Alternative Antriebe im Überblick: von elektrisch über Hybrid bis Wasserstoff

Schadstoffarme Antriebe als Alternativen lösen Verbrennungsmotoren ab

Benzin- und Dieselmotoren sind im Zuge von Fahrverboten in die Kritik geraten. Emissionen und die Endlichkeit von Ressourcen machen ein Umdenken und die Hinwendung zu einer neuen, unnovativen Mobilität notwendig. Im Mittelpunkt der Reflexion und Debatten stehen alternative Antriebe, um Schadstoffe in der Luft zu reduzieren und Fahrverbote für Autos mit herkömmlichen Antrieben zu umgehen. Alternativen zu Verbrennungsmotoren gewinnen für Fahrzeughersteller und Autofahrer zunehmend an Bedeutung. Gefragt ist eine zukunftsfähige Motorentechnik für die Mobilität von morgen.

Die Motorisierung von Fahrzeugen begann mit der Entwicklung von Verbrennungsmotoren und Kraftstoffen wie Benzin und Diesel. Antriebe für Autos funktionierten jahrzehntelang mit diesem Prinzip. Benzinmotoren verbrennen zerstäubtes Benzin, während Dieselmotoren die Luft stark komprimieren. Dadurch entzündet sich durch den hohen Druck und die Temperatur der Dieselkraftstoff und die Motorkraft beginnt zu wirken.

Die Antwort auf die Frage nach individueller und nachhaltiger Mobilität der Zukunft liegt in der Innovationskraft der Hersteller und nachhaltigen Verkehrskonzepten. Entdecke in unserem informativen Überblick alternative Antriebskonzepte und erfahre mehr über die spannende Pionierarbeit von Toyota in diesem Bereich. Millionen verkaufter Hybridautos, der Mirai als erstes Brennstoffzellenauto sowie unsere Beyond Zero-Mission sprechen für sich – und für uns.

Warum gibt es alternative Antriebe?

Mobilität ohne Einschränkungen und Freiheit sind Eckpfeiler unserer modernen Gesellschaft. So gelangen wir in der ganzen Welt von einem Ort zum nächsten Ziel. 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, die CO₂-Emissionen nachhaltig zu verringern und die Luftqualität zu verbessern. Dabei spielen Einsatzzweck und die jährliche Laufleistung von motorisierten Fortbewegungsmitteln eine große Rolle. Zudem sind alternativ angetriebene Autos von Fahrverboten ausgenommen, während für Dieselautos in einigen Innenstädten bereits Diesel-Fahrverbote bestehen. Es ist unsicher, ob davon in Zukunft auch Autos mit einem Benzinmotor betroffen sind.

Toyota als Pionier alternativer Antriebstechnologien

Viele Hersteller in der Automobilindustrie fokussieren sich erst in den letzten Jahren auf die Notwendigkeit von ökologisch verträglichen Antriebsformen. Toyota dagegen ist bereits seit 1997 ein Pionier in diesem Bereich. Damals haben wir den ersten Hybridmotor entwickelt und serienmäßig im Toyota Prius verfügbar gemacht. Alternative Antriebe sind seitdem ein zentraler Bestandteil, wenn wir neue Fahrzeuge entwickeln und fertigen. Aus unserer Unternehmensphilosophie ist die Verantwortung für eine nachhaltige Mobilität nicht mehr wegzudenken.

Umweltschutz und Nachhaltigkeit haben sich bei Toyota als elementare Absicht fest etabliert. Wir verfolgen das Ziel, die durchschnittlichen CO₂-Emissionen unserer Neuwagen bis zum Jahr 2050 um 90 Prozent senken. Vergleichsbasis sind die Werte aus dem Jahr 2010. Mit dem Mirai haben wir ein Fahrzeug entwickelt, das bei der Antriebstechnik neue Wege geht. Das Modell wird mit Wasserstoff angetrieben und stärkt unsere Haltung, in Zukunft nur noch Autos ohne Dieselmotor zu produzieren.

