Energie-Mix
Mit zunehmender Verknappung und Verteuerung fossiler Energieträger wächst die Bedeutung alternativer Kraftstoffe, deren Angebot in der Folge stetig zunimmt. Doch welches Energiekonzept erfüllt künftige Mobilitätsanforderungen?
Mit ca. 130.000 zugelassenen Kfz ist Autogas (LPG; Liquified Petroleum Gas) der bekannteste alternative Kraftstoff in Deutschland. LPG ist ein Gemisch aus Propan und Butan, das als Nebenprodukt bei der Erdgas- und Erdölförderung oder in Raffinerien anfällt. Das unter atmosphärischen Bedingungen gasförmige LPG kann bereits bei sechs bis acht bar verflüssigt werden und hat dann nur noch 1/260 seines ursprünglichen Volumens. Es ist damit gut speicherfähig. Aufgrund des geringen OEMLPG- Fahrzeugangebots hat sich die Nachrüstung durchgesetzt. Da Autogasanlagen ähnlich wie Benzineinspritzungen funktionieren, ist sie ohne großen Aufwand möglich. Lediglich ein Tank, ein Verdampfer, die Gasinjektoren und das Gassteuergerät werden zusätzlich im Fahrzeug eingebaut. Prinzipiell lässt sich dabei jedes Fahrzeug mit Ottomotor auf LPG umrüsten. Als einziger alternativer Kraftstoff verfügt LPG über ein flächendeckendes Tankstellennetz von mehr als 2.000 Servicestationen in Deutschland.
Auch LPG wird sich verknappen
Wer sich für LPG entscheidet, muss jedoch bedenken, dass dieser Kraftstoff aus fossilen Energieträgern gewonnen wird. Das bedeutet, dass auch LPG mittelfristig zu knappem Gut und sich verteuern wird. Auch Erdgas (CNG; Compressed Natural Gas) als Kraftstoff wird in Deutschland immer beliebter. Mit mehr als 50.000 zugelassenen CNG-Fahrzeugen belegt Erdgas derzeit Platz zwei der alternativ angetriebenen Fahrzeuge in Deutschland. Prinzipiell kann jedes konventionelle Benzinfahrzeug umgerüstet werden. Jedoch hat Erdgas unter atmosphärischem Druck nur eine geringe Dichte (0,81 kg/Nm3), deshalb ist es bei 200 bis 250 bar in einem speziellen Tank gasförmig zu speichern. Da eine Nachrüstung von Benzinfahrzeugen auf Erdgas im Vergleich zur Autogasumrüstung sehr teuer ist, haben sich CNG-Umrüstungen in Deutschland nicht durchgesetzt. Wie bei LPG-Fahrzeugen bewegen sich die Mehrkosten für ein OEM-Erdgasfahrzeug gegenüber einem vergleichbaren Benziner zwischen 2.000 und 4.500 Euro. Das entspricht in etwa dem Mehrpreis eines typgleichen Diesels gegenüber einem Benziner. Auch Erdgas stammt wie Öl aus fossilen Lagerstätten. Als reines Naturprodukt schwankt seine Qualität, insbesondere der Methangehalt. Erdgas wird daher in zwei Qualitätsstufen angeboten, die als H-Gas (High-Gas; Methangehalt zwischen 87 und 99,1 Vol. %) und als L-Gas (Low-Gas; Methangehalt zwischen 79,8 und 87 Vol. %) bezeichnet werden. In Deutschland wird an den 750 CNG-Tankstellen überwiegend H-Gas vertrieben. Ausnahmen sind Bremen, Niedersachsen und Nord-rhein-Westfalen. Nach heutigen Schätzungen reichen die Erdgas-Lagerstätten noch ca. 140 Jahre. Um die Erdgas- Ressourcen zu schonen, besteht heute bereits die Möglichkeit, Erdgasfahrzeuge
uneingeschränkt mit Biogas zu betreiben.
