Antriebsarten der Autos

Benzin

Funktionsweise

Der Benzin- oder Ottomotor ist ein Verbrennungsmotor, bei dem der Treibstoff während des Ansaugvorgangs in die angesaugte Luft eingebracht wird. Dies ergibt ein zündfähiges Gemisch im Zylinder. Im Gegensatz zum Dieselmotor verfügt der Benzinmotor über eine aktive Zündvorrichtung. Als Treibstoff für Benzinmotoren dienen in erster Linie Benzin, aber auch Flüssiggas, Erdgas, Biogas und Ethanol.

Vorteile

Geringes Leistungsgewicht, grösserer nutzbarer Drehzahlbereich, sportlicheres Fahren, Laufruhe, in der Regel kostengünstiger als beispielsweise Dieselmotoren.

Nachteile

Erfordert hoch entwickelte Treibstoffe, schlechter Wirkungsgrad. Nur rund 30 Prozent der im Treibstoff enthaltenen und durch die Wärme erzeugten Energie werden in mechanische Antriebsenergie umgewandelt.

Zukunftspotenzial

Erhebliches Sparpotenzial beim Treibstoff durch Direkteinspritzung, Hubraumverkleinerung und Aufladung (Downsizing), voll variable Ventilsteuerung, Schaltpunktanzeige, Start-Stopp-Automatik, Bremsenergierückgewinnung, sowie weitere Optimierung des gesamten Antriebsstranges, aber auch durch effiziente Fahrweise.

Diesel

Funktionsweise

Der Dieselmotor, auch Selbstzünder genannt, ist ein Verbrennungsmotor (erfunden 1892 von Rudolf Diesel). Sein Hauptmerkmal ist die Selbstzündung des eingespritzten Treibstoffs in der komprimierten Verbrennungsluft. Im Gegensatz zu Benzinmotoren wird beim Dieselverbrennungsverfahren kein Luft-Treibstoff-Gemisch, sondern ausschliesslich Luft zugeführt.

Vorteile

Günstigerer Wirkungsgrad als ein Benziner, welcher die höheren Kohlendioxid-Emissionen pro verbrannte Stoffmengeneinheit wieder ausgleicht. Höheres Drehmoment, dadurch mehr Zugkraft. Sparsam, zuverlässig und langlebig. Gute Fahrleistung durch Turboaufladung und direkte Treibstoffeinspritzung.

Nachteile

Höherer Stickoxidausstoss gegenüber dem Benzinmotor mit 3-Wege-Katalysator. Partikelausstoss (Russ und andere), aber nur wenn kein Partikelfilter vorhanden ist. Höhere Produktionskosten. Schlechteres Leistungsgewicht im Vergleich mit dem Benzinmotor. Aufwändige Abgasreinigung, teilweise regelmässige Zugabe von AdBlue (Harnstoffgemisch) nötig. Aufladung (Turbo, Kompressor) zwingend, um eine hohe Leistungsdichte zu erreichen.

Zukunftspotenzial

Anpassung des Dieselmotors für alternative Treibstoffe. Verknüpfung der Vorteile von Benzin-und Dieselmotoren (DI- beziehungsweise Diesotto-Motoren), das heisst, eine Kombination des geringeren Schadstoffausstosses der Benzinmotoren mit der Effizienz der Dieselmotoren.

Bio-Treibstoffe

Funktionsweise

Biotreibstoffe wie Biogas, Pflanzenöl, Biodiesel, Bioethanol, Kompogas usw. für Verbrennungsmotoren werden aus Biomasse hergestellt und können in den heutigen Motoren eingesetzt werden. Für den Einsatz in herkömmlichen Motoren sind jedoch maximale Anteile von Biotreibstoffen gemischt mit Benzin oder Diesel einzuhalten. Biotreibstoffe geniessen aufgrund der beschränkten Ressourcen für fossile Treibstoffe einen beachtlichen Stellenwert.

Vorteile

Biotreibstoffe können einen Beitrag zum Klimaschutz leisten sowie die Abhängigkeit von Erdöl und Erdgas reduzieren. Die besten Effekte auf die Umwelt haben Biogas und aus Abfallbiomasse erzeugte Biotreibstoffe.

Nachteile

Kein Allheilmittel gegen die CO2-Problematik. Die Produktion der Rohstoffe steht in direkter Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion und kann die Lebensmittelpreise in die Höhe treiben. Die Ökobilanz der Herstellung ist schlecht, bei der Produktion von Biosprit wird mehr CO2 ausgestossen als bei fossilem Treibstoff.

Zukunftspotenzial

Biotreibstoffe sind Nischenprodukte, nur die zweite Generation - also Treibstoffe aus Abfällen - ist ethisch und ökologisch vertretbar. Zum Teil nicht kompatibel mit moderner Motorentechnik. Beschränktes Potenzial, um mit der Effizienz von Benzin und Diesel mitzuhalten, hoher Aufwand für Produktion und Bereitstellung. Keine echte Alternative zu fossilen Treibstoffen.

