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Swissroller Newsletter März 2005 (von Remo
Stecher)
Thema
Energie, Treibstofftechnik, Elektroantrieb gegen Benzin, wer gewinnt?
Update vom Mai 2006
Das
ursprüngliche Thema hiess Elektrozweiräder gegen Benzinzweiräder.
Der Themenbereich ist jedoch so riesig, dass auch Treibstoffkonzepte
behandelt werden müssen und so waren wir schon bei Thema Energie,
das noch viel umgangreicher ist. Nachstehend finden Sie einen Überblick
zu dieser Thematik, ohne Anspruch auf Vollständigkeit.
Energieverbraucher in der Schweiz
50% Haushalte, Gewerbe, Dienstleistungen, Landwirtschaft
25% Industrie
25% Transport, Verkehr
Energieträger
75% Erdöl(!)
20% Elektrizität
5% andere (Gas, Kohle, etc.)
Verwendungszweck der Energie
78% zum heizen, Wärme(!)
21% für mechanische Arbeit, Maschinen etc.
1% für Beleuchtung (Licht) - in Worten, weniger
als ein Prozent (!)
Elektrischer Strom
Der in der Schweiz produzierte und verbrauchte Strom wird ca. zu 60%
aus Wasserkraft und 40% aus Atomkraft gewonnen. Der Anteil von kleinen
thermischen Kraftwerken (durch verbrennen von fossilen Stoffen), von
Sonnen- oder Windkraftwerken ist vernachlässigbar klein (unter
2%). In Deutschland wird der Strom hauptsächlich aus Oel (40%),
Kohle (24%), Erdgas (21%) und Nuklear (12%) gewonnen.
Energiestoffe für die Mobilität
Fossile Brennstoffe haben wenig Zukunft, denn fossile Brennstoffe sind
endlich. Die Vorräte an Erdöl sind begrenzt, je nach Informationsquelle
haben wir noch für 20-60 Jahre Erdöl. Deshalb wird man aus
diesem Rohstoff nicht mehr unbegrenzt lange Benzin und Diesel herstellen
können. Ein weiteres Problem ist der enorme Ölbedarf vieler
Schwellenländer. China und Indien haben zusammen mehr als 2.4 Milliarden
Einwohner, Asien hat fast 4 Milliarden Einwohner, das sind etwas 60%
der Gesamtbevölkerung. Da diese Länder eine stark wachsende
Industrie haben, brauchen sie Energie, viel Energie. Die USA stellt
4,6% der Weltbevölkerung, braucht momentan aber 25% des weltweit
geförderten Erdöl. Wenn nun irgendwo ein Ölventil zugedreht
wird, gibt es Probleme. Die US-Regierung - eng verflochten mit der Erdölindustrie
- hat in den letzten Jahrzehnten den hemmungslosen Gebrauch von Oel
propagiert. Oel und die daraus hergestellten Treibstoffe Benzin und
Diesel waren bisher sehr billig zu haben.
Aktuell steigt der Ölpreis bei der kleinsten Unsicherheit im Markt,
bei der amerikanische Bevölkerung liegen die Nervenl blank. Diese
ärgern sich über massiv steigende Treibstoffpreise und verlangt
von ihrem Präsidenten nach einer Lösung. Zusätzlich publizieren
die grossen Oelkonzerne jedes Quartal steigende Gewinne, das klingt
für den Mann auf der Strasse nach Abzockerei auf der Chefetage.
Weil Treibstoff in den USA nur minimal besteuert wird, kostet ein Liter
Benzin nur etwa die Hälfte des CH-Preises. Dieser Preisvorteil
wird jedoch durch den höheren Verbrauch der dortigen Autos mehr
als wettgemacht.
Ein weiteres Problem:
In den USA wird Öl meist zum Beheizen der Häuser genutzt.
Ein kalter Winter wie der letzte von 2005/2006 verlangt nach einer effizienten
Heizung. Ein durchschnittliches amerikanisches Haus ist aber sehr schlecht
isoliert, das bedeutet ein Grossteil der Heizwärme entweicht durch
Dach, Fenster und Wände nach draussen. Man heizt quasi die Umgebung
des Hauses. Falls weitere kalte Winter vor der Türe stehen, steigen
die Heizkosten der durchschnittlichen Hausbewohner ins unermessliche.
Bis alle bestehenden Häuser saniert und besser isoliert sind, dauert
das 20-40 Jahre. Die USA sitzen in der Energiefalle, kein Industrieland
der Erde ist so stark vom Öl abhängig. Falls sich die Energiekrise
weiter verschärft,
heisst das nichts anderes als Krieg.
Erdöl
Erdöl treibt die Wirtschaft an, auch in der Schweiz. Erdöl
gilt weltweit als wichtigste Energiequelle. Erdöl ist ein fantastisches
Produkt. Es ist Basis für viele Produkte (Kunststoffe, Arzneien,
Faserstoffe für Kleider, Farben, Schmiermittel, etc.) und die meisten
modernen Treibstoffe. Zur Zeit fördern Ölländer mit vollem
Elan möglichst viel Oel aus der Erde. Die wichtigsten Ölländer
(Opec-Kartell), die etwas 2/3 der Welterdölfördermenge anbieten,
haben kein Interesse an der Entwicklung von alternativen Energiestoffen.
Dies liegt daran, weil praktische alle Erdöl-Länder ausser
dem Öl nichts haben. Trotz guten finanziellen Möglichkeiten,
haben diese Länder wenig in Bildung und Entwicklung der übrigen
Wirtschaft getan. Die Wirtschaftszweige dieser Länder sind meist
stark unterentwickelt, der Ölreichtum hat diese Länder zudem
träge und behäbig gemacht. Wenn das Erdöl zur Neige geht,
stehen diese Länder mit dem Rücken zur Wand und werden nicht
einmal die eigene Bevölkerung ernähren können. Auch hier
sind Kriege vorprogrammiert.
Länder im Mittleren Osten wie Bsp. die Vereinigten Arabischen Emirate
versuchen den Tourismus anzusiedeln. Das wird aber voraussichtlich nicht
funktionieren. Momentan weht ein Hauch von gewaltigem Reichtum über
diesen Ländern. Der Traum vom Märchen aus 1001-Nacht wird
zusätzlich zelebriert, indem momentan Milliarden US-$ für
den Aufbau von Infrastruktur für den Tourismus investiert werden.
Sobald die Ölquellen jedoch versiegen, werden auch die Investitionen
in den Tourismus versiegen. Spätestes bis dann haben aber auch
die letzten Dubai-Touristen realisiert, dass das Preis-Leistungsverhältnis
bei diesen Destinationen überhaupt nicht stimmt.
Woher kommt das Oel
Erdöl lagert meist unterirdisch und wird durch Graben oder Bohren
zutage gefördert. Man nennt Erdöl auch fossilen Brennstoff
(fossiles [lat.] = ausgegraben) er gehört zu den primären
Energieträgern. Erdöl kommt vor allem in Sedimentgesteinen
vor und hat sich dort, im Laufe von Jahrmillionen aus Ablagerungen in
den Urmeeren gebildet. Erdöl ist aus organischen Stoffen, also
tierischen und pflanzlichen Substanzen entstanden. Seit mehr als 500
Millionen Jahren gibt es in Meeren mikroskopisch kleine Lebewesen, die
das Plankton bilden. Als diese kleinen Mikroorganismen abstarben, sanken
sie in riesigen Mengen auf den Meeresgrund, wo sie im Laufe der Zeit
ganze Schichten bildeten.
Die abgesunkenen Substanzen wurden von Schichten überlagert und
vom Sauerstoff abgeschlossen. Unter ständig steigendem Druck und
zunehmender Temperatur (ca. 50 Grad Celsius) fand ein Fäulnisvorgang
statt. Dabei wurden die erhalten gebliebenen organischen Bausteine in
Erdöl und Erdgas umgewandelt. Man nimmt an, dass zusätzlich
anaerobe Bakterien bei der Entstehung mitgewirkt haben, da sie für
ihren Stoffwechsel nicht auf Sauerstoff angewiesen sind. Dieser Vorgang
findet auch heute noch statt.