Während Wettbewerber den Fokus allein darauf legen, Elektroautos zu entwickeln, geht Toyota einen anderen Weg. Basis dafür ist, dass wir überzeugt sind, alternative Antriebskonzepte nebeneinander und abhängig vom Einsatzzweck zu etablieren. Mit unserer Hybridtechnologie und dem Mirai als Auto mit Brennstoffzelle bieten wir bereits alternative Antriebe für individuelle Bedürfnisse. Künftig werden auch vollelektrische Fahrzeuge unser Portfolio alternativer Antriebsformen ergänzen.

Alternative Antriebsformen für unterschiedliche Streckenlängen

Wir entwickeln Elektrofahrzeuge, die für kurze Strecken in der Stadt ausgelegt sind. Damit lassen sich alltägliche Wege wie die Fahrt zum Supermarkt oder zum nahe gelegenen Arbeitsort rein elektrisch und emissionsfrei zurücklegen.

Mittlere Entfernungen bewältigen unsere Fahrzeuge mit Hybridantrieb bereits seit 1997. Sie sind damit eine gute Alternative zu konventionellen Antrieben. Die perfekte Kombination von Elektromotor und Verbrennungsmotor schafft ein effizientes Fahrerlebnis, weil beide Kraftquellen optimal zusammenarbeiten. Dadurch reduzieren sich nachhaltig Emissionen und der Verbrauch von Kraftstoff.

Auf längeren Fahrten spielen unsere mit Brennstoffzelle betriebenen Autos ihre Stärken aus. Davon profitiert der Transportverkehr oder Familien auf langen Urlaubsreisen. Denn Wasserstoff lässt sich wie Benzin oder Diesel einfach nachtanken und emittiert ausschließlich Wasser.

Welche alternativen Antriebskonzepte gibt es?

Hersteller legen aktuell den Fokus sehr stark darauf, alternative Antriebsformen zu entwickeln. Es ist noch nicht absehbar, welche Motoren und Antriebe sich zukünftig in der Produktion durchsetzen und bei Autofahrern akzeptiert werden. Klar ist dagegen, dass alternative Antriebe als Innovation für einen umweltverträglichen Autoverkehr unentbehrlich sind. Sie machen mehr Umweltschutz möglich, reduzieren CO₂-Emissionen und schonen die Ressourcen unserer Erde. Auch die diskutierten Fahrverbote für Autos mit konventionellen Kraftstoffen stehen damit in unmittelbarem Zusammenhang.

Die Aufgabe besteht deshalb darin, die Mobilität der Zukunft und innovative Antriebskonzepte zu gestalten. Alternative Antriebe sollen bei Reichweite, Verbrauch, Leistung, Infrastruktur, Sicherheit und Kosten besser als konventionelle Antriebe abschneiden.

Übersicht von alternativen Antrieben

Die Varianten von alternativen Antrieben sind vielfältig. Zu den bekanntesten neuen Antriebsformen gehören der Hybridantrieb, Elektroantrieb und Brennstoffzellenantrieb. Darüber hinaus existieren weitere Antriebe auf Basis von alternativen Kraftstoffen.

Vollhybrid

Vollhybrid-Fahrzeuge verbinden einen effizienten Elektromotor mit einem kraftvollen Benzinmotor. Die Antriebseinheit koordiniert das 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 Prozent seiner Fahrzeit vollständig elektrisch und damit sparsamer. Die Reichweite eines Hybrids entspricht dabei den Werten von Fahrzeugen, die mit Benzin oder Diesel fahren.

Der Vollhybrid-Antrieb arbeitet ohne externes Aufladen. Die beim Bremsen freigesetzte Energie wird per Rückgewinnung zum Aufladen der Batterie genutzt. Neben der Vollhybrid-Variante existieren auch Autos mit einem Mildhybrid als Antrieb. Bei diesen Fahrzeugen unterstützt ein Elektromotor einen Benzinmotor. Der elektrische Motor verfügt jedoch selbst nicht über ausreichend Leistung, um das Fahrzeug ohne Verbrennungsmotor anzutreiben.

