E-Antriebe
27.05.2024, 09:45 Uhr
Alternativ angetrieben
Vom E-Scooter über das E-Bike bis zum E-Auto, das mit einer Batterie, Wasserstoff oder Gas angetrieben wird: Computerworld vergleicht die Technologien für alternative Antriebe und sagt, welcher sich für wen lohnt.
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(Quelle: Shutterstock/Herr Loeffler, Victor Velter, BGStock72)
Die Gesellschaft wird immer mobiler: Längst sind nicht mehr nur Autos oder Motorräder die Fahrzeuge der Wahl: Auch E-Bikes und E-Scooter erfreuen sich grosser Beliebtheit – vor allem für kürzere Strecken. In dieser Kaufberatung zeigt der Computerworld die Vor- und Nachteile dieser Fahrzeugtypen und informiert über alternative, CO₂-freundlichen Antriebe.
Zwei Beispiele: Wohnt man in einer Grossstadt, sind Autoparkplätze rar und teuer. Um von A nach B zu kommen, bieten sich deshalb E-Bikes oder E-Scooter an. Sie brauchen kaum Platz und sind dennoch hochmobil.
Anders schaut die Sache aus, wenn man auf ein Auto angewiesen ist, um eine längere Distanz zurückzulegen. Aber auch da können Anwender mittlerweile aus dem Vollen schöpfen und Geld sparen: Hybridautos fahren dank E-Motor mit wenig Benzin und nahezu emissionsfrei im Stadtverkehr. Auf der Autobahn, wo es viele Kilometer zurückzulegen gilt, nutzen sie hingegen den bewährten Benzinmotor.
Für den Begriff «alternative Antriebe» gibt es keine exakte Definition. Wir bezeichnen damit in diesem Artikel eine ganze Reihe von Antriebsmöglichkeiten, die nicht mehr einzig auf den klassischen Verbrennermotor setzen, sondern diesen teilweise oder komplett ersetzen. Der gemeinsame Nenner: Sämtliche Fahrzeuge, die einen alternativen Antrieb verbaut haben, benutzen einen Elektromotor oder kurz E-Moto genannt.
Die Fortbewegungsmittel
Im Folgenden zeigen wir die Vor- und Nachteile der einzelnen Fortbewegungsmittel und gehen auch auf technische Details ein.
E-Scooter
E-Scooter sind die wendigsten und flexibelsten Fortbewegungsmittel mit E-Motor. Angetrieben werden sie von einem Motor, der typischerweise im Hinterrad verbaut ist. Beschleunigt wird mithilfe eines «Drehgriffs», der direkt am Lenker sitzt. Die Bremsen sind ebenfalls am Lenker angebracht.
E-Bike
Das E-Bike benutzt einen Elektromotor, um die Tretkraft des Fahrers zu unterstützen. Es bietet also keinen Beschleunigungshebel und kein Pedal wie man es etwa von einem E-Roller oder Auto her kennt. Die beim E-Fahrrad verbauten Sensoren messen fortwährend Parameter wie Trittfrequenz, Drehmoment und Geschwindigkeit, um die optimale Unterstützung zu berechnen. Die Steuerung des Motors erfolgt über ein Display am Lenker, mit dem unterschiedliche Unterstützungsstufen gewählt werden können. E-Bikes bieten mit Nabenmotor, Mittelmotor und Tretlagermotor drei verschiedene Antriebsarten.
E-Roller
Elektromotorräder respektive die «leichteren» E-Roller nutzen einen bürstenlosen Gleichstrommotor (BLDC) für den Antrieb. Beim BLDC kommt ein Rotor zum Einsatz, der von einer Batterie gespeist wird.