Durch die erwähnten Voraussetzungen, bildet sich Erdöl in
verschiedenen Varianten. Ein ruhiges, wenig durchlüftetes Meeresbecken,
wie man es heute im Schwarzen Meer antrifft und wie es vor Millionen
Jahren im Gebiet des Persischen Golfes gewesen sein muss, ist dafür
die beste Voraussetzung. Erdgeschichtlich gab es zwei Hauptperioden
der Erdölbildung, eine erste vor 200 bis 350 Millionen Jahren und
eine zweite vor 20 bis 150 Millionen Jahren.
Im Ölgeschäft ist der Barrel das Mass der Dinge, ein Barrel
entspricht etwa 159 Liter (genau: 158,758 Liter). Das traditionelle
Mass stammt aus der Frühzeit der Ölindustrie, als Rohöl
- ausschliesslich in Fässern transportiert wurde. Das Barrel ist
ein Hohlmass und entspricht 42 US-Gallonen oder eben rund 159 Litern.
Es hat auch heute nicht nur im anglo-amerikanischen Sprachraum, sondern
für das gesamte internationale Ölgeschäft eine grosse
Bedeutung. So werden Förderstatistiken in Barrel-Einheiten veröffentlicht,
und die Preisfestlegung für fast alle gängigen Rohölsorten
erfolgt in Dollar je Barrel.
Oft wird auch die Abkürzung "bbl" verwendet, die steht
für "blue barrel", ein blau gekennzeichnetes Fass mit
genormtem Inhalt. Swissroller Eselsleiter: Um sich unter einem Barrel
etwas vorstellen zu können, 159 Liter entsprechen dem Inhalt einer
normalen Badewanne.
Derzeit beträgt die Welt-Tagesproduktion für Rohöl 80
Millionen Barrel, also 80 Millionen Badewannen voll oder 12 Milliarden
Liter. Dies ist massiv mehr, also sich gleichzeitig unterirdisch neues
Erdöl bildet. Das sich neu bildende Erdöl ist natürlich
erst in ca. 60 Millionen Jahren "erntereif".
Verbrennen von Erdöl ist nicht besonders schlau, denn Erdöl
ist die Basis von vielen wertvollen Produkten wie Kunststoffe, Arzneimittel,
Faserstoffe für Kleider, Farben, Lösungsmittel, Schmiermittel,
etc. Zum heizen und für Treibstoffe sollten möglichst schnell
Alternativen genutzt werden. Der Grund des Ölheizungsbooms liegt
darin, dass Erdöl einen fantastisch hohen Heizwert hat und einfach
bequem und gefahrlos zu verbrennen ist. Und zudem noch (bis jetzt) sehr
billig war.
Weltweit
grösste Ölverbraucher
Der grösste Ölverbraucher ist die USA. Die USA stellt 4.6%
der Weltbevölkerung und verbraucht allein 20 Millionen Barrel pro
Tag, das sind 25% des weltweit geförderten Erdöls. Da der
persische Golf als grösstes Erdölgebiet gilt, wurde er von
den USA kurzerhand als strategisch wichtige Region definiert. Damit
der Zugang zur wichtigsten Energiequelle gewährt ist, musste natürlich
entsprechend gehandelt werden. Die beiden Präsidenten Bush (Senior
und Junior) haben jeweils in einem Strategiepapier festgehalten, dass
der Zugang der USA zu dieser Region notfalls auch mit militärischer
Gewalt erzwungen werden kann.
Wachstum braucht Energie. Der asiatische Raum ist in Punkto Energieverbrauch
dem XXL-Ölverbraucher USA hart auf den Fersen. China verbraucht
bereits heute 6 Mio Barrel pro Tag und hat damit Japan (5,5 Mio Barrel
pro Tag) verdrängt. China liegt damit auf Platz 2 der Oelverbrauchs-Statistik.
Das ist zwar immer noch 3x weniger als die USA verbraucht, China rechnet
aber mit einem grossen Wachstum in den nächsten 20 Jahren. Indien,
Südkorea und Mexiko sind ebenfalls stark am wachsen und werden
den Erdölverbrauch in den nächsten Jahren massiv nach oben
schrauben. Die Islamischen Oelländer (dort kommt 90% des Erdöls
her) dürfen sich auf gute Geschäfte freuen.
Thema Umwelt: Ist das Kyoto Protokoll ein Meilenstein zum Schutz
des Weltklimas?
1997 verpflichteten sich die Industriestaaten auf der UN-Klimakonferenz
im japanischen Kyoto in einem Protokoll zur Reduzierung von sechs Treibhausgasen.
Bis 2012 soll der Kohlendioxid-Ausstoss um 5,2 Prozent im Vergleich
zu 1990 gesenkt werden. Damit das Vertragswerk aber in Kraft gesetzt
werden konnte, mussten ihm 55 Staaten beigetreten sein, auf die mindestens
55 Prozent des Kohlendioxid-Ausstosss der Industrieländer von 1990
entfallen. Nach dem formellen Beitritt Russlands ist das Abkommen am
16. Februar 2005 aktiv geworden.
Grundlage des Kyoto-Protokolls war die Klimaschutzkonvention des Erdgipfels
von Rio de Janeiro. Darin hatte die Staatengemeinschaft 1992 unter anderem
vereinbart, den Ausstoss der Treibhausgase so zu begrenzen, dass "sich
die Ökosysteme auf natürliche Weise den Klimaänderungen
anpassen können" und "die Nahrungsmittelerzeugung nicht
bedroht wird".
Die USA und Australien sehen das Kyoto-Protokoll als schädlich
für die eigene Wirtschaft und sind nicht beigetreten. Damit schliesslich
aber alle Länder unterschrieben haben, waren viele Ausnahmen und
Spezialklauseln nötig. Welches Land will schliesslich seine Wirtschaft
zu fest einschränken. Das Kyoto-Protokoll ist sicherlich ein grosses
Zeichen mit dem politischen Willen, die Abgase zu reduzieren. In der
Praxis wird der Kohlendioxidausstoss aber kaum sinken.
Alles zum Thema Umweltschutz ist relativ...
Für Schwellenländer wie China und Indien gelten viele Ausnahmen
im Kyoto-Protokoll um das Wachstum dieser Länder nicht zu gefährden.
Der Luftverkehr,
schuld an 12% des Treibhauseffekts, ist übrigens im Kyoto
Protokoll ausgenommen. Das Flugzeug ist das Verkehrsmittel
mit der schlechtesten Klimabilanz. Der Flugverkehr nimmt weltweit weiter
schnell zu, man nimmt an, dass sich die Gesamtzahl der Flüge bis
2020 verdoppeln wird. Dies führt zu einem erheblichen Anstieg der
Kohlendioxid-Emissionen (CO2). So verursacht beispielsweise ein Hin-
und Rückflug mit zwei Personen von Zürich nach Los Angeles
Abgase mit einer Klimawirkung von 13'800 kg CO2. Ein Mittelklasseauto
(Bsp. Mercedes C-Klasse, Audi A4, etc.) verursacht ca. 200 Gramm CO2
pro Kilomerter. Bei einer Kilometerleistung von 15'000 km pro Jahr macht
das insgesamt 3'000 kg /CO2. Ein Benzinauto verursacht also
in viereinhalb Jahren und fast 70'000 km Fahrbetrieb weniger CO2-Abgase
als eine Ferienreise zu zweit nach Kalifornien...
Professor Bjorn Lomborg sagt sogar: Das Kyoto-Protokoll ist blanker
Unsinn und ein sehr schlechtes Investment. Es verzögert die Klimaerwärmung
nur um sechs Jahre, kostet uns aber mindestens 150 Milliarden Dollar
pro Jahr...
Benzin
Wird aus Erdöl gewonnen und ist weltweit der am meisten verbreitete
Treibstoff für Fahrzeuge. Benzin hat eine hohe Energiedichte und
kann einfach transportiert werden. Benzin hat den Vorteil, dass weltweit
eine enorm grosse Anzahl von Tankstellen bestehen und praktisch jedermann
mit Benzin umgehen kann. Dem gegenüber steht als Nachteil, die
bei der Verbrennung entstehenden Abgase.
