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Elektroautos: So fahren wir in die Zukunft

So fahren wir in die Zukunft
Soll nur 2,5 Liter Benzin auf 100 km verbrauchen: Volvos neu gestylter XC90 als Plug-in-Hybrid.PR

Stromern wir ins kommende Jahrzehnt? Oder blubbert weiter Benzin im Tank? Und an welchen Alternativen forschen die Autobauer? Ein Überblick über den Stand der Technik - mit Ausblick ins Jahr 2030.

Von Matthias Pfannmüller
2015-04-29

Nebel liegt über der Stadt, beissender Qualm wälzt sich durch die Häuserschluchten. So sieht es heute im versmogten Peking aus - und so war es auch vor gerade mal 30 Jahren in Basel, Bern oder Zürich. Erst das öffentliche Bewusstsein für Umweltschutz, ausgelöst durch politische Diskussionen und dann per Dekret verordnet, hat ungereinigte Abgase weitgehend aus dem Strassenverkehr verbannt. Und die Reduktion geht weiter, wenn auch nicht mehr ganz so einfach wie in den 1980er Jahren.

Die internationale Automobilbranche ist in diesem Bereich Schrittmacher sämtlicher Industrieaktivitäten. Denn wenn es um innovative Katalysatoren oder ozonfreundlichere Lösungen geht, passiert es hier und nicht etwa in der Elektrobranche. Täglich verschwenden veraltete Kühlschränke und Waschmaschinen in Abermillionen von Haus halten unnötig Strom, blasen riesige Industriemotoren ihren verbrannten Treibstoff ungefiltert ab - und investieren Autobauer Milliardensummen, um die Modelle von morgen noch effizienter und sauberer zu machen. Einen Königsweg gibt es dabei nicht. Aktuell wird an vielen Fronten geforscht. Dabei kristallisieren sich ein paar vielversprechende Konzepte heraus, die wir hier vorstellen.

Die populärsten Massnahmen

Zu den populärsten Massnahmen zählt der verbrauchssenkende Leichtbau. Doch beim derzeit angesagten Kohlefaser-Trend handelt es sich letztlich nur um eine Verlagerung der Umweltbelastung, weil der Energiebedarf in der Karbonproduktion einfach zu hoch ist. Das grösste Potenzial haben daher andere Kunststoffe sowie Stahl und Aluminium - geringere Mengen Metall können mittlerweile in steifere Strukturen gepresst werden und so erleichternd wirken.

Die zweite konstruktive Richtung mit Potenzial heisst Aerodynamik. Nichts Neues, aber der Aufwand, der betrieben wird, ist heute höher denn je. Das hat Konsequenzen: Derzeit noch ungewöhnliche Tropfenformen mit hohem Heck und scharfen Abrisskanten - man denke an Toyota Prius oder Honda CR-Z - werden in einigen Jahren Mainstream sein.

Ein dritter Bereich sind die Antriebe selbst. Dabei sind nicht nur alternative Treibstoffe gefragt. Immer effizientere Verbrennungsmotoren mit weniger Zylindern, kleinerem Hubraum und Aufladung sorgen dafür, dass wir noch lange mit Benzin und Diesel unterwegs sein werden. Verfeinerte Komponenten wie Diesel-Einspritzpumpen mit immer höherem Druck, variable oder in Reihe geschaltete Turbolader oder Oberflächen mit geringerer Reibung helfen mit, den Verbrauch zu senken.

Erdgaspioniere

Auch alternative Energieträger gibt es längst, etwa Erdgas. Früh vom Benzin verdrängt, erlebt es seit den 1970er Jahren eine Renaissance. In Argentinien etwa gehören CNG-Autos (Compressed Natural Gas) zum Alltag. In Europa waren Opel und VW die Erdgaspioniere. Eine andere Gasvariante ist das flüssige Liquid Petroleum Gas (LPG), das sich durch besonders geringe Emissionen auszeichnet und besonders in Holland und Italien populär ist.