Biogas ist ein Gemisch aus mindestens 50 bis 75 Prozent Methan und 25 bis 50 Prozent Kohlendioxid. Es entsteht als Stoffwechsel-Endprodukt aus biologischen Roh- und Reststoffen sowie aus Faulschlamm von Kläranlagen. Bevor es als Kraftstoff verwendet werden kann, muss es gereinigt und seine Energiedichte (Methananteil) erhöht werden, um CNGQualität zu erreichen. Anschließend wird es als Biomethan wie Erdgas (CNG) auf mindestens 200 bar komprimiert. Neben gasförmigen Ersatzkraftstoffen für Ottomotoren sind auch flüssige, wie Ethanol, einsetzbar. Ethanol wird durch alkoholische Gärung von stärke- und zuckerhaltigen Pflanzen gewonnen. Wird Ethanol ausschließlich aus Biomasse gewonnen, nennt man es Bioethanol. Ethanol lässt sich mit Benzin in beliebigen Verhältnissen vermischen. Je nach Mischungsverhältnis erhalten diese Kraftstoffe verschiedene Zahlenkennungen. So besteht z.B. das mittlerweile in Deutschland an ca. 100 Tankstellen erhältliche E85 aus 85 Teilen Ethanol und 15 Teilen Benzin. Ethanol-Zumischungen von 5 bis 10 Prozent zum Benzin können problemlos gefahren werden. Wird der Anteil weiter erhöht, müssen Fahrzeuge material- und motortechnisch darauf abgestimmt sein. Derzeit liegt der Marktanteil von Ethanol in Europa noch bei unter einem Prozent. Da nach der DIN EN 228 dem Benzin bereits heute 5 Vol.-% Ethanol zugemischt werden darf und zur Erfüllung der EU Biofuel Directive im Jahr 2010 ein Mengenanteil von 8,7 Vol.-% erforderlich sein wird, wird Ethanol zukünftig stark an Bedeutung gewinnen.
Möglichkeiten beim Dieselmotor
Auch Dieselfahrzeuge können heute mit alternativen Kraftstoffen wie Rapsölmethylester (RME), das auch als Biodiesel bezeichnet wird, oder Rapsöl betrieben werden. In beiden Fällen ist das Ausgangsprodukt Raps. Möglich ist auch die Gewinnung aus Sonnenblumen- oder Sojaöl, die mit Palmöl, Talg oder Schmalz vermischt werden können. Speziell RME wird durch Veresterung des Rapsöls mit Methanol gewonnen. Dabei wird das Rapsöl (so genanntes Rüböl) zusammen mit Methanol in einer Umesterungsanlage mit Hilfe von Katalysatoren zu Fettsäuremethylester (Biodiesel) und Glyzerin umgewandelt. Obwohl RME nach der DIN EN 14214 ähnliche Eigenschaften wie konventioneller Dieselkraftstoff besitzt, geben nur wenige Automobilhersteller (Audi, BMW, Peugeot, Skoda und VW) den RMEBetrieb
für einige ältere Modelle frei. Da
RME die mit der Euro V verbundenen Anforderungen (zu geringer Kompressionsdruck und ungünstiger Siedeverlauf) nicht erfüllen kann, wird es lediglich als Ergänzungskraftstoff zukünftig von Bedeutung sein. Diese Bedeutung wird es langfristig behalten, da es nach der 10. Bundesimmissionsschutzverordnung in die geänderte DIN EN 590 für Dieselkraftstoffe aufgenommen wurde. Hiernach muss rund fünf Prozent RME dem fossilen Dieselkraftstoff beigemischt werden. Auch pures gereinigtes Rapsöl kann als Kraftstoff verwendet werden. Der Motor muss aber hierfür speziell ausgelegt (taugliche Einspritzung) bzw. umgerüstet sein. Wegen seiner hohen Viskosität wird Rapsöl heute vorwiegend fossilem Dieselkraftstoff zugesetzt. Soll hingegen seine Bedeutung als Rein-Kraftstoff noch wachsen, muss der Bestand von ca. 250 Pflanzenöltankstellen und ca. 130 Bezugsquellen bzw. Lieferanten (Stand Januar 2007) ausgebaut werden. Auch ist es notwendig, für Rapsöl eine verbindliche DIN-Norm zu erarbeiten, um die heutigen Qualitätsschwankungen künftig zu vermeiden.
In Entwicklung: GTL und BTL
Die Anforderungen an zukünftige Kraftstoffe werden zunehmend durch strenger werdende Abgasrichtlinien bestimmt. Reine Ersatzkraftstoffe werden nicht genügen, um die Euro-V-Abgasnorm ab dem Jahr 2008 noch erfüllen zu können. Aus diesem Grund werden neue synthetische Kraftstoffe entwickelt, die einerseits auf Basis von Erdgas, Butan/Propan oder Kohle (GTL, Gas-to-Liquid) gewonnen werden oder andererseits sich Biomasse (BTL, Biomass-to-Liquid) für die Gewinnung zunutze machen. Welches Kraftstoffkonzept sich zukünftig durchsetzen wird, steht daher noch in den Sternen.
Marcel Schoch 02.10.2007 / auto service praxis