Diesel
Wird auch aus Erdöl hergestellt und ist ebenfalls weltweit stark
verbreitet. Im Gegensatz zu Benzin ist Diesel selbstzündend, dass
heisst die Verbrennung erfolgt unter hohem Druck und ohne Zündung
im Dieselmotor. Wegen dem hohen Arbeitsdruck müssen Dieselmotoren
robuster (=teurer) gebaut werde.
Dieselmotoren sind geeignet für Fahrzeuge mit geringer Drehzahl.
Dieselmotoren haben Tradition als schwere Lastwagenmotoren und auch
in der Landwirtschaft. Weil die Landwirtschaft oft noch ältere
Traktoren im Einsatz hat, ist das Problem der Luftverschmutzung durch
Diesel-Russ nicht zu unterschätzen. Umweltverbände unterstellen
der Landwirtschaft gar, zu den grössten Umweltverschmutzern zu
gehören.
Die dieseltypische
Anfahrschwäche bei Personenwagen ist behoben, praktisch alle Dieselmotoren
sind heute mit einem oder mehreren Turboladern ausgestattet und verfügen
darum über ein starkes Drehmoment. Der Diesel-Treibstoffverbrauch
ist üblicherweise tiefer als bei einem Benzinmodell. Diesel Motoren
stossen auch etwas weniger Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe aus.
Dagegen verursachen sie aber massiv mehr Russemissionen und stossen
mehr Stickoxide und Schwefeldioxid aus. Die Gefährlichkeit der
Russpartikel wurde früher nicht erkannt, heute weiss man, dass
diese Partikel stark krebsfördernd und darum hochgefährlich
sind. Das krebserregende Potential von Diesel-Abgasen wird auch bei
neuen Dieselmotoren auf das 17- bis 18-fache der Abgase von Benzin-Motoren
geschätzt. So rechnet auch das Bundesamt für Raumentwicklung
ARE in der Schweiz mit über 3700 frühzeitigen Todesfällen
pro Jahr als Folge der Feinstaubbelastung. Darin enthalten sind 300
Tote durch Lungenkrebs und 20 Fälle von Säuglingssterblichkeit.
Insgesamt entstehen durch die Luftverschmutzung mit Feinpartikeln ungedeckte
Gesundheitskosten von 4,2 Milliarden Franken. Dies zeigt eine vom ARE
2004 veröffentlichte Studie über die externen Gesundheitskosten
durch die verkehrsbedingte Luftverschmutzung.
Es gibt heute zwar
Abgassysteme, die die giftigen Russpartikel auffangen und von Zeit zu
Zeit automatisch durch Zugabe eines Zusatzstoffes verbrennen. Diese
Systeme zur Abgasnachbehandlung sind jedoch relativ teuer und werden
sich darum nicht so schnell durchsetzen. Bis im Jahr 2006 sind weltweit
weit weniger als ein 0.1 Prozent aller Dieselfahrzeuge mit einem Russfilter
ausgerüstet. Bis diese Abgas-Filtertechnologie erste Erfolge zeigt
und spürbar weniger Russ ausgestossen wird, werden noch über
10 Jahre vergehen.
Dieselmotoren sind teurer als vergleichbare Benzinmotoren, weil Diesel
in Europa aber etwas günstiger als Benzin ist, ging die Rechnung
für Vielfahrer trotzdem auf. Neue Partikelfilter für Dieselfahrzeuge
haben den Preis für diese Fahrzeuge jetzt aber weiter in die Höhe
getrieben und europaweit pendeln sich Diesel- und Benzinpreise auf dem
selben Niveau ein. Österreichische Automobilverbände rechnen
heute vor, dass sich der Betrieb einer Mittelklasslimousine mit Dieselmotor
gegenüber der Benzinvariante erst ab 100'000 Km lohnt. Grosse Autohäuser
verzeichneten in den ersten Monaten des Jahres 2006 bis 70% Verkaufsrückgang
der Dieselmodelle.
Heizöl ist
Diesel, wird aber nicht so hoch besteuert. So kostet ein Liter Dieselheizöl
zur Zeit (Mai 2006) etwas 80 Rappen, der gleiche Liter Diesel als Treibstoff
für Fahzeuge 1.80.-.. Ja warum tankt man denn nicht einfach Heizöl
in sein Dieselfahrzeug, da würde doch die Treibstoffkosten wunderbar
senken? Diese Frage haben sich natürlich schon viele schlaue Schweizer
gestellt. Die Antwort ist einfach,
das darf man nicht.
Weil das Produkt
das gleiche ist, wird der Dieseltreibstoff für Personenwagen mit
mit einer Farbe behandelt. Und so machen Zollbeamte von Zeit zu Zeit
Kontrollen und überprüfen, ob nicht zufällig billiges
Heizöl als Treibstoff für Autos verwendet wird. Bauern haben
den Vorteil, dass sie Dieseltreibstoff für Traktoren zu subventionierten
Konditionen beziehen können. Und weil Bauern beim privaten PW oder
Heizölunternehmer auch gerne auf Diesel setzen ;-), werden deren
Tankinhalte von Zeit auf "Farbechtheit" überprüft.
Der Zoll findet aber meist nichts...
Betreffend Abgasverhalten wird Diesel in Europa bevorzugt. In Deutschland
müssen die einzelnen Länder ab diesem Jahr Grenzwerte der
Luftreinhalteverordnung einhalten. Konstante Luftmessungen an verkehrsrelevanten
Stellen haben nun ergeben, dass die Jahres-Grenzwerte für Russpartikel
jeweils bereits im März überschritten wurden. Dies hat nun
zur Folge, dass bei Überschreitung der Grenzwerte geklagt werden
kann. Die verantwortlichen Stellen müssen handeln. Dies könnte
zum Beispiel heissen, dass bei Überschreitung der Grenzwerte nur
noch Dieselfahrzeuge mit Partikelfilter fahren dürfen. Die Grenzwertüberschreitungen
der Partikel- (Russ-) Emissionen sind übrigens nicht neu, früher
haben die Behörden die Mess-Stationen einfach an weniger problematischen
Orten aufstellen lassen. Als zusätzlicher Nachteil gilt der Komfort-Nachteil
von Diesel Motoren. Der rauhe Betrieb von Dieselmotoren, das dieseltypische
"nageln" und "brummen" wird durch Dämmmaterialien
und Isolierungen zwar stark reduziert, der heutige Dieselmotor erreicht
aber niemals die Laufruhe eines Benzin- oder Elektromotors.
Die gesamte europäische Automobilindustrie hat die Entwicklung
von verbesserten Automotoren mit weniger Emissionen verschlafen und
stattdessen auf Diesel gesetzt. Mit dieser Strategie wollte man beweisen,
dass der Treibstoffverbrauch reduziert werden kann und die Pläne
der Regierung mindestens teilweise erreicht werden konnte. Noch heute
gibt es übrigens Manager von grossen Automobilhersteller - die
behaupten immer noch - bis vor 2 Jahren nichts noch den tödlichen
Auswirkungen des Feinstaubs gehört zu haben. Erstaulicherweise
sind diese Manager immer noch in der Chefetage anzutreffen. Und so wundert
es nicht, dass solche Hersteller keine echte Strategie für die
Zukunft entwickeln können. Stattdessen hat man das Feld der Hybridfahrzeuge
den Japanern überlassen. Toyota mit Panasonic sind in diesem Bereich
Pioniere und allen europäischen und amerikanischen Herstellern
6-10 Jahre voraus.
Erdgas
Erdgas gehört ebenso wie Erdöl und Kohle zu den natürlich
brennbaren organischen Rohstoffen. Es besteht aus mindestens 85 Prozent
Methan sowie zirka zehn Prozent Stickstoff- und Kohlendioxid. Den Rest
bilden höhere Kohlenwasserstoffe wie Ethan, Propan und Butan. Erdgas
wird von den gleichen Firmen gefördert, die auch Erdöl fördern.