![E-Scooter prägen mittlerweile das Stadtbild](/img/1/7/5/8/3/3/7/shutterstock_2354489173_web_w580_h396.jpg)
E-Scooter prägen mittlerweile das Stadtbild
Quelle: Shutterstock/Herr Loeffler, Victor Velter, BGStock72
Automobil
Die letzte Kategorie sind Autos mit Alternativantrieb. Hier gibt es mehrere Varianten:
- Der Hybridantrieb vereint den klassischen Benzinmotor mit dem Elektromotor. Hierbei werden diese beiden Antriebe mit zwei Motoren zu einem effizienten Gespann kombiniert. Der Hybridantrieb wechselt bei der Fahrt also automatisch hin und her. Meistens funktioniert das so: Fährt das Auto langsam (weniger als 50 km/h), kommt beim Hybridfahrzeug der elektrische Motor zum Einsatz. Wird hingegen stark aufs Gaspedal gedrückt oder schneller gefahren, schaltet das Hybridauto den Verbrennungsmotor dazu oder nutzt diesen exklusiv. Die simple Faustregel: Je schneller man unterwegs ist, desto mehr wird auf den Verbrennungsmotor zurückgegriffen.
- Das vollelektrische E-Auto (kurz E-Auto) hat wohl die derzeit grösste Beachtung aller Alternativantriebe. Oft auch mit dem Kürzel BEV (Battery Electric Vehicle) bezeichnet, gibt es drei unterschiedliche Elektromotoren, die E-Autos antreiben: die permanenterregte Synchronmaschine (PSM), die Asynchronmaschine (ASM) und die fremderregte Synchronmaschine (FSM). Anhand von Merkmalen (gewünschte Reichweite, Leistung, Platzbedarf, Belastungsfähigkeit des Getriebes etc.) kann sich der Typus der E-Maschine und deren Anzahl im Fahrzeug unterscheiden. So können in einem Auto sogar zwei unterschiedliche Typen von E-Antriebsmaschinen verbaut sein: beispielsweise eine PSM an der Hinterachse und eine ASM an der Vorderachse. Die E-Maschinen nutzen übrigens Drehstrom, die Hochvoltbatterie liefert Gleichstrom – deshalb ist jeder Elektromotor mit einer Leistungselektronik gekoppelt, die den Strom wandelt.
- Bei mit Wasserstoff angetriebenen Autos kommt die Brennstoffzellentechnologie als Energielieferant zum Einsatz. Für einen Fahrzeugantrieb sind mehrere Hundert Brennstoffzellen als Gesamteinheit erforderlich. Wichtig: Zur Wasserstoffspeicherung sind im Auto spezielle Tanks untergebracht, und zwar aussen und im Unterboden des Fahrzeugs. Über eine Leitung gelangt der Wasserstoff in die Brennstoffzellen und reagiert dort mit Sauerstoff. Der Sauerstoff geht durch Lufteinlässe in den Verdichter. Durch eine chemische Reaktion, im Fachjargon als «kalte Verbrennung» bezeichnet, entsteht an der Membran die nötige Elektrizität für den elektrischen Antrieb des Autos. Dabei entsteht als Emission nur Wasserdampf.
Eine Hochvoltbatterie kommt wie bei den E-Autos auch bei diesem Fahrzeugantrieb zum Einsatz. Sie speichert zusätzlich Bremsenergie und setzt diese Energie zum Beispiel beim Anfahren oder bei Beschleunigungsphasen (Überholmanöver etc.) ein. Folglich handelt es sich bei Wasserstoffautos um Hybridfahrzeuge mit einem Elektroantrieb, der eine Brennstoffzelleneinheit und eine Batterie miteinander kombiniert. - Mit Erdgas betriebene Autos nutzen als Treibstoff komprimiertes Erdgas (Compressed Natural Gas oder kurz CNG). Lastwagen und andere Nutzfahrzeuge mit Erdgasantrieb verbrennen dagegen meist Flüssigerdgas (Liquefied Natural Gas oder kurz LNG). Ihre «grüne» Etikette: Erdgasantriebe sind schadstoffarmer als Benziner. Technisch gesehen liegen Erdgasfahrzeuge und Benziner auf einer Linie. Im Vergleich zu Benzin liegt die Verbrennung von CNG jedoch bei ca. 75 Prozent der CO₂-Menge.
Vor- und Nachteile
Die einzelnen Antriebe und Fahrzeugtypen haben jeweils ihre Vor- und Nachteile. Wenn Sie diese kennen, ist die Wahl einfacher.
