11. Mai 2020

Mobil sein – bei möglichst wenig Emissionen (Teil 2)

Obwohl Diesel und Benziner mit Euro 6d Temp inzwischen ein recht niedriges Schadstoffniveau erreicht haben, richtet sich die Aufmerksamkeit auf alternative Antriebe. Möglichst emissionsfrei, lautet da die Devise im Hinblick auf 2030. Ab dann nämlich werden für klimaschädliches CO2 und gesundheitsgefährdende Stickoxide (NOx) hierzulande Grenzwerte gelten, von denen die bislang zugelassenen Verbrenner weit entfernt sind. Wie steht es um die Alternativen? Batterieelektrische Antriebe, Erdgas- oder Flüssiggasmotoren und neuerdings auch mit Wasserstoffbetriebene Range Extender1) warten auf Nutzfahrzeugkunden. Was soll der Entscheider im Handwerksbetrieb davon halten?

Ging es in Teil 12) um etliche akkubetriebene Elektrofahrzeuge sowie um einen mit Wasserstoffbetriebenen Range Extender (im Renault „Master“ und „Kangoo“), so gehört die Aufmerksamkeit im Folgenden einer weiteren Variante eines Range Extenders, der allerdings durch einen Benziner realisiert wird.

Hybridtechnik im Transporter
Seit Anfang 2020 hat Ford für seinen Kompakttransporter „Custom“ einen alternativen Antrieb im Angebot. Das Kürzel PHEV steht dabei für Plug-in-Hybrid Electric Vehicel. Zwar leitet auch hier ausschließlich ein E-Motor seine Kraft auf die Vorderachse, doch der entscheidende Unterschied gegenüber anderen Stromern ist: Ein zugehöriger Dreizylinder-Benziner versorgt ausschließlich als Range-Extender den E-Motor und vermag auch den Akku während der Fahrt zu laden. Der reine Batteriebetrieb reicht gerade für 50 km, doch dank Range-Extender kann der „Custom PHEV“ seine Reichweite um etwa 500 km ausdehnen (Werksangabe).

Jetzt im Frühjahr ist auch ein sogenanntes Geofencing-Modul als Option hinzugekommen. Damit kann der „Custom PHEV“ in Umweltzonen oder in definierbaren Bereichen automatisch in den emissionsfreien Modus „EV Jetzt“ wechseln. In der Praxis bedeutet das für den Fahrer, dass er weit außerhalb einer City trotz voller Batterie zunächst mit dem Range-Extender startet, damit die Batteriefahrt erst in der emissionsbelasteten Innenstadt Vorrang bekommt. Zum Marktstart hat Ford den Plug-In-Hybrid-Transporter zum Netto-Basispreis von 47 995 Euro (plus MwSt.) gelistet.

Hybrid-Antrieb
Spricht man von Vollhybrid oder Hybridfahrzeug, so besitzt ein solches Auto keinen Akku, den man selbst via Ladekabel auffrischen kann. Stattdessen ist das Fahrzeug mit einer kleinen Batterie ausgestattet, die z. B. durch einen Ottomotor geladen wird und eine nur sehr begrenzte Reichweite im reinen Elektrobetrieb möglich macht. Im Bereich der leichten Nutzfahrzeuge gibt es ein solches Angebot nicht.

Bei einem Plug-In-Hybrid ist die Aufladung via Kabel obligatorisch. Der Akku kann mit einer leistungsfähigen Ladetechnik ausgestattet sein, sodass sich die Standzeit an der Wallbox auf nur wenige Stunden beschränkt.

