AUTOINSIDE Ausgabe 4 – April 2019

TECHNOLOGIE / ANTRIEBE FOKUS
Der Weg des Erdgases von den Förderstätten
bis zu den Verbrauchern.
Weniger CO 2 dank Gasantrieb
Sind eigentlich Personenwagen, die mit CNG und LPG betrieben werden, umweltfreundlicher als konventionelle Diesel- oder
Benzinfahrzeuge? Wir schauen bei den gasförmigen Treibstoffen und den Gasfahrzeugen näher hin. Bruno Sinzig, auto&wissen
Derzeit dürfen in der Schweiz erstmals zum Verkehr zugelassene
Personenwagen (PW) durchschnittlich pro Kilometer 130 Gramm CO 2
(Kohlendioxid) emittieren. Erhoben wird dieser Wert aufgrund des sogenannten
Flottenverbrauchs.
Der Bundesrat schlägt in seiner Energiestrategie 2050 vor, den
CO 2
-Ausstoss von neu immatrikulierten PW parallel zur EU weiter zu
senken. Nach den EU-Zielvorgaben dürfen Personenwagen ab 2020
(durchschnittlich) nur noch 95 Gramm CO 2
pro Kilometer ausstossen.
Da in der Schweiz oftmals leistungsstarke Fahrzeuge gekauft werden,
sind die Importeure, die über eine grosse Modellpalette verfügen,
sehr daran interessiert, den Anteil an Fahrzeugen mit geringen CO 2
-
Emissionen möglichst gross zu halten. Denn – deshalb der Begriff Flottenverbrauch
– die Importeure können Personenwagen mit CO 2
-Emissionen
über der flottenspezifischen Zielvorgabe mit PW kompensieren, deren
CO 2
-Emissionen unter der Zielvorgabe liegen.
Der Automobilindustrie bleibt es überlassen, Fahrzeuge zu entwickeln
und anzubieten, die diese Vorgaben erfüllen. Übersteigen die
durchschnittlichen Emissionen den Zielwert, drohen happige Bussen.
Verringerung der Emissionen
Mit gasbetriebenen Fahrzeugen lassen sich – gegenüber den konventionellen
Benzin- oder Dieselfahrzeugen – neben dem CO 2
-Ausstoss
auch die Stickoxid- und Partikelemissionen reduzieren. Dabei kommen
zwei Arten von Gas zum Einsatz:
• Erdgas/Biogas, auch Compressed Natural Gas (CNG) genannt, und
• Liquefied Petroleum Gas (LPG), bisweilen auch als Flüssiggas oder
Autogas bezeichnet.
Weil derzeit in der Schweiz vorwiegend CNG-Fahrzeuge eingesetzt
werden, konzentrieren wir uns auf diese Treibstoffart. Der Motor dieser
Fahrzeuge entspricht einem herkömmlichen Ottomotor. Anstatt eines
Benzin-Luft-Gemischs wird in den Zylindern jedoch ein aufbereitetes
CNG-Luft-Gemisch verbrannt.
Hauptbestandteil Methan
Erdgas ist ein fossiles, farb- und in der Regel geruchloses, brennbares
Gasgemisch aus unterirdischen Lagerstätten. Es ist ein Gemisch
aus verschiedenen Gasen, dessen Hauptbestandteil Methan (CH 4
) ist.
Diese Verbindung (Molekül) besteht jeweils aus einem Kohlenstoffund
vier Wasserstoffatomen.
Erdgas/Biogas aus dem bestehenden Erdgasnetz wird an den Tankstellen
– in der Regel ein wenig abseits der Benzin- oder Dieseltankanlage
– komprimiert und steht danach den Fahrzeugen zur Verfügung.
Es stellt zudem einen wichtigen Energieträger im Haushaltsbereich dar.
Aufgrund des (unterschiedlichen) Methananteils wird Erdgas
manchmal in so genanntes H-Gas (High-Gas) oder L-Gas (Low-Gas)
eingestuft. Beim H-Gas liegt der Methananteil über 87 Prozent, beim
L-Gas liegt der Methananteil unter 87 Prozent.
Weil dem Erdgas in der Schweiz rund 20 Prozent klimaneutrales
Biogas aus Abfallverwertungsanlagen beigemischt wird, schneiden
CNG-Fahrzeuge im Lebensdauervergleich bezüglich der CO 2
-Emission
noch besser als die an sich sehr effizienten Dieselfahrzeuge ab (Bild 4).
Bei atmosphärischem Normaldruck (1013,25 hPa ≈ 1 bar) besitzt
reines Erdgas beispielsweise im Vergleich mit Dieseltreibstoff eine sehr
geringe Energiedichte. Der volumetrische Heizwert beträgt beim Gas
rund 0,03636 MJ/Liter, derweil es beim Diesel rund 35,83 MJ/Liter sind.
Der Energiegehalt des flüssigen Treibstoffs ist somit ungefähr 1000-
mal grösser. Um eine ausreichende Energiemenge in einem vertretbaren
Volumen im Fahrzeug mitführen zu können, wird das Gas deshalb
auf etwa 200 bar verdichtet (CNG = Compressed Natural Gas). Es muss
überdies berücksichtigt werden, dass das Biogas gegenüber dem reinen
Erdgas einen kleineren Heizwert besitzt, der Energiegehalt dieses Gasgemischs
daher entsprechend kleiner ist.
Energiegehalt
Ein direkter Vergleich zwischen den Durchschnittsverbräuchen
von CNG und den konventionellen Treibstoffen ist nicht möglich, da
Erdgas/Biogas als Treibstoff in Kilogramm bemessen und verkauft
wird. Aufgrund des Energiegehalts können die drei Treibstoffe jedoch
einander gegenübergestellt werden (Bild 3).
Verbraucht ein Gasfahrzeug zum Beispiel 5 kg CNG auf
100 km, so entspräche dies einem Verbrauch von 7,35 l Benzin oder
entsprechend 6,75 l Dieseltreibstoff auf 100 km.
Im Gasbetrieb läuft die Verbrennung – im Vergleich mit derjenigen
im Dieselmotor – langsamer und somit «weicher» ab. Man geht davon
aus, dass bei gleichen Bedingungen Gasmotoren um etwa die Hälfte
leiser sind als Dieselmotoren.
Während Tankstellenbenzin in der Regel eine Oktanzahl von 95
bis 100 (ROZ) aufweist, besticht Erdgas/Biogas mit einer Klopffestig-
64 April 2019 | AUTOINSIDE