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Eine der bekanntesten alternativen Kraftstoffe ist Bioethanol, das aus Pflanzenmaterial wie Mais, Weizen oder Zuckerrohr hergestellt wird. Es kann in seiner reinen Form oder gemischt mit Benzin verwendet werden und wird häufig in Fahrzeugen mit Benzinmotoren eingesetzt. Bioethanol hat den Vorteil, dass es weniger Kohlenstoffdioxid ausstößt als Benzin, aber es hat auch einige Nachteile, wie etwa eine geringere Energiedichte und eine höhere Feuchtigkeitsempfindlichkeit.
Biodiesel ist ein weiterer alternative Kraftstoff, der aus Pflanzenöl oder tierischen Fetten hergestellt wird. Es kann in Dieselmotoren verwendet werden und hat den Vorteil, dass es weniger Schadstoffe ausstößt als herkömmlicher Diesel. Allerdings ist Biodiesel auch teurer als herkömmlicher Diesel und hat eine geringere Energiedichte, was bedeutet, dass mehr davon benötigt wird, um die gleiche Leistung zu erzielen.
Ein anderes Beispiel für alternative Kraftstoffe ist Elektrizität, die in Elektrofahrzeugen verwendet wird. Elektrofahrzeuge haben den Vorteil, dass sie keine Schadstoffe ausstoßen, da sie keine Verbrennungsmotoren haben. Sie sind auch leiser und haben geringere Betriebskosten als herkömmliche Fahrzeuge. Allerdings haben sie auch Nachteile, wie etwa eine geringere Reichweite und längere Aufladezeiten im Vergleich zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren.
Synthetische Treibstoffe sind eine weitere Art von alternativen Kraftstoffen, die aus biologisch abbaubaren Stoffen oder aus Kohlenstoffdioxid hergestellt werden. Ein Beispiel für synthetische Treibstoffe ist Methanol, das aus Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff hergestellt wird. Es kann in seiner reinen Form oder gemischt mit Benzin verwendet werden und hat den Vorteil, dass es weniger Schadstoffe ausstößt als Benzin. Allerdings hat es auch einige Nachteile, wie etwa eine geringere Energiedichte und eine höhere Feuchtigkeitsempfindlichkeit.
Wasserstoff ist ein Beispiel für synthetische Treibstoffe. Es wird häufig in Brennstoffzellen verwendet, die elektrische Energie produzieren, indem sie Wasserstoff und Sauerstoff verbrennen. Wasserstoff hat den Vorteil, dass es keine Schadstoffe ausstößt, wenn es verbrannt wird, sondern nur Wasser. Allerdings ist es schwierig, Wasserstoff aufzubewahren und zu transportieren, da es ein gasförmiges Element ist und hohe Druckbedingungen erfordert.
Es gibt auch andere alternative Kraftstoffe wie biobasierte Flüssigtreibstoffe, die aus biologisch abbaubaren Stoffen wie Pflanzenöl oder Algen hergestellt werden. Sie können in Dieselmotoren verwendet werden und haben den Vorteil, dass sie weniger Schadstoffe ausstoßen als herkömmlicher Diesel. Allerdings sind sie auch teurer und haben eine geringere Energiedichte als herkömmlicher Diesel.
In den letzten Jahren haben sich alternative Kraftstoffe immer mehr durchgesetzt, insbesondere im Transportsektor. Viele Regierungen und Unternehmen setzen auf alternative Kraftstoffe, um ihre Treibhausgasemissionen zu reduzieren und ihre Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern. Allerdings gibt es auch noch viele Herausforderungen bei der Verbreitung von alternativen Kraftstoffen, wie etwa hohe Kosten und mangelnde Infrastruktur. Trotzdem gibt es viele Anstrengungen, um diese Hindernisse zu überwinden und die Verwendung von alternativen Kraftstoffen zu fördern.
Grafik: © alternativ-fahren.de
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LNG – Der Kraftstoff für Nutzfahrzeuge
Klimafreundlichkeit wird kritisch betrachtet
Lagerung, Tankvorgang und Reichweite
Bilderquelle: (CC0 Creative Commons)
pixabay.com © anita_starzycka
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CNG – Der umweltfreundliche Kraftstoff
Erdgas als Kraftstoffalternative wird in Deutschland immer beliebter. Der Preis für 1kg Erdgas liegt je nach Region in Deutschland bei ca. 0,78 – 1,88 Euro (Stand: 10/2018). Wobei 1kg (H-)Erdgas in etwa einem Energiegehalt von 1,5 Liter Benzinkraftstoff entspricht. Somit fährt man mit Erdgas gegenüber Benzin- und Superkraftstoffen entsprechend günstiger. Weiterhin ist bei Erdgas eine besonders langfristige Planungssicherheit gegeben, da der Mineralölsteuersatz vergünstigt ist.
