Alternative Antriebe und Kraftstoffe – Was die Zukuft bewegt

titelbild_concept_carDer Umstieg auf alternative Kraftstoffe und Antriebe ist in der Zukunft unumgänglich. Kurz- bis mittelfristig werden dennoch die konventionellen Antriebe mit Benzin- und Dieselkraftstoff dominieren. In der näheren Zukunft steht somit die Ausschöpfung der Potenziale von Verbrennungsmotoren und Abgasreinigungssystemen in dem Vordergrund. Damit sind die Stichworte wie Downsizing, Direkteinspritzung und variable Ventilsteuerung zu verknüpfen.

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Das Erdgas (CNG) und das Autogas (LPG) werden bedingt durch die Endlichkeit der Rohstoffe und die notwendigen Infrastrukturen ein Nischenprodukt bleiben. Der Einsatz ist dennoch durchaus sinnvoll, da das Autogas als Nebenprodukt bei der Raffination anfällt und das Erdgas vielerorts bei der Förderung von Erdöl ungenutzt verbrannt wird. Weiterhin kann der Aufbau von GTL-Produktionsanlagen in der Nähe von Erdöl- und Erdgasfördergebieten zur Nutzung von Erdgas beitragen.

Die Biokraftstoffe der 1. Generation bieten bereits heute eine Alternative, bringen aber nicht das notwendige Mengenpotential mit und die kostenintensive Bereitstellung ist bei den derzeitigen Erdölpreisen nicht wettbewerbsfähig, ausgenommen das Bioethanol aus Zuckerrohr aus Brasilien. Der technische Fortschritt und die Preisentwicklung von erdölbasierten Kraftstoffen erhöhen die Chancen der Biokraftstoffe der 2. Generation, wie Biomass to Liquid (BTL), Bioethanol aus Zellulose und Biogas, mittel- bis langfristig die Unabhängigkeit von Benzin- und Dieselkraftstoff zu stärken. Zudem ermöglichen die Biokraftstoffe, besonders den Entwicklungsländern mit ausgeprägter Agrarwirtschaft, den Aufbau neuer Wirtschaftszweige.

Der elektrische Antrieb ist besonders durch den hohen Wirkungsgrad der Elektromotoren und das emissionsfreie Fahren vorteilhaft. Die Voraussetzungen für einen mittel- bis langfristigen Erfolg der Elektromobilität sind die Weiterentwicklung der Elektroenergiespeicher beziehungsweise der Elektroenergiewandler und die effiziente Gewinnung von Wasserstoff. Die Hybridisierung durch die Kombination der Verbrennungsmotoren mit Elektromotoren ist derweil ein Zwischenschritt zu der Elektromobilität.

Aus ökologischer Sicht ist es für die Elektromobilität und den Antrieb durch Wasserstoff entscheidend mit welcher Primärenergie der elektrische Strom, der in der Batterie gespeichert beziehungsweise für die Elektrolyse verwendet wird, erzeugt wurde. Aus ökonomischer Sicht sind infrastrukturelle Konzepte, wie das Vehicle-to-Grid und das vom Unternehmen Better Place, in der Zukunft für das Wachstum der Elektromobilität entscheidend.

Zusätzlich zum zeitlichen Horizont ist die Verbreitung der Elektromobilität vom Einsatzgebiet abhängig, wie in der folgenden Abbildung dargestellt. So werden die Elektrofahrzeuge mit Batterie und serielle Hybride voraussichtlich im städtischen Gebiet eingesetzt. Auf langen Distanzen werden die Verbrennungsmotoren dominieren. Die Voll-Hybride und die Brennstoffzellenfahrzeugen haben ein breites Einsatzgebiet und können sowohl innerstädtisch als auch auf Langstrecken eingesetzt werden.

Einsatzgebiet verschiedener elektrischer Antriebe

Laut Cornel Stan (2008) ist es anzunehmen, dass in der Zukunft der Konkurrenzkampf zwischen den zwei natürlichen Energieträgern, Alkohol und Wasserstoff, stattfindet. Laut Thomas Puls (2006) kann man vermuten, dass die Argumente besonders für die Langfristigkeit von Wasserstoff sprechen. Da dieser in unbegrenzter Menge zur Verfügung steht, die Verwendung und die Bereitstellung ohne eine Belastung für die Umwelt erfolgen kann und nach einer Etablierung keine weiteren Alternativen notwendig werden. Des Weiteren räumt Puls dem Elektrofahrzeug mit einer Batterie aufgrund der Elektroenergiespeicher keine Zukunftschancen ein.

Zeithorizont von alternativen Kraftstoffen und Antrieben

Abschließend ist es anzunehmen, dass die konventionellen Kraftstoffe und Antriebe kurz- bis mittelfristig dominieren und langfristig zudem eine wichtige Stellung einnehmen werden (Abbildung oberhalb). Die alternativen Kraftstoffe aus fossilen Rohstoffen bleiben auch zukünftig ein Nischenprodukt, tragen dennoch zur Diversifizierung bei. Die Biokraftstoffe der 1. Generation werden mittelfristig von den Biokraftstoffen der 2. Generation abgelöst, welche durch die höheren Hektarerträge und den kostengünstigeren Anbau an Bedeutung gewinnen werden. Die Anzahl der Hybrid- und Elektrofahrzeuge wird mittelfristig deutlich zunehmen, was durch die Verbesserung der Elektroenergiespeicher und die Verbreitung der Stromerzeugung aus regenerativen Quellen getragen wird. Der Wasserstoff als Kraftstoff und die Brennstoffzellenfahrzeuge können, neben Biokraftstoffen, langfristig die konventionellen Antriebe ablösen und die zukünftige Mobilität sichern.

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