Alternative Antriebsarten

15.03.2020

Wird über alternative Antriebsarten zu Benzin und Diesel gesprochen, so richtet sich der Fokus in den meisten Fällen auf batteriebetriebene Fahrzeuge. Es gibt allerdings weitere Antriebskonzepte, die nachfolgend kurz erläutert werden, um so die Möglichkeiten der Elektromobilität umfänglich betrachten und Risiken einschätzen zu können. 

Der Gasantrieb …

… ist altbewährt und schon lange am Markt auch als Nachrüstmöglichkeit erhältlich. Das Konzept basiert auf Flüssiggas (Liquefied Petroleum Gas – LPG) oder Erdgas (Compressed Natural Gas – CNG). Bei beiden Antriebsarten wird der Kraftstoff in Druckbehältern gespeichert. Bei LPG-Antrieben befinden sich die Flüssiggasdruckbehälter (Speicherdruck ca. 8 Bar) meist in der Reserveradmulde. Fahrzeuge mit CNG-Antrieb speichern das Gas bei 200 Bar in Druckgasflaschen, die in der Regel unter dem Fahrzeugboden angebracht werden. 

Bei beiden Antriebsarten kann eine Gefährdung durch austretendes Gas auftreten. LPG ist schwerer als Luft und sammelt sich als "See" am Boden, CNG hingegen ist leichter als Luft und verflüchtigt sich im Freien relativ schnell. In Tiefgaragen kann es jedoch zur Bildung eines zündfähigen Gemisches kommen. 

Bei einem Brand eines Fahrzeugs mit Gasantrieb wird die Feuerwehr die Luft auf Vorhandensein eines explosionsfähigen Gemischs prüfen, mit massivem Wassereinsatz den Brand löschen und die Druckbehälter kühlen, um einen Druckanstieg und somit ein Bersten der Behälter zu verhindern. 

Der Plug-In-Hybrid-Antrieb …

… hat sich am Markt ausgebreitet und ist im Straßenbild häufig anzutreffen. Hier wird ein herkömmlicher Verbrennungsmotor mit Elektroantrieb und einer Hochvolt-Batterie kombiniert. Solche Fahrzeuge können sowohl herkömmlich mit Kraftstoff betankt als auch an Ladesäulen aufgeladen werden. Mittels Rekuperation (Energierückgewinnung) kann kinetische (Brems-)Energie in elektrische Energie gewandelt werden und so zum Aufladen der Batterie beitragen. 

Batterieelektrische Fahrzeuge …

… werden ausschließlich über elektrische Energie aus einer Hochvolt-Batterie angetrieben. Diese speichern aktuell Energie für eine Fahrleistung von 350 bis 500 Kilometern. Hochvolt-Batterien können mit Spannungen von bis zu 900 Volt und einer Energiedichte von 150-220 Wh/kg ausgeführt sein. Sie können bis zu 700 Kilogramm schwer sein. 

Das Löschen eines Brandes von batterieelektrischen und Plug-In-Hybrid-Fahrzeugen durch die Feuerwehr wird in der Regel mit sehr viel Wasser erfolgen. Grund hierfür ist die schlechte Zugänglichkeit der Batterie im Bereich des Fahrzeugbodens sowie der Möglichkeit des "Thermal Runaways". Dies ist ein sich selbst verstärkender, Wärme produzierender Prozess, der eintreten kann, wenn eine oder mehrere Zellen einer Batterie beschädigt sind. Auch beim Abtransport eines durch Brand betroffenen Fahrzeugs kann die Feuerwehr ihre Beteiligung einfordern, falls es zu einer Rückzündung innerhalb des geborstenen Batterieverbunds kommt. So beschädigte Fahrzeuge werden im Freien und weit weg von Brandlasten gelagert. 

