Alternative Antriebe: Elektromobilität, Wasserstoff & Co.

Bis 2050 sollen die Treibhausgasemissionen im Vergleich zu 1990 um 55 % sinken. Einen großen Anteil daran hat der Verkehr. Aber seit 2010 haben die Emissionen hier sogar zugenommen. Ein neuer Rekordwert konnte 2020 nur aufgrund der Corona-Pandemie vermieden werden. Schuld am Anstieg sind vor allem Anzahl und Größe der Autos. Wir haben uns die alternativen Antriebe angesehen, mit denen sich die Schadstoffemissionen im Verkehr reduzieren lassen.

10.09.2021 von Tabatha - Lesezeit: 9 Minuten

Erneuerbare Energien im Verkehrssektor.

Während im Strommarkt bereits rund 45 % der Energie aus regenerativen Quellen stammen, sind es im Verkehrssektor bisher nur rund 7 % (Quelle: Umweltbundesamt). Wenn wir unsere Klimaziele erreichen wollen, muss sich hier etwas ändern. Welche Autos wir fahren und mit welchem Kraftstoff wir sie antreiben, macht einen entscheidenden Unterschied, wenn es um den Ausstoß von Schadstoffen geht.

So groß ist der Anteil verschiedener Antriebstypen am Pkw-Bestand.

Wasserstoff, Bioethanol, CNG und LPG, E-Fuels sowie Strom sind Alternativen für fossile Brennstoffe wie Benzin und Diesel. Letztlich wird es – genauso wenig wie im Strommarkt – nicht eine einzige Technologie geben, sondern ein gesunder Mix verschiedener Antriebstechnologien sein, bei der die jeweiligen Stärken geschickt genutzt werden.

Und wie sieht der Stand der Dinge aus? Laut dem Kraftfahrt-Bundesamt setzte sich der Pkw-Bestand zum 1.1.2021 folgendermaßen zusammen:

	Bestand	Anteil am Pkw-Bestand	Entwicklung zum Vorjahr
Benziner	31,4 Mio.	65, 2 %	-0,1 %
Diesel-Fahrzeuge	15,1 Mio.	31,2 %	-0,3 %
E-Autos	309.083	0,6 %	+ 126,2 %
Hybridfahrzeuge	1 Mio.	2,1 %	+ 86,2 %
davon Plug-in-Hybride	279.861	0,6 %	+ 173,9 %
Flüssiggas-angetriebene Pkw	346.765	0,7 %	- 6,7 %
Erdgas-angetriebene Pkw	83.067	0,2 %	+ 1,1 %
Wasserstoffbetriebene Pkw	808	–	+ 59,4 %

Bioethanol zur Senkung von CO2-Emissionen.

Bioethanol ist ein Kraftstoff, der durch die Fermentation von Pflanzen gewonnen und Superbenzin (Super E5, Super E10) beigemischt wird. Der Buchstabe E steht dabei für Ethanol. Verbreitet an den Tankstellen sind für Super E5 auch die Bezeichnung "ROZ 95" oder "Super 95". Super E10 hat noch einmal mehr Ethanol. Etwa 90 % aller benzinbetriebenen PKW können E10 tanken. Fast alle Autos mit einer Zulassung ab etwa 2010 sind von ihren Herstellern für E10 freigegeben. Zur Sicherheit am besten einfach mal anschauen, ob dein Fahrzeug dabei ist.

Insgesamt wird nur etwa 1 % des Bioethanols als reiner Kraftstoff verkauft. Der Bundesverband der deutschen Bioethanolwirtschaft (BDBe) zieht für das Jahr 2020 folgendes Fazit:

„Somit erhöhte sich die Beimischung von Bioethanol zu den Benzinsorten Super E10, Super Plus und Super (E5) von 6,0 Vol.-Prozent im Jahr 2019 auf 6,4 Vol.-Prozent im zurückliegenden Jahr. Der Marktanteil von Super E10 stieg von 13,7 Prozent im Jahr 2019 auf 14,0 Prozent im Jahr 2020." – BDBe

Da Ethanol einen um 35 % geringeren Energiegehalt hat als normale Kraftstoffe, wird bis zu ein Drittel mehr davon verbraucht. Bis Ende 2015 war Bioethanol durch die steuerliche Begünstigung deutlich billiger als herkömmliches Superbenzin, was diesen Mehrverbrauch aus Kostensicht ausgeglichen hat. Seit 2016 steigen die Preise für Bioethanol jedoch und variieren zudem nach Region.

