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Innovation und Technik

Antriebstechnik

Die deutsche Automobilindustrie verfolgt weiterhin eine Fächerstrategie, um fossile Kraftstoffe zu reduzieren, zu ergänzen und letztlich ganz zu ersetzen.

Erdgas

Die deutsche Automobilindustrie verfolgt weiterhin eine Fächerstrategie, um fossile Kraftstoffe zu reduzieren, zu ergänzen und letztlich ganz zu ersetzen. Dabei geht es vor allem darum, nicht nur auf ein Pferd zu setzen, sondern verschiedene zukunftsträchtige Technologien für alternative Antriebe voranzutreiben.

So ist vor allem Erdgas ein vielversprechender Kraftstoff: Es weist gegenüber Benzin einen CO2-Vorteil von über 20 Prozent auf. Auch gegenüber Dieselmotoren können CO2-Minderungen von bis zu 10 Prozent erreicht werden. Allerdings haben Erdgasfahrzeuge bisher nur einen geringen Anteil am Fahrzeugbestand. In Deutschland gibt es rund 80.000 Pkw mit Erdgasantrieb. Komprimiertes Erdgas (CNG), wie es für Pkw genutzt wird, ist an gut 900 Tankstellen verfügbar. Europaweit gibt es über 3000 Erdgastankstellen.

Die Initiative Erdgasmobilität der Deutschen Energie-Agentur (dena) hat das von der Automobilindustrie mitgetragene Ziel formuliert, bis 2020 einen Erdgasanteil im Energiemix des deutschen Straßenverkehrs von mindestens 4 Prozent zu erreichen. Für die deutsche Automobilindustrie bedeutet dies vor allem, weitere attraktive Fahrzeugmodelle mit Erdgasantrieb zu entwickeln und anzubieten.

Bei schweren Nutzfahrzeugen stellt flüssiges Erdgas (LNG) eine wichtige Alternative zum Dieselkraftstoff dar. Bei flüssigem Erdgas ist vor allem die notwendige Energiedichte gegeben, was hohe Reichweiten ermöglicht. Damit eignet sich LNG besonders für den Güterfernverkehr. Der VDA begrüßt daher die Initiative der EU, die LNG-Infrastruktur in der EU voranzutreiben, um so den Durchbruch der LNG-Mobilität zu erleichtern.

Für Erdgas gilt noch bis 2018 ein ermäßigter Energiesteuersatz. Gemessen am Energiegehalt wird Erdgas derzeit mit 13,90 Euro je Megawattstunde besteuert. Zum Vergleich: Für Diesel liegt der Satz bei 47,20 Euro/MWh. Dieser Unterschied trägt entscheidend dazu bei, dass Erdgas für Verbraucher und Unternehmen als alternativer Kraftstoff interessant wird. Der VDA drängte seit Beginn der Legislaturperiode darauf, die Steuerbegünstigung zu verlängern und damit Investitionssicherheit zu schaffen. Die Große Koalition hat im Februar 2016 beschlossen, dass die Steuerbegünstigung noch bis 2024 weiter bestehen soll und ein Gesetzgebungsverfahren eingeleitet wird.

Brennstoffzelle

Die Wasserstofftechnologie kann als besonders nachhaltige alternative Antriebsform in Zukunft eine bedeutende Rolle spielen. Die Brennstoffzelle stellt in Kombination mit dem Wasserstoffspeicher eine hervorragende Antriebsquelle dar und ist noch energiereicher als die Batterie. Sie ist, wie der reine Elektroantrieb, vollkommen emissionsfrei. Allerdings ermöglicht sie Reichweiten wie heutige Benziner. Das Nachtanken erfolgt ebenfalls zügig, sodass ein Brennstoffzellenfahrzeug künftig die Flexibilität und den Komfort eines heutigen Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor bieten könnte. Zusätzliche Potenziale ergeben sich durch die Möglichkeit der flexiblen Produktion von Wasserstoff aus überschüssigen erneuerbaren Energien.

Die Brennstoffzelle ist serienreif – Modelle deutscher Hersteller sind für das kommende Jahr angekündigt. Daher muss nun der Aufbau einer Wasserstofftankstelleninfrastruktur in den Fokus rücken. Mit derzeit sieben öffentlichen H2-Tankstellen in Deutschland ist ein Anfang gemacht. Für einen langfristigen Erfolg wären bundesweit rund 1.000 Tankstellen notwendig.

Der neue Kraftstoff „e-gas“: Leistung wie Erdgas, grün wie Windkraft

Im Emsland betreibt Audi die weltweit erste industrielle Anlage, in der künstliches Erdgas aus  Ökostrom und Wasser hergestellt wird. Erdgasautos können damit nahezu CO2-neutral fahren. Und die Arbeit läuft: an weiteren erneuerbaren Kraftstoffen für konventionelle Motoren.

Klimaneutraler Kraftstoff aus Biomasse und erneuerbarer Energie, mit dem sportliches und nachhaltiges Fahren mit hoher Reichweite möglich ist – das klingt nach Utopie. Audi zeigt jedoch mit seinen Partnern, dass es geht: Das „e-gas“-Projekt nutzt dafür die „Power to Gas“-Technologie, die erstmals in größerem Maßstab eine Speicherung regenerativer Energien über das Erdgasnetz ermöglicht.

