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| Autogas | |
|---|---|
| Andere Namen | LPG (Liquefied Petroleum Gas), GPL (gaz de pétrole liquéfié) |
| Kurzbeschreibung | klopffester Ottokraftstoff aus verflüssigten Gasen, bei einem Druck von 5–10 bar flüssig gespeichert |
| Herkunft | fossil |
| Charakteristische Bestandteile | |
| Eigenschaften | |
| Aggregatzustand | flüssig (unter Druck) |
| Dichte | 0,540 kg/L [1] (unter Druck) |
| Heizwert | 6,9 kWh/L = 12,8 kWh/kg [1] = 46MJ/kg |
| Oktanzahl | 105–115 ROZ (je nach Butananteil) |
| Kohlendioxidemissionen bei Verbrennung | 1,740–1,780 kg/L (je nach Verhältnis Propan/Butan) [2]
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| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. | |
Autogas (im internationalen Straßenverkehr als GPL verzeichnet, aus dem Französischen gaz de pétrole liquéfié) bezeichnet zum Gebrauch in Fahrzeug-Verbrennungsmotoren vorgesehenes Flüssiggas (LPG, Liquefied Petroleum Gas). Es ist nicht zu verwechseln mit komprimiertem Erdgas (CNG, Compressed Natural Gas) oder Flüssigerdgas (LNG, Liquefied Natural Gas) als Kraftstoff.
Inhaltsverzeichnis |
[Bearbeiten] Herkunft
Flüssiggas tritt bei der Erdgas- und Erdölförderung als „nasses Bohrgas“ auf. Da sich das Sammeln, Aufarbeiten und der Transport des Gases wirtschaftlich nicht lohnt, wird es häufig an der Förderstelle als Abfallprodukt abgefackelt.
Weiter entsteht Flüssiggas in der Raffinerie als Nebenprodukt, zum Beispiel bei der Benzin- und Dieselerzeugung. Auch hier war der wirtschaftliche Wert lange Zeit so gering, dass das Gas abgefackelt wurde. Bei räumlicher Nähe zu produzierenden Kunststoff- und Chemiestandorten wird das Gas in der Chemieindustrie verarbeitet, unter anderem in Österreich.
[Bearbeiten] Flüssiggas als Kraftstoff
Flüssiggas (Butan/Propan) findet Anwendung als Kraftstoff für Ottomotoren. Bereits in den 1970er Jahren war es in Italien und den Niederlanden sehr verbreitet.
Es verbrennt umweltfreundlicher als Benzin. Auch unter Berücksichtigung des prinzipbedingten Mehrverbrauchs beträgt der Schadstoffausstoß von Stickoxiden etwa 20 % der Benzinverbrennung, CO2-Emissionen vermindern sich um ca. 15 % und unverbrannte Kohlenwasserstoffe um 50 %. Zudem lassen sich LPG-Abgase durch die bessere chemische Verwertbarkeit bereits bei niedrigeren Temperaturen in Fahrzeugkatalysatoren umsetzen. Flüssiggasbetriebene Gabelstapler dürfen – neben Erdgas-Gabelstaplern – als einzige Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor in geschlossenen Räumen betrieben werden. Dieselstapler hingegen emittieren Ruß und hohe Mengen an Stickoxiden.
Im direkten Vergleich mit Benzin entsteht je nach Gasanlage (siehe unten) ein volumetrischer Mehrverbrauch von 5 bis 20 % für LPG, bedingt durch die geringere Dichte und den höheren Brennwert des LPG: Benzin hat eine Dichte von ca. 0,76 g/cm³, Flüssiggas je nach Mischungsverhältnis zwischen 0,51 und 0,56 g/cm³. Die 26 bis 33 % geringere Dichte des LPG wird teilweise durch den höheren Brennwert 46,1 MJ/kg (12,8 kWh/kg) gegen 43,6 MJ/kg (12,1 kWh/kg) kompensiert. Der vom Fahrer wahrgenommene Mehrverbrauch kann noch geringer sein, wenn das weiterhin benötigte Startbenzin nicht in die Verbrauchsberechnung einbezogen wird.
Zuerst war LPG bei den Taxis (z. B. alle Taxis in Istanbul und Bangkok), später auch im privaten Kfz-Bereich, in den 1980er Jahren in Österreich durch günstige Preise sehr verbreitet. Aufgrund der höheren Besteuerung für Privatfahrzeuge wurde es in Österreich aber wieder uninteressant. Allerdings haben die Wiener Linien alle Busse auf Flüssiggasantrieb umgestellt, da für öffentliche Fahrzeuge Autogas steuerfrei blieb.
Heute ist Flüssiggas als Kraftstoff in den meisten europäischen Ländern etabliert. In Deutschland wächst die Zahl der Pkw und Tankstellen stark an. Der Grund ist die derzeit niedrige Steuer auf Flüssiggas. Nach dem Energiesteuergesetz wird Flüssiggas (LPG/Autogas) als Kraftstoff mit 18 Cent/kg (= 9,74 Cent/l) bis Ende 2018 besteuert, danach wird der Satz auf 40,9 Cent/kg (= 22,1 Cent/l) angehoben[3].