Als größter Vorteil von Bioethanol wird häufig der geringere CO2-Verbrauch genannt. Wirklich nachhaltig ist Bioethanol aber nur dann, wenn es aus organischen Reststoffen gewonnen wurde und nicht aus Getreide oder Zuckerrüben, die extra für diesen Zweck gepflanzt wurden. Das nimmt der Landwirtschaft Ackerflächen für Lebensmittel. Stattdessen sollte das Bioethanol etwa aus Reststoffen der Nahrungsmittelproduktion gewonnen werden und diese so nachhaltiger machen. Auch auf umweltverschmutzende Pestizide sollte bei der Herstellung von Bioethanol verzichtet werden.

>>> Übrigens: Auch das Biogas von Polarstern wird aus Reststoffen gewonnen.

Gas als Kraftstoff: CNG, LPG und LNG.

Auch Gas eignet sich als alternativer Antrieb für Fahrzeuge. Dabei unterscheidet man zwischen „Compressed Natural Gas“ (CNG) und „Liquified Petroleum Gas“ (LPG). Das “Liquefied Natural Gas” (LNG) wird im Straßenverkehr momentan hauptsächlich bei Schwertransportern eingesetzt.

CNG ist natürliches Erdgas mit einem inzwischen wachsenden Anteil Biogas. LPG wiederum ist ein Nebenprodukt der Erdölverarbeitung und daher nicht regenerativ. Grundsätzlich sind beide Kraftstoffe umweltschonender als herkömmliches Benzin.

Der Umweltnutzen ist bei CNG jedoch höher: Bei einem Biogas-Anteil von 20 % spart man mit CNG als Kraftstoff schon ca. 35 % CO2 im Vergleich zu Benzin. Je höher der Biogas-Anteil von CNG ist, desto größer fällt die CO2-Ersparnis aus. Zu 100 % CO2-neutral ist CNG allerdings nur, wenn es aus regenerativen Quellen gewonnen und nachhaltig hergestellt wird. Bei LPG liegt die CO2-Ersparnis im Vergleich zu Benzin bei ca. 15 %. Der geringere CO2-Ausstoß liegt an der chemischen Zusammensetzung von CNG und LPG. Bei der Verbrennung entsteht weniger CO2, als bei anderen Kraftstoffen. Das ist auch der größte Vorteil beider Gas-Antriebsarten im Vergleich zu Benzin und Diesel.

Wie sieht es mit der Verfügbarkeit aus? Laut Initiative Zukunft Erdgas sind es im Mai 2021 rund 850 Erdgas-Tankstellen (CNG und LNG) deutschlandweit. Für LPG gibt es ca. 7.100 Tankstellen – laut dem deutschen Verband Flüssiggas (DVFG).

Das Tanken selbst ist preiswert: CNG ist etwa 50 % günstiger als Benzin und 33 % günstiger als Diesel. (Stand August 2020). LPG tankst du in Deutschland laut ADAC für ca. 0,65 Euro pro Liter. Bei LNG sind es ca. 0,80 Euro pro Liter.

“Ein flächendeckendes Angebot von Tankstellen mit CNG, LPG und LNG im Angebot wird es wohl auch in Zukunft nicht geben. Die Installation von CNG-Zapfsäulen setzt regional ein Erdgasnetz voraus. Weiterhin steht auch die Befristung der Subventionierung einer weiteren Ausdehnung des LPG- und CNG-Netzes entgegen. Und bei LNG ist der hohe technische Aufwand ein Hindernis.” – Strom Magazin

Die Anschaffung eines Erdgas-Fahrzeugs ist zwar mit höheren Kosten verbunden, durch die niedrigen Kraftstoffpreise können diese aber bei entsprechendem Gebrauch ausgeglichen werden. Um diese alternativen Antriebe attraktiver zu machen, gibt es in Deutschland eine steuerliche Begünstigung für CNG bis Ende 2026 (stufenweiser Abbau ab 1.1.2024) und für LPG (ebenfalls schrittweise verringert) bis Ende 2022.

Wann ist nun welcher Antrieb am sinnvollsten?

