Der Klimaschutz erfordert es: Der klassische Verbrennungsmotor wird bis 2050 aus dem Verkehr verschwinden. Daher sind jetzt Alternativen gefragt und neue Antriebskonzepte werden weltweit entwickelt. Neben Systemen mit Akkus als Energieträger spielen Erdgas, Biomethan oder Wasserstoff dabei eine wichtige Rolle. Gasgetriebene Autos stoßen weniger Schadstoffe aus oder können sogar komplett klimaneutral betrieben werden. Wir zeigen, in welchen Bereichen der Verkehr durch die Nutzung von Gasen klimafreundlich organisiert werden kann.
Um die Auswirkungen des Klimawandels zu begrenzen, muss der Ausstoß des klimaschädlichen CO₂ erheblich verringert werden. Da CO₂ immer dort entsteht, wo fossile Energieträger wie Kohle, Öl oder Gas verbrannt werden, muss neben der Strom- und Wärmeerzeugung auch der Verkehr klimafreundlich umgebaut werden. In diesem Fall bedeutet das vor allem ein neues Antriebskonzept, bei dem keine Ölprodukte, also Benzin oder Diesel, verbraucht werden. Autos mit Verbrennungsmotor sollen spätestens bis 2050 komplett aus dem Verkehr verschwinden. Eine sich aktuell dynamisch entwickelnde Lösung dieser Herausforderung liegt in dem rein elektrischen Antrieb, dem Elektroauto. Diese Fahrzeuge verfügen über einen Akku, in dem die Energie gespeichert wird und mit dem ein Elektromotor betrieben wird. Dieser überträgt die Energie wiederum auf die Straße.
Die Schwierigkeit, elektrische Energie in Fahrzeugen zu transportieren
Die Herausforderung bei der elektrischen Antriebstechnologie ist der Akku: Je größer die Batterieeinheit, desto mehr Leistung und Reichweite. Aktuell sind Akkus relativ groß und schwer, was die Hersteller dazu zwingt, die Karosserie des E-Autos ebenfalls massiv zu gestalten. Beides schlägt sich auf das Gewicht nieder, was leider wiederum die Menge der Energie erhöht, die benötigt wird, das Fahrzeug zu bewegen. Dieses systemische Hindernis – mehr Akku bedeutet mehr Gewicht, für das man mehr Akkuleistung braucht, usw. – ist schwierig zu durchbrechen und kann vielleicht erst mit der nächsten Generation von Batterien aufgelöst werden. Einige Hersteller haben zum Beispiel für den Bau leichter Karosserien den Werkstoff Carbon weiterentwickelt, um das Gewichtsproblem bei E-Autos in den Griff zu bekommen.
Energie für den Schwertransport
Im Bereich Pkw sind diese Hürden beherrschbar, wie die wachsende Modellpalette an verfügbaren, alltagstauglichen E-Autos beweist. Anders sieht es jedoch im Bereich Lkw oder Sonderfahrzeuge aus, wie z. B. Sattelschlepper, Bagger, Kräne, Flughafenspezialfahrzeuge usw. Sehr schwere Lasten werden damit von A nach B transportiert, auch über große Entfernungen. Um solchen Anforderungen effizient gerecht zu werden, brauchen Lkws, die elektrisch betrieben werden, eine gesunde Balance zwischen Frachtgewicht, Akkugröße und Antriebstrang. Aufwand und Ergebnis sind sonst wirtschaftlich nicht mehr darstellbar. An dieser Stelle kommt Gas als Energieträger ins Spiel. Gas ist im Gegensatz zu Akkusystemen leicht, speichert viel Energie und ist gut zu transportieren.
