Auf der Suche nach Alternativen zum klassischen Verbrennungsmotor gibt es zwei Konzepte, die der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen entgegenwirken: den Elektromotor, der bereits heute in vielen Fahrzeugen verbaut wird, und die Brennstoffzelle. Nur hat die ihre Serienreife noch nicht erreicht.

Die Fahrzeughersteller investierten in den vergangenen Jahren viel Geld und Zeit in die Entwicklung von Elektromotoren, da sich mit ihnen rasch Erfolge erzielen ließen. Neben diesen appellieren auch Hybridmotoren an eine umweltbewusste Käuferschaft. Am umweltverträglichsten ist jedoch die Brennstoffzelle. In ihr reagieren zwei natürliche chemische Verbindungen, an deren Ende neben Wasser nur heiße Luft entsteht. Doch welcher dieser beiden Motortypen hat das Zeug, den Verbrennungsmotor neben der Umweltbilanz auch in Sachen Leistung, Zuverlässigkeit und Sicherheit zu schlagen?

Derzeit ist klar der Elektromotor auf dem Vormarsch und die Gesellschaft stellt sich mehr und mehr auf die leisen und umweltschonenden Gefährte ein. Außerdem wächst die Infrastruktur für Autos mit Elektromotor, das heißt, es gibt immer mehr Möglichkeiten, sein Elektroauto günstig zu laden. Die Hersteller für Fahrzeuge mit Elektromotor haben es außerdem geschafft, die Reichweite erheblich zu steigern, so dass der Spaß am Autofahren nicht verloren geht. Der amerikanische Automobilhersteller Tesla hat ein rein elektrisches Auto entwickelt, das eine Reichweite von 500 Kilometern sowie eine Maximalgeschwindigkeit von 250 km/h erreicht.

Das Beispiel zeigt, dass das Leistungsniveau eines Elektromotors mit der eines Verbrennungsmotors mithalten kann. Effizienter sind Elektromotoren im Vergleich sowieso, liegt ihre Leistungseffizienz doch zwischen 80 und 90 Prozent – während die eines Verbrennungsmotors bei etwa 30 Prozent pro Liter liegt. Doch noch sind Autos mit reinem Elektromotor zwischen 5.000 und 10.000 Euro teurer als ein vergleichbares Modell mit Verbrennungsmotor. Der erhebliche Preisunterschied schreckt viele Käufer ab.  Allerdings dürften die Preise der Elektroautos sinken, wenn die teuren Lithium-Ionen-Batterien durch eine Serienproduktion günstiger werden.

In Deutschland hat bisher nur BMW mit dem i3 ein reines Elektroauto in Serie auf den Markt gebracht. Andere deutsche Hersteller, etwa Mercedes-Benz, VW, Audi und Porsche lassen bislang nur verschiedene Plug-in-Hybride vom Band laufen, bei denen ein Verbrennungsmotor parallel mit einem Elektromotor zusammenarbeitet und so hilft, Verbrauch und Umweltbelastung zu verringern. Die Aussicht, dass in Zukunft deutlich mehr Elektroautos oder auch Fahrzeuge mit einem kleineren Verbrennungsmotor in Kombination mit einem Elektromotor auf Deutschlands Straßen zu sehen sein werden, stehen derzeit jedenfalls gut.

Aber hat die Brennstoffzelle überhaupt noch eine Chance bei dem scheinbar uneinholbaren Vorsprung, den die Autobauer mit ihren Elektromotoren vorgelegt haben? Es scheint so, schließlich haben Hersteller wie BMW (Hydrogen 7er) oder Mercedes-Benz (B-Klasse F-cell) die Entwicklung von Fahrzeugen mit Wasserstoffantrieb gestoppt. Doch nun bringt Toyota im September 2015 mit dem Mirai das erste serienmäßig produzierte Auto mit Brennstoffzelle auf den europäischen Markt. Der Mirai produziert seine Energie praktisch selbst, denn die Brennstoffzelle liefert den Strom, der den Elektromotor antreibt. Bei dieser chemischen Reaktion entstehen ausschließlich reines Wasser und reiner Sauerstoff, so dass keine schädlichen Stoffe emittiert werden.

Allerdings basiert auch die B-Klasse F-cell von Mercedes-Benz auf diesem Prinzip. In Kalifornien konnte der Konzern jedoch nur 70 Modelle verkaufen und vertagt seitdem den Serienstart der Brennstoffzelle. BMW nutzte beim Hydrogen 7er einen Motor, der statt Benzin oder Diesel Wasserstoff verbrennt. Nur konnte der Tank dem Druck nicht dauerhaft standhalten, so dass Gas austrat und sich in der Umgebung verflüchtigte. Toyota hat nun versucht, sämtliche Schwachstellen der Brennstoffzelle zu eliminieren und strebt als erstes Unternehmen mit einem in Serie produzierten Brennstoffzellenfahrzeug auf den Markt.

Dabei soll der Mirai in etwa dasselbe können wie ein normaler Diesel oder Benziner. Die Reichweite beträgt rund 500 Kilometer und der Schadstoffausstoß tendiert gegen Null. Die Technik hinter diesem Antrieb ist allerdings sehr teuer, da in einer Brennstoffzelle Platin verwendet wird. Daher wird zunächst auch nur eine geringe Stückzahl in Europa verfügbar sein. Abschreckend auf interessierte Käufer dürfte das äußerst überschaubare Netz an Tankstellen sein, die Wasserstoff anbieten. So bleibt abzuwarten, welchen Erfolg Toyota mit dem Mirai haben wird. In den USA ist der Start nach Angaben des Konzerns geglückt. Ob sich das in Europa wiederholen lässt, bleibt abzuwarten.

Für die Zukunft wird der Verbrennungsmotor aufgrund von Rohölknappheit und Umweltbelastung so weiterentwickelt werden müssen, dass er möglichst wenige Emissionen ausstößt. Dazu werden die Verbrennungsmotoren kleiner, also mit weniger Hubraum oder weniger Zylindern ausgestattet sein. Damit aber die Leistung dieser kleinen Motoren konstant bleibt, werden vermehrt starke Turbolader verbaut. Eine bereits erwähnte Alternative ist zudem die Verbindung eines kleinen Verbrennungsmotors mit einem Elektromotor.

Ob die Brennstoffzelle den großen Vorsprung der Elektromotoren aufholen kann, bleibt fraglich. Dazu müsste ein europaweit flächendeckendes Tankstellennetz entstehen und die Preise für Fahrzeuge und Wasserstoff müssten gering genug sein, um potenzielle Kunden zum Wechsel der Antriebsart zu bewegen. So bleibt uns der Verbrennungsmotor vorerst erhalten – wenn auch in Verbindung mit einem Elektromotor. Die Ära der großvolumigen Sechs- oder Achtzylinder wird mit fortschreitender Entwicklung aber voraussichtlich bald zu Ende gehen.