Warum gibt es alternative Antriebe?

Uneingeschränkte Mobilität und die Freiheit, in der ganzen Welt von einem Ort zum nächsten zu gelangen, sind elementare Eckpfeiler unserer modernen Gesellschaft. 2019 verzeichnete Deutschland laut Kraftfahrt-Bundesamt einen Bestand von 47 Millionen zugelassenen Personenkraftwagen. Die wachsende Anzahl an Fahrzeugen hat unmittelbare Auswirkungen auf Umwelt und Natur – der Ausstoß von Schadstoffen sowie der Verbrauch von Ressourcen gehen mit der Herstellung von Kraftstoffen wie Benzin oder Diesel einher. Fahrzeuge mit alternativen Antrieben bieten Chancen – abhängig von ihrem Einsatzzweck und der jährlichen Laufleistung – CO₂-Emissionen nachhaltig zu verringern und die Luftqualität zu verbessern.

Zudem sind alternativ angetriebene Autos von Fahrverboten ausgenommen. Ganz im Gegenteil zu Dieselfahrzeugen, für die bereits in einigen deutschen Städte Fahrverbote gelten – und die in Zukunft auch Autos mit Benzinmotor betreffen könnten.

Toyota als Pionier alternativer Antriebstechnologien

Viele Hersteller in der Automobilindustrie fokussieren erst jetzt auf die Notwendigkeit von ökologisch verträglichen Antriebsformen. Toyota dagegen ist bereits seit 1997 Pionier in diesem Bereich – damals haben wir den ersten Hybridmotor entwickelt und serienmäßig im Toyota Prius verfügbar gemacht. Alternative Antriebe sind seither ein wesentlicher Teil unserer Fertigung und Entwicklung – und aus der Unternehmensphilosophie und unserer Verantwortung für eine nachhaltige Mobilität nicht wegzudenken.

Umweltschutz und Nachhaltigkeit sind bei Toyota als elementare Ziele fest etabliert. So wollen wir die durchschnittlichen CO₂-Emissionen unserer Neuwagen-Flotte bis zum Jahr 2050 um 90 Prozent senken – verglichen mit den Werten von 2010.

Wir entwickeln Elektrofahrzeuge, die optimal für kurze Strecken in der Stadt ausgelegt sind. Wer tägliche Anforderungen wie den Weg zum Supermarkt oder wenige Kilometer Arbeitsweg hat, profitiert von der rein elektrischen, emissionsfreien Technologie, die auch wir in den nächsten Jahren einführen werden.

Inbesondere für mittlere Entfernungen und im Stadtverkehr bieten unsere Hybridantriebe bereits seit Jahrzehnten eine umweltschonende Alternative zu konventionellen Antrieben und haben sich weltweit millionenfach bewährt. Die perfekte Kombination von Elektromotor und Verbrennungsmotor schafft ein Fahrerlebnis, das abhängig von der Fahrsituation die effizienteste beider Kraftquellen nutzt und damit Emissionen und Kraftstoffverbrauch nachhaltig reduziert.

Last but not least können unsere per Brennstoffzelle betriebenen Autos auf langen Fahrtstrecken ihre besonderen Stärken ausspielen – speziell im Transportverkehr oder auf längeren Urlaubsreisen. Denn Wasserstoff lässt sich wie Benzin oder Diesel einfach nachtanken und emittiert nur Wasser.

Welche alternativen Antriebskonzepte gibt es?

Aktuell ist die Entwicklung alternativer Antriebstechnologien in vollem Gange – und es ist nicht absehbar, welche Motoren sich in der Produktion und Akzeptanz der Autofahrer zukünftig durchsetzen. Fakt ist, dass diese Innovationen unentbehrlich sind – um mehr Umweltschutz, die Reduzierung von CO₂-Emissionen und die Schonung der Ressourcen unserer Erde möglich zu machen. Auch die diskutierten Fahrverbote für Autos mit konventionellen Kraftstoffen stehen damit in unmittelbarem Zusammenhang. Wir stehen vor großen Herausforderungen, die Mobilität der Zukunft zu gestalten – und die Technologien bei Reichweite, Verbrauch, Leistung, Infrastruktur, Sicherheit und Kosten zu perfektionieren.

Die Unterschiede der Kraftquellen für Fahrzeugmotoren zeigt unsere Übersicht:

Vollhybrid-Fahrzeuge verbinden einen effizienten Elektromotor mit einem kraftvollen Benzinmotor. Die Antriebseinheit koordiniert das perfekte Zusammenspiel beider Motoren und nutzt je nach Fahrsituation die effizienteste beider Kraftquellen.

Bei niedrigen Geschwindigkeiten und im dichten Stadtverkehr fährt ein Hybridauto bis zu 50 % seiner Fahrzeit vollständig elektrisch und damit sparsamer. Ohne dabei auf Reichweiten zu verzichten, die denen eines Benzin- oder Dieselfahrzeugs entsprechen. Sobald du beschleunigst, schaltet sich der Benzinmotor hinzu und stellt zusätzliche Leistung bereit. Der Vollhybrid-Antrieb arbeitet ohne externes Aufladen – die beim Bremsen freigesetzte Energie wird per Rückgewinnung zum Aufladen der Batterie genutzt.

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Neben den Vollhybriden differenziert man zusätzlich den Mild-Hybrid, dessen Elektromotor den Benzinmotor unterstützt – jedoch selbst nicht über ausreichende Leistung verfügt, um das Fahrzeug ohne Verbrennungsmotor anzutreiben.