CNG ist beim Verbrennen noch sauberer als LPG und hat eine höhere Energiedichte. Es lässt sich außerdem mit Biogas und synthetischem Gas mischen und kann dadurch einen Teil erneuerbare Energien enthalten. CNG ist allerdings aufgrund des hohen Drucks mit recht viel Aufwand beim Transport verbunden. Typischerweise kommen Fahrzeuge mit CNG-Antrieb bei Taxiunternehmen oder bei Flotten-Betreibern zum Einsatz.

LPG hingegen ist ein Nebenprodukt der Erdölverarbeitung. Transport und Tanken sind weniger aufwendig als bei CNG. Übrigens lassen sich die meisten herkömmlichen Fahrzeuge mit Benzinmotor auf den Antrieb mit LPG umrüsten. Die Kosten für so einen Umbau liegen bei einem Mittelklasse-Pkw bei etwa 1.500 bis 3.000 Euro.

Wieder anders ist es bei LNG: Hier handelt es sich um verflüssigtes Erdgas. Da das Erdgas in flüssiger Form deutlich weniger Raum einnimmt, eignet sich LNG insbesondere für Schwertransport auf langen Strecken.

Fazit: Da CNG, LPG und LNG ganz unterschiedlich eingesetzt werden, stehen sie nicht in Konkurrenz zueinander. Als Brückentechnologie leisten sie alle einen Beitrag.

Mobil unterwegs mit Wasserstoff.

Wasserstoff wird heiß diskutiert. Er bietet als Antrieb viel Potenzial. Vor allem dann, wenn der Wasserstoff grün hergestellt wird. Bislang sind laut Kraftfahrt-Bundesamt nur etwa 800 Wasserstoff-Pkw zugelassen. Zwar wächst der Bestand, doch damit sich Wasserstoffautos durchsetzen, müssen die Technologie günstiger und die Infrastruktur besser werden. Also ist Wasserstoff gar nicht so toll? So einfach ist das nicht. In anderen Einsatzbereichen wie dem Schiffs- und Flugverkehr wird Wasserstoff als Energieträger bereits sinnvoll eingesetzt und hat enormes Potenzial:

Der große Vorteil von Wasserstoff als Kraftstoff ist klar: Bei der Verbrennung entstehen kaum Emissionen. In der Brennstoffzelle erfolgt eine chemische Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff, bei der elektrische Energie erzeugt wird. Die zentrale Frage hierbei ist: Wie wurde der Wasserstoff hergestellt? Kommt er aus fossilen Quellen, ist ein Wasserstoffauto natürlich nicht wirklich nachhaltig. Dass es auch grün geht, zeigt ein Mieterstromprojekt von Polarstern in Esslingen. Hier wird mittels Mieterstrom erzeugte, überschüssige Sonnenergie zur Erzeugung von grünem Wasserstoff genutzt: Dieser Wasserstoff kann dann als Kraftstoff in Brennstoffzellen-Fahrzeugen genutzt werden. Mehr zum Projekt Wasserstoff im Mieterstrom kannst du hier nachlesen.

Der Unterschied zwischen sogenanntem blauen Wasserstoff und grünem Wasserstoff: Blauer Wasserstoff wird aus Erdgas gewonnen. Dabei entsteht aber auch CO2. Dieses wird jedoch gespeichert und gelangt nicht in die Atmosphäre. Diese umstrittene Technologie nennt man "Carbon Capture and Storage" (CCS). Grüner Wasserstoff wird durch Elektrolyse aus Wasser mithilfe von Ökostrom erzeugt. So entsteht erst gar kein CO2.

Die Betankung mit Wasserstoff geht zwar deutlich schneller als das Laden eines Elektroautos, aber es fehlt an entsprechenden Wasserstofftankstellen. Deutschlandweitgibt es nur etwa 92 (Stand Mai 2021) solcher Tankstellen. Auch ist das Material für einen Katalysator momentan noch sehr teuer. Der Deutsche Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Verband (DWV) argumentiert, dass immer weniger Material gebraucht wird und so die Preise sinken werden.

Mehr über die Nutzung von Wasserstoff erfahren

Da Wasserstoff als Ersatz für Öl, Kohle, Gas und Co. immer gefragter wird, wird sich der globale Wasserstoffbedarf einer aktuellen Studie von PwC zufolge bis 2040 von 2.400 auf 4.590 Twh steigen. Das ist beinahe das Doppelte. Umso wichtiger ist die nachhaltige Erzeugung von grünem Wasserstoff.

Synthetische Kraftstoffe aus erneuerbarer Energie.