Plug-in Hybrid

Ein Fahrzeug mit Plug-in Hybrid ist eine Variante des Vollhybrids, der zusätzlich eine externe Lademöglichkeit aufweist. Damit wird die Hybridbatterie an einer Steckdose geladen. Der Begriff „plug in" steht daher für das „Einstecken" an eine separate Lademöglichkeit. Der Akku des Autos lässt sich an einer Ladesäule oder normalen Steckdose aufladen. Die rein elektrische Reichweite eines Plug-in Hybrids beträgt abhängig von der Fahrweise zwischen 50 und 60 Kilometern. Diese Distanz wird besonders vielen Pendlern gerecht. Durch das Zuschalten des Benzinmotors wird die genannte Reichweite effizient ergänzt, um auch größere Entfernungen zurückzulegen.

Brennstoffzelle

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

In einer Hochvolt-Batterie wird zusätzliche Bremsenergie gespeichert, die beispielsweise bei einem Überholvorgang unterstützend für Beschleunigung sorgt. Trotz technischer Herausforderungen bringt der Brennstoffzellenantrieb viel Potenzial für die Zukunft mit. Wasserstoff angetriebene Autos sind nahezu frei von Emissionen und damit umweltschonender als andere Antriebsarten.

Elektroantrieb

E-Motoren wandeln elektrische in mechanische Leistung um. Die Akkus von E-Autos 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 und 600 Kilometern.

Erdgas

Ein Antrieb mit Erdgas arbeitet meist mit Otto- oder Dieseltechnik. Um ausreichend Energie zum Fahren zu erzeugen, werden das Erdgas oder das Biogas stark komprimiert. Motoren mit Erdgas sind sehr schadstoffarm und bei den Kraftstoffkosten im Vergleich günstiger als Benzin oder Diesel. Der Ausbau eines flächendeckenden Tankstellennetzes in Deutschland ist momentan noch nicht abgeschlossen. Eine verbesserte Infrastruktur ist jedoch in Sicht. Fahrzeuge mit Erdgasantrieb erhalten zudem Förderungen und zunehmend auch steuerliche Vorteile.

Flüssiggas

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

Biodiesel

Nachwachsende Rohstoffe für den Antrieb von Autos zu nutzen, ist eine weitere Option, um endliche Ressourcen zu schonen. Biodiesel gehört zu den alternativen Kraftstoffen und weist eine bessere Umweltverträglichkeit auf als konventioneller Diesel. Motoren, die mit Biodiesel angetrieben werden, verbrennen beispielsweise Rapsöl. Dabei entsteht so viel CO₂-Ausstoß, wie die Pflanzen während ihres Wachstums benötigen. Die erforderlichen Landflächen für den Anbau der Rohstoffe sind jedoch derzeit nicht ausreichend verfügbar. Mit rund fünf bis zehn Cent geringeren Kosten pro Liter ist Biodiesel ein günstiger alternativer Antrieb. Außerdem ist der Aufwand gering, bei einem Fahrzeug den Antrieb mit Biodiesel umzurüsten.

Ethanol

Antriebskonzepte für Autos, die auf Ethanol basieren, erfordern spezielle Motorentypen. Ethanol ist ein industrieller Alkohol, der aus Pflanzen wie Zuckerrüben oder Mais gewonnen wird. In der Funktion ähnelt er stark einem Benzinmotor. Ein Kaltstart führt jedoch zu einem vergleichsweise hohen Verbrauch. Ebenso ist die Verwendung von Pestiziden in der Landwirtschaft als Nachteil einzuordnen. Trotzdem bietet sich diese alternative Antriebsform als denkbare Option für die Zukunft an. Als Vorteile des Ethanol-Kraftstoffes gelten die geringen Kraftstoffpreise, die höhere Leistung des Motors und die CO₂-Neutralität.