In Deutschland kostet der Liter Autogas an der Tankstelle derzeit zwischen 44 und 73 Cent (Stand Juli 2009) - wobei es hier ein leichtes Nord-Süd- sowie West-Ost-Gefälle gibt. Der Durchschnittspreis pro Liter liegt bei 60 Cent (Stand November 2009) [4].
In der Schweiz wird Flüssiggas seit 2008 steuerbegünstigt. Dadurch wurde es um ca. 0,25 Franken/Liter günstiger. Momentan kostet es zwischen 1,05 und 1,40 Franken/Liter (entspricht ca. 65 bzw 87 Cent/Liter, Stand Juli 2008).
[Bearbeiten] Fahrzeugumrüstung
Eine Umrüstung der PKW auf Flüssiggas (LPG) ist relativ unkompliziert. Fast jedes Fahrzeug mit Ottomotor kann für etwa 1150 bis 3500 Euro, je nach Zylinderzahl, Leistung und der zu erreichenden Abgasnorm, umgebaut werden. Ausgenommen sind derzeit noch Motoren mit Benzin-Direkteinspritzung. Das Leergewicht einer LPG-Anlage beträgt etwa 40 kg.
Für den Tank gibt es verschiedene Einbaumöglichkeiten:
- In der Reserveradmulde (34 bis 94 Liter), das Reserverad wird dann durch ein Pannenspray oder Runflat-Räder ersetzt.
- Im Kofferraum (60 bis 200 Liter), meist in Zylinderform.
- Auch Unterflurtanks sind möglich.
Die Reichweite im Gasbetrieb beträgt je nach Tankgröße und Verbrauch 350 bis 1000 km. Beim Umbau bleibt der Benzintank erhalten, so dass das Fahrzeug wahlweise mit Benzin oder Flüssiggas betrieben werden kann (bivalenter Antrieb). Das Umschalten zwischen Benzin- und Flüssiggasbetrieb kann automatisch oder manuell während der Fahrt erfolgen. Wird der Umschaltzeitpunkt automatisch gewählt, sollte dies durch einen Wassertemperatursensor geschehen. So wird gewährleistet, dass erst umgeschaltet wird, wenn der Motor auf Betriebstemperatur ist und das Flüssiggas optimal verbrennen kann. Mit dem Einbau des Gastanks ist also auch eine erhebliche Reichweitenerhöhung verbunden, sofern auch noch entsprechend Benzin mitgeführt wird.
Einige Umrüster empfehlen zusätzlich den Einbau von Additiv-Beimengern in den Ansaugtrakt oder die Zugabe eines Additives in den Benzin- und Gastank, um den Verschleiß der Ventile und Ventilsitze bei veränderter Kraftstoffart und Verbrennungsbedingungen zu verringern, da die Verbrennungstemperaturen bei gleichem Kraftstoff-Luftgemisch über denen von Benzin liegen. Bei einigen Fahrzeugen sind die Ventilsitze deutlich weniger temperaturbeständig als bei anderen Fahrzeugen (sog. Weichventilsitzer), so dass es im Gasbetrieb unter Umständen zu einem Motorschaden kommen kann. Höhere Verbrennungstemperaturen und ein daraus resultierender Motorschaden lassen sich von vorne herein vermeiden, wenn eine eingebaute Gasanlage im oberen Lastbereich entsprechend „fetter“ (Lambdawert < 1) eingestellt wird. Hin und wieder soll auch beim Verbrauch von Autogas gespart werden, und das Gemisch wird zu "mager" eingestellt. Das führt häufig zum Motorschaden oder langfristig zum vorzeitigen Verschleiß der Ventile. Alternativ zum Einbau eines Additiv-Beimengers gibt es Gasanlagen, die auch im Gasbetrieb geringe Mengen Benzin beimengen. Die für das jeweilige Fahrzeug notwendige Benzinmenge ist einstellbar.
[Bearbeiten] Technik von Flüssiggasfahrzeugen
Mit Autogas betriebene KFZ werden entweder mit Benzin gestartet und danach je nach eingebauter Anlage per Schalter oder automatisch auf Gasbetrieb umgestellt, um eventuelle Warmlaufprobleme zu umgehen, oder sie starten direkt mit Autogas. Es wird zwischen Venturi-Anlagen, sequenziellen Anlagen und LPI-Anlagen unterschieden.
Die ersten beiden Anlagentypen haben gemeinsam, dass das im Tank unter Druck befindliche flüssige Gas dem Motor über einen Verdampfer und Druckregler gasförmig zugeführt wird. Da das Gas beim Verdampfen ähnlich wie Kältespray stark abkühlt, wird der Verdampfer mit Kühlwasser beheizt. Aus diesem Grund schalten die meisten Autogasanlagen erst ab ca. 30 °C Kühlwassertemperatur auf Gas, um ein Vereisen der Verdampfer bei niedrigen Außentemperaturen zu verhindern.
