Autogas
Autogas bezeichnet zum Gebrauch in Fahrzeug-Verbrennungsmotoren vorgesehenes Flüssiggas (LPG, Liquified Petroleum Gas). Es ist nicht zu verwechseln mit komprimierten Erdgas (CNG) oder Flüssigerdgas (LNG) als Kraftstoff.Flüssiggas als Kraftstoff
Flüssiggas (Butan/Propan) findet Anwendung als Kraftstoff für Ottomotoren. Bereits in den 1970er Jahren war es in Italien sehr verbreitet und ist es bis heute geblieben. Auch die gesamte Autobusflotte der Wiener Verkehrsbetriebe fährt mit Flüssiggas.
Es verbrennt umweltfreundlicher als Benzin. Der Schadstoffausstoß von Stickoxiden beträgt etwa 20 % der Benzinverbrennung, CO2-Emissionen vermindern sich um 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 als einzige Fahrzeuge, neben Erdgas-Gabelstaplern, 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 (Liter vs. kg) Mehrverbrauch von 5 bis 20 % für LPG, da Flüssiggas eine geringere Dichte aufweist. Zum Vergleich: Superbenzin mit 95 Oktan hat eine Dichte von ca. 0,76 g/cm³, Flüssiggas (rund 108 Oktan) je nach Mischungsverhältnis zwischen 0,51 und 0,56 g/cm³. Auf den ersten Blick resultiert daraus ein Mehrverbrauch von 40 %, der jedoch durch den höheren Brennwert des LPG (49 MJ/kg (13,6kWh/kg))gegen 42 MJ/kg (11,7kWh/kg))) auf theoretisch 20 % verringert wird. Durch den Verbrauch von Startbenzin (und dessen Vernachlässigung in der Verbrauchsberechnung) sinkt der theoretische Mehrverbrauch von 20 % je nach durchschnittlicher Streckenlänge auf praktisch 5-15%.
Zuerst war LPG bei den Taxis (z. B. alle Taxis in Istanbul), später auch im privaten Kfz-Bereich, in den 1980er Jahren in Österreich durch günstige Preise sehr verbreitet. Aufgrund der höheren Besteuerung wurde es in Österreich aber wieder uninteressant. Heute ist Flüssiggas als Kraftstoff in einigen europäischen Nachbarländern (wie B, NL, GB, PL, I, F ...) etabliert. In Deutschland hat es eine wachsende Bedeutung. Momentan (Stand 7. Juli 2006) wird Flüssiggas (LPG/Autogas) gegenüber Erdgas (CNG/LNG) zur Verwendung in Kraftfahrzeugen bezüglich des Brennwertes bis Ende 2018 ca. 7 % niedriger besteuert. In Österreich gibt es ab 2006/2007 eine Steuerreduktion nur für Erdgaskraftstoff. In der Schweiz sollen ab 2007 Erd- und Flüssiggas steuerbegünstigt werden. In Deutschland kostet der Liter derzeit zwischen 46 und 75 Cent (Stand 23. Januar 2007) - wobei es hier ein deutliches Nord-Süd-Gefälle gibt. LPG-Tankstellen gibt es z.Zt. 2424 (25. April 2007). Bis zum Jahresende 2007 ist mit einer Anzahl von ca. 3000 Tankstellen in Deutschland zu rechnen.
Fahrzeugumrüstung
Eine Umrüstung der PKW auf Flüssiggas (LPG) ist relativ unkompliziert. Fast jedes Fahrzeug mit Ottomotor kann für etwa 1500 bis 3500 Euro, je nach Zylinderzahl, Leistung und der zu erreichenden Abgasnorm, umgebaut werden.Das Leergewicht einer LPG-Anlage beträgt etwa 40 kg.