Von einer Unabhängigkeit zu den bestehenden Erdölfirmen kann
man also nicht sprechen. Als Treibstoff wird Erdgas in zwei Formen angeboten:
- komprimiertes Erdgas (CNG: Compressed Natural Gas), das weitgehend
in dem Zustand, in dem es gefördert wurde, belassen wird
- flüssiges Erdgas (LNG: Liquified Natural Gas), das sich bei einer
Temperatur von etwa minus 175 Grad Celsius verflüssigt und dann
nur noch 1/600 seines Ausgangsvolumens besitzt.
Erdgas wird vielfach in Kombination mit Benzin als Fahrzeugantrieb verwendet.
Weil das Tankstellennetz für Gas noch sehr klein ist, bauen einige
Autohersteller Autos für Benzin und Gasbetrieb. Weil die Reichweite
mit Gas meist nur ca. 250 bis 300 km gross ist, hat man mit dem zusätzlichen
Benzintank die Möglichkeit zur Erhöhung der Reichweite. Benzinfahrzeuge
können sogar auf Gasbetrieb umgebaut werden. Gas hat den Vorteil,
dass es weniger Kohlenstoffe enthält und darum weniger Abgase als
Benzin produziert. Allerdings ist die Leistung auch etwas geringer.
Es gibt heute mehrere Fahrzeughersteller, die Gasfahrzeuge anbieten.
Eine nachträgliche Umrüstung von Benzin auf Gas ist zwar technisch
möglich, lohnt sich aber aus wirtschaftlicher Sicht nicht. Als
Hauptproblem für den Benutzer gilt das sehr kleine Tankstellennetz.
Erdgas ist jedoch ebenso wie Erdöl ein fossiler Brennstoff, darum
ist eigentlich keine wirkliche Alternative um die fossilen Vorräte
der Erde zu schonen.
In Europa ist Erdgas in vielen Ländern von der Treibstoffsteuer
befreit und darum günstiger. Zudem bieten Erdgasfirmen ihren Kunden
oft einen Einstiegsrabatt oder freies Gas für einige Monate. Es
darf aber nicht vergessen werden, wenn der Marktanteil für gasbetriebene
Autos steigt, wird die Steuerbefreiung für Erdgas aufgehoben. Sicherheitstechnisch
scheint die Gas-Technologie im Fahrzeugbereich zu funktionieren und
verursacht keine Probleme. Zum Thema Sicherheit ist jedoch auch zu sagen:
Sämtliche Erdgasfirmen dieser Welt schwören, dass Gas völlig
problemlos und sicher sei. Sie versichern, dass durch eingebaute Sicherheitsmechanismen
Gas-Unfälle verhindern würden. Bei der Energieversorgung der
Häuser gilt das gleiche, es vergeht aber kaum ein Jahr, wo nicht
irgendwo in der Schweiz oder Europa ein Haus durch eine Gasexplosion
zerstört wird.
Regenerative Treibstoffe wie Biodiesel, Ethanol, etc.
Biodiesel und ähnliche Treibstoffe gelten als regenerative Treibstoffe,
wachsen als nach. So kann beispielsweise aus Raps oder anderen Oelpflanzen
wie die Sonnenblume ein brennbares Oel gewonnen werden. Ebenfalls kann
aus Getreide, Zuckerrüben oder Gras, Ethanol gewonnen werden. Diese
erneuerbaren Energielieferanten werden auch als Biomasse bezeichnet.
Sofern der Biotreibstoff nicht mit normalen Treibstoffen wie Diesel
gemischt wird, sieht die ökologische Bilanz nicht schlecht aus.Der
Preis ist jedoch höher.
Die Frage stellt sich jedoch bei jeder Treibstofftechnologie: Wie kommt
der Stoff in den Tank? Auch wenn die Unterzeichnung des Kyoto-Protokolls
unser Land verpflichtet, klimawirksame Gase zu reduzieren, muss nach
technisch machbaren und wirtschaftlich sinnvollen Technologien gesucht
werden. Erste Machbarkeitsstudien zum diesem Thema lassen jedoch viele
Fragen aufkommen. So haben Test durch die Eidgenössische Alkoholverwaltung
eine technische Machbarkeit bescheinigt. Damit das Bio-Produkt überhaupt
eine Marktchance hat, müsste es als wichtige Rahmenmassnahme von
sämtlichen Steuern befreit sein. Trotzdem hat bei den Berechnungen
festgestellt, dass die einheimische Produktion Bsp. von Bioethanol viel
zu teuer ist. Man würde also subventioniertes CH-Bioethanol mit
billigem ausländischem vermischen. Die dadurch entstehenden zusätzlichen
Produktionskosten wären gross. Zusätzlich müssten Ethanol-Produkte
als Treibstoff zusätzlich denaturiert, also ungeniessbar gemacht
werden. Dies ist nötig, weil der steuerbefreite Treibstoff sonst
als Trinkalkohol missbraucht werden könnte
.
Wasserstoff, die Lösung unserer Energieprobleme?
Es klingt wie im Märchen. Wenn man Wasserstoff verbrennt, entsteht
wertvolle Energie und Wasser. Keine Abgase, kein Russ, keine schädlichen
Kohlenwasserstoffe, kein Kohlenmonoxyd oder Kohlendioxyd, einfach nichts
giftiges. Das klingt genial. Wasserstoff ist das häufigste Element
der Erde und trägt die Chemische Formel H2. Wasserstoff besteht
aus 2 Atomen Wasserstoff und einem Atom Sauerstoff, in Form von Wasser
ist Wasserstoff praktische unbegrenzt verfügbar. In Gasform ist
Wasserstoff ca. 14x leichter als Luft. Wasserstoff ist leicht brennbar,
hoch explosiv und hat einen guten Heizwert der etwas 2.8 x höher
ist als derjenige von Benzin.
Schon Jules Verne schrieb 1874, dass "Wasser die Kohle der Zukunft"
sei. Wasserstoff scheint auf den ersten Blick als ideal, denn es erfüllt
alle Anforderungen an eine Energieform der Zukunft. Die Wirkung des
Knallgases ist selbstverständlich auch für den Antrieb von
Autos nutzbar. Ein Wasserstoff-Motor läuft weit sauberer als ein
Benzin- oder Diesel-Motor, weil er weder CO2 noch CO noch unverbrannte
Kohlenwasserstoff als Abgase produzieren kann.
Wo liegen die Probleme beim Wasserstoff?
Gewinnung von Wasserstoff
Im Gegensatz zu Öl ist Wasserstoff keine Primärenergie. Wasserstoff
kommt in der Natur nicht rein, sondern nur in gebundener Form vor, also
in Wasser, Erdöl, Erdgas, etc. Heute wird Wasserstoff zu über
90% durch Dampfreformierung von fossilen Brennstoffen wie Erdgas und
Erdöl gewonnen. Das Versprechen der CO2-Freiheit kann so also nicht
eingehalten werden. Wasserstoff kann aber durch elektrolytische Zerlegung
von Wasser, einem praktisch unbegrenzten Rohstoff, gewonnen werden.
CO2-Freiheit lässt sich jedoch nur erreichen, wenn die Elektrolyse
des Wassers mit regenerativen Energieformen wie Wind- oder Sonnenenergie
erfolgt.
Wasserstoff wird erst dann ein sinnvoller Energielieferant sein, wenn
er selbst umweltfreundlich hergestellt werden kann. Strom stammt heute
weltweit zum grössten Teil aus Kraftwerken die mit fossilen Energieträgern
wie Kohle, Öl und Erdgas arbeiten. Sollten heute alle Autos in
Europa mit Wasserstoff fahren, müsste man zur Stromerzeugung mehrere
hundert zusätzliche Kraftwerke bauen. Regenerative Energiekraftwerke
können das Problem zwar umweltschonend lösen, doch sie liefern
momentan nur einen minimalen Anteil unseres Stroms. Mehrere wissenschaftliche
Arbeiten haben bewiesen, dass die zusätzlich nötige Energiemenge
mit Alternativ-Energien wie Solar-, Wind- oder anderen niemals erbracht
werden könnte. Die einzige Alternative wäre der Bau von vielen
zusätzlichen Atomkraftwerken. Dies dürfte politisch aber nicht
so einfach realisierbar sein.