Die Brennstoffzelle (Fuel Cell) …

… als alternativer elektrischer Antrieb benötigt Wasserstoff als Energiequelle. Die Brennstoffzelle erzeugt mittels Wasserstoff über ein elektrochemisches Verfahren elektrische Energie, die dann in kinetische Energie umgewandelt wird. Eine Verbrennung des Wasserstoffs findet hier nicht statt. Der Wasserstoff wird in Druckgasbehältern bei etwa 700 Bar gespeichert. Diese befinden sich oftmals im Bereich der Hinterachse. Feuerwehren werden ein Fahrzeug mit Brennstoffzelle analog zu denen mit Gasantrieb mit massivem Einsatz von Wasser löschen. 

Fazit:

Die genannten Antriebsarten sind aktuell alle am Markt erhältlich. Allerdings kann festgestellt werden, dass Fahrzeuge mit Brennstoffzellenantrieb als Exoten gewertet werden müssen. Zudem werden Antriebsarten miteinander kombiniert. So setzt Mercedes Benz in seinem GLC F-Cell eine Brennstoffzelle mit zusätzlicher Hochvolt-Batterie ein. Die Fahrzeughersteller trennen das Hochvoltnetz vom regulären Bordnetz (24/48 Volt) und überwachen die elektrischen Systeme mittels passiver und aktiver Sicherheitseinrichtungen. 

Leichtmetallbrände aufgrund der Lithium-Ionen-Technik werden immer wieder kolportiert, können jedoch aufgrund des verhältnismäßig geringen Anteils an Lithium als sehr unwahrscheinlich angesehen werden. 

Feuerwehreinsätze unterscheiden sich nicht grundsätzlich von Einsätzen an normalen Fahrzeugen. Es muss zusätzlich das Hochvolt-System stillgelegt und darauf geachtet werden, das System nicht zu beschädigen. Im Bereich elektrischer Systeme wird als bevorzugtes Löschmittel der Wasser-Sprühstrahl mit Abständen gemäß DIN VDE 0132 eingesetzt. Zusätzlich ist aufgrund der sehr hohen Energiedichte (Tesla Model S: bis zu 100 kWh) bei Hochvolt-Batterien ein erhöhter Löschwasserbedarf erforderlich, um die Batterie weiter zu kühlen. Ein Liter Benzin hat eine Energiedichte von etwa 9,7 kWh/L. Somit kann die Energiedichte eines batteriebetriebenen Fahrzeugs signifikant höher sein als die eines herkömmlichen Verbrenners mit angenommenen 50 Litern Tankkapazität. 

Aus persönlicher Sicht des Autors ist das Konzept rein batteriebetriebener Fahrzeuge wenig zielführend. In Innenstadtlagen wird es bei der aktuellen Menge an Fahrzeugen kaum möglich sein, alle Fahrzeuge gegen BEV (Battery Electric Vehicle) auszutauschen und entsprechende Ladeinfrastruktur bereitzustellen. Zielführender wäre es, auf FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle) zu setzen und die Dichte an Wasserstofftanksäulen bei den etablierten Tankstellenbetreibern zu erhöhen. Wasserstoff kann über regenerative Stromerzeugung (Windräder, Photovoltaik etc.) hergestellt und mittels etablierter Lieferketten (Gasnetz, Tankwagen) transportiert werden. Brennstoffzellenfahrzeuge haben eine ähnliche Reichweite wie Benziner und müssen somit ähnlich oft und auf ähnliche Weise betankt werden wie herkömmliche Fahrzeuge mit Verbrennerantrieb. 

Sicherheitstechnisch verhalten sich Brennstoffzellenantriebe ähnlich wie Fahrzeuge mit Gasantrieb. Gasbetriebene Fahrzeuge dürfen laut Gesetzgeber in Tiefgaragen einfahren. Das Verbot wurde in der Garagenverordnung aufgehoben. 

Batteriebetriebene Fahrzeuge könnten weiter als Einsatzfahrzeuge für Paketdienste, e-Bikes und Pedelecs eingesetzt werden. Halt überall dort, wo die Fahrzeuge zurück zu einer Basis fahren und zentral aufgeladen werden können. :::LUTZ ROSSA:::