Mobilität ist ein Grundbedürfnis der Menschen – das hat sich seit der Erfindung des Rads nicht geändert. Mobilität prägt unsere Wirtschaft. In Deutschland hängt fast jeder zweite Arbeitsplatz direkt oder indirekt von der Automobilindustrie ab. Noch nie fuhren so viele Autos auf deutschen Straßen wie heute – und wenn die Prognosen recht behalten, wird ihre Zahl weiter zunehmen.
Mehr Autos, aber weniger Abgase
Die Zahl der Autos wächst unaufhaltsam.
Seit den 50er Jahren stieg die Anzahl der Pkw von drei Millionen in den alten Bundesländern auf heute rund 44 Millionen Fahrzeuge in ganz Deutschland. Obwohl künftig die Bevölkerung nur gering wachsen wird, sollen die Autozahlen bis zum Jahr 2020 auf 48 bis 52 Millionen Fahrzeuge klettern, vermutet eine Shell-Studie vom August 2001. Deshalb werden Verkehrstaus und Lärm weiter zunehmen. Trotzdem wird die Luft nicht schlechter. Im Gegenteil: Seit den 80er Jahren haben sich die schädlichen Autoabgase um mehr als 60 Prozent verringert. Dank verschärfter Abgasvorschriften entwickelte die Automobilindustrie bessere Motoren, die weniger Sprit verbrauchen, und baute Abgasreinigungsanlagen in die Fahrzeuge ein. Außerdem haben sich die europäischen Automobilbauer verpflichtet, bis zum Jahr 2008 den Durchschnittsverbrauch aller neu zugelassenen Pkw um 25 Prozent – bezogen auf das Jahr 1990 – zu senken.
Die prognostizierte Entwicklung bis 2020:
Jahr 2001:
- 44 Millionen Autos in Deutschland
- Kohlendioxid-Emissionen: 186 g/km
- Durchschnittlich verbrauchen die Pkw sieben bis acht Liter Kraftstoff pro 100 Kilometer
- 15 Prozent der Pkw fahren mit Dieselkraftstoff
- Fahrzeugdichte: Pro 1000 Führerscheinbesitzer 650 Fahrzeuge
Jahr 2010:
- 48 Millionen Autos in Deutschland
- Kohlendioxid-Emissionen: 140 g/km
- Durchschnittlich verbrauchen die Pkw fünf bis sechs Liter pro 100 Kilometer
- Die Fahrzeugdichte pro 1000 Führerscheinbesitzer steigt auf rund 700 Autos
- Rund 25 Prozent der Pkw fahren mit Dieselkraftstoff
- Der Anteil von Elektroautos wächst, darunter auch Brennstoffzellenautos
- Mehrere Tausend Wasserstoffautos sind auf deutschen Straßen unterwegs.
Jahr 2020:
- 48 bis 52 Millionen Autos in Deutschland
- Kohlendioxid-Emissionen: rund 120 g/km
- Verbrauch: durchschnittlich verbrauchen die Pkw vier bis fünf Liter Kraftstoff pro 100 Kilometer
- Rund 30 bis 40 Prozent der Pkw fahren mit Dieselkraftstoff
- Die Fahrzeugdichte pro 1000 Führerscheinbesitzer steigt weiter auf 750 Autos
- Immer mehr Elektroautos fahren auf den Straßen, darunter mehr als zehn Prozent Brennstoffzellenautos.
- Wasserstoffautos steigern ihren Marktanteil beträchtlich.
