pflanzen verursacht CO2- und Schadstoffemissionen

Ausblick: Mit alternativen Antrieben in eine saubere Zukunft

Benzin und Diesel werden langfristig ausgedient haben. Dafür sorgt nicht nur der Klimawandel. Denn die notwendigen Rohstoffe, von denen die Wirtschaft abhängig ist, werden knapp. Alternative, umweltfreundliche Antriebe, die gleichzeitig die menschliche Gesundheit schonen, werden sich sehr wahrscheinlich auf Dauer durchsetzen.

Auch wenn sie bislang im Straßenbild eher die Ausnahme sind, steigen die Zulassungszahlen Jahr für Jahr an: Im Oktober 2019 machten alternative Antriebe mit 11,3 Prozent erstmals einen zweistelligen Anteil an allen Pkw-Zulassungen aus. Bislang führen Hybrid- und Elektrofahrzeuge die Rangliste an. Welche Alternative am Ende die Nase vorn haben und sich als neuer Standard durchsetzen wird, kann allerdings nur die Zukunft zeigen.

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