Sogenannte E-Fuels werden mittels Strom hergestellt, etwa aus Biomasse („Biomass to Liquid“) oder grünem Wasserstoff („Power to Liquid“). Wird in der Erzeugung der E-Fuels erneuerbar erzeugter Strom genutzt, dann sind E-Fuels eine wirklich nachhaltige Alternative. Zudem können E-Fuels in ganz normalen Verbrennungsmotoren eingesetzt werden. Das Problem der Infrastruktur fällt hier somit weg. Klingt eigentlich perfekt. Wo ist der Haken?

Bisher bleibt der Durchbruch aus: Die Herstellung synthetischer Kraftstoffe ist mit hohen Kosten und viel Aufwand verbunden. Gleichzeitig ist der Wirkungsverlust hoch. Das bedeutet, dass viel erneuerbare Energie nötig ist, um die synthetischen Kraftstoffe herzustellen. Doch durch weitere Forschung und Entwicklung und den Einsatz in der Automobilpraxis, wird die Erzeugung immer günstiger, prognostizieren Experten. Die aktuell drohende “Ökostromlücke” ist trotzdem ein Hindernis für den Durchbruch synthetischer Kraftstoffe. In einer Studie des Öko-Institutes von 2020 heißt es:

“Bei der Produktion in Deutschland müssten für die Kraftstoffproduktion in dieser Größenordnung 485 - 610 Offshore-Windräder oder 2.300 - 2.900 Onshore-Windkraftanlagen zusätzlich zu dem ohnehin angestrebten Ausbau der erneuerbaren Energien den Betrieb aufnehmen.” – Öko-Institut.

Können E-Fuels – ausreichend Ökostrom vorausgesetzt – die Lösung für eine erfolgreiche Energiewende im Verkehrssektor sein? Nicht unbedingt, sagen Experten. Die Verkehrswende funktioniert nur mit einer Mischung der verschiedenen Technologien. Und E-Fuels sollen auch gerade für den Einsatz im Luft- und Schiffsverkehr sinnvolle Alternativen für bisherige fossile Kraftstoffe sein.

>>> Mehr über E-Fuels erfahren.

Elektroantrieb: Umweltbilanz von (Öko-)Strom als Kraftstoff.

Anfang 2023 waren auf Deutschlands Straßen mehr als eine Million Elektroautos unterwegs. Hinzu kommen die Plug-In- und reinen Hybrid-Fahrzeuge. Bis zu den 7 bis 10 Millionen Fahrzeugen, die von der Bundesregierung bis 2030 angestrebt werden, fehlt also noch einiges. Doch für den Ausbau der Elektromobilität wird einiges getan: Die Bundesregierung will in Deutschland bis 2022 mit 55.000 öffentliche Ladepunkte einrichten. Auch werden 50 Millionen Euro für private Lademöglichkeiten zur Verfügung gestellt.

Ein weiterer Vorteil sind die verfügbaren Förderungen und Prämien. 2023 gibt es bis zu einem Kaufpreis von 40.000 Euro eine Förderung von 4.500 Euro. Zusammen mit dem Zuschuss der Autobauer liegt die Kaufprämie bei insgesamt 6.750 Euro. Elektroautos, die mehr als 40.000 und weniger als 65.000 Euro kosten, werden mit insgesamt 4.500 Euro gefördert. E-Autos, die mehr als 65.000 Euro kosten sowie Plug-In-Hybride werden nicht gefördert.

Generell sind viele Elektroautos heute nicht mehr so teuer, wie noch vor ein paar Jahren. Es gibt sie schon unter 20.000 Euro. Und im Betrieb sind sie bereits günstiger als klassische Verbrenner – und sparen deutlich mehr CO2. All das führt dazu, dass Strom als alternativer Antrieb immer interessanter wird.

>>> Die Top Elektroauto-Modelle findest du hier.

Eine Studie vom ADAC zeigt, dass es bei Elektroautos große Unterschiede in Bezug auf Reichweite und Verbrauch gibt. So verbrauchen z. B. größere Autos mit leistungsstärkeren Batterien natürlich mehr Energie. Allgemein rechnet sich ein Elektroauto aus CO2-Sicht am schnellsten, wenn es mit Ökostrom betrieben wird.

>>> Wann sich dein Elektroauto für die Umwelt lohnt.