Das Erdgasauto: Schon ganz schön sauber
In den letzten Jahren ist die Zahl der Erdgasautos in Deutschland kontinuierlich gestiegen. So waren im April 2019 fast 100.000 Pkws mit Erdgasantrieb zugelassen. Gasmotoren stoßen sehr viel weniger Schadstoffe aus als Benzin- oder Diesel-Antriebe. Vor allem im Bereich der giftigen Luftschadstoffe, wie Schwefeldioxid, NOx oder Rußpartikeln, die sich mit diesen Fahrzeugen vollständig vermeiden lassen, ist Erdgas die klimafreundlichere Alternative. Hinsichtlich des CO₂ ist der Vorteil jedoch nicht ganz so groß: 15 bis 25 % weniger CO₂ verursachen die Gasautos. Allein in Europa gibt es inzwischen über 3.000 Tankstellen, an denen man sich mit CNG (Compressed Natural Gas) oder LNG (Liquefied Natural Gas) versorgen kann. Pkw-Fahrzeuge mit Gasantrieb werden aktuell vor allem von VW und FIAT angeboten. 100 % klimafreundlich sind Erdgasautos nicht, aber sie können es werden, wenn Grüne Gase ,wie nachhaltig produziertes Biomethan, zum Einsatz kommen. Bei landwirtschaftlichen Maschinen wird das bereits umgesetzt, die Hersteller Steyr und Valtra Traktoren haben Entsprechendes im Angebot.
Das Wasserstoffauto: Komplett sauber
Wasserstoffautos unterscheiden sich von Erdgasautos technologisch vor allem durch den Umstand, dass es sich eigentlich um Elektroautos handelt. Der Elektromotor wird mit dem Strom einer Brennstoffzelle versorgt. Darin wird der Wasserstoff zusammen mit Sauerstoff in elektrische Energie umgewandelt.
Der wichtigste Vorteil von Wasserstoffautos: Sie sind völlig abgasfrei.
Inzwischen sind schon einige Pkw-Modelle auf dem Markt, die mit einer Brennstoffzelle ausgerüstet sind, aber die praktische Umsetzung der Technologie im Verkehrswesen steht noch ganz am Anfang. Erfolgversprechend scheinen vor allem Ansätze, die einen Einsatz im Schwerlastverkehr entwickeln und damit dessen Elektrifizierung vorantreiben. Denn Wasserstoff könnte aufgrund seiner überlegenen Energiedichte das Reichweiten- und Gewichtsproblem bei den Lkws lösen. Die Fahrzeuge können leichter gebaut werden und lassen sich schnell auftanken. Hersteller wie Hyundai oder Nikola haben die Produktion von wasserstoffgetriebenen Lkw angekündigt.
Gase spielen bei der Verkehrswende eine wichtige Rolle
Erdgas, Biomethan oder Wasserstoff sind wichtige Alternativen, um Autos insbesondere im Bereich schwerer Transporte klimafreundlich anzutreiben. Das gilt vor allem für den Wasserstoff, der unter Verwendung von überschüssigem Grünstrom produziert werden kann und damit als Speichermedium eine dringend erforderliche Funktion innerhalb der Energiewende erfüllt. Nicht alle Verkehrsmittel lassen sich sinnvoll mit Akkusystemen betreiben, insbesondere im Schwerlastverkehr oder bei Sonderfahrzeugen ist eine Verwendung von leichteren, kompakten Energieträgern angezeigt. Hier können die Gase ihre ganzen Vorteile ausspielen und bieten die Möglichkeit, die Verkehrswende effizient zu gestalten.
Weitere Informationen
- Ein Verzeichnis der aktuell verfügbaren Erdgas-Tankstellen in Form einer Smartphone-App sowie eine Liste der verfügbaren Erdgas-Fahrzeuge finden Sie bei der Initiative Zukunft Gas.
- Website des Autoherstellers Hyundai mit weiteren Informationen zu Wasserstoffprojekten.
- Bericht aus dem April 2019 über die Systeme des Wasserstoff-Lkw von Nikola, die u.a. von BOSCH entwickelt werden bei www.ingenieur.de.
- Weiteres Verzeichnis aktueller Erdgas-Tankstellen europaweit: www.gas24.de.
Fotos
Foto oben (Zapfhahn): Zukunft Erdgas /Danny Kurz
Grafik: Zukunft Erdgas