Der Plug-in Hybrid ist eine Variante des Vollhybrids inklusive externer Lademöglichkeit, an der die Hybridbatterie per Steckdose geladen wird („plug in" also „einstecken"). Damit lässt sich der Akku des Fahrzeugs an einer Ladesäule oder normalen Steckdose aufladen. Damit werden größere, rein elektrische Reichweiten erreicht – beim Prius Plug-in sind das rund 50 km, die dem Weg zahlreicher Pendler gerecht wird. Diese Reichweite wird durch das Zuschalten des Benzinmotors effizient ergänzt.

In Brennstoffzellen erzeugt die Reaktion von Sauerstoff und Wasserstoff Energie. Wasserstoff ist nahezu unbegrenzt verfügbar und lässt sich aus einer Vielzahl natürlicher Ausgangsstoffe und sogar aus Abfällen herstellen, was ihn zu einem optimalen Energieträger macht. Der Wasserstoff wird in die Brennstoffzelle geleitet und mit dem Sauerstoff zusammengeführt, der durch die großen Lufteinlässe in den Verdichter gelangt. Durch diese chemische Reaktion entsteht die Elektrizität, die den Elektromotor antreibt.

Zusätzlich wird in einer Hochvolt-Batterie die Bremsenergie gespeichert und als Unterstützung zum Beispiel bei Überholmanövern eingesetzt. Trotz großer technischer Herausforderungen trägt diese Motorentechnologie hohes Potenzial für die Zukunft in sich, da der Wasserstoffantrieb frei von Emissionen und äußerst umweltschonend ist.

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Elektromotoren wandeln elektrische in mechanische Leistung um. Die Akkus sind meist aus Lithium-Ionen-Batterien gefertigt, die über eine hohe Energiedichte verfügen – beim Aufladen jedoch viel Geduld erfordern. Die aktuell realisierten Reichweiten von Elektroautos liegen zwischen 100 bis 600 Kilometern.

Der Antrieb mit Erdgas arbeitet meist mit Otto- oder Dieseltechnik. Um ausreichend Energie zu erzeugen, werden das Erd- bzw. Biogas stark komprimiert. Motoren mit Erdgas sind sehr schadstoffarm und bei den Kraftstoffkosten günstiger als Benzin oder Diesel. Der Ausbau eines flächendeckenden Tankstellennetzes in Deutschland ist aktuell jedoch nicht abgeschlossen – eine verbesserte Infrastruktur aber in Sicht. Fahrzeuge mit Erdgasantrieb erhalten zudem Förderungen und zunehmend auch Steuerbegünstigungen.

Flüssiggas besteht aus Butan und Propan. Es wird in Ottomotoren verwendet und weist mit rund 16 % weniger CO₂-Emissionen einen geringeren Schadstoffverbrauch auf als Benzin. In der Kritik stehen die hohen Umrüstungskosten von 1.500 Euro bis 3.000 Euro – denen jedoch eine nachweisliche Entlastung der Umwelt gegenüber steht. Die Tankkosten fallen mit etwa 35 % geringer aus im Vergleich zum herkömmlichen Benzin.

Die Nutzung nachwachsender Rohstoffe ist eine weitere Option zur Schonung endlicher Ressourcen. Motoren mit Bio-Diesel verbrennen beispielsweise Rapsöl – dabei entsteht exakt so viel CO₂-Ausstoß, wie die Pflanzen während ihres Wachstums benötigen. Die zur Realisierung erforderlichen Landflächen stehen jedoch derzeit nicht zur Verfügung – auch wenn die Umweltverträglichkeit deutlich besser ist als bei einem konventionellen Diesel. Mit rund 5 bis 10 Cent geringeren Kosten pro Liter und dem niedrigen Aufwand bei der Umrüstung ist der Antrieb mit Bio-Diesel eine kosteneffiziente Alternative.

Diese Antriebstechnik erfordert spezielle Motorentypen. Ethanol ist industrieller Alkohol, der aus Pflanzen wie Zuckerrüben oder Mais gewonnen wird. Die Funktionsweise ähnelt stark der eines Benzinmotors – während jedoch ein Kaltstart einen vergleichsweise hohen Verbrauch erfordert. Ebenso ist die Verwendung von Pestiziden in der Landwirtschaft als Nachteil einzuordnen. Nichtsdestotrotz bietet diese alternative Motorentechnik eine denkbare Zukunftsoption – Vorteil sind hier insbesondere die geringen Kraftstoffpreise, die erhöhte Leistung des Motors und die CO₂-Neutralität.

Ablösung der Verbrennungsmotoren durch schadstoffarme Antriebe

Die Motorisierung von Autos begann mit der Entwicklung von Verbrennungsmotoren und Kraftstoffen wie Benzin und Diesel. Der Vollständigkeit halber werfen wir daher einen kurzen Blick auf den Benzin- und Dieselmotor. Der Benzinmotor verbrennt zerstäubtes Benzin, während Dieselmotoren Luft stark komprimieren. Der eingespritzte Dieselkraftstoff entzündet sich durch den hohen Druck und die Temperatur.

Benzin- und Dieselmotoren sind im Zuge von Fahrverboten in die Kritik geraten. Emissionen und die Endlichkeit der Ressourcen machen ein Umdenken und die Hinwendung zu einer neuen Mobilität notwendig, in deren Mittelpunkt schadstoffarme Antriebe stehen. Die Antwort auf die Frage nach der individuellen Mobilität der Zukunft liegt in der Innovationskraft der Hersteller und nachhaltigen Verkehrskonzepten.