Analyse und Bewertung ausgewählter zukünftiger ...

KRAFTSTOFFOPTIONEN AUS FESTER BIOMASSE
des Kraftstoff-Luft-Gemischs durch eine Zündkerze (sog. Fremdzündung), wird die erforderliche
Zündtemperatur beim Dieselmotor durch die hohe Kompression im Brennraum erreicht
(sog. Selbstzündung). Aus diesen unterschiedlichen Wirkungsprinzipien abgeleitet ergeben
sich – wie im Folgenden für die betrachteten Biokraftstoffoptionen dargestellt – unterschiedliche
Anforderungsprofile an die jeweiligen Kraftstoffe. Dabei stellen direkt einspritzende
Diesel- und Ottomotoren heute die verbrauchsärmsten Aggregate dar [247]. Ein moderner
Ottomotor kann unter Berücksichtigung des Last- und Drehzahlbereiches, in welchem die
Motoren besonders effektiv arbeiten (z. B. maximales Drehmoment unter Volllast) etwa 35 %
seiner im Kraftstoff enthaltenen Energie in Antriebsleistung umsetzen; ein moderner Dieselmotor
erreicht etwa 45 %. Die maximalen effektiven Wirkungsgrade (Nutzungsgrad) werden
hingegen für Ottomotoren mit 30 % und für Dieselmotoren mit 36 % angegeben [241].
Bioethanol. Alternativ zu Mineralölbenzin kann Bioethanol in verschiedenen Gemischen mit
Benzin in der auf Ottomotoren basierenden Flexible-Fuel-Vehicle-Technologie (FFV) eingesetzt
werden. FFV besitzen mit Bezug auf die Eigenschaften von Bioethanol (u. a. höhere
Oktanzahl, niedrigerer Heizwert, höherer Flammpunkt, hygroskopisch; Tabelle A-2) sowohl
eine auf den Kraftstoff ausgelegte Einspritzanlage mit zusätzlicher Sensorik zur Erkennung
der verwendeten Kraftstoffmischung (durch Adaption der Motorsteuerung automatische Anpassung
der Zündzeitpunkte) als auch Modifikationen am Antrieb (z. B. korrosionsbeständige
Materialien für alle kraftstoffführenden Teile, verstärkte Ventile und Ventilsitze, verstärkte
Benzinpumpe, vergrößerter Aktivkohlebehälter). Des Weiteren stellt eine effektive Zylinderblock-Vorwärmung
einen problemlosen Kaltstart sicher. Hersteller versprechen geringfügige
Leistungssteigerungen (um 5 %) infolge höherer energetischer Wirkungsgrade durch Ausnutzung
der höheren Oktanzahlen bei einem Kraftstoffmehrverbrauch von etwa 30 %. Aktuelle
Serienentwicklungen beinhalten die Nutzung reinen Bioethanols (E100) in FFV durch Turboaufladung
(d. h. höheres Verdichtungsverhältnis von 11,0:1, im Vergleich zu 8,8:1 beim normalen
Benzinmotor in Verbindung mit einem höheren Ladedruck) mit modernem Motormanagement
[64], [93].
Fischer-Tropsch-Diesel. Synthetische FT-Kraftstoffe können mit Bezug auf ihre günstigen
Eigenschaften (Tabelle A-2) ohne jegliche Änderung an Motor und -steuerung wie ihre
fossilen Pendants eingesetzt werden. So versprechen insbesondere FT-Leichtdiesel deutliche
Vorteile im Hinblick auf Abgasemissionen (z. B. bis zu 90 % weniger CO und HC, bis zu
30 % weniger Partikel), Kraftstoffverbrauch und besserem Kaltstartverhalten gegenüber
konventionellem Diesel. Dadurch kann der Einsatz von modernen Abgasnachbehandlungssystemen
(z. B. Partikelfilter) vereinfacht werden. Durch Adaptionen am Motor (Hard- und Software)
können die NOx-Emissionen um 35 bis zu 75 % und die Partikelfreisetzungen um bis
zu 45 % reduziert werden [38], [116], [146].
Bio-SNG. Fahrzeuge für Erdgas sind adäquat für Bio-SNG (Biomethan) einsetzbar. Sie
werden in monovalenter (d. h. nur Biomethan), in quasi-monovalenter (d. h. Benzintank mit
� 15 l für Notfallbetrieb) und in bivalenter Ausführung (d. h. zusätzlicher Benzintank;
typischerweise als Nachrüstung in konventionellem Fahrzeug) angeboten. Zur Reduzierung
der Leistungsnachteile (ca. 20 % bei nachgerüsteten Fahrzeugen) gegenüber klassischen Benzinfahrzeugen
auf 6 % wurden Gasmotoren als Quasi-Monovalentfahrzeuge optimiert. Zudem
konnte der vergleichsweise höhere Verschleiß an Komponenten durch nicht vorhandene
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