Analyse und Bewertung ausgewählter zukünftiger ...

KRAFTSTOFFOPTIONEN AUS FESTER BIOMASSE
Additive bei Gaskraftstoffen sowie des höheren erforderlichen Verdichtungsverhältnisses infolge
der hohen Oktanzahlen von Methan (Tabelle A-2) deutlich reduziert werden (z. B. durch
Kolbenlegierungen für höhere Temperaturen). Dies ermöglicht höhere Wirkungsgrade bei
gleichzeitig sparsamerem Verbrauch und reduziertem Schadstoffausstoß sowie ein besseres
Kaltstartverhalten. Aktuelle und zukünftige Fahrzeugentwicklungen konzentrieren sich u. a.
auf die Weiterentwicklung von Turbomotoren, Flurtanks mit signifikanter Erhöhung der
Reichweite im Gasbetrieb (z. B. durch Erhöhung des Tankdrucks auf bis zu 700 bar) bei
Fahrleistungen, die modernen Dieselmotoren entsprechen [137], [245], [296].
2.5.1.2 Hybridtechnologien
In Serie verfügbare Hybridantriebe sind – einhergehend mit einem entsprechenden Fahrzeugmehrgewicht
– durch die Kombination zweier verschiedener Antriebssysteme (d. h. zweier
Energiewandler und zweier Energiespeicher) gekennzeichnet. Sie ermöglichen es, die Nachteile
von Elektrofahrzeugen (u. a. sehr kurze Reichweiten) zu kompensieren und die Vorteile
des Elektroantriebs (z. B. hohe spezifische Leistung bei maximalem Wirkungsgrad des
Motors von etwa 92 %, Bremsenergierückgewinnung, verminderte Geräusch- und Schadstoffemission)
zu nutzen [49], [66], [209]. Hybridantriebe können unterschieden werden in Systeme
mit oder für Elektromotoren, bei denen der Strom alternativ über eine Batterie oder
durch einen Verbrennungsmotor bereitgestellt wird. Beide Antriebe können in Kopplung verwendet
werden, wodurch sich die Leistungen addieren. Hybridsysteme lassen sich wie folgt
einordnen [192], [209], [245]:
� Serieller Hybridantrieb. Verbrennungsmotor (dient als Stromerzeuger) und Elektromotor
(dient dem Fahrzeugantrieb) sind in Reihe geschalten, so dass der Verbrennungsmotor
hinsichtlich Kraftstoffverbrauch und Emissionen effizient arbeiten kann.
� Paralleler Hybridantrieb. Elektrischer und verbrennungsmotorischer Antrieb sind direkt
mit den Antriebsrädern verbunden und dienen unter Ausnutzung der jeweiligen Vorteile
in variabler Leistungsaddition als Fahrzeugantrieb.
� Split-Hybrid. Paralleler und serieller Antrieb werden kombiniert, d. h. die verbrennungsmotorisch
erzeugte Leistung kann entweder im Generator in elektrische Leistung umgewandelt
oder direkt an die Achse geleitet werden.
2.5.2 Technische Entwicklungsperspektiven
Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren werden auch zukünftig das Rückgrat der automobilen
Mobilität sein, wobei kurz- bis mittelfristig Hybridantriebe eine zunehmende Rolle spielen
werden [154]. Der Erfolg von zukünftigen Antriebssystemen wird durch verschiedene Kriterien
bestimmt, wie u. a.: (i) spezifischer Kraftstoff- bzw. Energieverbrauch, (ii) spezifische
Emissionen und Klimaschutz (Schadstoffe wie HC, CO, NOx, CO2), (iii) Masse-Leistungs-
respektive Leistungs-Volumen-Verhältnis, (iv) Drehmomentenverlauf respektive spezifische
Beschleunigungscharakteristik, (v) Geräuschintensität und -frequenz, (vi) Verfügbarkeit und
Speicherfähigkeit verschiedener Energieträger bzw. Biokraftstoffe sowie (vii) technische
Komplexität und (viii) aktive und passive Sicherheit [241], [245], [247]. Dabei unterliegen
zukünftige technische Entwicklungen dem Zielkonflikt zwischen Verbrauch, Abgasemissionen,
Komfort und Fahrdynamik.
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