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Klimaabkommen, Stickoxidwerte und Schummel-Software machen dem Diesel zu schaffen. Was sind die Alternativen?

Spätestens mit dem aktuellen Klimaabkommen nehmen die weltweiten Bemühungen, den CO2-Ausstoß zu verringern, Fahrt auf. In den deutschen Innenstädten drohen zudem Einfahrverbote für Dieselfahrzeuge. Und selbst wenn Lkw nicht betroffen sind: die Affäre um die Schummel-Software macht den Ruf des Dieselmotors kaum besser. Aber geht Straßengüterverkehr überhaupt ohne Diesel? Welche Antriebe bringt die Zukunft? Die noch erzielbaren Effizienzgewinne des Dieselmotors sind jedenfalls endlich, mit bis zu maximal 14 Prozent besserer Energienutzung rechnen die Experten der Shell Nutzfahrzeug-Studie 2016. Weitere Antriebsarten im Überblick:

Kohlendioxid-Emissionen der einzelnen Antriebsarten im Überblick [Grafik: Shell Nutzfahrzeug-Studie 2016]
Kohlendioxid-Emissionen der einzelnen Antriebsarten im Überblick [Grafik: Shell Nutzfahrzeug-Studie 2016]

Erdgasmotor

  • Technologie: Sowohl Otto- als auch Dieselmotoren lassen sich zur Verwendung von Erdgas relativ einfach umbauen. Erstere gibt es sowohl als reine Erdgasantriebe als auch in Mischformen, die mit einem Erdgas-Benzin-Mix laufen. Für den Einsatz von Erdgas in Dieselmotoren kommen nur sogenannte Dual-Fuel-Antriebe in Betracht, da Erdgas alleine nicht zünden würde. Eine Weiterentwicklung, die bislang noch nicht in Europa angeboten wird, ist die High Pressure Direct Injection (HPDI), die Erdgas und Diesel unter extremen Druck einspritzt. Das erlaubt einen großen Gasanteil und einen hohen Wirkungsgrad bei der Verbrennung.
    Ein weiterer technischer Unterschied ist die Speicherung des Gases. Bei Pkw und leichten Lkw ist die Lagerung von tiefkaltem Erdgas in druckfesten Tanks verbreitet. Die energetisch bessere Alternative ist die Aufbewahrung als Flüssiggas (LNG) in gekühlten Tanks. Allerdings fehlt beispielsweise in Deutschland eine entsprechende Tankstelleninfrastruktur völlig.
  • Emissionen: Abhängig von der verwendeten Technologie emittieren Gasantriebe zwischen sechs und über 20 Prozent weniger CO2 als ein gleich starker Dieselmotor.
  • Marktreife: Lkw mit Gasantrieb haben bereits die Serienreife erlangt und stehen mit verschiedensten Technologien überall zur Verfügung.
  • Wirtschaftlichkeit: Aktuell sind Nutzfahrzeuge mit Gasantrieb etwa 30 Prozent teurer als Dieselfahrzeuge, dazu kommt ein höherer Wartungsaufwand. Allerdings fallen die Treibstoffkosten deutlich geringer aus. Höhere Stückzahlen bei den Fahrzeugen bedeuten auf Dauer sinkende Preise, so dass die Wirtschaftlichkeit in Zukunft steigen wird.

Hybridantrieb

  • Technologie: Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor, zusätzlichem Elektromotor und Batterie finden sich aktuell vor allem im Pkw- und leichten Nutzfahrzeugbereich. Mit Steckdose für externe Aufladung nennt man sie Plug-In-Hybridfahrzeuge. Insbesondere im Pkw-Bereich erfreut sich diese Technik steigender Beliebtheit. Im Stadtbusverkehr existieren auch bereits erste Pilotprojekte mit Oberleitungs-Hybrid-Bussen, die mittels Stromabnehmer während der Fahrt auf bestimmten Streckenabschnitten ihre Batterien laden.
  • Emissionen: Bei den reinen Fahrzeugemissionen lässt sich der CO2-Ausstoß mit einem echten Plug-in-Hybridantrieb um etwa ein Drittel reduzieren, die genauen Zahlen hängen allerdings auch davon ab, welche Technologie für die Erzeugung des Ladestroms genutzt wird.
  • Marktreife: Plug-In-Hybridantriebe bei leichten Lkw und Stadtbussen sind inzwischen in ersten Kleinserien am Markt verfügbar. Vor allem im Bereich der Batterien sind hier zukünftig weitere, erhebliche Verbesserungen notwendig. Dazu kommt die bislang nicht überall gut ausgebaute Infrastruktur zum elektrischen Aufladen.
  • Wirtschaftlichkeit: Aktuell sind die Fahrzeugkosten im Vergleich zum Diesel sehr hoch (+ 30 Prozent bei Bussen), Langzeitbetrachtungen der Kosten im Nutzfahrzeugbereich fehlen noch. Eine echte Wirtschaftlichkeit ist erst in fernerer Zukunft mit weiteren Fortschritten bei Nutzerzahlen, Batterietechnik und Strominfrastruktur zu erwarten.

