Mobilität

Mobilität – nicht nur mit Elektrofahrzeugen

Einen wesentlichen Beitrag zur CO2 Vermeidung im Verkehrssektor leistet auch unserer persönliches Mobilitätsverhalten: Mehr zu Fuß gehen, Fahrrad fahren, Mitfahrgemeinschaften bilden, mit Richtgeschwindigkeit auf der Autobahn dahingleiten statt zu rasen, den Öffentlichen Personennahverkehr nutzen, mit der Bahn fahren, Flugreisen vermeiden,…Knurrt Ihr innerer Schweinehund bereits ? Die Energiewende ist eng mit der Verkehrswende verbunden.

Vorhandene Fahrzeuge müssen nicht unsinnig vor dem Ablauf ihrer technischen Nutzungsdauer verschrottet werden und können weiter genutzt werden, wenn

  • Fossilen Treibstoffen synthetische grüne Treibstoffe (eFuel) beigemischt werden,
  • Fossile Treibstoffe durch grüne synthetische Treibstoffe ersetzt werden,
  • Dieselfahrzeuge mit dem Ersatzkraftstoff OME ohne Stickoxid- und Rußemissionen betrieben werden und
  • wenn Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren für den Gasantrieb direkt mit Wasserstoff oder methanisierten Wasserstoff – das heißt wie mit Erdgas – betrieben werden.

Auch diese Maßnahmen tragen schon jetzt zu einer Reduktion der CO2 Emission im Verkehrssektor bei.

Elektrofahrzeuge sind nur dann CO2-emissionsfrei, wenn die Energie für die Fahrzeuge mit regenerativen Energien erzeugt wird.

Wird die benötigte Energie in Form von Strom für  batterie-elektrische Fahrzeuge und Wasserstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge mit fossilen Energieträgern hergestellt, sind diese Fahrzeuge nur lokal – dort wo sie fahren- CO2-emissionsfrei.

Für die Erzeugung der benötigten Energie mit fossilen Brennstoffen wird mehr COfreigesetzt als bei der direkten Nutzung der fossilen Energie in einem vergleichbaren Fahrzeug mit einem Dieselmotor oder einem Ottomotor für Benzin- oder Gas, weil bei der Wandlung der Energie in Strom bzw. Wasserstoff und der Speicherung der Energie Verluste auftreten

Bei einem reinen Batterieelektrofahrzeug speichert der Akkumulator als Traktionsbatterie die zum Fahren benötigte Energie. Akkumulatoren sind ein wesentliches Bauteil in allen elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, um Spitzenlasten abzudecken und um elektrische Energie beim Bremsen (Rekuperation) zurück zu gewinnen.

Mit einer Forderung nach einer großen Reichweite oder hohen Transportlasten wird die Traktionsbatterie für ein batterieelektrisches Fahrzeug sehr schwer und sehr teuer. Dies ist technisch und wirtschaftlich nicht sinnvoll. Für mittlere bis große Reichweitenanforderungen sind deshalb Antriebskonzepte mit Brennstoffzellen oder mit synthetischen Treibstoffen (Seeverkehr, Luftverkehr) besser geeignet.

Reichweiten und Verbrauch von Elektro PKW unterscheiden sich nach Testbedingen, wie Berichte des ADAC und der Elektroauto-News zeigen.

90 % aller PKW Fahrten sind kürzer als 40 km, Jeder Deutsche macht im Durchschnitt am Tag 3 Fahrten und legt dabei 42 km zurück.

Elektrofahrzeuge müssen aufgeladen oder betankt werden. Dafür ist Infrastruktur erforderlich. Der Stromverbrauch für 100 km Strecke liegt bei elektrisch angetriebenen PKW zwischen 12 kWh und 20 kWh. Da die meisten Fahrzeuge täglich nur sehr kurze Strecken zurücklegen, ist ein Nachladen von wenigen kWh über einen längeren Zeitraum mit kleiner Leistung zu Hause oder am Arbeitsplatz mit relativ geringem Aufwand möglich. Für das Schnellladen mit großer Leistung sind jedoch Ladestationen erforderlich, die in der Regel an eine eigene Trafostation angeschlossen werden müssen.