Antrieb Erdgas (CNG)
Zu den fossilen Brennstoffen zählt auch das an der Tankstelle erhältliche Erdgas oder CNG (Compressed Natural Gas). Allerdings wächst hier bereits der beigemischte Anteil von regenerativ erzeugtem Bio-CNG – was unmittelbar Einfluss auf die noch positivere Ökobilanz eines Fahrzeugs im Erdgasbetrieb nimmt. Unstrittig ist, dass ein moderner Erdgasmotor mit herkömmlichem CNG im Vergleich zum Benziner bereits etwa 25 % weniger CO2 ausstößt. Gegenüber einem Diesel sind es nahezu 15 %. Geltende Grenzwerte für Stickoxide (NOx) und Feinstaub gemäß Euro 6d Temp werden deutlich unterboten.

CNG lässt sich im Fahrzeug in besonders geschützten Stahl- oder Composite-Tanks bei etwa 200 bar speichern. Der Energiegehalt von 1 kg CNG entspricht etwa 1,5 l Benzin bzw. 1,3 l Diesel.

Turboantrieb mit Erdgas
Von ehemals etlichen Marken, die erdgasbetriebene Nutzfahrzeuge in Deutschland angeboten haben, sind der Iveco „Daily“ und Fiat Professional mit den Natural Power-Versionen bei „Ducato“, „Doblò“ und „Fiorino“ übrig geblieben. Volkswagen setzt auf Antriebe mit CNG (Compressed Natural Gas), beispielsweise umgesetzt mit dem 1,5-l-CNG-Turbo im neuesten „Golf TGI“. Bei den Nutzfahrzeugen soll er ab 2021 in die Modellreihe „Caddy“ kommen.

Voraussichtlich bis Juni dieses Jahres ist die vierte „Caddy“-Generation individuell konfigurierbar und damit auch mit dem ausgereiften 1,4-l-Erdgasmotor (Modell TGI) bestellbar. Ab Sommer soll sich die Produktion sukzessive auf den Nachfolger ausrichten.
Flüssiggas als Alternative

Vor etlichen Jahren gab es zahlreiche Marken, die sich mit einer Werkslösung für den Antrieb mit Autogas, Flüssiggas oder LPG (Liquified Petroleum Gas) stark gemacht hatten. Bei Lieferwagen und Transportern jedoch besteht derzeit kein Angebot mehr. Noch bis vor einem Jahr hatte Dacia den „Dokker Express“ mit einem Ottomotor gelistet, der für den LPG-Betrieb konzipiert war. Doch das in diesem Jahr neu eingeführte Aggregat, der BiFuel-Motor TCe100 ECO-G, wird lediglich Pkw-Modelle von Dacia bereichern.

Wer an einer LPG-Betriebsweise für seinen Verbrenner interessiert ist, kann sich bei etlichen Umrüstern nach dem passenden Konzept umschauen. Prädestiniert für einen Umbau sind Benziner. Der geringste Aufwand besteht, wenn es sich nicht um einen Direkteinspritzer handelt. Dann kann ein Gas-Einblassystem installiert werden. Die Umrüstung eines Direkteinspritzers ist dagegen an ein Kühlsystem gekoppelt und macht in der Regel den Umbau der Einspritzanlage erforderlich.
Klimabilanz von vielen Faktoren abhängig

Mitte vergangenen Jahres proklamierte der ADAC in seinem Webportal, dass Erdgasautos die derzeit beste Klimabilanz aller gängigen Antriebsarten hätten. Rechne man alle relevanten Energieaufwendungen über den gesamten Lebenszyklus eines Fahrzeugs zusammen, schnitten sie klar besser ab als Benziner, Diesel und sogar Elektroautos – bei Nutzung des aktuell gültigen Strommixes. Erst bei Gebrauch von 100 % regenerativem Strom weise das Elektroauto eine deutlich bessere Bilanz auf. Der Automobilclub stützt sich dabei auf das Fazit einer Lebenszyklus-Analyse der Forschungsgesellschaft Joanneum Research. Für die Untersuchung wurden Fahrzeuge in der sogenannten Golfklasse herangezogen, deren jährliche Fahrleistung 15 000 km und die Lebensdauer 15 Jahre beträgt.