E-Scooter
Die E-Scooter sind wie erwähnt die wendigsten Fahrzeuge mit E-Antrieb und Akku. Sie sind klein und können für den Transport (etwa im Zug) zusammengeklappt werden. Sie zeichnen sich so durch einen geringen Platzbedarf aus. Im Endeffekt bieten sie eine hohe Flexibilität, um sich in der Stadt fortzubewegen. Ausserdem sind sie die günstigste E-Fahrzeugkategorie. Nachteilig ist die beschränkte Reichweite, die sich in der Praxis und je nach Fahrweise zwischen 15 und 30 Kilometern einpendelt. Auch hohe Steigungen können nicht von jedem E-Scooter gleich gut bewältigt werden. Und: Bei schlechter Witterung (Schnee, Regen oder glatte Strassen) respektive schlechten Sichtverhältnissen sind E-Scooter im Strassenverkehr ein Risiko.
E-Bike
E-Bikes sind wohl die «gesündeste» Art sich per E-Antrieb fortzubewegen, da immer noch Körperkraft gefragt ist. Durch die Möglichkeit, je nach Stärke des verbauten Akkus auch längere Strecken von 80 bis 120 Kilometern zurückzulegen, lassen sich ebenfalls Tages- oder sogar Wochenendausflüge planen.
![Beim E-Bike ist immer noch Tretkraft gefragt](/img/1/7/5/8/3/3/7/shutterstock_1624878400_web_w580_h387.jpg)
Beim E-Bike ist immer noch Tretkraft gefragt
Quelle: Shutterstock/Herr Loeffler, Victor Velter, BGStock72
Wichtig: Hochpreisige E-Bikes sollten vor Diebstahl gut geschützt respektive entsprechend versichert werden.
E-Roller
E-Motorräder und stärkere E-Roller haben im Vergleich zu E-Bikes und E-Scootern Reichweitenvorteile. Typischerweise liegt die Reichweite mittlerweile zwischen 150 und 200 Kilometern oder noch mehr. Die Elektro-Töffs verursachen zudem keine Abgase und erzeugen weniger Lärm. Nicht zu vernachlässigen ist hingegen das Gewicht, das aufgrund des verbauten Akkus deutlich über dem von benzinbetriebenen Töffs liegt.
Automobil
Bei Autos muss genauer unterschieden werden: Hier gibt es Vor- und Nachteile bezüglich Hybridautos, vollelektrischen Autos und den Varianten, die mit Wasserstoff sowie Erdgas arbeiten.
Hybridautos kombinieren einen Verbrenner- mit einem E-Motor. Sie arbeiten also nicht komplett emissionsfrei. Auch der Platz fürs Gepäck ist meist beschränkt, da die Akkus nebst Motor viel Platz einnehmen.
Hybridautos haben aber auch ihre Vorteile: Im Stadtverkehr kommt grösstenteils der Elektromotor zum Einsatz, was nicht nur spritsparend ist, sondern ein emissionsfreies Fahren ermöglicht. Und die Reichweite ist sehr gross, da der Verbrenner auf längeren Strecken übernimmt (überwiegend auf Autobahnen) und so für eine «kombinierte» Reichweite von 800 bis 1000 Kilometern sorgt.
Vollelektrische Autos arbeiten komplett emissionsfrei. Zudem sind sie leise, verursachen also kein Lärm. Gegenüber reinen Verbrennerautos oder Hybriden hinken die Modelle mit durchschnittlichen Reichweiten zwischen 300 bis 600 Kilometern noch leicht hinterher. Und: Je mehr elektrische Verbraucher zugeschaltet werden, desto geringer wird die Reichweite. Klimaanlage, Beheizung, Fahrassistenzsysteme etc. fressen Energie. Aber auch starke Beschleunigungsphasen, eine hohe Beladung, das Batteriegewicht oder zusätzliche Fahrtwiderstände sowie schwere Winterreifen mit erhöhtem Profil haben Einfluss auf die E-Reichweite. Ebenso die Aussentemperatur: Im Winter nimmt die Kapazität des Akkus ab. Das Alter des Akkus hat ebenfalls Einfluss auf dessen Reichweite. Immerhin: Dieser nicht unerhebliche Nachteil wird mit jeder neuen Fahrzeugbaureihe und fortschreitenden Batterietechnologien geringer.