Ladestation und Trafostation auf dem Parkplatz der IHK Flensburg [EES e.V., Dr. H. Dräger]

Ladestation am ZOB Flensburg [EES e.V., Dr. H. Dräger]

Brennstoffzellenfahrzeuge benötigen ein Netz von Wasserstofftankstellen für einen freizügigen Verkehr. Dieses Netz ist stark im Aufbau. Die Tankstellen werden entweder mit gasförmigen oder flüssigen Wasserstoff oder mit einer Trägerflüssigkeit wie LOHC versorgt, in der der Wasserstoff gebunden ist. In der mit LOHC belieferten Tankstelle wird aus dem LOHC Wasserstoff ausgetrieben und gasförmig in Fahrzeuge getankt.

Schleswig Holsteins erste Wasserstoff-Tankstelle in Flensburg, im Hintergrund das Wasserstofflager  [EES e.V. Dr. H. Dräger]

Weitere Informationen finden Sie hier:

Anzeige des aktuellen Wasserstoff-Tankstellennetz bei  H2 Mobility Deutschland GmbH & Co.KG

Was ist E-Mobilität: eine Übersicht, nachfolgend Beispiele für Elektrofahrzeuge.

Streetscooter der Deutschen Post AG

Der Streetscooter ist ein batterieelektrischer Transporter wird von einer Tochtergesellschaft der Deutschen Post hergestellt, nachdem kein europäischer Automobilhersteller die Bedarfe der Post bedienen konnte. Der Streetscooter wird zukünftig auch als Brennstoffzellen-Fahrzeug produziert.

Ein Hybridfahrzeug ist nach EU-Definition ein Fahrzeug, in dem mindestens zwei Energieumwandler und zwei im Fahrzeug eingebaute Energiespeichersysteme vorhanden sind, um das Fahrzeug anzutreiben. [ Richtlinie 2007/46/EG (PDF), S. 5 Absatz 3 Punkt 14]. Der Toyota Prius ist ein Nachfolgemodell des ersten serienmäßigen Hybridfahrzeugs.

Toyota Prius als Hybridfahrzeug

 

BMW i3, Elektrofahrzeug mit Range Extender

Der BMW i3 ist einElektrofahrzeug mit einem Range Extender. Der Range Extender ist ein Benzinmotor, der einen Generator antreibt.

Bei einem Brennstoffzellenfahrzeug liefert die Brennstoffzelle die für den Betrieb erforderliche Grundlast an elektrischer Energie. Die Traktionsbatterie ist wesentlich kleiner als bei einem reinen batteriebetriebenen Elektrofahrzeug und dient dazu, Spitzenlasten abzudecken und die Energie beim Bremsen zurück zu gewinnen.

Toyota Mirai als Brennstoffzellenfahrzeug

Der Toyota Mirai ist das weltweit erste in Großserie produzierte Brennstoffzellen Auto.

5.1    Wasserstofffahrzeuge – Übersicht

Übersicht über Brennstoffzellenfahrzeuge

Wasserstoffantriebe für Fahrzeuge

5.2    Strassenfahrzeuge für die Energiewende

Das Elektromobilitätsgesetz EmoG definiert Elektrofahrzeuge – für den Straßenverkehr – so: „Im Sinne dieses Gesetzes sind (1) ein elektrisch betriebenes Fahrzeug:

  • ein reines Batterieelektrofahrzeug,
  • ein von außen aufladbares Hybridelektrofahrzeug
  • oder ein Brennstoffzellenfahrzeug“

Hier finden Sie weitere Informationen:

Allgemeine Übersicht über Elektrofahrzeuge

Aktuelle Berichte des Branchendienstes Elektromobilität

Aktuelle Berichte des e-mobilServers

5.2.1    PKW

Übersicht über Elektroautos

5.2.2    Busse

Übersicht über Elektrobusse

Übersicht über Brennstoffzellenbusse

Verweise auf Projekte:

