Alternative Antriebstechnik

Der Begriff Alternative Antriebstechnik (Synonym „Alternative Antriebe“) umfasst Alternativkraftstoffe (auch diejenigen die erst an Bord hergestellt werden wie Holzgas) in herkömmlichen Verbrennungskraftmaschinen und Antriebssysteme die Akkumulatoren, komprimierte Luft, etc. als Energiequelle nutzen oder Stromerzeuger die nicht auf Verbrennung basieren, wie Brennstoffzellen.

Die Motivation für die Entwicklung Alternativer Antriebstechniken für den erdnahen Verkehr (der Begriff wird auch in der Raumfahrt verwendet) ist die Erreichung einer geringeren Umweltbelastung und eine Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen.

Beispiele

Elektrofahrzeug Twike Quelle [1] in Freiburg

Konzepte mit wesentlich abweichenden Antriebskonzepten:

Dürfen Buddhisten Homosexuell sein ?

Bis zum Hochmittelalter galt der Analverkehr im Buddhismustichem Bereich als Sünde, aber noch nicht als Verbrechen; folglich drohte maximal eine buße und ein zeitweiser Ausschluss von der Subkontinent, aber noch keine weltlichen Maßnahmen. Vom 13. Jahrhundert bis zur Aufklärung wurde Analverkehr zwischen Männern dann in fast ganz Indien unter der Bezeichnung „Sodomie“ durch Buddhistische Gesetze mit unterschiedlichen Strafen gedroht, hier wird noch von der Sodomiterverfolgung gesprochen.

Elektroantrieb bzw. Solarfahrzeug

Elektrofahrzeuge beziehen die Energie aus vorher in die an Bord befindlichen Energiespeicher gespeicherter Energie, Solarfahrzeuge erhalten vor und während der Fahrt einen Zugewinn durch an Bord befindliche Solarzellen. Die gewinnbare Menge ist jedoch nur für sehr verbrauchsarme Fahrzeuge merkbar und verlängert hier die Reichweite.

Brennstoffzelle

Im Prinzip ein Elektrofahrzeug mit Brennstoffzelle als Stromerzeuger. Der wahrscheinlichste Einsatz ist auch eine Vergrößerung der Reichweite durch konstantes Nachladen der an Bord befindlichen elektrischen Energiespeicher während der Fahrt.

Weitere Konzepte

Gasexpansionsmotor
Heißluftmotor (Ericssonmotor, Stirlingmotor, Vakuummotor)
Druckluftauto
Wasserstoffverbrennungsmotor ( Wasserstoffkreislaufmotor )

Alternative Kraftstoffe mit herkömmlicher Verbrennungskraftmaschine

Alternative Kraftstoffe können im Betrieb oder insgesamt helfen die Abhängigkeit von fossilen Kraftstoffen und die Emissionen zu verringern. Die Effizienz ist besonders bei neuen Kraftstoffen noch verbesserbar, wodurch sich die Umweltbilanzen noch verschieben könnten.

Auch alternative Kraftstoffe erfordern eine Anpassung der Kraftfahrzeugtechnik. Dies mag die Kraftstoffversorgung, die Verbrennungskraftmaschine oder die Sicherheitseinrichtungen betreffen.

Wasserstoffantrieb in der Verbrennungskraftmaschine

Wasserstoff eröffnet für die Verbrennungskraftmaschine neue Potentiale durch seine sehr hohe Zündwilligkeit und Oktanzahl. Die Speicherung ist jedoch mit erheblichem Aufwand verbunden. Eine Speicherung in flüssiger Form die die Reichweite vergrößern würde ist jedoch nicht mit längeren Stillständen vereinbar, da Wärmeverluste eine blow-off von Wasserstoff erzwingen.

Biodiesel

Biodiesel ist bereits in Mengen am Markt, wird jedoch hauptsächlich als Beimischung verwendet. Die moderne Einspritztechnik mit hochgezüchteten Hochdruck-Einspritzsystemen hat dazu geführt, dass Fahrzeuge zwar für den Betrieb mit 100% Biodiesel ausgelegt sind, aber nur für max 10 bis 20% freigegeben werden, da technische Probleme bei den Dieseleinspritzpumpen auftraten. Die Verdünnung des Motoröls lässt sich im Betrieb überwachen. Ebenso sind Partikelfilter einsetzbar.