Seit 1995 werden auch LPI-Anlagen angeboten. Diese Systeme fördern mittels einer Kraftstoffpumpe flüssiges Gas unter Druck in einer Ringleitung, von wo es durch Dosierventile in flüssiger Form in den Ansaugtrakt gespritzt wird. Durch die für die Verdunstung aufgenommene Wärme kommt es zu einem Kühleffekt der Ansaugluft, abhängig vom Gasdurchsatz verringert sich die Ansaugtemperatur um 5 bis maximal 15 Kelvin. Dadurch kommt es zu einer geringfügigen Leistungssteigerung (siehe Turbomotor/Ladeluftkühler) respektive zu einem geringeren Leistungsverlust bezogen auf Verdampferanlagen. Zur Verbrennung wird Kraftstoff und der in der Luft enthaltene Sauerstoff benötigt. Kalte Luft enthält je Volumen mehr Sauerstoff als warme. Bei einem klassischen Benzinmotor wird der Kraftstoff als Aerosol eingespritzt, welcher faktisch kein Volumen benötigt. Gasförmige Kraftstoffe verdrängen Luft und senken so die Sauerstoffmenge im Zylinder. Bei LPG werden theoretisch 3 % der Luft verdrängt, bei Erdgas bis zu 10 %.
Die Autogasverbrennung erfolgt bei geringeren Schadstoffemissionen und erhöhter Laufruhe. Diese Effekte sind u.a. auf die hohe Klopffestigkeit von 105 bis 115 Oktan zurückzuführen sowie auf die homogene Gemischbildung. Gase sind im Gegensatz zu Aerosolen sehr schnell und sehr gleichmäßig mit der Verbrennungsluft mischbar. Durch die Vermeidung lokaler Luftmängel bzw. -überschüsse wird die Bildung von unerwünschten Verbrennungsnebenprodukten wie Kohlenmonoxid, teil-/unverbrannten Kohlenwasserstoffen oder Stickoxiden unterdrückt.
Zum Thema Sicherheit schreibt der ADAC: „Es gibt keine Hinweise aus der Praxis, dass bei diesen Fahrzeugen ein erhöhtes Sicherheitsrisiko besteht, auch nicht aus jenen Ländern, wo relativ viele Autogasautos zugelassen sind. Crash- und Brandtests zeigen, dass Autogasautos nicht gefährlicher sind als vergleichbare Benzinfahrzeuge.“ Autogastanks und deren Rohrverbindungen sind mit unterschiedlichen Sicherungssystemen ausgestattet: So ist der Füllleitungsanschluss mit einem Rückschlagventil versehen, das bei einem Rohrabriss das Austreten von Gas verhindert. Die Beförderungsleitung in den Motorraum ist direkt bei der Tankentnahme mit einem Magnetventil gesichert, das bei Stromverlust sofort schließt. Bei einem zu hohen Druckverlust schaltet das Gassteuergerät sofort auf 0 Volt, wodurch das Ventil geschlossen wird. Sollte bei einem Unfall die Fahrzeugstromversorgung nicht mehr funktionieren, dann ist das beschriebene Magnetventil aufgrund des Stromverlusts auf jeden Fall geschlossen.
Im Falle eines Brands sind die meisten Tanks bis zu einem Überdruck von 30-35 bar geprüft (Abpressdruck ca. 60-90 bar). Je nach Tankart (1-Loch/4-Loch) ist entweder ein separates Überdruckventil oder ein in das Multiventil integriertes Überdruckventil verbaut. Dieses öffnet bei einem Druck von ca. 25-28 bar, wodurch sichergestellt ist, dass das Gas im Brandfall kontrolliert abgelassen wird und der Tank nicht bersten kann.
[Bearbeiten] Venturi-Technik
Die Venturi-Technik ist die älteste und preiswerteste Lösung. Hierbei wird eine Venturi-Düse vor die Drosselklappe in den Ansaugkanal montiert, die der Ansaugluft selbsttätig Gas beimischt, das aus einem unterdruckgesteuerten Verdampfer angefordert wird. Diese Technik funktioniert grundsätzlich auch ohne jegliche Regelung, lediglich der Verdampfer wird auf ein bestimmtes Kraftstoff-Luft-Gemisch eingestellt. Aktuelle geregelte Venturi-Anlagen verfügen dennoch über ein Steuergerät, das u. a. die vorhandene Lambdasonde auswertet und das Gemisch durch Feinregelung der Gasmenge optimiert. Durch die prinzipbedingte Verengung des Ansaugquerschnitts ist bei Venturi-Anlagen mit leichtem Leistungsverlust und Mehrverbrauch zu rechnen. Zudem kann es bei dieser Technik zu einer Rückverbrennung im Ansaugtrakt kommen. Dieses als Backfire bekannte Phänomen kann auftreten, wenn durch Fehler der Zündanlage das bei dieser Technik ständig im Ansaugtrakt befindliche Gas entzündet wird. In den Ansaugstutzen und/oder in den Luftfilterkasten eingebaute Überdruckventile, die sich im Falle der Explosion öffnen und den Druck entweichen lassen, können Schäden durch Backfire verhindern. Die (geregelte) Venturitechnik ist bis zur Abgasnorm Euro 2 (bzw. z. T. auch D3) ohne Verlust einer Steuerklasse geeignet.