Für den Tank gibt es verschiedene Einbaumöglichkeiten:
*in der Reserveradmulde (34 bis 85 Liter), das Reserverad wird dann durch ein Pannenspray 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. Mit dem Einbau 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, um den Verschleiß der Ventile und Ventilsitze bei der veränderten Kraftstoffart und Verbrennungsbedingungen verringern, da die Verbrennungstemperaturen bei gleichem Kraftstoff-Luftgemisch erheblich über denen von Benzin liegen.
Bei einigen Fahrzeugen sind die Ventilsitze deutlich weniger temperaturbeständig als bei anderen Fahrzeugen, so dass es im Gasbetrieb unter Umständen zu einem kapitalen Motorschaden kommen kann. Höhere Verbrennungstemperaturen und einen daraus resultierenden Motorschaden lässt sich von vorne herein vermeiden, wenn eine eingebaute Gasanlage im oberen Lastbereich entsprechend "fetter" eingestellt wird.
Technik von Flüssiggasfahrzeugen
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Mit Autogas betriebene Kfz werden entweder mit Benzin gestartet und danach automatisch auf Gasbetrieb umgestellt, um eventuelle Warmlaufprobleme zu umgehen, oder sie laufen direkt mit Autogas. Es wird zwischen Venturianlagen, sequenziellen Anlagen sowie 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 stark abkühlt, wird der Verdampfer mit Kühlwasser beheizt. Aus diesem Grund wird bei den meisten Autogasanlagen erst ab ca. 30 °C Kühlwassertemperatur auf Gas umgeschaltet, um ein Vereisen der Gasanlage bei niedrigen Außentemperaturen zu verhindern.
Seit 2004 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, der je nach Last 5 bis 15 Kelvin betragen kann. Dadurch kommt es zu einer geringfügigen Leistungssteigerung (siehe Turbomotor/Ladeluftkühler).
Die Autogasverbrennung erfolgt bei geringeren Schadstoffemissionen und erhöhter Laufruhe. Letztere ist auf die hohe Klopffestigkeit von 105 bis 115 Oktan zurückzuführen.
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 sind mit Rohrabrissventilen ausgestattet. Sollte bei einem Unfall der Tank aus der Halterung gerissen werden und Leitungen abreißen, so werden die entsprechenden Anschlüsse sofort versiegelt. Alle Tanks sind mit Schmelzsicherungen ausgestattet, sodass im Brandfall Gas kontrolliert entweichen und abbrennen kann, um ein spontanes Bersten des Stahltanks durch große Hitze zu vermeiden.
Venturitechnik
Die Venturitechnik ist die älteste und preiswerteste Lösung. Hierbei wird ein unterdruckgesteuertes Dosierventil in den Ansaugstutzen montiert und Gas unterdruckgesteuert dosiert. Durch die Verengung des Ansaugquerschnitts ist mit leichtem Leistungsverlust und Mehrverbrauch zu rechnen. Diese Technik ist bis zur Abgasnorm Euro 2 (bzw. z. T. auch D3) ohne Verlust einer Steuerklasse geeignet.
Teilsequenzielle Anlagen
Teilsequenzielle Anlagen verwenden ein präziseres elektronisch gesteuertes Dosierventil, welches das Gas mittels eines sternförmigen Gasverteilers in die Ansaugstutzen der Zylinder leitet. 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 Automobile und Pkw bis zur Schadstoffnorm Euro 3 mit diesem System ausstatten.
Vollsequenzielle Anlagen
Vollsequenzielle Anlagen (zur Zeit Stand der Technik) 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, erfordert jedoch eine sequenzielle oder gruppensequenzielle Benzineinspritzung. 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 (behaupten zumindest die Umrüster). 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.)
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. Der große Vorteil des Einspritzens in flüssiger Form ist die kühlende Wirkung des verdampfenden Autogases (Innenkühlung) im Verbrennungsraum; hier ergibt sich ein besserer Füllungsgrad in den einzelnen Zylindern und somit ein höherer Wirkungsgrad des Motors gegenüber den anderen Flüssiggassystemen. Als Folge ist ein Leistungsverlust gegenüber dem Benzinbetrieb kaum bzw. gar nicht spürbar. Obwohl diese Technik bereits Anfang der 90er Jahre vorgestellt wurde, gestaltet sich die technische Umsetzung nach wie vor als problematisch.