Brennstoffzellen
Der britische Naturforscher William Grove beschrieb 1839 eine Gasbatterie, die aus Wasserstoff und Sauerstoff Strom erzeugen konnte. Doch damals fehlten noch die geeignete Technik und die Materialien, um sie praktisch einzusetzen. Seine Erfindung wurde nahezu vergessen. Erst zwischen 1960 und 1970 konnten die ersten funktionierenden Brennstoffzellen gebaut werden. Sie wurden in der Raumfahrt eingesetzt. Anfang der 90er Jahre begannen Automobilunternehmen, mobile Brennstoffzellen für Fahrzeuge zu entwickeln. Die Auto-Konstrukteure hoffen, dass von 2004 an die ersten Elektro-Pkw mit Brennstoffzellen zu kaufen sein werden. Noch sind die Zellen nicht stabil genug und so teuer wie ein Mittelklassewagen. Langfristig aber könnten Elektroautos mit Brennstoffzellen an Bord jene mit herkömmlichen Verbrennungsmotoren ablösen.
© BMW AG. Brennstoffzelle.
Der Vorteil von Brennstoffzellen ist, dass sie keine schädlichen Abgase wie die Verbrennungsmotoren ausstoßen, sondern nur Wasserdampf. Zu einem “Null-Emissionen-Auto” wird ein Brennstoffzellen-Auto aber erst, wenn auch der Wasserstoff für die Zelle aus erneuerbaren Energien wie Wasserkraft, Windkraft oder Sonnenenergie erzeugt wird.
Umweltfreundlich gehen die Brennstoffzellen auch mit ihrer Energie um. Ihr Wirkungsgrad ist gegenüber anderen mobilen Energieerzeugungen deutlich höher. Der Wirkungsgrad beschreibt, wie gut die im Treibstoff enthaltene Energie ausgenutzt wird. Bei Brennstoffzellen liegt er bei etwa 40 bis 65 Prozent. Ottomotoren hingegen kommen auf 10 bis 20 Prozent, Dieselmotoren auf 20 bis 35 Prozent und Gasturbinen auf 15 bis 40 Prozent.
Das Elektro-Auto der Zukunft
Seit über 100 Jahren fahren Elektromobile mit Batterien an Bord. Solche batteriegetriebenen Fahrzeuge sind leise und stoßen keine giftigen Abgase aus. Doch als Massenverkehrsmittel konnten sie sich nicht durchsetzen, weil die Fahrbatterie zu schwer und zu teuer ist. Außerdem kann die Batterie nur wenig Energie speichern, was die Reichweite solcher Autos deutlich einschränkt.
Ein Großversuch mit Elektromobilen von 1992 bis 1996 auf der Ostseeinsel Rügen kam zu einem ernüchternden Ergebnis: Elektroautos mit Batterien an Bord können augenblicklich nicht mit Verbrennungsfahrzeugen konkurrieren, sie leisten zu wenig. Auch ihre Umweltbilanz ist negativ. Sie stoßen zwar vor Ort keine Emissionen aus, da aber der Strom in Deutschland hauptsächlich aus fossilen Energien wie Kohle und Erdöl erzeugt wird, entstehen die Abgase im Kraftwerk. Trotzdem versuchen die Autohersteller, das Elektroauto straßentauglich und vor allem kundenfreundlich zu entwickeln – in erster Linie auf politischen Druck in den USA.
Von 2003 an müssen in Kalifornien und weiteren vier US-Bundesstaaten zehn Prozent der Fahrzeuge schadstofffrei sein. Wer also dort Autos verkaufen will, muss abgasfreie Fahrzeuge anbieten. Das können zurzeit nur Elektrofahrzeuge leisten, die ihren Strom aus Batterien schöpfen.
Die Probleme von Batterieautos sind allerdings noch nicht gelöst. Ihre mobile Stromquelle und damit auch die Elektroautos bleiben selbst bei Serienfertigung teuer. Ob die Kunden diesen zum Teil erheblichen Mehrpreis zu zahlen bereit sind, ist umstritten. Deshalb glauben viele Hersteller, dass Elektroautos künftig nur durch staatliche Subventionen eine Chance auf dem Markt haben.
Wie ein Hybridauto funktioniert
Der Hybridantrieb verbindet einen herkömmlichen Verbrennungsmotor mit einem Elektromotor, wobei die Vorteile beider Antriebsarten genutzt werden. Der Verbrennungsmotor sorgt für die nötige Reichweite des Fahrzeugs, während der Elektroantrieb leise und ohne Abgase arbeitet.
