Für Autos steht eine große Vielfalt an Motoren bereit. Doch was ist eigentlich was? Kurz gesagt: Es gibt Autos mit Verbrennungsmotoren und es gibt Autos mit Elektromotoren. Und dazwischen viele Schattierungen. Hier ein kurzer Überblick, startend bei den Verbrennungsmotoren. Bei einem Benziner saugt der Motor Luft und Benzin in die Zylinder, wo eine Zündkerze einen Funken erzeugt, der das Gemisch entzündet. Diese Explosion treibt die Kolben an, die mit der Kurbelwelle verbunden sind und die mechanische Energie erzeugen, die schließlich die Räder des Autos antreibt. Der Motor hat auch verschiedene Systeme, wie das Kühlsystem und das Abgassystem, die dafür sorgen, dass er effizient und umweltfreundlich arbeitet. Die Wirkungsweise eines Dieselmotors basiert auf dem Prinzip der Selbstzündung und der Verbrennung von Dieselkraftstoff. Hier sind die Hauptschritte, die den Betrieb eines Dieselmotors beschreiben. Nach der Ansaugphase folgt die Verdichtung, dann kommt es zum Einspritzen des Kraftstoffs und der Verbrennung. Nachdem der Kolben den unteren Totpunkt erreicht hat, bewegt er sich wieder nach oben, um die Abgase aus dem Zylinder zu drücken. Diese Abgase werden durch das Auspuffsystem nach außen geleitet. Diesel hat eine höhere Energiedichte als Benzin. Dieselmotoren arbeiten daher mit einem höheren Verdichtungsverhältnis, was zu einer effizienteren Verbrennung und damit zu einem besseren Kraftstoffverbrauch führt. Ein Erdgasmotor funktioniert ähnlich wie ein herkömmlicher Benzin- oder Dieselmotor, nutzt jedoch Erdgas (hauptsächlich Methan) als Kraftstoff. Der prinzipielle Ablauf ist mit dem eines Benzin- oder Dieselmotors ident. Ansaugen, verdichten, zünden, verbrennen und letztendlich die Abgase aus dem Zylinder drücken. Erdgasmotoren bieten Vorteile wie geringere CO2-Emissionen im Vergleich zu Benzin- und Dieselmotoren sowie eine reduzierte Schadstoffemission (beispielsweise weniger Stickoxide und Partikel). Mittlerweile haben viele Verbrenner auch elektrische Unterstützung: Grob eingeteilt gibt es - aufsteigend in Bezug auf die rein elektrische Reichweite - drei Arten: Mild-Hybrid (MHEV), Hybrid (HEV) und Plug-in-Hybrid (PHEV). Ein Mild-Hybrid ist ein Fahrzeug, das einen herkömmlichen Verbrennungsmotor mit einem elektrischen Antriebssystem kombiniert, jedoch nicht in der Lage ist, rein elektrisch zu fahren. Ein Mild-Hybrid, beispielsweise gibt es den VW Golf in einer solchen Variante, verfügt über einen herkömmlichen Benzin- oder Dieselmotor, der die Hauptantriebsquelle ist. Ein kleiner Elektromotor unterstützt den Verbrennungsmotor, insbesondere beim Beschleunigen und in Situationen, in denen zusätzliche Leistung benötigt wird. Eine kleine Lithium-Ionen-Batterie speichert die elektrische Energie, die vom Elektromotor erzeugt wird. Diese Batterie wird durch regenerative Bremsung aufgeladen, wenn das Fahrzeug bremst oder verzögert. Die Spannung beträgt dabei in der Regel 48 Volt. Der Mild-Hybrid kann den Verbrennungsmotor automatisch abschalten, wenn das Fahrzeug stoppt (beispielsweise an Ampeln), und ihn wieder starten, wenn der Fahrer das Gaspedal betätigt. Dies verbessert die Kraftstoffeffizienz und reduziert Emissionen. Ein Hybridfahrzeug (HEV) kombiniert einen Verbrennungsmotor mit einem Elektromotor, um die Effizienz zu steigern und den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. Der Hybrid kann sowohl den Verbrennungsmotor als auch den Elektromotor nutzen, entweder einzeln oder in Kombination, je nach Fahrbedingungen und Leistungsanforderungen. Eine wiederaufladbare Batterie speichert die elektrische Energie, die vom Elektromotor erzeugt wird. Diese Batterie wird durch regenerative Bremsung aufgeladen, wenn das Fahrzeug bremst oder verzögert. Ein Hybrid - Beispiele dafür sind der Renault Clio oder der Ford Kuga - schafft kurze Strecken, also wenige Kilometer rein elektrisch, ohne dass externes Aufladen notwendig ist. Das kommt vor allem beim Anfahren und geringen Geschwindigkeiten zum Einsatz. Insgesamt ermöglicht ein Hybridfahrzeug eine umweltfreundlichere und effizientere Mobilität, indem es die Vorteile von Elektro- und Verbrennungsmotoren kombiniert. Ein Plug-in-Hybrid (PHEV) ist wiederum ein Fahrzeug, das sowohl einen herkömmlichen Verbrennungsmotor als auch einen elektrischen Antrieb kombiniert. Im Gegensatz zu herkömmlichen Hybridfahrzeugen kann ein Plug-in-Hybrid über eine externe Stromquelle, wie eine Steckdose oder eine Ladestation, aufgeladen werden. Er verfügt also über einen Verbrennungsmotor (meist Benzin) und einen Elektromotor, die zusammen oder unabhängig voneinander arbeiten können. Plug-in-Hybride haben in der Regel größere Batterien als herkömmliche