PCtipp 2/2023 25.01.2023, 15:30 Uhr

Autotechnologien – der richtige Antrieb

Mild-Hybrid, Voll-Hybrid, Plug-in-Hybrid etc. Alternative Antriebe sind bei Autos gross im Trend. PCtipp zeigt nicht nur die Vor- und Nachteile, sondern erklärt auch deren Funktionsweise. Unsere Kaufberatung vergleicht die Investitionskosten sowie Reichweiten und mehr.
Titelseite der neuen PCtipp-Ausgabe
(Quelle: PCtipp.ch)
Hybride Autos sind im Stadtverkehr und auf kurzen Strecken bis ca. 60 Kilometer stark. Hier kann das kombinierte Antriebssystem «Voll-» und «Plug-in»-Hybrid seine Vorteile ausspielen. Die Verknüpfung der beiden Motoren reduziert den Kraftstoffverbrauch sowie die CO₂-Emissionen und macht die Luft innerorts «sauberer». Ist die Batterieladung aufgebraucht, lässt sich die Fahrt per Verbrennermotor fortsetzen. Kombiniert steigt die Gesamtreichweite auf bis zu 1200 Kilometer, womit sie über der eines vollelektrischen Fahrzeugs liegt. Nachteilig sind bei Voll- und Plug-in-Hybriden die Anschaffungskosten, die anders als beim Mild-Hybrid über einem klassischen Verbrennermodell liegen. Da die kleinere Kapazität der E-Batterie eines Hybriden ausserdem schnell zur Neige geht, ist bei langen Autobahnfahrten ein Hybridantrieb weniger umweltfreundlich.
Einer der grossen Pluspunkte von vollelektrischen Autos sind die Kosten des Treibstoffs. Wird im besten Fall der Strom selbst produziert und per Powerwall gespeichert, lassen sich die Unterhaltskosten stark reduzieren. Auch der Lärm durch den Verbrennungsmotor entfällt, was sich innerorts positiv bemerkbar macht. Auf der Minusseite überwiegt der mitunter sehr lange Ladeprozess. Auch bezüglich der Reichweite gibt es Defizite. Hier sollten neue Batterietechnologien, beschleunigte Ladeprozesse oder auch Batterieaustauschkonzepte eine Verbesserung bringen. Und der hohe Anschaffungspreis für ein E-Auto ist eine weitere Hemmschwelle.
Wasserstoff, der bei Brennstoffzellen-Autos als Treibstoff genutzt wird, lässt sich leicht speichern und transportieren. Bei solchen Fahrzeugen wird als Emission (also «Abfallprodukt») Wasser erzeugt. Allerdings ist dies auch nur dann richtig umweltfreundlich, wenn «grüner Wasserstoff» als Ausgangsmaterial genutzt wird. Für die Energiegewinnung sollten folglich regenerative Energiequellen (Wind, Sonne, Wasser) verwendet werden. Nur damit ist der gesamte Prozess auch CO₂-frei und als klimaneutral einzustufen. Und: Wasserstoff ist, im Gegensatz zu Strom, nicht viel günstiger als Benzin oder Diesel.
Erdgasfahrzeuge punkten mit niedrigen Tankkosten und geringeren Schadstoffemissionen bezüglich CO₂ und Stickoxiden als die Benziner. Allerdings ist die Modellauswahl begrenzt. Das Gas für die Fahrzeuge kann zwar aus erneuerbaren Energien hergestellt werden, etwa aus Biogas oder synthetisch hergestelltem Gas, allerdings basiert der Treibstoff zu oft auf fossilem Brennstoff. Negativ ist zudem der Anschaffungspreis dieses Autotyps.
Den vollständigen Text der Kaufberatung finden Sie im PCtipp 2/2023, der ab dem 27. Januar am Kiosk oder direkt unter www.pctipp.ch als E-Paper erhältlich ist. Das komplette Heft erscheint zudem auch in der App «PCtipp E-Paper» für Android und iOS.