Riesige Solarfelder in der Wüste
Viele Ingenieure schwören auf Solarenergie. In Europa haben wir
aber ein kleines Problem, die Sonne scheint zu selten, um ausreichend
Strom zu erzeugen. Die Lösung könnte sein, Solarzellen in
der Wüste aufzubauen, dort scheint die Sonne jeden Tag. Die Solarfelder
müssten aber gigantisch gross sein. Weil in der Wüste aber
das Wasser für die Produktion von Wasserstoff fehlt, müsste
der Strom zuerst nach Norden transportiert werden um dort Wasserstoff
zu produzieren.
Jetzt gibt es aber bereits das nächste Problem. Um Wasserstoff
sinnvoll zu transportieren, muss man ihn verflüssigen. Das geschieht
beispielsweise durch extreme Kühlung auf minus 253 Grad Celsius,
diese Kühlung braucht aber viel Energie und ist nicht ganz ungefährlich.
Immer die gleiche Frage, wie kommt Wasserstoff in den Tank?
Wasserstoff kann auf verschiedene Arten gespeichert werden:
- Gasförmiger Wasserstoff in Druckbehälter (Stahlflaschen).
Diese Tanks sind relativ schwer und haben ein beschränkte Reichweite,
die Standardtanks haben ein Volumen von 50 Liter und einen Fülldruck
von 200 bar. Leichtere Tanks mit grösserem Füllvolumen und
höherem Fülldruck bis zu 700 bar sind in Entwicklung.
- Flüssiger Wasserstoff in isoliertem Tank. Dadurch wird eine höhere
Speicherdichte erreicht. Die Sache ist jedoch sehr energieaufwendig,
ca. 30% des Energieinhaltes wird für die
Verflüssigung verbraucht. Auch wenn der Tank noch so gut isoliert
ist, kriecht Umgebungswärme in den Flüssiggastank. Dadurch
verdampft ein Teil des flüssigen Wasserstoffes. Ca. 2% des wertvollen
Wasserstoffes verdampfen so pro Tag, dadurch steigt der Innendruck des
Tanks. Um eine Explosion zu verhindern, muss automatisch durch ein Überdruckventil
Dampf (Wasserstoff) abgelassen werden. Dies kann unangenehm sein, wenn
der Wasserstoff-Tank des Autos, zum Beispiel nach einem mehrwöchigen
Parking, leer ist. Gefährlich wird die Sache, wenn der Wagen in
einer Garage abgestellt wird. Durch Austritt von Wasserstoff und die
Vermischung mit Luft entsteht Knallgas, was dramatische Auswirkungen
haben kann. Wenn die Speicherungstechnik nicht massiv verbessert werden
kann, dürfen Wasserstoff-Autos aus Sicherheitsgründen nicht
in Garagen abgestellt werden.
Sicherheit von Wasserstoff
Bild: Wasserstoff Unfall in Jahr 1937 mit der Hindenburg
Die Explosionsfreudigkeit von Wasserstoff - so manchem aus der Chemiestunde
vertraut - zeigt zugleich das grosse Potential für diese Energieform.
Wasserstoff hat Power, es ist ca. 20 x explosiver als Benzin. Wasserstoff
wird darum oft auch als Antriebsstoff für Raketen, Torpedos u.ä.
benutzt. Eine weitere Herausforderung ist die Betankung der Wasserstofffahrzeuge.
So besteht zum Beispiel die Gefahr, dass sich Menschen durch den Kontakt
mit Flüssiggas Erfrierungen zuziehen, diese Gefahr könnte
durch Roboter-Tankstellen für Wasserstoff-Betankungen gelöst
werden. Eine spezielle Kupplung müsste zudem verhindern, dass Gas
entweicht. Würde sich nämlich Wasserstoff mit Luft vermischen,
käme es unweigerlich zur Explosion an der Tankstelle. Das Thema
Treibstoff-Infrastruktur ist insofern wichtig, weil die europaweit mehreren
10'000 Tankstellen nur auf traditionelle Treibstoffe ausgerichtet sind.
Der Aufbau eines Wasserstoff-Tankstellen-Netzwerkes mit den erhöhten
Sicherheitsanforderungen für Wasserstoff würde enorme Summen
verschlingen.
Sauberer oder schmutziger Wasserstoff
Wasserstoff wäre eine saubere Energiequelle. Die Frage ist aber
wo kommt Wasserstoff her? Weil es in der Natur nicht pur vorkommt, muss
Wasserstoff zuerst künstlich hergestellt werden, es wird darum
auch sekundäre Energie genannt. In der Praxis wird Wasserstoff
heute nicht aus erneuerbaren Energien hergestellt sondern zu über
95% mit Hilfe fossilen Stoffen wie Kohle, Gas oder Oel. Die effizienteste
Art zur Produktion von Wasserstoff ist Atomkraft, nur diese Technologie
ist in der Lage die enormen Mengen von Energie für die Herstellung
von grossen Mengen von Wasserstoff bereitzustellen. Dabei dürfen
wir aber nicht vergessen, dass Uran auch ein fossiler Brennstoff ist
und nicht unbeschränkt verfügbar ist. Heutige Studien gehen
davon aus, dass wir nur noch Uran für ca. 50 Jahre zur Verfügung
haben.
Aktueller Stand der Wasserstofftechnik im Fahrzeugbau
Viele Autohersteller sind bereits im Versuchsstadium und haben schon
einige Erfahrung mit Wasserstoff. So hat BMW eine Reihe von Versuchsfahrzeugen
gebaut und eingehend getestet. Ein Wagen der 7er-Reihe ist mit einem
2,8-Liter-Benzinmotor ausgestattet, der beliebig von Benzin- auf Wasserstoffbetrieb
umgestellt werden kann. Er ist dazu mit einer zweiten Gemischbildungsanlage
und einem zweiten Zündkennfeld ausgestattet. Hier wird ein Nachteil
des Wasserstoffbetriebs sichtbar. Im Benzinbetrieb leistet der Motor
193 PS, bei Wasserstoffbetrieb nur noch 109. Wasserstoff-Motoren sind
also weniger leistungsfähig als Benzin-Motoren. Ansonsten lässt
sich der Wasserstoff-Motor ähnlich regeln wie ein Dieselmotor.
Der weitere Nachteil: Der Wagen braucht einen riesigen Treibstofftank
inkl. Isolierung für den Wasserstoff, das Auto verliert viel Platz
oder muss entsprechend grösser und schwerer gebaut werden.
Kosten von Wasserstoff
Grossflächige Produktion und Einsatz von Wasserstoff ist aus heutiger
Sicht nicht finanzierbar. Die Kosten für ein Kilo Wasserstoff aus
regenerativen Energiequellen wie Biokraft, Windenergie oder Solartechnik
sind ein mehrfaches (bis 10x höher) als aus traditionellen Kraftwerken.
Tests mit Wasserstoffbussen in Deutschland haben folgendes ergeben.
Die Busse selbst sind ca. 5x teurer als normale Busse. Der benötigte
Wasserstoff wird mit Hilfe von Elektrolyse und Elektrizität gewonnen
und kostet mehr als 10x (!) so viel wie Dieseltreibstoff.
Wirkungsgrad von Wasserstoff
Wenn man die Lupe von einem einzelnen Punkt wegnimmt und realistisch
das gesamte Bild betrachtet, sieht die Bilanz für Wasserstoff nicht
sehr gut aus. Die Verluste bei der Wasserstoff-Produktion durch Elektrolyse
betragen ca. 15%. Anschliessend muss der Wasserstoff komprimiert werden.
Die dann folgende Umwandlung in Strom (z. Bsp mit Hilfe einer Brennstoffzelle),
kostet dann wieder etwas 50% an Wirkungsgrad. Am Schluss stehen dem
Benutzer nur noch kümmerliche 25% der Energie zur Verfügung.
Wenn man das Ganze mit einem Akku vergleicht: Wird Strom in einen Lithium-Polymer
Akku (z. Bsp. Swissroller Li-Po Akku) gespeichert, stehen rund 90% der
Energie zur Verfügung. Es ist also sinnvoller, elektrische Energie
in Akkus anstatt in Wasserstoff zu speichern.
Blick in die Brennstoffzelle
Im Zusammenhang mit Wasserstoff wird heute oft die Brennstoffzelle erwähnt.