In der Pilotanlage im Emsland wird dazu Kohlendioxid aus einer mit Abfällen betriebenen Biogasanlage genutzt. Mit Ökostrom wird Wasser in Sauer- und Wasserstoff gespalten. Aus dem CO2 und dem regenerativ erzeugten Wasserstoff entsteht Methan und somit e-gas. „Das ist chemisch und physikalisch identisch mit normalem Erdgas“, sagt Tobias Block, einer der Entwickler von Audi.

Grüne Erdgastechnologie mit großem Potenzial

Eine Innovation mit echten Vorteilen. Erstens: e-gas ist nahezu klimaneutral – die Menge CO2, die das Fahren mit diesem Kraftstoff freisetzt, wurde zuvor bei der Kraftstoffproduktion gebunden. Alle Umwandlungsverluste bereits eingerechnet, sinkt der CO2-Ausstoß gegenüber fossilem Benzin damit um 80 Prozent. Zweitens: die Anlage stabilisiert das Stromnetz und nutzt überschüssigen Ökostrom, etwa bei viel Wind. So wird die Energie, die sonst ungenutzt bliebe, umgewandelt und im Erdgasnetz gespeichert. Drittens: In Deutschland gibt es bereits mehr als 100.000 Erdgasautos und über 900 Erdgastankstellen, an denen e-gas getankt werden kann.

Audi bietet das e-gas derzeit für sein Erdgasmodell „A3 Sportback g-tron“ an, das bereits 2014 erfolgreich in den Markt eingeführt wurde. Tankt ein Kunde mit der speziellen „e-gas-Karte“ in Deutschland, wird dieselbe Menge an e-gas ins Netz eingespeist. Somit ist sichergestellt, dass der Fahrer stets nahezu CO2-neutral unterwegs ist.

Noch ist das Projekt nicht wirtschaftlich. „Aber wenn wir warten, bis jeder Kunde als nächstes oder übernächstes Auto einen Elektro- oder Wasserstoffantrieb kauft, dauert die Energiewende im Verkehrssektor zu lange, um die Klimaziele zu erreichen“, sagt Entwickler Block. „Wir benötigen auch Lösungen, die schon heute umsetzbar sind, mit bestehender Technik und Infrastruktur.“

Viele Länder seien schon weiter: In Italien etwa fahren zehnmal so viele Erdgasautos wie in Deutschland. Und in der Schweiz läuft ein parlamentarisches Verfahren, CO2-neutrale Kraftstoffe wie e-gas zukünftig bei der Berechnung von Emissionen entlastend zu berücksichtigen. Eine weitere Herausforderung: Für den Strom in der e-gas-Anlage fallen dieselben Steuern und Abgaben an wie für Hausstrom. „Dabei wandeln wir überschüssige Energie in einen erneuerbaren Kraftstoff um – hier fehlen wirtschaftliche Anreize für chemische Energiespeicher“, so Block.

Die Erforschung weiterer „erneuerbarer Kraftstoffe“ läuft

Die Mobilität von morgen wird einen Mix aus unterschiedlichen Technologien erfordern. Audi will alle seine tron-Antriebe (Elektro, Erdgas, Brennstoffzelle) in Zukunft mit grüner Energie versorgen. Seit 2012 gibt es eine Kooperation mit einem amerikanischen Start-up, das mithilfe von Mikroorganismen und Sonnenlicht Brackwasser in synthetischen Diesel umwandelt. Auch in einer Anlage in Dresden hat das Unternehmen bereits synthetischen Diesel auf CO2-Basis erzeugt: „Wir haben den Audi A8 der Forschungsministerin mit dem e-diesel betankt“, sagt Tobias Block. Auch flüssige, synthetische Kraftstoffe könnten schnell eine größere Rolle spielen, sagt der Entwickler. Allerdings wäre auch hier eine Anpassung der politischen Rahmenbedingungen notwendig, um die Verbreitung alternativer Kraftstoffe zu beschleunigen und zu begünstigen.

Audi sieht sich als Treiber bei diesen „grünen Kraftstoffen“, sucht weiter weltweit nach Start-ups für Kooperationen und arbeitet mit anderen Technologie-Unternehmen und Energieversorgern zusammen. Das Ziel der „e-fuels“-Strategie: 80 Prozent weniger CO2-Emissionen im Verkehr – mit Kraftstoffen für Motoren, die bereits gebaut sind. Transportiert durch Leitungen, die bereits verlegt sind.

Zurzeit wächst die Zahl der Power-to-Gas-Projekte im Land– auch dank der ehrgeizigen Projekte der Automobilindustrie. Sein e-gas will Audi bald auch für zwei neue „g-tron“-Modelle anbieten, den A4 Avant und den A5 Sportback – und es langfristig in allen Ländern Europas vertreiben. Das Projekt soll die Energiewende weiter voranbringen und zeigen: Strom aus erneuerbaren Energiequellen lässt sich als „grünes Gas“ speichern und transportieren.

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