Wasserstoffbusse in der Region Köln: Nachhaltig mobil

Elektro- und Wasserstoffbusse in Hamburg

5.2.3    LKW

Übersicht über Elektro-Lastkraftwagen

Projekte

Bericht über aktuelle Fahrzeugentwicklungen

Nicola One: ein Schwerlast LKW mit Wasserstoffantrieb mit großer Reichweite [Nicola Motors]

Bericht über Entwicklungen der Firma Nicola Motors

5.2.4    Sonderfahrzeuge

Übersicht über

  • Landwirtschaftliche Nutzfahrzeuge
  • Flurförderfahrzeuge
  • Militärfahrzeuge
  • ..

5.2.5    Kleinfahrzeuge (Pedelecs, Roller, Motorräder)

Übersicht über

 

5.3    Schienenverkehr

Auf nicht elektrifizierten Strecken wurde die Traktion mit Dampflokomotiven durch die Traktion mit Diesellokomotiven und Dieseltriebwagen abgelöst. In der Bundesrepublik Deutschland fuhren ab 1976 keine Dampfloks mehr, in der DDR war der Betrieb mit Dampflokomotiven 1988 auf dem normalspurigen Bahnnetz vorbei.

Die Dieseltraktion wird heute absehbar durch elektrische Fahrzeuge abgelöst, die die Energie zum Fahren aus Traktionsbatterien oder Brennstoffzellen beziehen.

5.3.1    Triebwagen und Lokomotiven

Elektrisch mit Traktionsbatterien angetriebene Schienenfahrzeuge für nicht elektrifizierte Strecken sind keine neue Erfindung.

Bereits 1907 wurden die Wittfeld Triebwagen der Baureihe ETA 178 von der Preußischen Staatsbahn beschafft. Die Fahrzeuge waren bis 1962 bei Deutschen Bundesbahn erfolgreich im Einsatz.

Nach 1945 waren sowohl bei der Deutschen Bundesbahn in der BRD als auch der Reichsbahn in der DDR eine Vielzahl von Akkumulator-Triebwagen im Betrieb. Nach der Wiedervereinigung und der Gründung der Deutschen Bahn AG waren ab dem 01.01.1994 noch Triebwagen der BR 515 im Einsatz.

Akku-Triebwagen der BR 176 [Quelle: Wikipedia]

Ein besonders formschönes Fahrzeug der Bundesbahn war die „Limburger Zigarre“, die Baureihe (BR) ETA 176.

Der Triebwagen der BR 515 wurde von den Fahrgästen wegen des Fahrkomforts liebevoll Steckdosen-IC genannt. Fahrzeuge dieser Baureihe waren von 1954 bis 1996 im Einsatz.

Akku-Triebwagen der BR 515 in Karst [Wikipedia]

In Norddeutschland sind Triebwagen der BR 515 insbesondere auf der Strecke Kiel – Rendsburg – Husum im Einsatz gewesen.

Akkutriebwagen der Deutschen Bundesbahn in der BRD

Akkutriebwagen der Deutschen Reichsbahn in der DDR

Akkutriebwagen der Deutschen Bahn AG

iLint mit Wasserstoffantrieb [ALSTOM]

Der erste mit Wasserstoff betriebene Zug ist ein modifiziertes Fahrzeug der Baureihe 648 der Firma Alstom (i LINT 41). Das Fahrzeug ist ein reines Brennstoffzellenfahrzeug und fährt zuverlässig im regulären Betrieb in Niedersachsen.

Der von Siemens entwickelte Triebwagen Mireo + ist ein Hybridfahrzeug. Es kann rein elektrisch auf elektrifizierten Strecken fahren. Auf nicht elektrifizierten Strecken kann der Zug je nach geforderter Reichweite und Anforderungsprofil mit Traktionsbatterien oder mit Brennstoffzellen fahren. Das Fahrzeug befindet sich Stand 2019 in der Zulassungs- und Erprobungsphase.