Brennstoffzelle

  • Technologie: In Brennstoffzellen reagiert Wasserstoff mit Luftsauerstoff und setzt dabei elektrische und thermische Energie sowie Wasser frei. Fahrzeuge mit Brennstoffzellen kommen mit kleineren Batterien aus als hybride oder rein elektrische Antriebe, auch geht die Betankung deutlich schneller als das Aufladen eines Elektrofahrzeugs. Nachteil ist der technische Aufwand für die Konstruktion und Herstellung des Tanks, die bisher geringe Lebensdauer von Brennstoffzellen und die fehlende Wasserstoffinfrastruktur.
  • Emissionen: Wasserstoffantriebe sind im Betrieb Nullemissionsantriebe. Bei der Gesamtbetrachtung kommt allerdings die für die Herstellung erforderliche Energie dazu. Dennoch ist die Wasserstoff-Brennstoffzelle der sauberste Antrieb für die Zukunft.
  • Marktreife: Im Nutzfahrzeugbereich existieren bislang nur einige wenige Prototypen.
  • Wirtschaftlichkeit: Aktuell liegen die Kosten für die Fahrzeuge signifikant über allen anderen Antriebsarten. Ein wirtschaftlicher Betrieb ist erst in ferner Zukunft zu erwarten.

Elektroantrieb

  • Technologie: Technisch einfach zu realisieren sind Elektrofahrzeuge. Das Problem liegt hier im Energiespeicher. Mit den derzeitigen Technologien würde die Batterie für einen vollwertigen Langstrecken-Lkw etwa zehn Tonnen wiegen, die gleichen Reichweiten wie bei einem Dieselantrieb vorausgesetzt. Eine Zwischenlösung könnte hier eine Aufladung während der Fahrt mittels Oberleitung oder Induktionsschleife darstellen, hier gibt es erste Versuche in Europa und den USA.
  • Emissionen: Im Betrieb entstehen gar keine Emissionen, jedoch fallen natürlich bei der Herstellung sowohl des Antriebs als auch des Fahrstroms Energiekosten an, die in die Bilanz mit aufzunehmen sind. Die genauen Zahlen sind allerdings vom verwendeten Strommix abhängig.
  • Marktreife: Die Technologie ist am Markt verfügbar, bei Pkw bereits in größeren Serien. Kleine Nutzfahrzeuge, insbesondere für den Stadtverkehr, sind ebenfalls serienreif. Für große Nutzfahrzeuge existieren bislang lediglich Prototypen.
  • Wirtschaftlichkeit: Die Anschaffungskosten liegen mindestens ein Drittel über denen für Dieselfahrzeuge. Für den Fernverkehr kommen reine Elektrofahrzeuge zudem noch nicht in Betracht. Eine tatsächliche Wirtschaftlichkeit ist erst mit weiteren Fortschritten insbesondere bei der Batterietechnik zu erwarten.

Fazit

Zusammenfassend ist festzustellen, dass im Güterfernverkehr auf absehbare Zeit der Verbrennungsmotor Antrieb der Wahl bleiben wird. Zum Einsatz kommen dabei möglichst effiziente Dieselmotoren und, mit Einschränkungen, Erdgasantriebe. Emissionsarme oder sogar emissionslose Antriebe erreichen in vorausschaubarer Zukunft höchstens im Bereich des Zulieferverkehrs eine echte Marktreife.

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