Hintergrund: Was ist dran an alternativen Autoantrieben?

Am 6. und 7. November veranstaltete der VDI zusammen mit VW seine Tagung „Innovative Fahrzeugantriebe“ in Dresden. Diesmal ging es um Hybride, die Wasserstoff-Brennstoffzelle sowie das Elektroauto. Und was kam dabei heraus? Als der Slogan „Teller statt Tank“ die Blütenträume der Politiker von biobasierten Kraftstoffen vom Tisch wischte, hatten sie schnell zwei andere Alternativen zur Hand, nämlich die Wasserstoff-Brennstoffzelle sowie – natürlich! – das Elektroauto.

Zudem hatte die deutsche Automobilindustrie – wieder natürlich! – den Hybridantrieb verschlafen, und erst Toyota musste die uralte Idee wieder ans Tageslicht fördern. In Dresden brachten die Referenten all die schönen Ideen einer leuchtenden, emissionsfreien Autozukunft wieder in die Realität zurück.

Dass der Hybridantrieb, die Kombination eines Verbrennungsmotors mit einem Elektroantrieb, im großstädtischen Verkehr und auf kurzen Strecken flüssigen Kraftstoff sparen und gegen elektrischen eintauschen kann, setzen wir als bekannt voraus. Allerdings hat das seinen Preis, der sich zwar bei großen und teuren Autos einigermaßen unterbringen lässt, kaum aber bei preiswerten kleinen. Dabei ist der Einspareffekt relativ bescheiden, wenn man nicht tief in die Trickkiste greifen will. Auf Langstrecke dagegen ist es der unverzichtbare Verbrennungsmotor,
der das Verbrauchsverhalten bestimmt.

Die Vorträge in Dresden zeigten, was man alles machen könnte, um den elektrischen Teil ins Auto zu integrieren. Inzwischen stellte Mercedes seinen ersten „milden“ Hybrid im S 400 vor, der im kommenden Frühjahr angeboten werden soll. Trotz Beschränkung auf ein Minimum an Zusatzteilen und eine kleine Lithiumionen-Batterie, die elektrisches Fahren nicht erlaubt, beträgt das Mehrgewicht 75 Kilogramm. Dennoch ist die Absenkung des Verbrauchs im NEFZ auf 7,9 l/100 km für einen 3,5-Liter-V6-Ottomotor beachtlich und stellt den Ingenieuren ein hervorragendes Zeugnis aus.

Aber wie senkt man den Verbrauch noch weiter? – Darauf antwortete VW mit dem „Twindrive“-Golf, der von einem kleinen Forschungsdiesel mit 75 kW (102 PS) aus 1,5 Liter Hubraum angetrieben wird, drei Elektromotoren besitzt und eine LiIo-Batterie von 300 Volt mit einem 12-kWh-Energieinhalt, einer Leistung von 60 Kilowatt und einem Gewicht von etwa 150 Kilogramm. Auf einer Fahrt von Wolfsburg nach Braunschweig verbrauchte das Auto – umgerechnet auf 100 Kilometer – 16 Kilowattstunden Strom und 0,55 Liter Dieselkraftstoff. Auf Langstrecken, vorwiegend auf der Autobahn, haben die Ingenieure einen Kraftstoffverbrauch von 4,5 bis fünf Liter gemessen. Hier kann der Elektroantrieb nur beim Beschleunigen, am Berg oder beim Bremsen aktiv werden.

Ein konventionelles Getriebe hat das Auto nicht mehr, da die elektrischen Antriebe
den „Schaltbereich“ abdecken. Von diesem Golf werden in Wolfsburg 20 Exemplare aufgebaut und sollen bis 2012 in der Hand ausgewählter Kunden ihre Eignung in der
Praxis beweisen. Die Ingenieure hoffen, dass die Leistungsdichte der Batterien inzwischen angehoben werden kann, um das Gewicht zu reduzieren und die Reichweite bei rein elektrischem Fahren zu verbessern. Gegenwärtig beträgt sie je nach Fahrbedingungen zwischen 30 und 80 Kilometern.

Die übrigen Referate zeigten, wie vielfältig die Kombinationsmöglichkeiten dieser Technik sind. Es gibt keine generelle Lösung. Einig ist man sich jedoch in der Batteriefrage. Solange hier keine wesentlichen Fortschritte erzielt werden, sind Zusatzgewicht und Preis zu hoch.

Nur am Rande wurde die Sicherheit im Umgang mit hocheffizienten Batterien angesprochen, die den Entwicklern Sorge breitet, ebenso der erhebliche Mehrbedarf an teuren Werkstoffen wie etwa Kupfer. Das trifft natürlich auf reine Elektrofahrzeuge noch mehr zu. Dass solche Autos mit Reichweiten bis etwa 50 Kilometern heute schon möglich sind, hat Mercedes mit dem Elektro-Smart in London bewiesen. Dessen zunächst verwendete Heißbatterie wurde inzwischen durch eine LiIo-Batterie ersetzt, die etwa 6000 Euro kostet. Dieser Preis wird mit der zunehmenden Fertigung höherer Stückzahlen sinken, aber keineswegs bis auf das Niveau heutiger Bleibatterien.