Das Abschneiden des Erdgasautos zeige laut ADAC, wie gut konventionelle Antriebe in der Treibhausgas-Bilanz sein können. Würde sich der Anteil von Biomethan aus Abfall- und Reststoffen weiter erhöhen, könnte das Ergebnis noch besser ausfallen.
E-Fuels würden Massenmarkt erreichen

Abschließend eine weitere Alternative zum herkömmlichen Verbrenner: Zukünftig ließe sich statt des herkömmlichen fossilen Benzin- oder Dieselkraftstoffs synthetisch erzeugter Designer-Sprit in den Tank füllen, E-Fuels genannt.

Weil die Mineralölwirtschaft absehen kann, dass sie in den kommenden Jahrzehnten einen massiven Absatzrückgang an herkömmlichem Sprit verzeichnen wird, haben die Ölkonzerne bereits große Summen in die Entwicklung von alternativem Kraftstoffinvestiert. Die Ergebnisse aus dem Reagenzglas bzw. durch Erprobungen mit der bislang begrenzten Menge an Test-Treibstoffsind vielversprechend. Messungen weisen nach, dass die Verbrennung selbst in herkömmlichen Verbrenner-Motoren nahezu klimaneutral erfolgen kann.

Für die dringend benötigte Reduzierung von Emissionen im Verkehrssektor wäre es daher sehr zielführend, wenn für den Massenmarkt mit Millionen von Verbrennermotoren, die nicht umgerüstet werden müssten, bald eine Art „Wunder-Sprit“ zur Verfügung stehen würde. Zumal die Hälfte aller Fahrzeuge, die 2030 unterwegs sein werden, bereits jetzt zugelassen sind, wie Statistiker vorrechnen.

Antrieb Flüssiggas (LPG)
Bei der Verarbeitung von fossiler Energie erzeugt die Raffinerie unter anderem das Nebenprodukt LPG (Liquified Petroleum Gas), das auch als Autogas bzw. Flüssiggas bezeichnet wird. Dabei handelt es sich um ein Gemisch aus Propan und Butan, das sich bei einem Druck zwischen 5 bis 10 bar verflüssigt und sich im Vergleich zu CNG mit deutlich weniger Aufwand im Fahrzeug lagern lässt. Gegenüber dem Benzinbetrieb ist der NOx-Ausstoß bei Autogas um 20 % niedriger und die CO2-Emissionen fallen um 15 % günstiger aus. Neben der Einsparung von Emissionen fällt auch der Literpreis positiv ins Gewicht. Weil LPG einen geringeren Energiegehalt als Benzin hat, ist der Verbrauch höher, doch gemessen am Liter Superbenzin kostet LPG nur ein Drittel bis die Hälfte. Weil LPG schwerer als Luft ist, verwehren allerdings manche Parkhäuser aus Sicherheitsgründen die Zufahrt solcher Fahrzeuge.

Doch der aufwendige Herstellungsprozess verbraucht große Mengen an regenerativ erzeugter Energie und erreicht einen bescheidenen Wirkungsgrad von etwa 25 %. Deshalb werden die Erfolgsaussichten für E-Fuels unter Entwicklern sehr kontrovers bewertet.

Die Mineralölkonzerne lassen sich jedoch nicht davon abbringen, eine möglichst effiziente und kostenreduzierte Herstellung für E-Fuels auf verschiedene Art weiter voranzutreiben. Möglicherweise kommen fertige Produkte in einigen Jahren auch zunächst für Schienenfahrzeuge, Schiffe und Flugzeuge auf den Markt, denn schließlich geht es in allen diesen Bereichen um möglichst emissionsarme flüssige oder gasförmige Energieträger. Und Strom aus dem Akku wäre dort keine Alternative, weil sich Gewicht und Reichweite nachteilig auswirken würden.

Autor: Thomas Dietrich, freier Journalist