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Oktober 2020

Die neue Vielfalt

Bis vor wenigen Jahren lautete die Frage: Benzin oder Diesel? Heute muss sich der Autokäufer unter einer Vielzahl von Antriebsarten entscheiden. Wir geben Ihnen den Überblick.

Viele Jahrzehnte lang war die Auswahl bei den Auto-Motorisierungen ­eine ziemlich einseitige Sache. Benziner. Eh klar. Etwas stärker oder etwas schwächer. Das war's dann auch schon.

Zwar hat Rudolf Diesel seinen "Selbstzünder" bereits 1892 zum Patent eingereicht, über viele Jahrzehnte blieb der Dieselmotor aber Schiffen, Lkw oder stationären Maschinen vorbehalten. 1937 brachte Mercedes mit dem 260 D den ersten Dieselmotor in einem Pkw auf den Markt. Trotzdem blieb der Diesel über viele Jahrzehnte der Taxibranche "vorbehalten": sparsam, langlebig, aber laut und mit gemächlichem Temperament. Erst in den 1970er-Jahren kam mit Dieselmotoren von Peugeot und VW etwas Schwung in die Sache, den Durchbruch brachte in den 1990er-Jahren die Direkteinspritzung in Verbindung mit dem Turbolader.

So lautete die Auswahl über viele Jahre hinweg: Benzin oder Diesel. Es dauerte noch bis 1997, ehe eine neue Motorisierung auf den Markt kam: Toyota präsentierte den Prius, mit seiner Kombination aus Benzin- und Elektromotor Urvater der Hybrid-Antriebe.

Reine Elektroautos gibt es schon lange: 1900 kämpften Dampfmaschinen und ­E-Motoren um die Vorherrschaft im Automobil. Gewonnen hat aber die dritte Variante, der Benzinmotor – schon damals aufgrund seiner Reichweite. In den 1990ern gab es ­einen erneuten Anlauf für E-Autos, getrieben von Ölkrise und Emissionsvorschriften, sie erreichten aber keine Massentauglichkeit. Mit der Entwicklung moderner Lithium-Ionen-Akkus nahm die E-Mobilität aber wieder Schwung auf: Tesla Roadster (2006), Mitsubishi i-MiEV (2009), Nissan Leaf (2010, hier geht es zum Dauertest des auto touring) ­waren die Pioniere.

Gas-Motoren sind schon lange eine Alternative, sowohl mit Flüssiggas als auch Erdgas als Kraftstoff. Im aktuellen Motorenspektrum sind die Erdgas-Autos eine interessante Alternative. (Hier geht es zum aktuellen Dauertest des Seat Ibiza, einmal in Benzin und einmal in Erdgas.) Und dann gibt es noch den Brennstoffzellen-Antrieb, der Wasserstoff als Kraftstoff nutzt. Serienfahrzeuge mit Brennstoffzelle kann man auch in Österreich schon kaufen. (Häufige Fragen zur Brennstoffzelle, Österreich-Runde des auto touring mit zwei Brennstoffzellen-Autos, Test des Hyundai Nexo.)

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Aktuell ist die Vielfalt an Antrieben also so groß wie nie zuvor. Damit ist auch die Kauf-Entscheidung schwieriger geworden. Was sind die Vor- und Nachteile der jeweiligen Konzepte, und wohin geht die Reise? Wir beleuchten alle Konzepte und geben einen Überblick.

Benzin

Lange Zeit die technisch einfachste Motorisierung, mittlerweile aber hoch technisiert. Trend zum kleineren Hubraum ("Downsizing") und Turboaufladung. Abgasreinigung mittels Katalysator. Direkteinspritzung in die Zylinder sorgt für geringeren Verbrauch, aber auch für einen Anstieg von bislang beim Benzinmotor unproblematischen Abgas-Bestandteilen wie Partikel und Stickoxide (NOx). Daher sind die neuesten Motoren auch mit Partikelfiltern ausgerüstet. Benziner haben durch den "Diesel-Skandal" wieder an Bedeutung gewonnen. Bei der RDE-Messung eines Renault Mégane TCE 140 auf der Straße wurden die aktuellen Abgas-Grenzwerte deutlich unterschritten: Der NOx-Wert lag bei rund 15 mg/km, erlaubt wären beim RDE-Test auf der Straße 126 mg/km.