Die Brennstoffzelle kann nicht nur mit Wasserstoff sondern auch mit
anderen brennbaren Stoffen betrieben werden. Die Brennstoffzelle kann
zum Beispiel aus Wasserstoff und Sauerstoff direkt Strom produzieren.
In einer Brennstoffzelle läuft die aus dem Chemieunterricht bekannte
recht heftige Knallgasreaktion zwischen beiden Stoffen kontrolliert
ab. Die Brennstoffzelle ist also quasi ein intelligenter Akku mit Anode
und Kathode. Das Ding funktioniert ganz einfach, man schütte Wasserstoff
oder Bsp. Methanol rein, der Brennstoff wird dann in elektrische Energie
umgewandelt. Auf der anderen Seite der Brennstoffzelle kann man Strom
entnehmen und zum Beispiel einen Elektromotor antreiben. Es gibt mehrere
unterschiedliche Typen von Brennstoffzellen, die am meisten verbreitete
Technologie ist PEM (Proton Exchange Membrane)-Brennstoffzelle.
Die Brennstoffzelle ist quasi ein Minikraftwerk, dies hat den Vorteil
dass auch kleine Brennstoffzellen an jedem Ort der Welt gebraucht werden
können. Einige Autohersteller setzen bereits im Teststadium auf
Wasserstoff in Verbindung mit der Brennstoffzelle. In diesem kleinen
Kraftwerk wird der Strom an Bord produziert und treibt einen oder mehrere
Elektromotoren an. Neben ihrer Umweltverträglichkeit haben diese
Konzepte noch weitere Vorteile: Ihr Antrieb steckt platzsparend im Fahrzeug-Boden,
das schafft Platz. Das Getriebe benötigt keine Schaltung und der
Motor ist äusserst leise. Der Elektromotor leistet zudem aus dem
Stand ein sehr hohes Drehmoment und beschleunigt schneller als ein Benziner.
Der Gesamtwirkungsgrad
der Brennstoffzelle liegt bei über 60%, zum Vergleich, der Wirkungsgrad
eines optimierten Dieselmotors liegt bei ca. 35%.
Vorteile Brennstoffzelle
+ hoher Wirkungsgrad der Brennstoffzelle selbst
+ sehr geringe Schadstoffemissionen
+ System ist einfach aufgebaut und hat keine beweglichen Teile
+ braucht wenig Wartung
Nachteile Brennstoffzelle
- hohe Kosten
- Technik ist noch zuwenig ausgereift und braucht noch mindestens 10
Jahre, bis sie massentauglich ist
- Speicherprobleme für den Brennstoff Wasserstoff sind noch nicht
gelöst
Hybride Antriebe als Alternative
Hybride Antriebe gibt es in verschiedenen Ausrichtungen. Die zur Zeit
aktuellste Hybridtechnik funktioniert als Kombination von Benzin- und
Elektromotor. Der Hersteller Toyota hat bereits grosse Erfahrung mit
der Hybridtechnik mit den Auto-Modellen Prius und dem SUV-Modell Lexus-Rx400h
welche bereits seit einiger Zeit auf dem Markt sind. Im Gegensatz zu
allen andern Fahrzeugherstellern, redet Toyota nicht seit 20 Jahren
von zukunftsträchtigen Ökovisionen und zukünftigen genialen
Wasserstoffmodellen, sondern baute einfach ein funktionierendes und
bezahlbares Benzin-Elektro-Hybridauto. Die Hybridtechnik ist übrigens
nicht neu, das erste von Ferdinand Porsche (Lohner-Porsche) entwickelte
Auto im Jahr 1900 war das erste bekannte Hybridauto.
Die Funktion am Beispiel des Toyota Prius ist sehr interessant. Im Stadtbetrieb
läuft das Auto so oft wie möglich mit Elektroantrieb, bei
Bedarf schaltet sich automatisch der optimierte und sparsame Benzinmotor
zu. Verglichen mit einem gleich schweren Auto lässt sich durch
die Hybridtechnik 20-40% Treibstoff sparen. Die Hybridtechnik ist äusserst
einfach in der Handhabung, Betankungen erfolgen normal an der Tankstelle.
Die Akkus werden selbständig, wenn das Auto im Benzinbetrieb läuft,
aufgeladen. Das Auto muss also auch nicht an die Steckdose. Diese Hybrid-Systeme
sind relativ neu und werden sicherlich in den nächsten 10 Jahren
noch weiter verbessert.
Hinter Toyota steht übrigens die Firma Panasonic, welche für
die Entwicklung der Hybridtechnik verantwortlich zeichnet.
Optimierung von bestehenden Technologien
Neben aller Euphorie der Zukunftphilosophen über zukünftige
Antriebsarten, sollte man das Sparpotential durch Optimierung von bestehenden
Benzin- oder Dieselmodellen nicht vergessen, dieses ist recht gross.
Heutige Autos müssen leichter werden, das ist mit modernen Materialien
machbar. Gleichzeitig könnten aktuelle Motoren verkleinert und
optimiert werden. Dies ist zum Beispiel mit Turbotechnik, Direkteinspritzung,
etc. möglich. Dadurch ist eine Einsparung von über 10% Treibstoff
möglich.
Was macht eigentlich der Staat
Als wichtigster Motivator könnte der Staat hier helfen und steuern.
Beispielsweise durch steuerliche Anreize beim Kauf von ökologisch
sinnvollen Fahrzeugen mit besonders günstigem Verbrauch. Zusätzlich
müssten per sofort alle Alternativen zu fossilen Brennstoffen von
Mineralsteuern befreit werden, resp. andere Alternativen subventioniert
werden. Stattdessen kümmert man sich um unsinnige Detailprojekte.
Die lancierte
Energie-Etikette ist ein besonders schlechtes Beispiel, wie man es nicht
machen sollte. Jedes neue Auto wird einfach einer Effizienzkategorie
(von A-G) zugeordnet. Es werden fröhlich Äpfel mit Birnen
verglichen. Der überforderte Kunde wird mit verschiedenen Zahlen
wie CO2-Ausstoss (in g/km), Verbrauch und Effizienzklasse gefüttert.
Der finanzielle Aufwand für die Energie-Etiketten wird von Bund
übrigens als mehrere Millionen beziffert.
Hier hat man überhaupt
nicht begriffen um was es geht. Autos werden nicht nach Energie-Etikette
sondern nach psychologischen Faktoren und vor allem nach finanziellen
Aspekten gekauft werden. Wenn ein ökologisch besonders wertvolles
Fahrzeug gefördert werden soll, muss es klar steuerlich begünstigt
werden. Unter dem Strich muss der Kunde sehen: Aha, dieses sparsame
Auto kostet CHF 2000.- weniger, es lohnt sich also für mich. Warum
kauft jemand ein Fahrzeug? Da ist viel Psychologie im Spiel. Das persönliche
Fahrzeug ist nicht nur Mobilität, ein Auto ist Symbol für
Freiheit und Individualität. Der Kunde kauft die Möglichkeit
und Freiheit der persönlichen Mobilität. Zusätzlich ist
das Auto natürlich eines der wichtigsten Statussymbole. Das Auto
zeigt an, ob es der Besitzer (oder Benutzer) "geschafft" hat
und frei und unabhängig ist oder ob er ein Fahrzeug nach finanziellen
Aspekten kaufen musste.
Im Ausland haben bereits mehrere Länder begriffen, wie man zum
Thema Mobilität und Energiesparen lenkend eingreifen kann.
Noch etwas
zur Geschichte der Mobilität
Elektromobile
Das Auto ist nicht mit einem Verbrennungsmotor auf die Welt gekommen.
Die ersten Autos und Zweiräder waren mit Elektromotoren oder Dampfmotoren
ausgerüstet. Anfang des zwanzigsten Jahrhunderts wurden Autos oft
wahlweise mit Dampf- Benzin- oder Elektromotor angeboten. Der Elektromotor
war damals die erste Wahl, weil er problemlos funktionierte und einfach
zu bedienen war. Bereits 1882 macht Werner von Siemens erste Tests mit
einem Elektrofahrzeug für den Transport von Menschen. Interessantes
Detail der Stromabnahme. Die Abnahme von den Fahrdrähten erfolgte
mit Hilfe eines kleinen Wägelchens. Dieses Wägelchen heisst
auf englisch Trolley und darum hiessen später auch bei uns die
elektrischen Busse Trolleybusse.