[Bearbeiten] Teilsequenzielle Anlagen
Teilsequenzielle Anlagen verwenden ein elektronisch gesteuertes Dosierventil, welches das Gas mittels eines sternförmigen Gasverteilers in die Ansaugstutzen der Zylinder einbläst. Eine Querschnittsverengung im Ansaugtrakt und damit ein Leistungsverlust findet nicht statt. Diese Anlagen verfügen häufig über einen eigenen programmierbaren Kennfeldgeber für den Gasbetrieb. Daher lassen sich auch ältere Fahrzeuge bis zur Schadstoffnorm Euro 3 mit diesem System ausstatten.
[Bearbeiten] Vollsequenzielle Anlagen
Vollsequenzielle Anlagen (Stand der Technik im Jahre 2009) verfügen über ein eigenes Dosierventil je Zylinder. Diese modernen Anlagen verfügen häufig nicht mehr über einen eigenen autonomen Kennfeldrechner, sondern rechnen das im Bordcomputer abgelegte Einspritzkennfeld für Benzin auf äquivalente Gasmengen um. Daher ist die Umrüstung und Programmierung einfacher, setzt jedoch eine vorhandene sequenzielle oder gruppensequenzielle Benzineinspritzung voraus. Moderne Fahrzeuge verfügen bereits seit Mitte der 1990er Jahre über diese Technik. Die Einführung der Schadstoffnormen Euro 3 und Euro 4 mit EOBD (Euro-On-Board-Diagnose) machte dann die sequenzielle Benzineinspritzung zwingend erforderlich. Die Abgasnorm Euro 4 wird problemlos erreicht bzw. unterboten (Herstellerangaben). Auf jeden Fall ist eine Abgasbestätigung über die derzeit gültige (bzw. dem Fahrzeug entsprechende) Abgasnorm zu verlangen, da sonst eine Abnahme (TÜV) in Deutschland nicht (bzw. nur sehr schwer, also teuer) zu erhalten ist. Ebenso ist eine Bescheinigung über den korrekten Einbau sowie die Dichtheitsprüfung gemäß VDTÜV 750, etc. zu verlangen. (Dies ist auch bei den vorgenannten Systemen notwendig und bei im Ausland eingebauten Anlagen oft nicht vorhanden.)
[Bearbeiten] LPI-Anlagen
LPI ist die Abkürzung für Liquid Propane Injection und heißt übersetzt Flüssig-Propan-Einspritzung, also Flüssiggaseinspritzung. Die sequenzielle Gaseinspritzung in flüssiger Form stellt wohl die neueste (sogenannte) 5. Generation der Autogassysteme dar. Obwohl diese Technik bereits Anfang der 90er Jahre vorgestellt wurde, gestaltet sich die technische Umsetzung nach wie vor problematisch. Diese Systeme sind im Vergleich zu Verdampfungsanlagen in der Regel etwas teurer, und die Flüssiggaspumpen und -tanks sind relativ laut und waren in den ersten Serienausführungen anfällig. Die Hersteller werben mit Brennraumkühlung, da das Autogas flüssig in den Motor eingespritzt wird. Auch wenn unter Umständen deutlich vor den Einlassventilen der Brennräume das Autogas in den Ansaugkrümmer eingespritzt wird und das LPG bereits im Saugrohr verdampfen sollte, wird der Ladeluftstrom des Motors dennoch gekühlt und damit der Liefergrad erhöht. Dies gilt nicht für Systeme mit Verdampfern. Hier versickert die Kühlwirkung des verdampfenden LPG im Kühlwasser und kann nicht zur Erhöhung des Liefergrads verwendet werden.
Die Bezeichnung LPI hat sich der niederländische Hersteller Vialle markenrechtlich schützen lassen. Der Hersteller ICOM bezeichnet die Technik der Flüssiggaseinspritzung daher als JTG.
Bei der Vialle-Anlage wird ein eigenes Kennfeld mittels separatem Steuergerät generiert - verschiedene Felder sollen schon vorgegeben sein.
Das ICOM-System verwendet LPG-Einspritzdüsen, die in ihrer Charakteristik den Benzineinspritzdüsen gleichen. (Die Charakteristik ist nicht immer identisch, mit dem Resultat, dass in seltenen Fällen ein umgerüstetes Fahrzeug im Gasbetrieb in gewissen Lastbereichen entweder zu fett oder zu mager läuft und sich dadurch die langsame Adaption des Motorsteuergerätes verstellt, so dass sich daraus wiederum im Benzinstartverhalten Probleme ergeben.) Dadurch können die Einspritzzeiten des Benzinsteuergeräts verwendet werden, das Gassteuergerät arbeitet nur als Umschalter zwischen Benzin und Gaseinspritzdüse. Das Einstellen des Gassteuergeräts entfällt hierdurch, jedoch müssen die Gaseinspritzdüsen beim Einbau der Anlage kalibriert werden.
