Was ist der Kfz Antrieb der Zukunft?
Nüchtern betrachtet führt als Antrieb für sämtliche Fahrzeuge am Elektromotor kein Weg vorbei. Kein anderes technisches System, welches chemische oder elektrische Energie in kinetische Energie umwandelt, kann momentan mit dem Wirkungsgrad, den Herstellungskosten, dem Leistungsgewicht, dem Drehmomentverhalten und dem Verschleiß des E-Motors mithalten. Zudem besitzt der E-Motor noch großes Potenzial für technische Verbesserungen.
Eine andere Frage ist, wie dem E-Motor die notwendige elektrische Energie zugeführt wird. Bei einem Kraftfahrzeug im heutigen Sinne sollte idealerweise die zum Fahren benötigte Energie während der Fahrt mitgeführt oder zugeführt werden können. Fahrzeugexterne Systeme, wie z.B. Stromabnehmer oder induktive Energiezuführungen sind nur bei an einen festen Fahrweg gebundenen Fahrzeugen, z.B. Schienenfahrzeugen oder auf Autobahnen, praktikabel, wobei die Infrastrukturkosten sehr hoch sind. Somit bleibt mittelfristig als praktikabelste Lösung für Kraftfahrzeuge im heutigen Sinne, die benötigte Energie mitzuführen.
Theoretisch gibt es unzählige Möglichkeiten, die für den Betrieb eines E-Motors notwendige Energie in einem Fahrzeug mitzuführen - das ist ein weiterer Vorteil des E-Motors: Elektrische Energie kann auf sehr verschiedene Weise aus anderen Energiequellen gewonnen werden. Von etwas esoterischen und im Alltag unpraktikablen Methoden, z.B. Kernspaltungsreaktoren, Radionuklidbatterien usw. mal abgesehen sind momentan chemische Energiespeicher (also Batterien/Akkus) oder Brennstoffzellen die am nächsten liegenden Formen, wie Energie während der Fahrt mitgeführt werden kann. Wegen der geringeren Energiedichte der Batteriespeicher und den erforderlichen, im Vergleich zum Tanken von Brennstoffen, relativ langen Aufladezeiten von Akkus wird in der Öffentlichkeit oft die Brennstoffzelle, speziell in der Form der Wasserstoff-Brennstoffzelle, als gegenüber dem Batteriespeicher überlegen wahrgenommen, meist aus der Hoffnung heraus, man könne an bisherigen Nutzungsgewohnheiten festhalten (Fahren - Tanken - Fahren…).
In Fachkreisen ist jedoch inzwischen unbestritten, dass zumindest im Bereich der PKW Akkusysteme heute wesentlich praktikabler, günstiger und alltagstauglicher sind, als Brennstoffzellen. Zum einen ist der Wirkungsgrad der gesamten Energiewandlungskette in der Wasserstoff-Brennstoffzellentechnik im Vergleich zur Akkutechnik um ein Vielfaches schlechter. Zum anderen fehlt momentan die Infrastruktur, umweltfreundlich und CO₂ - neutral ausreichend Wasserstoff zu einem konkurrenzfähigen Preis herzustellen. Der Wasserstoff, der momentan an den Tankstellen für H₂ - Fahrzeuge verkauft wird, wird fast ausschließlich aus Erdgas, also einem fossilen Energieträger gewonnen. Dazu kommen noch Problematiken der Transport- und Verteilungsinfrastruktur für den Wasserstoff.
Batteriefahrzeuge sind momentan bei vergleichbarer Fahrzeuggröße und Anschaffungspreis in der Reichweite den wenigen verfügbaren Wasserstoffautos überlegen. Auch der in der Öffentlichkeit oft angeführte Vorteil des schnellen Nachtankens bei H₂-Auto relativiert sich bei genauer Betrachtung: Zwar kann ein Auto an einer Tanksäule innerhalb von ca. 3–4 Minuten vollgetankt werden. Bevor die Säule danach jedoch für den nächsten Tankvorgang bereit ist, vergehen nicht selten 15–20 Minuten. Und da Wasserstoff eine extrem geringe Dichte hat, neigt er dazu, auch durch sehr gute Dichtungen und Behalter hindurch zu diffundieren, wodurch ständig ein gewisser Verlust eintritt. Die Autoindstrie forscht bereits seit ca. 50 Jahren an der Lösung derartiger Probleme, aber dennoch sind sie nicht abschließend gelöst und die Anzahl am Markt verfügbarer Autos mit Wasserstoff-Brennstoffzelle ist nach wie vor sehr gering.
Momentan verspricht die Batterietechnik die größeren Forschungserfolge. Energiedichte, Rohstoffeffizienz und nicht zuletzt die Ladeleistungen konnten innerhalb weniger Jahre entscheidend verbessert werden, und die Entwicklung steht erst am Anfang. Zudem lässt sich ein Batteriefahrzeug überall dort nachladen, wo ein Stromanschluss vorhanden ist, was den vermuteten Nachteil der langen Ladezeit relativiert, denn viele PKW sind einen Großteil ihrer Nutzungszeit irgendwo geparkt. Einzig auf Langstreckenfahrten, die über die Reichweite des Akkus hinausgehen, muss unterwegs auf Schnellladestationen zurückgegriffen werden. Aber auch hier ist es inzwischen möglich, Energie für ca. 400 km Autobahnfahrt in 25 Minuten nachzuladen, und damit ist keinesfalls das Ende der Entwicklung erreicht. Und da elektrische Energie auf so viele unterschiedliche Arten gewonnen werden kann, ist ein komplett CO₂-neutraler Betrieb auch heute schon praktisch möglich.
Meine Antwort lautet also: Für die absehbare Zukunft ist für Kraftfahrzeuge der Elektromotor in Verbindung mit einem Akkumulator das Antriebssystem der Wahl.