Bild: frühe Testversuche im Jahr 1882 mit einem
elektrischen Trolley-Bus
Der Belgier Camille Jenatzyr stellte bereits im April 1899 mit seinem
Elektroauto "La Jamais Contente (= die niemals Zufriedene")
den Geschwindigkeitsrekord für Automobile auf. Er erreicht damals
sagenhafte 105,88 km/h. Das Elektroauto wurde von 2 Elektromotoren angetrieben
und wog 1450 kg.
Weltrekord im Jahr 1899 mit einem Elektroauto, 105.88
km/h schnell
Der noch junge
Ferdinand Porsche (1875 - 1951) konstruierte im Jahr 1900 sein erstes
Auto. Der Lehner-Porsche hatte zwei Elektromotoren (Nabenmotoren). Zuerst
hatte wurde der Wagen mit Blei-Akkus betrieben, danach installierte
er einen Daimler-Benzinmotor, der einen Generator als Stromlieferant
antrieb. Das erste Hybrid-Auto war geboren. Die Höchstgeschwindigkeit
war 60 km/h.
Bild: Das erste von Ferdinand Porsche entwickelte Auto
im Jahr 1900 war ein Auto mit Hybridantrieb
Vorteile
Elektromobil
Volles Drehmoment unmittelbar nach dem Einschalten des Elektromotors.
Praktisch geräuschloser Betrieb. Verursacht keine Abgase (wenn
man die Emissionen zur Herstellung von Strom vergisst).
Nachteile Elektromobil
Ein grosses Problem von Elektromobilen sind die geringe Reichweite,
die durch die beschränkte Kapazität der Akkus bedingt ist.
1 Liter Diesel mit einem Gewicht von weniger als 1 kg enthält 11
kWh Energie, eine Bleibatterie mit einem Gewicht von 30 kg kann nur
1 kWh Energie speichern.
Zukunftspotential
Gross, wenn das Stromspeicherproblem mit neuen Technologien überwunden
kann. Schon heute finden Elektromobile in Form von Hybridfahrzeugen
grossen Anklang.
Dampfmaschinen
Wer Wasser in einem Kochtopf erhitzt, stellt fest, dass nach einiger
Zeit der Deckel durch die Dampfkraft abgehoben wird. Die Dampfmaschine
ist eine Verbrennungsmaschine mit externer Verbrennung. Die Umwandlung
von chemischer Energie in Wärmeenergie findet in einer separaten
Feuerkammer statt, dann wird die Wärme auf das Medium Dampf übertragen,
die Wärmeenergie des Dampfes wird in der eigentlichen Maschine
in Bewegungsenergie umgesetzt.
Bild: Dampfmaschinen erleichterten den Bauern die Arbeit,
speziell bei grossen Flächen
Ab ca. 1700 wird Dampfkraft zum Antrieb von Maschinen verwendet. James
Watt verhalf der Dampfmaschine 1770 zum Durchbruch. Einige Jahre später
waren viele Strassenfahrzeuge sowie Schienenfahrzeuge mit dieser einfachen
Technologie unterwegs. Früher gab es dampfbetriebene Autos, Lastwagen
und spezielle Strassenfahrzeuge. Die Technologie wurde bis zum zweiten
Weltkrieg gebaut und verschwand dann allmählich wieder. Grosse
Erfolge hatten dampfbetriebene Schiffe, Lokomotiven und Landwirtschaftliche
Fahrzeuge.
Bild: Stärkste Dampflok aller Zeiten. Die für
die Union Pacific im Jahr 1945 gebaute Dampflok Big Boy wiegt 345 Tonnen
und hat 6290 PS unter der Haube...
Vorteile Dampfmaschine
Die wichtigsten Vorteile der Dampfmaschine: Die Maschine liefert viel
Kraft bei tiefen Drehzahlen, ausserdem läuft sie genausogut vorwärts
wie rückwärts. Dampffahrzeuge können unter Last anfahren
und brauchen weder Kupplung noch Getriebe. Zudem stellt die externe
Verbrennung keine hohen Ansprüche an den Brennstoff, eine Dampfmaschine
funktioniert mit allem, was irgendwie brennt, Kohle, Holz, Öl,
Torf, Abfälle irgendwelcher Art usw.
Nachteile Dampfmaschine
Der wohl grösste Nachteil ist der bescheidene Wirkungsgrad von
unter 15%(!) d. h. nur 15% der aufgewendeten Energie des Brennstoffs
werden in Bewegungsenergie umgesetzt, alles andere sind Verluste. Diese
kommen durch die langen Wege der Energie bei der zweimaligen Umwandlung
zustande. Zudem müssen bei Dampffahrzeugen nicht nur die Maschine
selbst sondern auch Brennstoffvorrat mitgeführt werden. Zudem braucht
man eine grosse und schwere Wassermenge, dadurch wird der Wirkungsgrad
weiter reduziert.
Aus diesen Gründen sind heute Kolbendampfmaschinen aus allen Bereichen
verschwunden. Geblieben ist die Dampfturbine, die einen Wirkungsgrad
von bis zu 85% hat. Sie lässt sich aber sinnvoll nur stationär
einsetzen, z.B. in Kraftwerken.
Zukunftspotential
Obwohl das Zukunftspotential dieser Technologie gering ist, werden heute
im Energiebereich massenhaft Dampfturbinen eingesetzt. Dampfturbinen
gelten als Nachfolger der alten Dampfmaschinen. Eine Dampfturbine besteht
aus einer schnell rotierende Welle bestückt mit vielen Turbinenschaufeln,
die von Wasserdampf umströmt werden. Grosse Dampfturbinen werden
hauptsächlich in Kernkraftwerken und Kohlekraftwerken eingesetzt.
Bild: moderne Dampfturbine
Swissroller
erwartet im Fahrzeugbereich folgende Entwicklung in den nächsten
20 Jahren
(unter der Voraussetzung das der Staat bei diesem
Thema wie bisher nicht lenkend eingreift)
|Energie
||Marktchancen
||Markanteil
im Jahr 2026

|Benzin
||Nach wie vor
grosse Verbreitung, da riesige Infrastruktur vorhanden. Grosses
Potential wenn modernere und umweltneutralere Benzinmotoren auf
den Markt kommen.
||45%

|Diesel
||Nach wie vor
grosse Verbreitung, da riesige Infrastruktur vorhanden. Wenn die
Industrie die extrem gefährlichen Russpartikel nicht in den
Griff kriegt, droht Dieselfahrzeugen ein Fahrverbot in Städten.
LKW's, Schiffe sowie die Landwirtschaft werden weiter Dieselfahrzeuge
benutzen.
||35%

| Erdgas
||Wird sich weiter
entwickeln, aber ein Nischenprodukt bleiben. Die selben Firmen die
Öl fördern, pumpen auch Erdgas. Ob kartellisierte Abhängigkeit
von Oel oder Gas ist schlussendlich egal. Hinzu kommt, dass Erdgas
ebenfalls ein fossiles Produkt ist und irgendwann mal erschöpft
sein wird. Die fehlende Infrastruktur für die Gas-Betankungen
wird zwar wachsen, aber immer noch Nische bleiben.
|| 5%

| Regenerative
Treibstoffe
||Eine gute Idee,
Treibstoff aus Pflanzen, Getreide, etc. herzustellen. Der Aufwand
für die Herstellung dieser Treibstoffe ist jedoch noch zu teuer
und bringt viele Probleme bei der Verteilung mit sich.
||2%

|Wasserstoff
|| Die Lösung
unserer Energieprobleme mit Wasserstoff ist ein grosses Märchen.
Wirtschaftlich nicht interessant und ökologisch sogar bedenklich,
denn um Wasserstoff zu produzieren braucht es extrem viel Energie.