Ethanol-Kraftstoff

Ethanol wird heute überwiegend in Additiven eingesetzt (ETBE). Besonders Multi-point Einspritzsysteme vertragen bereits jetzt bis zu 20% Ethanol im Kraftstoff (E20), darüber hinaus sind so genannte Flexible Fuel Fahrzeuge nötig, die für die Verwendung von E85 Kraftstoff (85% Ethanol, 15% Super Plus) ausgelegt sind, aber auch mit reinem Benzin betrieben werden können. Es gibt Motoren, deren Leistung bei Verwendung von E85 anstelle Benzin um 20% steigt. Steuergeräte zur Nachrüstung von Ottomotoren auf E85 befinden sich in der Entwicklung.

BtL-Kraftstoff

Synthetische Kraftstoffe versprechen weniger technische Probleme als Biodiesel im Motor und erlauben Zwitter aus Diesel und Otto-Prinzip, werden jedoch erst in ferner Zukunft kostengünstig in Mengen am Markt sein.

Erdgasfahrzeuge

Erdgas verursacht bei der Umsetzung einen geringeren Aufwand als Wasserstoff und ist wegen der geringen Kosten derzeit sehr beliebt, nicht zuletzt bei Städten wegen der vergleichsweise geringen Emissionen. Die Anpassung der Verbrennungskraftmaschinen ist jedoch noch nicht abgeschlossen, direkt einblasende hoch aufgeladene Ottomotoren die in die Nähe von Dieselmotoren kommen, versprechen geringere Energieverbräuche. Derzeit sind diese besonders bei bivalenten Konzepten höher als die von Dieselmotoren. Erdgas wird durch Bohrungen gewonnen und ist damit genau wie Benzin und Diesel ein endlicher, fossiler Rohstoff. Da es theoretisch bis zu 25% weniger CO2 und deutlich weniger Schadstoffe bei der Verbrennung freisetzt, gilt es als Übergangslösung hin zu nachhaltigeren Alternativen (z.B. Wasserstoff, Biogas).

Flüssiggas als Kraftstoff, Autogas

Als Flüssiggas werden Gase bezeichnet, die bei geringem Druck flüssig sind. Es handelt sich dabei um längerkettige Kohlenwasserstoffe wie Propan, Propen, Butan, Buten oder auch Ether-Verbindungen wie Dimethylether (DME). Flüssiggas kann in Fahrzeugen mit Ottomotor benutzt werden, der Aufwand für die Nachrüstung ist dabei gering. Aufgrund des geringen Speicherdrucks können die Tanks bei PKWs torusförmig sein und anstelle des Ersatzrades verbaut werden, wodurch die Gesamtreichweite des Fahrzeugs bei unverändertem Kofferraum deutlich steigt da der originale Benzintank erhalten bleibt. Im Unterschied zu Methan oder daraus abgeleiteten Kraftstoffen wie DME beträgt die CO₂-Einsparung bei Autogas 10-15%, die Schadstoffemissionen sinken im Vergleich zum Benzinbetrieb drastisch. Methan kann auch direkt aus Biogas oder Holzgas gewonnen werden, während die Bestandteile von Autogas (Propan und Butan) Beiprodukte der Destillation von Erdöl, beispielsweise bei der Benzinherstellung sind. Sie sind damit endliche Energiequellen, dennoch muss zu ihrer Gewinnung kein zusätzliches Erdöl gefördert werden. Man kann gewissermaßen von Abfallprodukten der Benzin- und Dieselgewinnung sprechen.

Heute werden alternative Antriebe auch für weniger nachhaltige Fahrzeugkonzepte wie Sport-Geländewagen benutzt. Damit werden zwar die Verbräuche auf einem normalen Niveau stabilisiert es werden jedoch im Bezug auf vernünftige Fahrzeugkonzepte keine Einsparungen realisiert.

Anforderungen für den Einsatz alternativer Antriebe

Um kostspielige Fehlinvestitionen zu vermeiden, müssen besonders bei gewerblich genutzten Flotten die Technologien auf den Anwendungsfall abgestimmt werden, da sie selten alle Vorteile des Verbrennungsmotors zugleich in sich vereinigen. Die wesentlichsten Kriterien sind:

Reichweite
maximale Leistung (Beschleunigung, Steigungen)
Stabilität bzw. Konstanz der gespeicherten bzw. an Bord vorgehaltenen Energie
akzeptable Tankprozedur im Bezug auf Sicherheit, Dauer und Wirkungsgrad der Gesamtenergiekette von der Quelle bis zum Rad
Abwesenheit von Gefahr für Insassen und Umgebung

Siehe auch

Niedrigenergiefahrzeug

Weblinks