Plug-in-Hybride werden gerne als Übergangstechnologie gesehen und ihr Anteil am Pkw-Bestand ist mit 0,6 % ähnlich wie der von reinen Elektroautos. Allerdings haben sie nicht nur Vorteile und sind (nutzungsabhängig) auch nicht so klimaschonend wie Elektroautos.

>>> Mehr zum Thema Plug-in-Hybrid erfahren.

CO2-Bilanz: E-Auto vs. Verbrenner

Entdecke unsere Autostrom-Tarife mit der Extraportion Energiewende.

Polarstern bietet zwei Tarife für Elektroautos: Wirklich Autostrom und Wirklich Autostrom Plus. Bei beiden Tarifen bekommst du 100 % CO2-neutralen Ökostrom aus Deutschland. Außerdem gibt es einen Gutschein für Ladezubehör als Goodie dazu. Und on top treibst du mit einem Tarif bei Polarstern die Energiewende mit jeder Kilowattstunde voran wie sonst bei keinem Versorger. Wirklich.

Mit Wirklich Autostrom Plus profitierst du außerdem von den Vorteilen eines unterbrechbaren, separaten Zählers und sparst so zusätzlich zu deinem Autostrom-Spezialtarif Geld. Wie das geht? Voraussetzung ist ein eigener Stromzähler für die Ladestation, beim Netzbetreiber angemeldet als steuerbare Verbrauchseinrichtung. Mit Wirklich Autostrom Plus erhältst du dann automatisch eine Vergütung für diese Steuerbarkeit und das netzdienliche Laden: das Netzentgelt im Arbeitspreis reduziert sich um 60 %.

Hier findest du alle Details zu unseren Autostrom-Tarifen

Alternative Antriebe: Die Mischung macht‘s.

Um wirklich die Energiewende in der Automobilbranche zu schaffen, ist eine Mischung verschiedener Technologien die beste Lösung. Ein Ansatz allein wird die Energiewende im Verkehrssektor leider nicht herbeiführen können.

So sehen das auch kanadische und deutsche Forscher, die im Fachmagazin Nature einen Diskussionsbeitrag zum Thema veröffentlicht haben. Die Kernaussage ist, dass ein politischer Hebel allein nicht reichen wird. Es braucht auch noch weitere Maßnahmen, wie Subventionen und Vorschriften, um die Verkehrswende über die Bühne zu bringen.

„Es gibt für die überfällige Verkehrswende nicht einen einzigen Hebel, da ist den Autoren des vorliegenden Beitrags zuzustimmen. Es muss immer einen Mix an regulatorischen und preislichen Instrumenten geben, ambitionierte Standards und Grenzwerte sowie ein steigender CO2-Preis sind dabei unverzichtbar. Dabei kann und muss die Europäische Union Vorreiter sein.“ – Weert Canzler vom Wissenschaftszentrum Berlin für Sozialforschung (WZB)

Generell sind alternative Antriebe wie Bioethanol besser als rein fossile Kraftstoffe. Allerdings müssen diese alternativen Antriebe zu 100 % erneuerbar sein. Wer sich nach einem neuen umweltfreundlichen Auto umsieht, ist aktuell mit einem Elektroauto gut bedient. Die Lademöglichkeiten unterwegs sind vergleichsweise gut und theoretisch kann das Auto an jeder normalen Schuko-Steckdose aufgeladen werden. Die Reichweite erfüllt bereits heute die Bedürfnisse der alltäglichen Mobilität.

>>> Warum sich ein Elektroauto heute mehr denn je lohnt.

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWI) stellt fest:„Elektromobilität ist weltweit der Schlüssel klimafreundlicher Mobilität. Der Betrieb von Elektrofahrzeugen erzeugt insbesondere in Verbindung mit regenerativ erzeugtem Strom deutlich weniger CO2.“

Wichtig dabei ist überall das Laden von Ökostrom. Wir bei Polarstern bieten dafür spezielle Tarife an:

Alles über Wirklich Autostrom & Wirklich Autostrom Plus von Polarstern

Checkliste: Pro und Contra der alternativen Antriebsformen.

Bioethanol.

Pro:

nachhaltig, wenn es aus organischen Reststoffen gewonnen wird
geringer CO2-Verbrauch

Contra:

wird nicht immer aus organischen Reststoffen gewonnen
oftmals Nutzung von Ackerflächen für die Kraftstofferzeugung statt für Ernährung
teilweise Einsatz schädlicher Pestizide in der Herstellung der Ressourcen