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 Benzineinsprützdüsen gleichen. 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.
Betankungstechnik
Zum Betanken eines Autogasfahrzeugs wurden weltweit drei verschiedene Anschlusssysteme eingeführt. Je nach Land wird für die Nutzung der Zapfsäule ein entsprechenden 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 http://www.autogas-forum.de:
Verbreitung
In sehr vielen europäischen Ländern (Niederlande, Belgien, Italien, Polen, Tschechien, Frankreich usw.) sowie der Türkei besteht ein flächendeckendes Tankstellennetz.
In Deutschland gab es im April 2007 bereits über 2400http://www.gas-tankstellen.de Autogastankstellen. Die Tendenz ist stark steigend; z.Zt. (April 2007) sind weitere 360 Tankstellen in Planung [http://www.gas-tankstellen.de/stat/tankgraph.php?mode=2 gas-tankstellen.de:] Entwicklung der Anzahl der Autogas- und Erdgastankstellen in Deutschland.. Autogastankstellen sind deutlich weiter verbreitet als Erdgastankstellen (Anzahl der CNG-Tankstellen liegt bei ca. 750 , E.ON Ruhrgas hat bis 2008 den Bau von bis zu 150 Autobahn-/Autohoftankstellen angekündigt, davon sind allerdings im Jahr 2007 nur 40-50 geplant. Die genauen Standorte werden erst Mitte/Ende Mai bekannt gegeben.
Preise und Kosten
Die Preise für Autogas liegen in Deutschland bei 0,45 bis 0,75 ? je l (im Durchschnitt meist bei 0,63 ? je l), im Ausland bei 0,30 bis 0,64 ? je l.
Bei dem Preisvergleich mit Benzin muss allerdings noch berücksichtigt werden, dass der Literverbrauch bei Flüssiggasbetrieb im Durchschnitt um etwa 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%-70% der Kraftstoffkosten ausgegangen werden. Ottomotoren können bei Autogasbetrieb etwa die Kraftstoffkosten eines entsprechenden Diesels erreichen oder auch unterbieten.
Autogastankstellen für Firmenflotten können ab etwa 5000 ? eingerichtet und mit etwa 40 bis 45 Cent je l beliefert werden. Eine geeichte Zapfsäule samt Datenübermittlung für Kassensysteme kostet etwa 15.000 bis 20.000 ?.
Abrechnungsprobleme beim Tanken
Eine definierte Masse an Gas kostet z. B. in der 11 kg (netto) Propangasflasche 11 ? 18 ?. Dabei werden Parameter wie Druck und Temperatur nicht angegeben. An einer Autogas-Tankstelle wird das Volumen (Liter) gemessen. Die Dichte und damit die Masse des Gases aber hängt jedoch von der Temperatur ab. Bei einer höheren Temperatur wird weniger Gasmasse eingefüllt. Deshalb ist vom Gesetzgeber zu fordern: Die Literzahl gilt nur bei einem gesetzlich festzulegenden Standarddruck und Standardtemperatur.
Vergleich Flüssiggas (LPG) und Erdgas (CNG) für Kraftfahrzeuge
* Chemisch
** LPG ist 1998 hat sich innerhalb der meisten Garagenverordnungen (GaVo) der einzelnen Bundesländer durchgesetzt, dass es grundsätzlich erlaubt ist, mit Autogas-PKWs 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.
Literatur
* Sven Geitmann: Erneuerbare Energien und alternative Kraftstoffe. Hydrogeit Verlag, 2. Aufl., Jan. 2005, ISBN 3937863052
* 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
Weblinks
• Deutscher Verband Flüssiggas E.V
• Spezialisierte Umrüstbetriebe
• Eigenschaften von Flüssiggas
• Adapternormen in Europa