[Bearbeiten] Betankungstechnik
Zum Betanken eines Autogasfahrzeugs sind weltweit mindestens drei verschiedene Anschlusssysteme etabliert. Je nach Land wird für die Nutzung der Zapfsäule ein entsprechender Adapter benötigt. Es handelt sich um den ACME-Anschluss („Europaadapter“, Schraubanschluss), den Dish-Anschluss („Italienadapter“, Dish Coupling) und den Bajonett-Anschluss („NL-Adapter“). Geplant ist ein einheitlicher europäischer Anschluss namens Euronozzle.
Übersicht über die aktuell gebräuchlichen Anschlusssysteme:
| ACME-Anschluss | Belgien, Deutschland, Irland, Luxemburg, USA, Kanada, Australien (teilweise: Österreich und Schweiz) |
| Bajonett-Anschluss | Großbritannien, Niederlande, Spanien, Norwegen |
| Dish-Anschluss | Frankreich, Deutschland, Griechenland, Italien, (teilweise: Österreich und Schweiz), Polen, Portugal, Tschechien, Ungarn, … |
| Euronozzle | geplant |
[Bearbeiten] Verbreitung
Deutschland
In Deutschland gab es Ende Oktober 2009 ca. 5.500 Autogastankstellen, die Tendenz ist seit ca. Sommer 2006 mit monatlich rund 100 neuen Tankstellen kontinuierlich stark steigend. [4]
Europa
In mehreren europäischen Ländern (Niederlande ca. 2100 Gastankstellen, Belgien ca. 650, Italien ca. 2000, Polen ca. 5000, Tschechien ca. 700, Slowakei ca. 100, Rumänien ca. 100, Frankreich ca. 1900, Großbritannien ca. 1400) sowie der Türkei (ca. 10.000) bestehen flächendeckende Tankstellennetze. Die Dichte an Tankstellen pro 1 mio Einwohner ist in sechs Ländern (Belgien, Tschechien, Irland, Niederlande, Polen, Türkei) höher als in Deutschland.[4]
In mehreren anderen europäischen Ländern ist eine Grundversorgung für Touristen und Transitreisende gewährleistet:
- Österreich mit derzeit 13 bekannten öffentlichen Tankstellen[4]. Als Kraftstoff wird Flüssiggas in Österreich über eine Befreiung von der Mineralölsteuer hinaus nicht gefördert, weil erneuerbaren Kraftstoffen der Vorzug gegeben wird.[5]
- Schweiz mit 22 bekannten Tankstellen (Stand Januar 2009)[4]
- Slowenien mit ca. 26 bekannten Tankstellen (meist Autobahntankstellen) (Stand Januar 2009)
- Portugal mit 96 bekannten Tankstellen (Stand Sept. 2008)[4]
- Spanien mit 32 bekannten Tankstellen, oft nur in größeren Städten (Stand Sept. 2008)
Weltweit
Den größten anteiligen Verbrauch aller Staaten von LPG hat Südkorea (22 %), gefolgt von Japan (9 %), Türkei (8 %), Mexico (8 %), Australien (7 %).[6] Verbreitet ist Autogas außerdem in Kroatien[7], Russland, Armenien, China, USA, Kanada.
[Bearbeiten] Preise und Kosten
Die Preise für Autogas liegen in Deutschland bei 0,44 bis 0,73 € je l (im Durchschnitt bei 0,60 € je l), im Ausland bei 0,30 bis 0,85 € je l.
Bei dem Preisvergleich mit Benzin muss allerdings noch berücksichtigt werden, dass der Literverbrauch bei Flüssiggasbetrieb im Durchschnitt um 15 % steigt, da Flüssiggas im Vergleich zum Benzin eine erheblich geringere Dichte und somit einen geringeren Brennwert je Liter hat. Daher kann beim Vergleich der Kraftstoffkosten zwischen Benzin/Super und Flüssiggas grob von 60 bis 70 % der Kraftstoffkosten ausgegangen werden. Ottomotoren können bei Autogasbetrieb etwa die Kraftstoffkosten eines entsprechenden Diesels erreichen oder auch unterbieten. Die derzeitige Entwicklung der Kraftstoffpreise auf dem Markt tendiert aber immer mehr zu einer Annäherung von Diesel und Benzinpreis, so dass Flüssiggas im Vergleich zu diesen Kraftstoffsorten preiswerter ist. Wie schnell sich die Umrüstung auf Autogas rechnet, hängt von verschiedenen Faktoren wie Verbrauch, Preis der Umrüstung, jährliche Kilometerleistung sowie dem Fahrzeugtyp ab.
Durchschnittspreise LPG in Europa
- Belgien 0,339 Euro
- Deutschland 0,60 Euro
- Frankreich 0,749 Euro
- Griechenland 0,50 Euro
- Italien 0,58 Euro[8]
- Kroatien 0,47 Euro
- Luxemburg 0,556 Euro
- Niederlande 0,429 Euro
- Österreich 0,849 Euro
- Polen 0,49 Euro
- Schweiz 1,20 CHF
- Slowenien 0,558 Euro
- Spanien 0,619 Euro
[Bearbeiten] Vergleich Flüssiggas (LPG) und Erdgas (CNG) für Kraftfahrzeuge
[Bearbeiten] Chemisch
- LPG ist ein Propan-Butan-Gemisch, die Oktanzahl liegt, je nach Butananteil, zwischen 105 und 115.