PLUSTankstellen-Dichte, Anschaffungspreis, Laufruhe, Reichweite.

MINUSVergleichsweise höherer Verbrauch und damit mehr CO2-Ausstoß.

Bestand.jpg Grafik: auto touring / Quelle: Statistik Austria © Grafik: auto touring / Quelle: Statistik Austria
Noch hat mehr als die Hälfte der in Österreich zugelassenen Pkw einen Dieselmotor.

Diesel

Vor rund drei Jahren hatte der Dieselmotor den Automarkt noch fest im Griff, fast 60 Prozent der österreichischen Neuwagenkäufer setzten auf den Selbstzünder. Die Gründe ­waren einfach: Dieselmotoren haben einen höheren Wirkungsgrad als Benziner, verbrauchen weniger Kraftstoff und emittieren daher auch weniger CO2. Darüber hinaus bieten sie ein höheres Drehmoment und sind etwas langlebiger als Benzinmotoren.

Das größte Problem des Diesels waren ­allerdings die hohen Stickoxid-Emissionen (NOx). Sie reizen und schädigen die Atem­wege von Menschen. Um diese zu senken, bedarf es moderner Abgassysteme. Doch die sind teuer. 2015 kam es so zum "Diesel-Skandal", als im Zuge von Tests an VW-Modellen festgestellt wurde, dass die Abgasbehandlung beim normalen Fahren reduziert und nur bei Abgastests auf dem Prüfstand voll aktiviert wurde.

Dass der Diesel heute dank hochmoderner Abgasreinigung noch lange nicht am Ende ist, zeigt unsere RDE-Messung auf der Straße mit einem VW Golf TDI mit 115 PS, der die aktuellen Abgas-Grenzwerte deutlich unterschritt: Der NOx-Wert lag bei rund 10 mg/km, erlaubt wären beim RDE-Test auf der Straße 168 mg/km.

PLUSVerbrauch, daher weniger CO2-Ausstoß, hohes Drehmoment, Reichweite.

MINUSAufwendige Abgasreinigung, in der Anschaffung und beim Service teurer als Benziner.

Neuzulassungen-B-D.jpg Grafik: auto touring / Quelle: Statistik Austria © Grafik: auto touring / Quelle: Statistik Austria
Seit 2018 werden in Österreich mehr Benziner als Diesel-Pkw erstzugelassen.

Hybrid

Hybridmodelle sind Fahrzeuge mit einer Kombination aus Verbrennungs- und Elektromotor. Ein kleiner Akku wird in erster Linie durch das Verzögern des Fahrzeuges geladen ("rekuperieren"), statt an den Bremsscheiben kinetische Energie in ungenützte Wärme zu verwandeln. Damit lohnt sich ein Hybrid vor allem in der Stadt mit den ständig wechselnden Geschwindigkeiten. Voll-Hybride können kurze Strecken auch rein elektrisch zurücklegen, bei Mild-Hybriden agiert der E-Motor nur unterstützend.

PLUSNiedriger Verbrauch vor allem in der Stadt, keine Stromtankstelle notwendig.

MINUSAnschaffungskosten, höherer Verbrauch auf Autobahn, Eigengewicht, kleiner Kofferraum.

Plug-in-Hybrid

Hybridfahrzeuge, deren Batterie auch an der Steckdose aufgeladen werden kann, heißen Plug-in-Hybride. Sie haben einen deutlich stärkeren Elektromotor und einen größeren Akku als normale Hybride. Damit können sie zwischen 30 und 60 km rein elektrisch fahren.

Sie eignen sich besonders dann, wenn das Fahrzeug überwiegend für Fahrten innerhalb der elektrischen Reichweite verwendet wird und zu Hause oder am Arbeitsplatz wieder aufgeladen werden kann. Bei leer gefahrener Batterie erhöht sich der Spritkonsum auf oder sogar über das Niveau eines reinen Verbrenners. Das Prozedere zur Normverbrauchsermittlung begünstigt die Plug-in-Hybride, daher kommen extrem niedrige Werte zustande. In der Praxis kann der Kraftstoffverbrauch von null (bei täglichem Laden und kurzen Strecken) bis sehr hoch (Langstrecke ohne Aufladen der Batterie) variieren. (Hier geht es zum Dauertest des VW Golf GTE.)