Weitere Auskünfte erteilt
Daniel Bader
Stv. Chefredaktor PCtipp
Telefon: 044 387 44 28
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Kommentare
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Masche
vor 3 Tagen
Mit Interesse habe ich den Artikel gelesen. Es gibt viele sinnvolle Anwendungen für Wasserstoff. Dass Wasserstoff ein wichtiger Energieträger für die Zukunft ist, bezweifle ich nicht, nicht aber, was die Antriebstechnik für Autos betrifft. Wasserstoff ist gegenüber dem elektrischen Antrieb nicht konkurrenzfähig. 1. Wasserstoff gibt es in der Natur, im Gegensatz zu Kohle, Erdgas oder Erdöl, nicht in praktisch verwendungsfähiger Form, sondern muss beispielsweise erst durch Elektrolyse aus Wasser hergestellt werden. 2. Der Strom für die Herstellung von CO2-neutralem Wasserstoff muss aus regenerativen Quellen hergestellt werden, von denen es noch lange zu wenig gibt. 3. Dieser Wasserstoff muss deshalb so ökonomisch wie möglich verwendet werden. Der Wirkungsgrad des Antriebs über Brennstoffzellen, die effizienteste Wasserstoffanwendung, beträgt maximal etwa 50% gegenüber dem reinen Elektroantrieb. Man braucht deshalb mehr als doppelt so viel Strom als bei einem reinen Elektrofahrzeug für die gleiche Fahrleistung. 4. Noch schlechter ist der Einsatz von Wasserstoff in einem Verbrennungsmotor. Ein Ersatz von Brennstoffen wie Benzin oder Diesel durch Wasserstoff ist in einem herkömmlichen Motor ohne massiven Umbau nicht möglich, da Baumaterialien aber auch Schmiermittel nicht geeignet sind. Das Argument, dann kann ich ja mein altes Auto weiterhin verwenden, sticht daher nicht. 5. Ganz schlecht steht es mit der Herstellung von synthetischem Kraftstoff aus Wasserstoff. Der einzige Vorteil wäre, dass damit aktuelle Verbrennungsmotoren angetrieben werden könnten. 6. Das "Betanken" von Elektrofahrzeugen ist praktisch an jeder Steckdose möglich. Das Betanken mit Wasserstoff benötigt aber eine neue Logistik, die erst aufgebaut werden muss und die weitere Nachteile hat. Dabei muss man unterscheiden, wie Wasserstoff betankt wird. Bei beiden ist ein grosser Nachteil, dass der Energieinhalt von Wasserstoff, egal ob als komprimiertes Gas oder bei tiefer Temperatur verflüssigt, auf das Volumen bezogen viel tiefer ist, als von Brennstoffen. Das heisst, man benötigt Spezialtanks, die zudem für die gleiche Fahrleistung grösser und schwerer sind als herkömmliche. 7. Das Komprimieren oder das Verflüssigen von Wasserstoff benötigt viel Energie, die einen wesentlichen Anteil der in Wasserstoff gespeicherten Energie verschlingt. Dadurch sinkt der Wirkungsgrad bezogen auf die hineingesteckte elektrische Energie zusätzlich. 8. Komprimierter Wasserstoff: Für die gleiche Energiemenge braucht es etwa vier mal so viel Transportkapazität als bei Brennstoffen. Entsprechend steigen die Transportkosten. Von der Produktion bis Einsatz von Wasserstoff muss dieser mehrmals umgefüllt werden (im Minimum Produktion zu Zentrallager, Zentrallager zu LKW, LKW zu Tankstelle, Tankstelle zu Auto). Bei jedem Umfüllen kommt es zu einem 50%-igen Druckverlust, der durch erneutes Komprimieren kompensiert werden muss, was wieder Energie benötigt. Letztlich ist das Betanken mit einem Gas von 700 bar Druck auch nicht trivial. 9. Selbst verflüssigter Wasserstoff braucht grössere Lagerkapazitäten als flüssige Brennstoffe. Zudem hat er einen Siedepunkt von -252.9 °C, ist also extrem kalt. Alle Teile, die bei flüssigem Wasserstoff gebraucht werden, müssen daher sehr gut isoliert werden, vom Produktionstank bis zum Einfüllschlauch, was die Handhabung nicht erleichtert. Trotzdem gibt es immer noch einen gewissen Verlust durch Verdampfen von flüssigem Wasserstoff, speziell im Auto, wo ja nicht dauernd gekühlt werden kann. Versuche haben gezeigt, dass bei einem Auto, das mit flüssigem Wasserstoff angetrieben wird, nach 9 Tagen die Hälfte des Wasserstoffs verdampft ist. Dieser Wasserstoff muss durch einen Katalysator in Wasser umgewandelt werden, damit es zu keiner Explosionsgefahr kommt. Dabei entsteht aus jedem kg Wasserstoff 9 Liter Wasser, das abgeleitet werden muss. Die Aussage "Wasserstoff lässt sich leicht speichern und transportieren" ist also mit Vorsicht zu geniessen. Daraus kann man unschwer ableiten, dass das Wasserstoffauto zur Zeit eher ein Hype als ein Versprechen für die Zukunft ist. Gewisse Punkte lassen sich sicher noch verbessern, das gilt aber auch für die Akku-Technologie, wo aktuell grosse Fortschritte gemacht werden. Physikalische und physikochemische Grenzen lassen sich aber nicht überlisten.