- CNG besteht hauptsächlich aus Methan (etwa 84–99 Vol.-%), die Oktanzahl beträgt 120–140.
[Bearbeiten] Physikalisch
- LPG wird bei etwa 5–10 bar Druck flüssig gespeichert (ca. 400 g Kraftstoff je Liter Bruttotankvolumen).
- CNG wird gasförmig bei etwa 200 bar gespeichert (ca. 160 g Kraftstoff je Liter Druckgas-Tankvolumen) und durch einen Hochdruckregler auf 7 bar verringert.
[Bearbeiten] Motorleistung
Jedes Gas (LPG und CNG) verdrängt Luft aus dem Zylinder, dadurch steht für die Verbrennung weniger Sauerstoff zur Verfügung. Im alltagsrelevanten Teillastbereich kann die Motorleistung durch eine homogenere und bessere Zylinderfüllung sogar leicht ansteigen. Bei aufgeladenen Motoren mit Turbolader oder Kompressor kann der Leistungsverlust durch einen höheren Ladedruck und damit eine höhere Sauerstofffüllung kompensiert werden. Die hohe Oktanzahl von deutlich über 100 des LPG und CNG begünstigt diese Maßnahme. Bei klassischen Saugmotoren muss bei beiden Kraftstoffen mit einem vom Kraftstoff abhängigen Leistungsverlust gerechnet werden.
- LPG: Ein Molekül Propan verbraucht bei der Verbrennung fünf Sauerstoffmoleküle, ein Molekül Butan deren sechseinhalb. Je nach Gaszusammensetzung bestehen bis zu 4 % der Zylinderfüllung aus Autogas. Alte Venturianlagen bzw. deren Düse (zulässig nur bis Euro 2) können bis 10 % Leistungsverlust durch zusätzliche Drosselverluste im Ansaugtrakt verursachen. Bei neueren sequenziellen Verdampferanlagen ist theoretisch ein Leistungsverlust von bis zu 3,8 % zu erwarten, der in der Praxis jedoch nicht spürbar ist. Eine flüssig einspritzende Anlage kühlt die Luft im Ansaugtrakt herunter, wodurch die Zylinderfüllung (analog zum Ladeluftkühler) verbessert wird. Daher ist oft kein Leistungsverlust mehr messbar oder sogar ein leichter Leistungsgewinn zu beobachten.
- CNG: Ein Molekül Methan (Methan ist der Hauptbestandteil von Erdgas) verbraucht bei der Verbrennung zwei Sauerstoffmoleküle, daher muss deutlich mehr Erdgas (typisch 12 %) in den Zylinder eindosiert werden, es wird folgedessen noch mehr Luftsauerstoff verdrängt. Dieser Sauerstoff steht folglich zur Verbrennung nicht zur Verfügung und es muss mit einem Leistungsverlust von eben diesen 12 bis 15 % gerechnet werden. Der Leistungsverlust kann sich gerade bei schwach motorisierten Fahrzeugen und hohen Volllastanfettungen deutlich bemerkbar machen.
[Bearbeiten] Kohlendioxid-Ausstoß
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- Die LPG CO2-Emissionen betragen zwischen 1740 und 1780 g pro Liter je nach dem Verhältnis Propan/Butan (EIZ Niedersachsen). LPG reduziert den CO2-Ausstoß gegenüber Benzinverbrennung um etwa 15 %. Rechenweg für Propan: Dichte des flüssigen Kraftstoffs ca 500 g/l, Molmasse Propan 44 g/mol, je Verbrennung entstehen 3 CO2 zu je 44 g/mol. Das ergibt 500/44*3*44 = 1500 g/l. Zuzüglich 30% Mehrverbrauch (s.o.) entspricht 1l Superbenzin durch die energetisch identische Menge Propangas ersetzt CO2 Emissionen von etwa 2.0 Kilogramm je Liter. Bei Superbenzin wird mit 2.32 kg/l gerechnet (siehe [Kraftstoffverbrauch]). Wird Butan eingesetzt, so entsteht durch die höhere Dichte und den höheren Kohlenstoffgehalt mehr CO2 je Liter, allerdings sinkt der Mehrverbrauch durch den höheren Brennwert im Gegenzug ab. "Auf die Nachkommastelle" exakte Daten lassen sich durch die temperaturabhängige Dichte des verflüssigten Gases und die jahreszeitliche Änderung des Propan/Butan-Verhältnisses nicht angeben.
- CNG reduziert den CO2-Ausstoß gegenüber Benzinverbrennung um etwa 25 %. Bei Motoren, die auf CNG-Verbrennung optimiert werden, ist theoretisch eine stärkere CO2-Reduzierung durch Anhebung der Verdichtung und dadurch bedingte Steigerung des Wirkungsgrades möglich. Dies setzt jedoch voraus, dass der Motor auf die im Gasbetrieb höhere Verdichtung ausgelegt wurde. Im Reservebetrieb tritt dann selbst mit 100 Oktan-Benzin im Gegenzug ein höherer Verbrauch auf - stärker, als wenn ein Super-Plus-optimiertes Fahrzeug mit Normalbenzin fahren muss.