E-Zapfsäulen gibt es mittlerweile genug. Nachteilig sind aber die teils langen Ladezeiten sowie die Anschaffungskosten, die deutlich über denen eines Verbrennerautos liegen (siehe dazu die nächsten Punkte).
Bei mit Wasserstoff betriebenen Autos gibt es mehrere Vorteile: Die Betankung dauert nur ca. 5 Minuten. Die Fahrzeuge verfügen zudem über eine Reichweite von 600 bis 750 Kilometern. Damit liegen sie oberhalb von vollelektrischen E-Autos. Und auch bei der ehemals als gefährlich eingestuften Betankung gibt es mittlerweile Entwarnung. Sie ist sicher und problemlos. Nicht so rosig schaut es bezüglich der (im Vergleich zu vollelektrischen Autos) fehlenden Tankstelleninfrastruktur aus. Ein weiterer Nachteil: Nebst den hohen Anschaffungskosten für Brennstoffzellenautos verursacht ausserdem die Herstellung von Wasserstoff hohe Energiekosten.
Bei Autos mit Erdgasbetrieb winken deutlich günstigere Kraftstoffpreise – sogar im Vergleich zu Benzinern und Dieselautos. So kann man mit einem Erdgasauto mit einer Ersparnis von 60 bis 70 Prozent rechnen. Und auch die CO₂-Emissionen liegen deutlich unterhalb der beiden klassischen Autovarianten. Erdgastankstellen sind zwar vorhanden, aber im Vergleich zu klassischen oder E-Zapfsälen noch längst nicht flächendeckend. Defizite gibt es auch bei der Reichweite. Sie liegt bei rund 400 bis 450 Kilometern. Im Vergleich zu Benzinern oder Dieselautos liegen zudem die Anschaffungskosten für ein Erdgasauto rund ein Viertel höher.
Die Kosten
Bitte beachten Sie: Die folgenden Preisangaben beziehen sich auf die Durchschnittspreise. Diese können stark variieren und sind auch von den Angeboten im Markt abhängig. Die Preise werden meist von individueller Ausstattung, Batteriekapazitäten, Fahrassistenzunterstützung etc. beeinflusst.
E-Scooter
E-Scooter gibt es bereits für rund 200 Franken. Damit sind sie mit Abstand die günstigste Art, sich per Elektroantrieb fortzubewegen. Preislich teurere Modelle, die 1000 Franken oder mehr kosten, zeichnen sich durch zusätzliche Komfortfunktionen, vor allem aber höhere Reichweiten aus.
E-Bikes
Derzeit liegen die durchschnittlichen Preise für E-Bikes zwischen 2000 und 6000 Franken. Abhängig sind sie von der Leistungsfähigkeit des Motors, Akkukapazität, Qualität der verbauten Komponenten sowie Art der E-Bikes.
E-Roller
Recht gross ist die Preisspanne für E-Roller. Die Preise für gut ausgestattete Modelle liegen zwischen 3000 und 25 000 Franken. Auch hier führen eine höhere Akkukapazität, eine stärkere Motorleistung sowie Zusatzausstattungen wie Bremskontrollsysteme oder Kofferablageplätze zu höheren Preisen.
![E-Töff – der Vorteil eines Mopeds ohne Lärm und Abgase](/img/1/7/5/8/3/3/7/piaggio-vespa-elettrica-45-70-kmh-chromo-grey_web_w580_h576.jpg)
E-Töff – der Vorteil eines Mopeds ohne Lärm und Abgase
Quelle: Shutterstock/Audio und Werbung, Michael Vi, Petair
Automobil
Die Preise für Vollhybridautos liegen zwischen 40 000 und 60 000 Franken. Im Vergleich dazu sind die sogenannten Mild-Hybriden (kleinere Akkukapazität und E-Reichweite) im Schnitt 20 000 Franken günstiger.