Hybrid

Funktionsweise

Die Technik fusst auf der Grundüberlegung, dass Autos nicht immer mit derselben Geschwindigkeit bewegt werden (Stadtverkehr, Stau, Parkieren, Überlandverkehr). Deshalb verfügen Hybridmotoren über zwei unterschiedliche Antriebssysteme: Einen Verbrennungs- und einen Elektromotor. Ein Steuersystem regelt, wann welcher Antrieb zum Einsatz kommt. Zum Anfahren und im urbanen Verkehr kommt mehrheitlich der Elektromotor, auf längeren Strecken und bei gleichmässiger Fahrweise der Verbrennungsmotor zum Zug. 

Vorteile

Reduktion von Schadstoffausstoss und Lärmemissionen. Bei Stadtfahrten Treibstoffeinsparung. Die Rückgewinnung der Bremsenergie lädt die Batterien des Elektromotors auf (Batterien müssen nie am Netz aufgeladen werden). Gleichzeitige Nutzung beider Energieformen, z.B. bei kraftvollem Beschleunigen.

Nachteile

Hohe Kosten für die Hybridbatterie, höheres Gewicht (ausser der Verbrennungsmotor ist klein ausgelegt). Bei konstant hoher Geschwindigkeit ist der Energieverbrauch relativ hoch.

Zukunftspotenzial

Hybridmotoren verkörpern eine umweltfreundliche Brückentechnologie, bis noch effizientere Technologien auf dem Markt sind (z.B. Brennstoffzelle). Sie bilden aber keine wirkliche Alternative zu mit fossilen Treibstoffen betriebenen Motoren, weil sie nach wie vor einen Verbrennungsmotor enthalten.

Gas

Funktionsweise

Mit Gas betriebene Motoren sind eine Untergruppe der klassischen, in der Regel nach dem Otto-Prinzip arbeitenden Verbrennungsmotoren. In der Schweiz sind sie kaum bekannt und entsprechend selten. An die Stelle von flüssigem Treibstoff wie Benzin, Diesel usw. tritt Erdgas, Flüssiggas, Biogas, Holzgas, Deponie- oder Grubengas. Die Zündung des Treibstoff-Luftgemisches erfolgt bei Ottomotoren durch Fremdzündung mittels Zündkerze, bei Motoren auf Dieselbasis durch Selbstzündung geringer Mengen eingespritzten Zündöls. Die relativ einfache Umrüstung normaler Benzinmotoren auf erdgasbetriebene Motoren gewinnt aus ökonomischen und ökologischen Gründen moderat an Verbreitung. 

Vorteile

Geringere Schadstoffemissionen und relativ günstige Treibstoffkosten. Bessere CO2-Bilanz im Vergleich mit Benzin/Diesel. Wirkungsgrad kann hoch sein, saubere Verbrennung.

Nachteile

Fossiler Treibstoff mit endlichen Ressourcen. Das Tankstellennetz ist wenig dicht, und die Reichweite im reinen Gasbetrieb gering. Braucht als Reserve/Ergänzung einen konventionellen Treibstoff. Keine valable Alternative zu Benzin- und Dieselantrieb.

Zukunftspotenzial

Gasautos sind alltagstauglich. Da es sich aber um einen Treibstoff handelt, der fossilen Quellen entstammt und ebenfalls CO2 emittiert, sind die längerfristigen Perspektiven jedoch eingeengt. Das System braucht nach wie vor einen zweiten Tank, der klimarelevante Effekt wird dadurch zum Teil wieder kompensiert.

Elektro

Funktionsweise

Beim Elektroantrieb wird elektrische Energie in mechanische Bewegungsenergie umgewandelt. Im Vergleich mit anderen Antriebsarten (z.B. Verbrennungsmotor) ist der Wirkungsgrad der Elektroantriebe sehr gut. Elektromotoren erzeugen meist rotierende Bewegungen und werden zum Antrieb von verschiedensten Maschinen und Fahrzeugen eingesetzt.

Vorteile

Hoher Wirkungsgrad, das maximale Drehmoment wird bereits bei niedrigen Drehzahlen erreicht. Keine Schadstoffemissionen beim Betrieb, daher gute Eignung für Ballungsräume. Gut für den Klimaschutz, sofern die Elektroenergie nachhaltig erzeugt wird. Geringe Betriebskosten (lange Lebensdauer, geringe Wartung). Einfacher Aufbau und hoher Fahrkomfort (kein Kuppeln und Schalten).

Nachteile

Geringere Reichweite als ein Verbrennungsfahrzeug wegen beschränkter Speicherkapazität und niedriger Energiedichte in der Batterie, stark eingeschränkte Verfügbarkeit wegen längerer Aufladezeiten, höherer Preis.

Zukunftspotenzial

Beim Elektroantrieb handelt es sich um eine äusserst umweltfreundliche Antriebsart, ausgenommen die Produktion des Akkus und des benötigten Stroms. Dieser sollte aus erneuerbaren Quellen stammen, um eine möglichst gute Umweltbilanz zu erzielen. Die lokale Emissionsfreiheit sichert dem Elektroantrieb vor allen Dingen in Ballungsgebieten einen grossen Vorteil. Durch die strenger werdenden CO2-Regelungen für Neufahrzeuge ab 2020 kommen in den nächsten Jahren zahlreiche neue E-Modelle vieler Hersteller auf den Markt, die mit grösseren Reichweiten aufwarten können. Der Marktanteil wird dadurch weiter wachsen. Benötigt wird deshalb vor allem eine wachsende Zahl öffentlich verfügbarer Ladestationen.