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Pkw-Antriebssysteme

Immer vielfältiger und intelligenter

Zu den größten Herausforderungen der Fahrzeughersteller gehört die EU-Vorgabe, den CO2-Ausstoß von neu zugelassenen Pkw bis 2020 von heute durchschnittlich 136 g/km auf 95 g/km zu reduzieren. In diesem Zusammenhang spielen die Verbesserung bestehender und die Weiterentwicklung neuer Antriebe eine zentrale Rolle.

Um kurz- bis mittelfristig positive Klimaeffekte zu erzielen, kommt der Weiterentwicklung von Otto-, Diesel- und Erdgas-Pkw eine entscheidende Bedeutung zu. Dabei spielt die intelligente Nutzung von Elektrizität in der Antriebstechnologie eine zentrale Rolle. Hier werden die Systeme immer vielfältiger - und energieeffizienter. So lassen sich durch moderne Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor und Start-Stopp-Automatik, die zusätzlich mit Bremskraftrückgewinnung arbeiten, Emissionen im Pkw-Verkehr erheblich reduzieren. Diese Systeme werden auch Mikro- bzw. Mild-Hybride genannt.

Elektrizität spart Kraftstoff

Mit intelligenter Nutzung von Elektrizität im Auto von heute lässt sich viel Kraftstoff sparen. Das hilft dem Klima mehr und schneller als Elektroautos von morgen.

Eine weitere Stufe der Elektrifizierung stellen Voll-Hybride dar, die neben einem Verbrennungsmotor auch einen Elektromotor besitzen. Die Herstellung von Voll-Hybrid-Fahrzeugen ist zurzeit noch mit hohen Kosten verbunden. Zudem hebt das hohe Gewicht der Batterien die Energiesparvorteile zum Teil wieder auf.

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Längerfristig werden die Voll-Hybride nahezu vollständig von größtenteils rein elektrisch fahrenden Plug-in-Hybriden abgelöst. Schon heute emittiert ein Plug-in-Hybrid mit ca. 67 g im Vergleich zum Voll-Hybrid weniger als die Hälfte CO2 pro km. Kommt der Strom, mit dem die Batterie aufgeladen wird, ausschließlich aus erneuerbaren Quellen, werden Plug-in-Fahrzeuge noch umweltfreundlicher.

Das Gleiche gilt für Elektrofahrzeuge: Fahren diese mit Strom, der aus erneuerbaren Energien stammt, besitzen sie die beste CO2-Bilanz aller Antriebsarten. Mit dem Strommix von heute, bei dem der Anteil der Erneuerbaren an der Erzeugung 18 Prozent beträgt, sind sie jedoch kaum klimafreundlicher als moderne Pkw mit sparsamen Verbrennungsmotoren. Noch nicht gelöst sind außerdem Fragen, wie zum Beispiel die Reichweite erhöht oder die Lebensdauer der Batterien verlängert werden kann.

Eine Möglichkeit zur Erhöhung der Reichweite bieten Elektrofahrzeuge, die zusätzlich über einen kleinen Verbrennungsmotor verfügen. Da der Verbrennungsmotor zwar die Batterie nachlädt, das Fahrzeug aber nicht direkt antreibt, ist auch die Reichweite eines Elektrofahrzeugs mit Range Extender immer noch geringer als die eines Plug-in-Hybrid.

Das bedeutet: Elektrofahrzeuge garantieren heute noch keine klimaschonende Mobilität, bieten weniger Leistung und Komfort als Pkw mit Verbrennungsmotoren - sind aber in der Anschaffung fast doppelt so teuer.

Wie wir die Entwicklung der gesamten Pkw-Flotte in Deutschland einschätzen, erfahren Sie hier.

Pkw mit Verbrennungsmotor

Verbrennungsmotor

Verbrennungsmotoren wandeln die Energie eines Treibstoffs - Benzin, Diesel oder Gas - in mechanische Arbeit um.

Heute sind Pkw mit Verbrennungsmotor häufig schon mit einer kraftstoffsparenden Start-Stopp-Automatik ausgestattet (Mikro-Hybrid). Dabei werden Starter und Generator durch eine elektrische Maschine ersetzt, die den Motor bedarfsgerecht an- und ausschaltet. Zudem verfügen sie vielfach über ein modernes Bremssystem, das die beim Bremsen frei werdende Energie in die Batterie zurückführt (Mild-Hybrid).