PLUSEmissionsfrei im elektrischen Betrieb, rund 50 Kilometer Reichweite mit Strom. 

MINUSHohe Anschaffungskosten, hoher Verbrauch auf Langstrecke, höheres Eigengewicht.

Neuzulassungen-sonstiges.jpg Grafik: auto touring / Quelle: Statistik Austria © Grafik: auto touring / Quelle: Statistik Austria
Der Anteil von Elektroautos an den Erstzulassungen liegt bereits bei 4,4 Prozent.

Elektro

Erst mit der Entwicklung der modernen Lithium-Ionen-Akkus wurden massentaugliche E-Autos möglich. Mittlerweile gibt es schon ein großes Modellangebot, fast ­wöchentlich kommt ein neues E-Auto dazu. Teilweise bieten sie Reichweiten über 400 km und sind absolut alltagstauglich.

CO2-freies Fahren, die Vorgaben zur Reduzierung von Treibhaus­gasen und staatliche Förderungen bescheren den E-Autos aktuell einen regelrechten Boom. Während Diesel (–34%) und Benziner (–44%) in der aktuellen Krisensituation abstürzen, steigerten sich die E-Auto-Verkäufe von Jänner bis August um 9% im Vergleich zum Vorjahr auf 6.996 Stück und haben schon einen Neuzulassungsanteil von 4,4%.

Problemfelder sind die möglichst umweltschonende Rohstoffgewinnung (Lithium, Kobalt) und Akkuproduktion (sehr energieintensiv). Außerdem kann die Autoproduktion derzeit vielfach nicht mit der Nachfrage mithalten – lange Lieferzeiten sind die Folge. Im Betrieb sind sie nur dann wirklich umweltfreundlich, wenn sie mit Öko-Strom geladen werden. Und das Laden ist vielfach noch mühsam. Viele Anbieter und ebenso­viele Ladekarten (teilweise aber bereits übergreifend nutzbar) oder Abrechnung nach Ladezeit statt geladener Strommenge sind nur einige der Probleme.

PLUSEmissionsfreies Fahren, leise, bei Laden mit Ökostrom gute CO2-Bilanz.

MINUSAnschaffungspreis, Rohstoff-Gewinnung, teilweise Lade-Wirrwarr, Reichweite im Winter.

Hier gibt es alle Informationen des ÖAMTC zur Elektromobilität.

Wasserstoff

In der Brennstoffzelle wird Strom erzeugt, der einen E-Motor antreibt. Zusätzlich gibt es eine kleine Pufferbatterie, die das etwas langsame Ansprechen der Brennstoffzelle ausgleicht. Als Kraftstoff dient gasförmiger Wasserstoff, der mit einem Druck von 700 bar getankt wird. Beim Auspuff kommt nur Wasserdampf raus.

Prinzipiell ein zukunftsträchtiges Antriebskonzept, aktuell aber noch mit vielen Fragezeichen versehen. Teure Fahrzeuge: Aufgrund der niedrigen Produktionszahlen kostet ein Brennstoffzellen-Auto derzeit noch über 70.000 Euro. Infrastruktur: Es gibt aktuell nur wenige (sehr teure) Tankstellen. Wasserstoff: Der wird derzeit überwiegend aus fossilem Erdgas gewonnen. Effizienz: Bei Wasserstoff-Erzeugung aus Strom mittels Elektrolyse liegt die Energie-Effizienz weit unter einem E-Auto – mit dem gleichen Stromeinsatz fährt ein E-Auto etwa die 2,5-fache Strecke.

Trotzdem: Mittelfristig ist die Brennstoffzelle ein Zukunftskonzept, wenn es zu Strom-Überschuss beim Ökostrom kommt, der dann zur Wasserstofferzeugung genutzt wird. Der kann dann für Brennstoffzellen-Fahrzeuge verwendet werden, etwa für Lkw im Langstreckenverkehr.