Vollelektrische Automobile gibt es, analog zu Verbrennervarianten als Einstiegs-, Mittelklasse- und Oberklassenmodelle. Während die günstigen Einstiegsmodelle bei etwa 30 000 Franken liegen, kosten Mittelklasse-E-Autos bis zu 60 000 Franken. Genau dort beginnen die Preise von Oberklassenmodellen. Neuste Varianten, die mit High-End-Technologien (wie zum Beispiel Feststoffbatterien) ausgerüstet sind, kommen auf Preise von 100 000 Franken und mehr.
Für gut ausgestattete Automobile mit Wasserstoffantrieb müssen Sie zwischen 60 000 und 110 000 Franken berappen.
Demgegenüber sind die Erdgasautos mit Endkundenpreisen zwischen 25 000 Franken und 40 000 Franken recht günstig.
Ladedauer, Abdeckung und Tipp
Ladedauer
E-Scooter, E-Bikes, E-Roller sowie Elektromotorräder lassen sich immer auf die gleiche Art auftanken. Bei diesen drei E-Fahrzeugen geschieht das Aufladen des Akkus über eine normale Steckdose. Dazu wird der Akku meist entnommen oder wenn dies nicht möglich ist, das E-Fahrzeug direkt in die Nähe einer Steckdose parkiert.
Die Ladedauer ist von der Akkukapazität abhängig. Je nach Grösse müssen Sie zwischen 4 und 10 Stunden veranschlagen.
Bei Hybridautos kommt es ebenfalls zu langen Ladezeiten. Aufladen lassen sich diese entweder an einer 230-Volt-Haushaltsteckdose (Dauer: ca. 4 bis 5 Stunden) oder via 400-Volt-Starkstromanschluss, womit sich die Ladezeit der Hochvoltbatterie um rund 50 Prozent reduzieren lässt. Alternativ können Sie zu Hause eine Ladestation/Powerwall installieren oder Sie greifen auf öffentliche E-Ladestationen zurück.
![Die Zahl der E-Tankstellen ist mittlerweile sehr gross](/img/1/7/5/8/3/3/7/shutterstock_1520951828_web_w580_h413.jpg)
Die Zahl der E-Tankstellen ist mittlerweile sehr gross
Quelle: Shutterstock/Audio und Werbung, Michael Vi, Petair
Hersteller von Wasserstoffantrieben sorgen mit vielschichtigen Sicherheitsstandards für einen grundlegenden Schutz beim Tanken wie auch Fahren und natürlich auch bei Unfällen. Das Tanken dauert nur wenige Minuten.
Der Tankvorgang läuft bei Erdgasautos ähnlich ab wie bei Benzinern oder Dieselfahrzeugen. Je nach vorhandener Füllmenge ist der Gasbehälter des Autos nach maximal 5 Minuten vollständig gefüllt.
Der Tankvorgang läuft bei Erdgasautos ähnlich ab wie bei Benzinern oder Dieselfahrzeugen. Je nach vorhandener Füllmenge ist der Gasbehälter des Autos nach maximal 5 Minuten vollständig gefüllt.
Abdeckung
Derzeit gibt es in der Schweiz rund 12 000 öffentliche Ladestationen für E-Autos. Die meisten befinden sich in den Kantonen Zürich, Genf und Tessin. Um eine Ladestation in Ihrer Nähe ausfindig zu machen, empfiehlt sich die Webseite ich-tanke-strom.ch.
In der gesamten Schweiz gibt es derzeit nur 17 Wasserstoffzapfsäulen. Zwei weitere sind derzeit in Planung. Die Seite h2mobilitaet.ch/de bietet weitere Details.
Etwas besser sieht es beim Erdgas aus: Insgesamt sind in der Schweiz rund 150 Erdgaszapfsäulen in Betrieb, wobei die Anzahl an Zapfsäulen kontinuierlich wächst. Die Webseite cng-mobility.ch informiert über CNG-Tankstellen in der Nähe.
Tipp: die Hersteller
Nahezu jeder grössere Fahrzeughersteller ist dabei, sein Portfolio um E-Fahrzeuge und alternative Antriebe zu erweitern oder komplett umzustellen. Im Folgenden finden Sie die wichtigsten Webadressen ausgewählter Hersteller.
E-Scooter
E-Bikes