[Bearbeiten] Tanktechnik
- LPG kann in Radmuldentanks ohne Kofferraumverlust nachgerüstet werden. Zylindertanks sind mit Volumina bis über 200 l verfügbar; Radmuldentanks werden je nach Muldengröße bis über 60–70 l angeboten. Der Einbau von Zusatztanks ist z. B. bei Pickups oder Transportern ohne weiteres möglich. Das Nettotankvolumen beträgt 80 % des Bruttovolumens. Dies ist aus Sicherheitsgründen (Ausdehnung im heißen Fahrzeug) erforderlich. Der Prüfdruck dieser Tankanlagen (TÜV) liegt bei 40 bar, mit üblichen Betriebsdrücken von 8 bis 12 bar. Da es sich bei LPG-Tanks nicht um Hochdruckbehälter handelt, ist eine Vielzahl von Tankformen möglich. Weit verbreitet sind jedoch Zylinder- und Ringtanks.
- CNG wird in im Kofferraum untergebrachten Zylindertanks oder, wie bei Serienfahrzeugen inzwischen üblich, unterflur oder auf dem Dach (Nutzfahrzeuge) angeordneten Tanks mitgeführt. CNG-Tanks haben einen Prüfdruck von über 300 bar, der Berstdruck beträgt 600 bar. Wegen des hohen Drucks werden CNG-Tanks nicht als Ringtanks oder in Sonderformen angeboten.
[Bearbeiten] Verbreitung
- LPG: Wird an derzeit 5500 Tankstellen in Deutschland flächendeckend angeboten (Stand Oktober 2009). 68 % der LPG-Tankstellen führen auch Benzin und 37 % sind 24 h geöffnet. In Brandenburg ist die Dichte der LPG-Tankstellen am geringsten.[4]
- CNG: Wird an derzeit etwa 850 Tankstellen in Deutschland angeboten (Stand Oktober 2009). 76 % der CNG-Tankstellen führen auch Benzin und 62 % sind 24 h geöffnet.[4] (per 1. Januar 2007 42.759 CNG-Fahrzeuge in Deutschland, Schweiz, Österreich, Italien und Argentinien (Quelle: Kraftfahrt-Bundesamt). Mit Ausnahme Nordrhein-Westfalens ist die Dichte der CNG-Tankstellen gering.
- Allgemein: Seit Juni 2006 besteht die rechtliche Grundlage für eine bundesweit einheitliche Vorwegbeschilderung auf Autobahnen für LPG- und CNG-Tankstellen. Bei geringer Gastankstellendichte ist es ratsam, sich vor Fahrtantritt bezüglich der an der Reiseroute befindlichen Gastankstellen zu erkundigen. Reine Gas-Tankstellen sind oft nicht mit Personal besetzt, so dass die Bezahlung ausschließlich mittels Karte (EC-Karte bzw. Kundenkarte) möglich ist. Nicht mit Personal besetzte Tankstellen sind in der Regel etwas günstiger als reguläre Tankstellen.
[Bearbeiten] Verteilung
- LPG wird wie Benzin- und Dieselkraftstoffe in der Regel auf der Straße zur Tankstelle transportiert und belastet so den Straßenverkehr. Allerdings ist der Tankstellenbetreiber nicht zwingend an einen regionalen Gasversorger gebunden.
- CNG hingegen besteht aus Erdgas und findet seinen Weg zum Verbraucher über Rohrleitungen. Tankstellen erhalten das Erdgas aus dem Netz der örtlichen Gasversorgungsunternehmen; die Kompression auf den Tankdruck von mehr als 220 bar erfolgt vor Ort. Ländliche CNG-Tankstellen ohne Anschluss an ein Erdgasnetz sind nur schwer bzw. teuer zu versorgen. Hier stellen Bio-Erdgas-Tankstellen eine sinnvolle Alternative dar.
[Bearbeiten] Praktische Konsequenzen
- LPG ist als Kraftstoff zwar effektiv ca. 30% teurer als CNG (Juli 2008 [4]), die Umbauten sind jedoch durch den geringeren technischen Aufwand wiederum ca. 30% billiger und erzielbare Reichweiten allgemein höher. Wird ein Ottomotor auf Gasbetrieb nachgerüstet, so bietet sich aus Kosten- und Platzgründen häufig LPG an.
- CNG ist als Kraftstoff effektiv billiger als LPG (Juli 2008 [4]), erfordert jedoch aufgrund des höheren Drucks dickwandigere und damit schwerere Tanks und erlaubt häufig nur geringere Reichweiten als Nachrüstung, je nach Verbrauch von 240 bis 300 km. Ist ein Fahrzeug ab Werk mit Unterflurtanks ausgestattet, so sind auch bei CNG Reichweiten von über 400 km mit einer Tankfüllung erreichbar. Häufig werden Neuanschaffung und Umrüstung vom örtlichen Gasversorgungsunternehmen gefördert, die durchschnittliche Fördersumme liegt bei etwa 500 €.