Weitere Informationen finden Sie hier:

Hydrail: Schienenfahrzeuge mit Wasserstoffantrieb

Siemens Förderzusage für die Entwicklung von Brennstoffzellenantrieben für Züge

Aus dem Labor auf die Schiene Wasserstoffzüge mit LOHC-Technologie

Hydrail 2019 19-22 June 2019 Hamburg, Germany International Hydrail Conference

5.3.2    Straßenbahnen

In China wird die Straßenbahn als preiswerte und leistungsfähige Lösung für Öffentlichen Personen Nahverkehr wieder belebt. Die erste Straßenbahn mit Wasserstoffantrieb für nicht elektrifizierte Strecken fährt in China.

Straßenbahn mit Wasserstoffantrieb des Herstellers Qingdao Sifang

Projekte

Erste Straßenbahn mit Wasserstoffantrieb in Betrieb genommen

Strassenbahn mit Wasserstoffantrieb und Neuaufbau des Straßenbahnnetzes in China

 

5.4    Schifffahrt

Die Emissionen von CO2 und Schadstoffen durch die Schifffahrt sind erheblich und betragen 3% des weltweiten Ausstoßes. Eine Reduktion der Schadstoff- und der CO2-Emissionen kann durch folgende Techniken wirksam reduziert werden:

  • Maßvolle Reduzierung der Geschwindigkeit
  • Umstellung der Treibstoffe von Schweröl auf Diesel und Erdgas
  • Ersetzung der fossilen Treibstoffe durch grüne synthetische Kraftstoffe
  • Einsatz von Dual Fuel Motoren für Antrieb und Energieversorgung
  • Einsatz von Brennstoffzellen für Antrieb und Energieversorgung
  • Nutzung moderner Segelantriebe

Weitere Informationen finden Sie hier:

Warum das Schiff der Zukunft elektrisch fährt

5.4.1    Binnenschifffahrt

Projekte:

Binnenfrachter sollen mit Wasserstoff fahren

LOHC-Technik soll Binnenschiffe in Europa sauber machen

Schifffahrt – Mehr Strom auf dem Wasser – Wirtschaft

Schubschiff Elektra mit Wasserstoffantrieb für den Liniendienst Hamburg – Berlin

Elektromobilität für Schubboote

Wasserstoff als Zukunftsmodell für die (Binnen-) Schifffahrt

5.4.2    Seeschifffahrt

Projekte:

Die weltweit erste hochseefähige Wasserstoff-Fähre mit Brennstoffzelle

Luxus-Kreuzfahrtschiff der Werft Abeking und Rasmussen mit Wasserstoffantrieb

 

5.4.3    Nutzung moderner Segelantriebe

Auf See weht es häufig, der Wind liefert die Antriebsenergie für den Antrieb direkt.

Die Zeit ist überreif für die Nutzung von modernen Windantrieben in der Handelsschifffahrt. Besondere Potentiale ergeben sich für Schiffe mit einer Dienstgeschwindigkeit zwischen 10 und 17 Knoten. Dies sind in der Regel Massengutschiffe für feste und flüssige Ladung bei denen die Einhaltung eines exakten Fahrplanes nicht die höchste Priorität hat.

Moderne Großsegler werden heute mit elektrischen Antrieben projektiert, die von Brennstoffzellen gespeist werden. Diese sind so ausgelegt, dass das Schiff auch bei Sturm in jeder Situation sicher fahren kann. Der Propeller arbeitet bei flotter Segelfahrt als Turbine und treibt einen Wellengenerator an und sorgt so für den Bordstrom und aufgeladene Traktionsbatterien. Der Segelantrieb ist einem hohen Maße automatisiert, um die Bedienung zu vereinfachen und um jederzeit die Sicherheit des Schiffes zu gewähren.

Das herkömmliche Schrat- und Rahsegel wandelt sich bei modernen Schiffen in einen Flügel in unterschiedlichen Ausführungsformen wie zum Beispiel Festflügel, Flügelmast mit Segel, Profilstag mit Segel, oder in einen Lenkdrachen: Wissenschaftlich ist das lange Stand der Technik, bei vielen Erfindungen besteht kein Patenschutz mehr.