Der Gesamtwirkungsgrad ist zu schlecht. Die Ökovision von riesigen
Solarkraftwerken ist ist noch nicht realisierbar.
||1%

|Brennstoffzelle
zum
Antrieb von Elektrofahrzeugen
|| Technisch
machbare Technologie, die aber wirtschaftlich heute noch keinen
Sinn macht. Muss sich in den nächsten Jahren in der Praxis
bestätigen. Könnte ab dem Jahr 2040 oder später als
Massenprodukt brauchbar sein.
||1%

|Elektrische
Akkus zum
Antrieb von Elektrofahrzeugen
||Schon heute
sind Lithium-Akkus mit 3-4 facher Leistung wie Blei-Akkus vorhanden
und funktionieren auch. Dieser Energiespeicher macht bei kleinen
Fahrzeugen wie E-Scooter, Trottinette, Elektrovelos, etc. Sinn und
wird sich im Nahverkehrsbereich durchsetzen. Ein reiner Akkubetrieb
für schwere Autos wird sich aus Kostengründen noch nicht
durchsetzen können. E-Fahrzeuge müssen leicht sein, um
effizient zu sein, zur Zeit herrscht noch der Trend "mehr,
schneller, schwerer"

|1%

|Hybride
Antriebe (Bsp.
Benzin & Elektro)
|| Hybride Antriebe
sind sehr interessant und sinnvoll. Speziell im Stadtbetrieb ist
diese Lösung sehr effizient. Es werden sowohl milde wie harte
Hybridvarianten erfolgreich sein.
||10%

|Optimierung
von bestehenden Antrieben
||Das Sparpotential
durch Optimierung von bestehenden Benzin- oder Dieselmodellen ist
die einfachste und kostengünstigste Lösung, weil die bestehende
Infrastruktur weiter genutzt werden kann. Verteilt auf Benzin &
Diesel

Die letzten
Worte zum Thema Energerie
• Über die Hälfte aller weltweit arbeitenden Atomraftwerke
sind auf Kriegschiffen oder U-Booten im Einsatz.
• Gemäss aktuellsten Studien reichen die Ölvorräte
noch zum Jahr 2050. Dies wird seit 100 Jahren regelmässig berechnet,
bis jetzt hat der technische Fortschritt in der Ölförderung
das Ende des Autofahrens immer wieder hinausgeschoben.
• Heute, also im Jahr 2006, leben immer noch 1,6 Milliarden Menschen
ohne Strom, das sind ca. 30 Prozent der Weltbevölkerung. .
Vergleich
Benzin-Scooter gegen Electro-Scooter
Wirtschaftlichkeitstest
von schweren Elektroscooter mit einer Höchstgeschwindigkeit von
ca. 50 km/h gegen ähnlich starke Benzinmodelle. Zusammenfassend
kann gesagt werden, dass bezüglich Wirtschaftlichkeit grosse Elektro-Scooter
nicht an einen modernen 4-Takt-Benzinscooter herankommen.
Honda 125
ANF-Innova
Konzept: schadstoffarmer und leiser 4-Taktmotor
V-Max: 90 km/h
Reichweite: ca. 140 km
Gewicht: 99 kg
Verbrauch: 2.5 Liter/100 km ¦ entspricht ca. 3.50 CHF auf 100
km
Preis: 2990.- CHF
Spezielles: Grosse und sichere 17“-Räder, 4-Gang Getriebe
Wirtschaftlichkeit: Bei Annahme einer Laufleistung von 5000 km pro Jahr
¦ Benzinkosten von CHF 175.- pro Jahr
Vorteile: Benzin überall erhältlich, Tankvorgang schnell erledigt
Nachteil: Servicekosten noch nicht eingerechnet (selbst bei Annahme
von 150.- /Jahr) immer noch günstiger als E-Scooter
Wirtschaftlichkeitsrechnung: auf 6 Jahre und 30'000
km: 2990.-+6x325.- = 1950.- ¦ 4940.- / 6 = 823.- pro
Jahr
Honda 50
Zoomer
Konzept: schadstoffarmer und leiser 4-Taktmotor
V-Max: 50 km/h
Reichweite: ca. 250 km
Gewicht: 89 kg
Verbrauch: 2 Liter/100 km ¦ entspricht ca. 2.80 CHF auf 100 km
Preis: 3990.- CHF
Spezielles: E-Starter und Anlasser = selbes Gerät, 10“-Räder,
automatisches Getriebe
Wirtschaftlichkeit: Bei Annahme einer Laufleistung von 5000
km pro Jahr ¦ Benzinkosten von CHF 140.- pro Jahr
Vorteile: Benzin überall erhältlich, Tankvorgang schnell erledigt
Nachteil: Servicekosten noch nicht eingerechnet (selbst bei Annahme
von 150.- /Jahr) immer noch günstiger als E-Scooter
Wirtschaftlichkeitsrechnung: auf 6 Jahre und 30'000
km: 3990.-+6x290.- = 1740.- ¦ 5730.- / 6 = 955.- pro
Jahr
EVT 4000e
Konzept: Elektro Scooter
V-Max: 50 km/h
Reichweite: ca. 50 km (allerdings nur im ECO-Betrieb)
Gewicht: 127 kg (davon 60 kg Blei-Akkus)
Verbrauch: 4-5 kWh /100 km ¦ entspricht ca. 1.0 CHF auf 100 km
(bei Kosten von 20 Rappen /kWh
Preis: 4600.- CHF
Spezielles: Kosten Ersatzakkus: 790.-, Lebenszeit Akkus: 250 Ladezyklen,
Ladezeit: 5 Stunden
Wirtschaftlichkeit: Annahme einer Laufleistung von 5000 km pro
Jahr ¦ Energiekosten von CHF 50.- pro Jahr & Anteil neuer
Akku 395.- = 445.-
Vorteile: sauber, leise, innovativ
Nachteil: lange Ladezeiten von 5 Std., umständlich zum Laden der
Akkus, da Vehikel schwer und nicht überall 220V verfügbar,
beschränkte Reichweite
Wirtschaftlichkeitsrechnung: auf 6 Jahre und 30'000
km: 4600.-+6x50.-= 300.- & 1580.- Akkus = 6480.- / 6 = 1080.-
pro Jahr
Die letzten
Worte zum Thema Enegerie
Haben Sie
übrigens gewusst?
Über
die Hälfte aller weltweit arbeitenden Atomraftwerke sind auf Kriegschiffen
oder U-Booten im Einsatz.
Laut den aktuellsten Studien reichen die Ölvorräte noch zum
Jahr 2050. Dies wird seit 100 Jahren regelmässig berechnet, bis
jetzt hat der technische Fortschritt in der Ölförderung das
Ende des Autofahrens immer wieder hinausgeschoben.
Heute, also im Jahr 2005, leben immer noch 1,6 Milliarden Menschen ohne
Strom, das sind ca. 30 Prozent der Weltbevölkerung.
Eine Pferdestärke (PS) bezeichnet die Leistung (Arbeit pro Zeiteinheit),
die benötigt wird, um in 1 Sekunde 75 kg 1 Meter anzuheben. Mit
1 PS kann man auf der Straße 150 kg bewegen, auf der Schiene 500
kg und auf dem Wasser 4000 kg. Ein durchschnittliches Pferd hat eine
Höchstleistung von ca. 24 PS. Die Dauerleistung beträgt allerdings
ziemlich exakt 1 PS.
Das PS wird heute ja immer weniger verwendet und wurde durch das Kilowatt
abgelöst. 1 Kilowatt beschreibt die Leistung 102 kg in einer Sekunde
einen Meter zu heben. Wenn ein Mensch also eine Stunde lang das Gewicht
von 102 kg pro Sekunde einen Meter anhebt, dann hat er die Arbeit von
1 KWh verrichtet.
Die meisten Menschen haben keine Vorstellung davon, wo die eigentlichen
Stromfresser im Haushalt sind. Die meiste Energie wird für die
Wärmeproduktion gebraucht.
Licht: nur 1 %
Haushaltsgeräte: 9%
Warmwasser: 12%
Heizung: 78%
Transport und Verkehr brauchen nur 25% der Gesamtenergie. Die Industrie
ca. 25% der Energie, 50% werden durch Haushalte, Gewerbe und Landwirtschaft
verbraucht.