In der Schweiz existieren aktuell 140 CNG- und 58 LPG-Tankstellen, was diese Treibstoffe auch bei uns zur über legenswerten, weil preislich interessanten Alternative macht. Schwieriger ist es beim Thema Brennstoffzelle: Zwar passt die wasserstoffbasierte Technik inzwischen unter die Motorhaube, bleibt aber aufwendig in der Produktion. Tankstellen sind absolute Mangelware. Brennstoffzellenautos dürften auf absehbare Zeit Exoten bleiben.

Realität ist weit weniger elektrisierend

Ein regelrechter Hype begann Anfang des 21. Jahrhunderts mit der frohen Kunde vom Elektroauto. Ausgelöst durch die positive Resonanz auf erste Hybridfahrzeuge (die Vorreiter hiessen Honda Insight und Toyota Prius), mündeten die nächsten Überlegungen in reine E-Autos.

Doch die heutige E-Auto-Realität ist weit weniger elektrisierend: Obwohl es inzwischen über ein Dutzend rein elektrisch betriebene Fahrzeuge gibt, hält sich die Nachfrage in sehr überschaubaren Grenzen, und das Angebot wird nicht viel grösser. Fast schon ein Klassiker ist da der seit 2009 angebotene japanische Kleinwagen Mitsubishi i-MiEV, den es auch mit Citroën- oder Peugeot-Logo zu kaufen gibt. Bei Preisen zwischen 23'000 und 34'000 Franken ist der Absatz klein. Und wer versucht, mit einem der drei Kleinwagen von Bern nach Genf zu fahren, muss bereits vor Lausanne Strom nachladen - ohne Zugriff auf eine der nur spärlich vorhandenen Schnellladestationen mindestens sechs Stunden lang.

Am anderen Ende des aktuellen E-Angebots steht der Tesla Model S. Die schicke US-Limousine mit ihren bis zu sieben Sitzen und 400 Kilometern Reichweite ist zwar in aller Munde und in bestimmten Kreisen angesagter als ein BMW 5er oder gar die S-Klasse von Mercedes. Mit Preisen zwischen knapp 70'000 und 101'000 Franken ist das E-Mobil jedoch vor allem ein modisches Statussymbol.

Praktikable Infrastruktur mit durchdachten Ladekonzepten

Kurz: Die Elektromobilität wird ein Hype bleiben, wenn sich batterietechnisch nicht bald etwas ändert. Kamen zunächst Nickel-Cadmium-Akkus zum Einsatz, sind leistungsstärkere Lithium-Ionen-Zellen heute die Norm. An noch leistungsstärkeren Lithium-Luft-Zellen wird derzeit geforscht. Geladen werden müssen sie alle, und dazu braucht es eine praktikable Infrastruktur mit durchdachten Ladekonzepten inklusive Einspeisung ins öffentliche Stromnetz, wenn das Elektroauto tagsüber unbenutzt in der Garage steht und angeschlossen ist.

Hierbei sind nicht nur die Hersteller, sondern auch Bund und Stromversorger gefragt. Ohne deren Engagement wird die Ära rein elektrisch betriebener Autos wieder vorbei sein, bevor sie richtig begonnen hat. Nicht jeder steuerzahlende Autofahrer ist in der Lage, zum teuren E-Auto auch noch die Peripherie anzuschaffen. Eine Schnellladestation in der heimischen Garage, die sogenannte Wallbox, kostet installiert mehrere tausend Franken.

Mangelnde Energiedichte

In der Fahrpraxis ist vor allem die noch mangelhafte Energiedichte heutiger Batterien problematisch. Dazu kommen der erwähnt hohe Preis und die latente Angst der Autofahrer, mit rot blinkender Akku-Anzeige irgendwo liegen zu bleiben. Im zähen Autobahnstau zum Beispiel oder bei Minusgraden in den Bergen. Einzig in Stadtgebieten, wo saft- und kraftloses Stranden nicht gleich ein Riesendrama ist, sind batteriebetriebene Fahrzeuge sinnvoll und deshalb auch nur dort uneingeschränkt empfehlenswert (Stichworte: Feinstaub, Umweltzonen oder City-Maut). Doch selbst beim 24'500 Franken teuren Smart Fortwo Electric Drive, einem Kleinwagen also, der konstruktiv und konsequent für die City konzipiert wurde, liegt der Absatz unter den Erwartungen.