PLUSEmissionsfreies Fahren, schnelles Auftanken, braucht keine großen Batterien an Bord.

MINUSTeuer, Wasserstoff derzeit überwiegend aus Erdgas hergestellt, Tankstellen-Netz.

Brennstoffzellen-Auto: Die ersten 100.000 Kilometer

Seit fünf Jahren ist ein Hyundai ix35 FCEV mit einem Brennstoffzellen-Antrieb im Fuhrpark des ÖAMTC im Dienst. Nach 100.000 Kilometer gibt es eine etwas durchwachsene Bilanz.

Positiv: Der Hyundai fährt sich wie ein normales E-Auto, lässt sich aber binnen weniger Minuten mit Wasserstoff für knapp 400 Kilometer auftanken. Auf der Autobahn sinkt die Reichweite etwas.

Negativ: In Österreich gibt es nur fünf Wasserstoff-Tankstellen. Je älter die Anlage, desto öfter gibt es Probleme beim Tanken.

Die Kosten: hoher Grundpreis (2015: 78.000 Euro), teures Tanken (ca. 50 Euro für eine Füllung).

Bei Kilometerstand 91.261 kam es zum Totalausfall, das Fahrzeug musste abgeschleppt werden. Nach langer Fehlersuche in der Werkstatt wurden die Pufferbatterie und mehrere Steckverbindungen im Hochvolt-Bereich ausgetauscht. Alle Details finden Sie hier

Hyundai_HE.jpg Helmut Eckler © Helmut Eckler
Hyundai ix35 FCEV: E-Auto mit eigenem Stromkraftwerk an Bord.

Erdgas

Erdgas ist im Vergleich zu Benzin oder Diesel die umweltfreundlichere Variante. Im Betrieb emittieren Erdgasfahrzeuge deutlich weniger CO2 als Pkw mit Diesel- oder Benzinmotoren. Es gibt bivalente und monovalente Fahrzeuge: Bivalente Modelle können wahlweise mit Erdgas oder Benzin betrieben werden, der Motor läuft grundsätzlich mit Erdgas, bei leerem Tank wird automatisch auf Benzin umgeschaltet. Monovalente Modelle werden dagegen primär mit Erdgas betrieben, der Benzintank ist maximal 15 Liter groß.

Das Erdgas-Tankstellennetz ist allerdings nicht sehr dicht und die Auswahl an Fahrzeugen nicht sonderlich groß, da nicht jeder Hersteller ein Modell im Programm hat.

PLUSWeniger CO2 als Benzin/Diesel, Schadstoff-Emission, Erdgas ist günstig und preisstabil.

MINUSTankstellennetz, Modell-Auswahl, kleinerer Kofferraum bei bivalenten Modellen.

PEMS_3.jpg Günter Rauecker
© Günter Rauecker

Der rollende Prüfstand beim ÖAMTC

Der ÖAMTC überprüft mit einem Mess-System zur mobilen Abgasmessung die Schadstoffwerte während einer realen Straßenfahrt. Die am Prüffahrzeug angebrachte Messbox enthält verschiedene Schadstoffsensoren, eine Wetterstation, ein GPS-System und eine Aus­wertungseinheit. Ein am Auspuffendrohr des Fahrzeugs montierter Abgasmassendurch­flussmesser, durch den das gesamte Abgas des Fahrzeugs geleitet wird, entnimmt mit einer Sonde die für die Messung ausreichende Abgasmenge. Über beheizte Schläuche wird während der Fahrt das Abgas kontinuierlich den Analysatoren in der Messbox zugeführt. In Echtzeit wird der Ausstoß von CO, CO2, NOX (NO + NO2) sowie Partikel zusammen mit den zu­gehörigen Motor-, Fahrzeug- und Umgebungsparametern aufgezeichnet.

Um eine gültige RDE-Messung (Real Driving Emissions) zu erzielen, müssen gesetzliche Rahmenbedingungen eingehalten werden. Die Fahrtdauer muss zwischen 90 Minuten und 120 Minuten betragen. Es sind drei Streckenanteile (Stadt max. 60 km/h, Landstraße max. 90 km/h und Autobahn min. 90 km/h) mit jeweils 16 Kilometern festgelegt, beginnend mit dem Stadtanteil. Außerdem sind Kriterien zur Geschwindigkeit und Beschleunigung sowie Umweltbedingungen (Temperaturbereiche und Höhenlage) einzuhalten.