Wer das nicht glaubt, sollte sich den Aufwand ansehen, der bei LiIo-Batterien von der stählernen Hülle über die Temperierung bis zur Regelung getrieben werden muss. Wie man den Antrieb eines Elektroautos gestaltet, weiß man längst. Darum konzentriert sich das Interesse auf die Batterien, die für den Autoantrieb erst am Beginn ihrer Entwicklung angelangt sind. Nach VW-Forscher Wolfgang Steiger müssten sie die zehnfache Leistungsdichte heutiger Energiespeicher erreichen, um längere Fahrstrecken zuzulassen.

Wie freilich eine immer größere Zahl von Elektroautos mit Strom versorgt werden soll, steht in den Sternen. Stöpseln etwa eine Million Großstadtbewohner ihre Batterien zwischen 18 und 19 Uhr in die Steckdosen des öffentlichen Netzes, bricht das zusammen. Und was ist mit den Laternenparkern, die nicht über ein eigenes Haus verfügen? – Hier fehlt die Infrastruktur vollständig.

Was sagt schließlich der Finanzminister, wenn immer mehr Elektroautos Strom aus dem Netz ziehen? – Er wird kaum die Steueraugen zudrücken, weil diese Autos ja „emissionsfrei“ fahren. Und Strom aus „regenerativen Quellen“? – Aus welchen?

Beim Wasserstoff-Brennstoffzellenauto wird es noch schlimmer. Denn der Strom, der schließlich das Auto antreibt, muss auf Umwegen über den Wasserstoff erzeugt werden. Ein Kubikmeter gasförmiger Wasserstoff erfordert bei der Elektrolyse aus Wasser 4,5 Kilowattstunden elektrischen Strom. Nimmt man alle Kosten und Verluste zusammen, die bei der doppelten Stoffumwandlung auftreten, sinkt der Wirkungsgrad auf ein beklagenswertes Niveau. Die ganze Geschichte ist an Unwirtschaftlichkeit nicht mehr zu überbieten. Heute befindet sich die Brennstoffzelle zudem noch tief in der Forschungsphase.

Als VW-Forschungschef Jürgen Leohold darum in Dresden gefragt wurde, wann denn mit der Serienreife des Wasserstoff-Brennstoffzellenautos zu rechnen sei, lautete die klare Antwort: „nie“. Der von manchen Verteidigern genannte Zeitpunkt 2020 – bekanntlich wird die Serienreife seit über zehn Jahren immer weiter in die Zukunft geschoben – dürfte das Elektroauto zum eindeutigen Sieger machen.

Unsere realitätsfernen Politiker sehen das freilich ganz anders. So wird allein Deutschland im Jahr 2009 46,5 Millionen Euro Fördergelder für die Brennstoffzelle
ausgeben, während die EU gar von über einer Milliarde Euro spricht, die über mehrere Jahre verteilt werden soll. Für die empfangenden Firmen ist das natürlich ein feines Zubrot. Doch was dabei herauskommt, wissen die beteiligten Ingenieure ganz genau, nämlich kein serienreifes Wasserstoff-Brennstoffzellenauto. Im Hintergrund lauert bei den Politikern die Hoffnung, den Wasserstoff aus „regenerativen“ Energien herzustellen, vorzugsweise aus Wind und Sonne.

Allein beim Gedanken daran, was beim Aufbau der Offshore-Windparks auf die Netze zukommt, stehen den Energieversorgern heute schon die Haare zu Berge. Denn wenn der richtige Wind weht, werden nicht nur die Sicherungen, sondern auch die Leitungen verglühen, während bei Flaute rings im Land die Lichter ausgehen. Schließlich wollen Träumer wie Scheer & Co. Kernkraft- und Kohlekraftwerke abschalten und Deutschland damit endgültig in ein bitterarmes „ökologisches“ Musterland ohne Industrie verwandeln, das dann natürlich keine Autos mehr bezahlen kann.

Wer aber wird aus der heutigen Forschungs- und Entwicklungsphase als Sieger hervorgehen? – Auch dafür gibt es eine klare Aussage: der Verbrennungsmotor. Zwar wird er etwas anders aussehen als heute, wenn sich Otto- und Dieselmotor vereinen – von Mercedes „Diesotto“ genannt. Aber sowohl der Energieinhalt flüssiger Kraftstoffe wie auch die Sicherheit im Umgang damit und die vorhandene Infrastruktur lassen keinen anderen Schluss zu. Der kleine Forschungsdiesel von VW zeigt schon mal, was heute möglich ist. Entgegen dem allgemeinen Trend hat er nur zwei Ventile pro Zylinder. Er arbeitet mit Common-Rail, das maximal „nur“ 1800 bar liefert, und unterbietet auch ohne Harnstoffeinblasung (SCR) ins Abgas die Abgasgrenzwerte der Euro 6.

Wandeln wird sich auch der Kraftstoff hin zu XTL, einem synthetischen Kraftstoff aus Biomasse, organischen Abfällen, Gas und Kohle. XTL ist die Voraussetzung für die Weiterentwicklung des Verbrennungsmotors. Irgendwann auf diesem Weg wird vielleicht auch in deutsche Politik Vernunft einziehen. Dann müssen endlich die immer engeren Fesseln gelöst werden, von denen Naturwissenschaften und Technik an dem gehindert werden, was sie können und wollen. Nämlich Lösungen für die Zukunft entwickeln.