[Bearbeiten] Sicherheit
[Bearbeiten] Sicherheitsbestimmungen
Flüssiggaslagerbehälter-Anlagen sind überwachungsbedürftige Anlagen nach der Betriebssicherheitsverordnung, sie müssen daher vor der Inbetriebnahme und in bestimmten Fristen wiederkehrend durch eine zugelassene Überwachungsstelle geprüft werden(Gasanlagenprüfung). Auch die Bestimmungen der Betriebssicherheitsverordnung hinsichtlich des Explosionsschutzes sind zu beachten.
Besondere Maßnahmen sind erforderlich bei Arbeiten unter Erdgleiche (Keller u. ä.), da Flüssiggas schwerer als Luft ist und sich als „See“ sammeln kann. Auch Bodenöffnungen (Kanaldeckel, Luken, Kellerabgänge) sind in die Sicherheitsbetrachtung einzubeziehen.
Der Transport von Flüssiggas wird durch die ADR-Bestimmungen geregelt.
Bereits seit 1998 hat sich innerhalb der meisten Garagenverordnungen der einzelnen Bundesländer durchgesetzt, dass es grundsätzlich erlaubt ist, mit Autogas-Pkw in Tiefgaragen zu fahren. Lediglich in Berlin, Bremen und dem Saarland gelten Einschränkungen. Jedoch untersagen mitunter noch die Garagenbesitzer die Einfahrt durch Hinweisschilder. Hierbei ist auf das Hausrecht des Garagenbesitzers zu achten.
Selbst innerhalb Österreichs sind die Verordnungen nicht einheitlich, da sie in die Kompetenz der Bundesländer fallen.
Ein Autogastank besteht aus einer etwa 3,5 mm starken Stahlwandung und ist für einen Betriebsdruck von maximal 10 bar ausgelegt. Die Sicherheitsprüfung des TÜV schreibt einen Prüfdruck von 40 bar vor.
Sicherheitsventile sorgen zudem im extremen Schadensfall für ein gezieltes Abblasen oder bei Hitzeeinwirkung – z. B. bei Brand eines Fahrzeuges – für ein kontrolliertes Abbrennen der Gasfüllung und verhindern damit die Gefahr von Explosionen. Wichtig für den sicheren Umgang mit der neuen Technik ist jedoch die Einhaltung der Prüfintervalle und -richtlinien.
Ein 2008 vom ADAC durchgeführter Heckcrash und Brandtest mit einem auf Autogas umgerüsteten Opel Astra Caravan zeigte, dass der in der Reserveradmulde untergebrachte Gastank beim Aufprall keinen Schaden nahm und sämtliche Leitungen und Verbindungsstücke durch Aktivierung elektromagnetischer Absperrventile dichthielten. Auch beim anschließenden Brandversuch funktionierte das Sicherheitskonzept mit programmiert ablassenden Ventilen einwandfrei, eine Explosionsgefahr bestand zu keiner Zeit. [9]
Autogasfahrzeuge dürfen in Parkhäuser einfahren und parken. Es gibt kein Gesetz, welches die Einfahrt verbietet. Es kann lediglich auf privatrechtlicher Basis ein Verbot verhängt werden.
[Bearbeiten] Literatur
- Sven Geitmann: Alternative Kraftstoffe - Womit fahre ich am besten? Hydrogeit Verlag, Okt. 2008, ISBN 9783937863122
- Technische Regeln Flüssiggas: TRF 1996; Herausgeber: DVGW/DVFG; 1. Auflage 1996, ISBN 3-87793-039-5
- Ralf Ortmayr, Wolfgang Schüler: Ratgeber Autogas- Informationen und Tipps Selbstverlag, 1.Auflage Juli 2006, ISBN 3-00-017181-9
[Bearbeiten] Weblinks
- Deutscher Verband Flüssiggas e.V.
- Autogas-Tankstellen-Finder mit interaktiver Karte
- Adapternormen in Europa
- Autogas-Rechner zur Wirtschaftlichkeitsprüfung
- Alternativer Autogas-Rechner
- Deutschsprachige Autogas-Community
[Bearbeiten] Quellen
- ↑ a b Kraftstoff#Vergleich von Kraftstoffen
- ↑ Vergleich der Kraftstoffarten
- ↑ Steuertarife
- ↑ a b c d e f g h i j http://www.gas-tankstellen.de
- ↑ http://www.parlinkom.gv.at/PG/DE/XXII/AB/AB_03598/fname_056094.pdf
- ↑ http://www.worldlpgas.com/gain/whats.php?id=06
- ↑ LPG-Tankstellennetz in Kroatien
- ↑ http://www.prezzibenzina.it
- ↑ http://www.adac.de/Auto_Motorrad/Tanken/Alternative_Kraftstoffe/Autogas/technik_umwelg/default.asp?ComponentID=157066&SourcePageID=10120#atcm:8-140403