PEMS_1.jpg Günter Rauecker © Günter Rauecker
Aufwendige Montage des rollenden Labors beim ÖAMTC.

Damoklesschwert "Flottenverbrauch"

Bis 2021 dürfen die verkauften Autos in Europa im Durchschnitt nur mehr 95 Gramm CO2 pro Kilometer ausstoßen, gemessen am Normverbrauch (das entspricht rund 3,7 Liter Diesel oder 4 Liter Benzin pro 100 Kilometer). Für jedes Gramm mehr sind 95 Euro Strafe fällig, multipliziert mit der verkauften Anzahl an Fahrzeugen pro Marke. Da stehen also teil­weise Milliarden an Strafzahlungen im Raum, vor allem für die großen Hersteller. Spezifisch ist der Flottenverbrauch an das Auto-Durchschnittsgewicht einer Marke gekoppelt: Je höher, desto mehr CO2 ist erlaubt. Ein niedriges durchschnittliches Leergewicht senkt das Limit.

Grundsätzlich ist damit auch klar, warum gerade 2020 viele neue E-Autos mit 0 Gramm CO2-Ausstoß auf den Markt kommen, ebenso Plug-in-Hybride mit sehr geringem Norm-Ausstoß. Zusätzlich zählen Fahrzeuge unter 50 Gramm beim Flottenverbrauch 2020 doppelt. Die Trends weg vom Diesel und zusätzlich hin zum SUV machen es für die Hersteller aber nicht leichter. Auch könnten die Strafzahlungen dazu führen, dass sich Hersteller vom europäischen Markt zurückziehen, wenn sie mehr zahlen müssen, als sie in Europa verdienen.

ÖAMTC/Postl Thomas Hametner, ÖAMTC-Cheftechniker

Die Zukunft ist vielfältig

Kommentar des ÖAMTC-Cheftechnikers

In den nächsten Jahren werden wir ein breites Spektrum an Antriebsarten sehen. Die einzig wahre Lösung gibt es nicht. Der Dieselskandal bewirkte, dass die aktuellen Verbrennungsmotoren inzwischen so schadstoffarm sind, dass die gesetzlichen Limits um ein Vielfaches unterschritten werden. Das überprüfen wir laufend mit Messungen auf der Straße. Neueste Technologien sowie zusätzliche Elektrifizierung ermöglichen zudem eine weitere Reduzierung des CO2-Ausstoßes. Somit bleibt auch in Zukunft der Verbrennungsmotor ein attraktiver, sparsamer und umweltschonender Antrieb.

Um eine weitere Reduzierung des CO2-Ausstoßes der auch noch 2030 bestehenden Fahrzeugflotte zu gewährleisten, muss man sich mit den Themen Bio-Fuels (aus Abfällen und Reststoffen) und synthetische Kraft­stoffe beschäftigen.

Den Vorzügen von Wasserstoff (etwa emissionsfreies Fahren, Reichweite und schnelles Tanken) stehen gravierende Nachteile gegenüber: hohe Anschaffungskosten oder die geringe Tankstellendichte.

Die Produktion von synthetischen Kraftstoffen und Wasserstoff erfordert sehr viel Energie. Diese muss regenerativ sein. Das gilt auch für die E-Mobilität, sonst werden die Emissionen nur zur Stromerzeugung verschoben.

Emissionsfreies Fahren bis zu 400 km und hohe Förderungen lassen E-Autos sehr attraktiv erscheinen. Diese Vorteile werden im Moment vor allem von Firmen genutzt. Im privaten Sektor herrscht noch Unsicherheit bezüglich Verfügbarkeit von Ladesäulen, Preistransparenz, Wiederverkaufswert und Akkuhaltbarkeit. Um diese Unsicherheit zu nehmen, beschäftigen wir uns beim ÖAMTC mit diesen Themen. Entsprechende Pro­dukte sind im Entstehen und Entwicklungsprojekte gestartet. Somit sehen wir der mobilen Zukunft positiv entgegen.

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