Hybride, was ihnen ermöglicht, eine gewisse Strecke rein elektrisch zu fahren. Dieser Wert liegt bei 30 bis mehr als 100 Kilometer, abhängig von Modell und Baujahr. Aktuelle Plug-ins, wie etwa der Cupra Terramar oder der Toyota C-HR, schaffen auch in der Praxis die hundert Kilometer Reichweite. Die Möglichkeit, das Fahrzeug an einer Steckdose oder Ladestation aufzuladen, ermöglicht es Fahrern, die elektrische Reichweite optimal zu nutzen und den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. Das ist auch dann relevant, wenn man zuhause eine Wallbox gekoppelt mit einer PV-Anlage hat und hauptsächlich Kurzstrecken fährt. Somit werden im Regelfall die Besuche bei der Tankstelle minimiert - und bei der großen Urlaubsfahrt kommt keine Reichweitenangst auf, weil im Regelfall der Benzintank genug Sprudel für 600, 700 Kilometer bereithält. Ein Elektroauto wird ausschließlich von mindestens einem Elektromotor angetrieben, der seine Energie aus einer wiederaufladbaren Batterie bezieht. Die Batterie speichert elektrische Energie, die für den Betrieb des Elektromotors benötigt wird. Diese Batterien sind in der Regel Lithium-Ionen-Batterien, die eine hohe Energiedichte bieten. Die gängige Abkürzung für Elektroautos lautet BEV, was für Battery Electric Vehicle steht. Bekannte Modelle sind unter anderem der Porsche Taycan, Kia EV6, Tesla Model Y, BMW i5, Skoda Elroq oder Polestar 3. Bei einem BEV wandelt der Motor die elektrische Energie aus der Batterie in mechanische Energie um, die die Räder des Fahrzeugs antreibt. Elektromotoren bieten sofortiges Drehmoment, was zu einer schnellen Beschleunigung führt. Die Batterie kann über verschiedene Ladeinfrastrukturen aufgeladen werden, einschließlich Haushaltssteckdosen, speziellen Ladestationen oder Schnellladeeinrichtungen. Beim Bremsen wird die Bewegungsenergie des Fahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt und in der Batterie gespeichert, was die Reichweite erhöht und die Effizienz verbessert. Aktuelle Elektroautos schaffen eine Reichweite von rund 400 Kilometern und mehr. Ein Sonderfall sind sogenannte Range Extender. In einem solchen Fahrzeug, wie etwa dem Leapmotor C10 REEV, sorgt ein Elektromotor für den Antrieb. Die Energie dafür kommt aus einer wiederaufladbaren Batterie; identisch zu einem vollelektrischen Auto (BEV). Der Range Extender ist ein kleiner Verbrennungsmotor, der nicht direkt die Räder antreibt, sondern einen Generator antreibt, der elektrische Energie erzeugt. Wenn die Batterie fast leer ist oder zusätzliche Reichweite benötigt wird, schaltet sich der Verbrennungsmotor ein. Der Verbrennungsmotor erzeugt Strom, der entweder direkt den Elektromotor antreibt oder die Batterie auflädt, um die Reichweite des Fahrzeugs zu verlängern. Dies ermöglicht es dem Fahrer, auch längere Strecken zurückzulegen, ohne auf eine Ladestation angewiesen zu sein. Wie bei vielen Elektrofahrzeugen wird auch hier die regenerative Bremsung genutzt, um beim Bremsen Energie zurückzugewinnen und die Batterie aufzuladen. Insgesamt bietet ein Auto mit Range Extender die Vorteile eines Elektrofahrzeugs, wie geringere Emissionen und Betriebskosten, während es gleichzeitig die Reichweitenangst reduziert, da der Verbrennungsmotor als Back-up dient. Und dann gibt es auch Wasserstoffautos. Ein Auto mit Brennstoffzelle nutzt Wasserstoff als Kraftstoff, um elektrische Energie zu erzeugen, die den Elektromotor des Fahrzeugs antreibt. Das Fahrzeug, als Pkw gibt es in Österreich den Hyundai Nexo und den Toyota Mirai, verfügt über einen Wasserstofftank, der den Wasserstoff speichert. Dieser Wasserstoff wird entweder aus externen Quellen oder durch Elektrolyse von Wasser gewonnen. Die Brennstoffzelle besteht dabei aus zwei Elektroden – der Anode und der Kathode – und einem Elektrolyten, der die beiden Elektroden trennt. Bei der Energiegewinnung wird nun Wasserstoffgas zur Anode der Brennstoffzelle geleitet. Dort wird der Wasserstoff durch einen Katalysator in Protonen und Elektronen aufgespalten. Die Elektronen können nicht durch den Elektrolyten hindurch, also fließen sie über einen externen Stromkreis zur Kathode. Dieser Elektronenfluss erzeugt elektrischen Strom, der den Elektromotor des Fahrzeugs antreibt. Die Protonen wiederum bewegen sich durch den Elektrolyten zur Kathode, wo sie mit den Elektronen und Sauerstoff aus der Luft reagieren. An der Kathode findet eine chemische Reaktion statt, bei der die Protonen, Elektronen und Sauerstoff zu Wasser (H₂O) reagieren. Dieses Wasser wird als Abfallprodukt aus der Brennstoffzelle ausgestoßen. Der erzeugte elektrische Strom wird verwendet, um den Elektromotor anzutreiben, der die Räder des Fahrzeugs bewegt.