Beim Start des Hybridautos springt zuerst der Elektromotor an und beschleunigt das Fahrzeug. Bei höheren Geschwindigkeiten schaltet automatisch der Benzinmotor dazu. Dabei regelt ein elektronisches System beide Motoren so, dass sie besonders verbrauchsgünstig arbeiten.
Geht es bergauf oder will der Fahrer sehr schnell beschleunigen, fordert der Elektromotor zusätzliche Kraft aus der Batterie. Nun arbeiten beiden Motoren mit ihrer maximalen Leistung.
Beim Bremsen oder bergab verwandelt sich der Elektromotor in einen Generator, der wie ein Fahrraddynamo Strom erzeugt. Dadurch wird die Batterie aufgeladen.
Autos mit alternativen Kraftstoffen
Noch tanken die meisten Autos für den Straßenverkehr Kraftstoffe aus Erdöl. Doch seit Jahren wird intensiv an Ersatztreibstoffen geforscht. Dafür gibt es verschiedene Gründe. Die Luftverschmutzung durch die Autoabgase nimmt ständig zu und trägt zum Klimawandel bei. Deshalb werden immer strengere Umweltgesetze erlassen, die herkömmliche Kraftstoffe nicht mehr einhalten können. Außerdem sind viele Experten davon überzeugt, dass in den nächsten Jahrzehnten die Erdölquellen immer dürftiger sprudeln und irgendwann einmal sogar ganz versiegen werden. Alternative Kraftstoffe wie Erdgas, Wasserstoff oder Biodiesel sollen die Abhängigkeit vom Erdöl künftig verringern helfen.
Erdgas
© BMW AG. Das Forschungsfahrzeug BMW 523g wird ausschließlich mit Erdgas betrieben.
In Deutschland hat sich die Zahl der mit Erdgas betriebenen Fahrzeuge in den letzten Jahren stetig erhöht. Rund 13.000 Wagen fahren heute bereits mit Flüssiggas. Damit liegt die Energie Flüssiggas in Deutschland an der Spitze der alternativen Treibstoffe. Im europäischen Vergleich allerdings rangiert Deutschland auf einem der letzten Plätze.
Biodiesel
Dieser Kraftstoff vom Acker wird in Deutschland bereits von über 1000 Tankstellen angeboten. Hergestellt wird der umweltfreundliche Treibstoff aus dem gelb blühenden Raps. Das daraus gewonnene Pflanzenöl wandelt eine chemische Reaktion zu Biodiesel um. Bei der Verbrennung im Motor entsteht nur etwa die Hälfte an Ruß wie beim herkömmlichen Dieselkraftstoff. Allerdings verträgt nicht jedes Dieselfahrzeug den alternativen Kraftstoff. Die Fahrzeughersteller geben Auskunft, welche ihrer Wagen Biodiesel tanken dürfen, ohne dass beispielsweise Kraftstoffleitungen oder Einspritzpumpen Schaden nehmen.
Wasserstoff
© BMW AG. Prototyp des BMW 745h mit Wasserstoffverbrennungsmotor.
Die Technik, einen Verbrennungsmotor mit Wasserstoff anzutreiben statt mit Benzin oder Diesel, ist bereits vorhanden. Trotzdem nutzen sie bisher nur wenige Testfahrzeuge. Denn den 253 Grad kalten, flüssigen Wasserstoff zu tanken, ist nicht ganz einfach. Die weltweit erste Robot-Tankstelle für flüssigen Wasserstoff wurde auf dem Flughafen München errichtet. Dort testen Erprobungsfahrzeuge des Typs BMW 750hL diesen alternativen Treibstoff auf Alltagstauglichkeit.Eine neue Tanktechnik ist derzeit in der Entwicklung, sie wird das normale Betanken per Hand weiter erleichtern.
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