Wie wäre es stattdessen mit luftbetriebenen Motoren? Die Idee ist verwegen, aber nicht neu. Frischen Wind erhielt sie vor zwei Jahren mit der Ankündigung von PSA (Citroën/Peugeot), bis 2016 einen Hybridantrieb zu entwickeln, dessen E-Antrieb durch einen Drucklufttank ersetzt wird. Beim Durchschnittsverbrauch werden unter drei Liter angepeilt. Man darf gespannt sein.

Hochinteressant sind auch Forschungen, die Audi gemeinsam mit dem Wasserstoff-Forschungsunternehmen Sunfire und dem Zürcher Start-up Climeworks unternimmt. Gemeinsam möchte man Diesel aus CO2, Wasser und Wasserstoff herstellen. Noch sind die Ziele bescheiden - pro Tag will man zunächst 130 Liter erzeugen. Doch es ist ein vielversprechender Anfang mit dem Ziel, eines Tages fossile Treibstoffe abzulösen.

Das Plug-in-Hybrid-Fahrzeug

Aber was soll und kann man heute fahren, wenn es ein verbrauchstechnisch fortschrittliches Auto sein muss? Die aktuell überzeugendste verfügbare Antwort heisst Plug-in-Hybrid. Grundsätzlich handelt es sich um ein Vollhybridfahrzeug, das rein elektrisch gefahren werden kann.

Der Unterschied besteht in der Möglichkeit, die Bordbatterie extern zu laden - das verringert die energiekostende wie zähe Stromerzeugung unterwegs und nutzt Standzeiten, um mehr elektrische Reichweite für die nächste Fahrt bereitzustellen. Plug-in-Hybride (man spricht auch von PHEV - Plug-in Hybrid Electric Vehicle) verfügen deshalb auch über grössere, leistungsstärkere Akkus. Zudem bieten die Hersteller Ladesysteme für Starkstromanschlüsse an, mit denen sich die Ladezeiten auf eine Stunde oder weniger reduzieren.

On-Board-Ladestationen

Konstruktiv können E-Motoren ein Benzin- oder Dieseltriebwerk ergänzen. Es geht aber auch umgekehrt: Kleinvolumige Verbrenner dienen elektrisch angetriebenen Autos als On-Board-Ladestation und sichern ihnen so ein Fortkommen. Dass sich dieses Prinzip bei Elektroautos allgemein durchzusetzen scheint, zeigt der BMW i3. Wie cool die Technik ist, beweisen die aktuellen Sportwagen McLaren P1, Porsche 918 und Ferrari LaFerrari, die alle über Hybridtechnik verfügen.

Pendler im normalen Strassenverkehr, so rechnen Hersteller gerne vor, sind bei einer täglichen Fahrstrecke von rund 60 Kilometern weitgehend elektrisch und emissionsfrei unterwegs, können das Auto aber auch problemlos für den Wochenend-Trip einsetzen. Zentraler Vorteil: Hybridfahrzeuge bleiben nicht einfach stehen, wenn das Ladelämpchen blinkt. Dutzende Modelle unterschiedlicher Hersteller stehen bereits zur Verfügung, und es werden immer mehr. Unter den Anbietern sind Marken wie Porsche, Mercedes oder Volvo. 2015 bringen auch Cadillac, Kia, Lexus und Volkswagen neue Modelle heraus.

Womit fahren wir in 15 Jahren? Dürfen wir uns dann überhaupt noch mit einem Verbrennungsmotor in der City bewegen? Und werden wir uns 2030 bedarfsweise ein Auto leihen, zum Beispiel einen Kleinbus für Ferien mit Kind und Kegel? Die Aktivitäten der Industrie, aber auch die Erschliessung neuer Ölfelder legen nahe, dass das nicht so sein wird. Autofahren wird insgesamt teurer, keine Frage. Und doch sind Verbraucher eher bereit, auf den Fernseher zu verzichten als auf ihre individuelle Mobilität. Aus technischer Sicht lässt sich nur eines sicher feststellen: Die Zeichen der Zeit stehen aktuell auf Plug-in-Hybrid-Fahrzeugen.

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