Nachfolgend je ein paar Beispiele für moderne Segelschiffe:

Die Maltese Falcon ist ein moderner Rahsegler mit dem sogenannten Dyna- Rigg

Beispiele für Frachtseglerprojekte mit Dyna-Rigg:

Frachtseglerprojekt in Holland

Frachtseglerprojekt aus Deutschland

Frachtsegler Quadriga – ein innovativer Autotransporter

Moderne „Schoner“ sind häufig auch als Stagsegelschoner ausgeführt. Ein Stagsegel kann einfach verkleinert bzw. ganz eingeholt werden. Es wird das Prinzip einer Rollfock verwendet. Beispiele für Stagsegelschoner:

Das Greenpeace-Flaggschiff Rainbow Warrior III

Das Kreuzfahrtschiff Club Med 2

Neoline – ein innovativer Autotransporter für Renault mit Doppelmasten

In den 70iger Jahren sind in Hamburg Frachtsegel mit einem modernen Gaffelrigg (Indosail Rigg) für die Küstenschifffahrt in Indonesien entwickelt worden (Indosail-Projekt). Der 1994 gebaute Prototyp Maruta Jaja ist bis heute erfolgreich im Einsatz.

Eine andere Rigg-Alternative für einen Schoner sind Flügelmasten. Die riesige Luxussegelyacht Projekt A für einen russischen Oligarchen ist ein Beispiel für einen modernen Gaffelschonermit einem unverstagten Flügelrigg.

Der Flettnerrotor hat aus Sicht der Schiffssicherheit eine sehr interessante Eigenschaften. Einfach gesagt: Bei einer starken Böe bleibt die Auftriebskraft des Rotors konstant und damit bleibt die Krängung durch den Segelantrieb gleich.

Die Fima Enercon hat den Flettnerrotor weiterentwickelt und das moderne  Flettnerrotorschiff E Ship 1 gebaut. Das Schiff ist in Betrieb und erzielt Einsparungen im Vergleich zu herkömmlichen Frachtschiffen.

Ein Zusatzantrieb für herkömmliche Frachtschiffe ist ein Zugdrachenantrieb mit einem ferngesteuerten Lenkdrachen. Dieses System wurde von der Firma Skysails entwickelt und erprobt. Dabei wurden Kraftstoffeinsparungen von bis zu 20 % realisiert. Die Firma ist mittlerweile insolvent. Der Beitrag des Deutschlandfunks hinterfragt, was aus der guten Idee geworden ist

Der Zusatzantrieb mit Lenkdrachen wird heute von der Tochterfirma Airseas von dem Luftfahrtunternehmen Airbus weiterentwickelt und auf Schiffen des Airbus-Konzerns eingesetzt.

 

5.5    Luftfahrt

Im Modellflug haben sich elektrische Antriebe voll durchgesetzt. Motormodelle mit Verbrennungsmotor sind bei Flächenflugzeugen selten geworden, Hubschraubermodelle werden fast ausschließlich elektrisch angetrieben, Drohnen werden nur elektrisch angetrieben. Die  elektrischen Antriebe für Flugmodelle sind heute Stand der Technik auf einem sehr hohen Niveau und sehr preisgünstig.

Die Entwicklung und der Einsatz elektrischer Antriebe setzt sich bei Sportflugzeugen fort. Für Segelflugzeugen sind elektrische Hilfsantriebe auf dem Markt. Elektrisch angetriebene Flugzeuge werden insbesondere für Schulungsaufgaben und Zubringerdienste entwickelt und gebaut.

Ohne Pilot fliegende Drohnen als Lufttaxi stehen vor der Abnahme durch die Luftfahrtbehörden.

Eine Übersicht über elektrisch bzw. mit Wasserstoff angetriebene Luftfahrzeuge finden Sie hier:

Elektroflugzeuge

Wasserstoffflugzeuge

Projekte

Lilium-Jet-Lufttaxi

Norwegen setzt auf E-Antriebe im Inlandsflugverkehr

 

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