Durch den zunehmenden Einsatz dieser Technologien lassen sich die Verbrauchswerte der Pkw und damit die Emissionen immer weiter senken.

Voll-Hybrid

Voll-Hybrid

Beim Voll-Hybrid wird ein Verbrennungsmotor um einen kleinen Elektromotor ergänzt.

Entsprechend größer fällt die Batterie aus. Der Verbrennungsmotor treibt das Fahrzeug an, über kurze Distanzen können Voll-Hybride aber auch rein elektrisch fahren. Dabei produziert der in der Regel mit Ottokraftstoff betriebene Verbrennungsmotor den benötigten Strom. Die Batterieaufladung ist damit unabhängig vom Stromnetz.

Plug-in-Hybrid

Plug-in Hybrid

Plug-in-Hybride fahren rein elektrisch, verfügen aber über einen kleiner dimensionierten Verbrennungsmotor.

Der Verbrennungsmotor kommt zum Einsatz, wenn die Batterieladung nicht mehr ausreicht. Im Gegensatz zum Voll-Hybrid produziert der Verbrennungsmotor keinen Strom. Das Aufladen der Batterie erfolgt über den Anschluss an das Stromnetz.

Elektrofahrzeug

Elektrofahrzeug

Elektrofahrzeuge werden rein elektrisch angetrieben.

Sie verfügen über eine groß dimensionierte Batterie, die zumeist in den unteren Bereich der Karosserie integriert ist. Ihre Aufladung erfolgt über spezielle Ladesäulen.

Nach heutigem Stand der Technik geht man davon aus, dass eine Batterieladung für bis zu 200 km reicht. An der Steckdose beträgt die Ladezeit aktuell bis zu acht Stunden. Die Aufladung an Starkstrom-Schnellladesäulen dauert weniger als 60 Minuten, verkürzt jedoch die Lebensdauer der Batterie.

Elektrofahrzeug mit Range Extender

Elektrofahrzeug

Die Reichweite von Elektrofahrzeugen kann durch einen Range Extender erweitert werden.

Darunter versteht man einen kleinen Verbrennungsmotor, der im Unterschied zum Plug-in-Hybrid die Batterie zwar nachlädt, das Fahrzeug aber nicht direkt antreibt.

Pkw-Effizienz – so viel Zukunft steckt im Auto von heute

Pkw Effizienz

In allen Bereichen, in denen Energie zum Einsatz kommt, gilt es, die Energieeffizienz zu steigern. Das heißt, für den angestrebten Nutzen möglichst wenig Energie einzusetzen und damit Klima und Ressourcen zu schonen. Dies gilt auch für den Verkehrssektor. Hier können sich nicht nur neue Antriebstechnologien positiv auf die Effizienz der Fahrzeuge auswirken, sondern auch bauliche und technische Verbesserungen.

Zu diesen Verbesserungen zählen neue Downsizing-Konzepte zur Verkleinerung von Motoren durch Direkteinspritzung oder Turboaufladung. Eine höhere Anzahl von Stufen im Automatikgetriebe oder die intelligente Nutzung der Motorwärme zur Verkürzung der Kaltlaufphase tragen ebenfalls zur Verbrauchsreduzierung bei.

Obwohl sich nicht alle Möglichkeiten zur Senkung des Kraftstoffbedarfs miteinander kombinieren lassen und ihre Auswahl im Wesentlichen von der Antriebsart abhängt, sind Elemente wie das Start-Stopp-System, die weitere Verbesserung der Aerodynamik, die Reduzierung des Fahrzeuggewichts oder die Nutzung von Leichtlaufölen übergreifend in allen Fahrzeugkategorien realisierbar.

Alle technischen und baulichen Maßnahmen werden fortlaufend optimiert und weiterentwickelt. Insbesondere für die noch lange dominierenden Pkw mit Verbrennungsmotoren stellen sie ein hohes Potential dar, die CO2-Emissionen weiter zu senken.

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