Umweltfreundlich fahren
Erdgas (Hauptbestandteil: Methan) verbrennt sehr sauber. Im direkten Vergleich zu herkömmlichen benzinbetriebenen Fahrzeugen, sinkt das spezifische Ozonbildungspotential um im Erdgasbetrieb um bis zu 80%. Ein weiterer Vorteil: Es entstehen quasi keine Betankungsemissionen.
Sicherheit von erdgasbetriebenen Kraftfahrzeugen
Zahlreiche Sicherheitseinrichtungen im Erdgasfahrzeug sorgen dafür, dass der Betrieb nicht gefährlicher ist als herkömmliche benzin- oder dieselbetriebene Fahrzeuge. Der Erdgastank unterliegt einem Betriebsdruck von etwa 200 bar. Um eine größtmögliche Sicherheit zu gewährleisten, liegt der Prüfdruck bei ca. 600bar. Weitere Sicherheitseinrichtungen sorgen bei einem extremen Schadensfall für das kontrollierte Ablassen (abbrennen) des Gases.
Reichweite und Tanken
Erdgasbetriebene Fahrzeuge verfügen in der Regel über einen bivalenten Antrieb. Es kann somit sowohl auf Erdgas als auch im Benzinbetrieb gefahren werden. Ein Vorteil ist die Erhöhung der Reichweite, da bequem jederzeit zwischen dem Benzin- und Gasbetrieb gewählt werden kann. Momentan gibt es mehr als 850 Erdgastankstellen in Deutschland - Tendenz steigend. Ein weiterer Ausbau ist geplant. Die Reichweite im Gasbetrieb ist von vielen Faktoren wie z.b. der getankten Gasqualität (H- oder L-) sowie der Größe und Anzahl an verbauten Erdgastanks abhängig. In einem 80 Liter Erdgastank können Beispielsweise ca. 14kg Erdgas (CNG) getankt werden. Bei einem Verbrauch von 5,5kg/100km beträgt die Reichweite hier zum Beispiel 250 Kilometer.
Grafik: © Pierre brillot (fotolia)
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Wasserstoff ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol H (für lateinisch hydrogenium = Wassererzeuger; von altgriechisch υδωρ = Wasser und γεννÜει = erzeugen, da es Bestandteil des Wassers ist) und der Ordnungszahl 1.
Man unterscheidet zwischen atomarem Wasserstoff (H) und der dimerisierten Form, dem molekularen Wasserstoff (H2). Nur diesen findet man unter Normalbedingungen vor.
Eigenschaften
Wasserstoff ist mit nur einem Proton und einem Elektron das leichteste der chemischen Elemente. Unter Normalbedingungen liegt er nicht in atomaren, sondern nach Zusammenschluss zweier H-Atome in molekularem Zustand als H2 vor. Der „status nascendi“ des atomaren Wasserstoffs, etwa unmittelbar nach einer Wasserstoff darstellenden Reaktion, besteht nur für etwa 0,5 Sekunden. Beim Zusammenschluss zu Wasserstoffmolekülen wird sehr viel Energie freigesetzt:
Molekularer Wasserstoff H2 ist bei normaler Temperatur ein geruchloses und farbloses Gas, etwa 14-mal leichter als Luft. Sein Diffusionsvermögen (aufgrund seiner geringen Molekülmasse) und seine Wärmeleitfähigkeit sind die höchsten aller Gase und führen zu einer Reihe von technischen Problemen beim Umgang mit Wasserstoff.
Vorkommen
Wasserstoff ist das häufigste chemische Element im Weltall. Wasserstoff macht 75 % der gesamten Masse beziehungsweise 90 % aller Atome im Universum aus. Sterne bestehen hauptsächlich aus Wasserstoff-Plasma. Die Kernfusion von Wasserstoff 1H über die Zwischenstufen Deuterium 2H und Tritium 3H zu Helium 4He in Sternen bildet deren Energiequelle. Diese Reaktion wird vom Menschen in der Wasserstoffbombe und in experimentellen Fusionsreaktoren genutzt.
Auf der Erde sind von keinem anderen Element so viele Verbindungen bekannt. Hier kommt es meist gebunden in Form von Wasser vor, aber auch in allen Lebewesen, in Erdöl, Erdgas und in Mineralen. In der Atmosphäre der Erde liegt Wasserstoff jedoch nur in Konzentrationen unter 1 ml/m³ vor; der überwiegende Teil des Wasserstoffs auf der Erde ist in Wasser (an Sauerstoff gebunden) vorhanden. Andere natürliche Vorkommen sind Kohle und natürliche Gase, beispielsweise Methan (CH4).
Speicherung von H2
Ehemalige Bedenken, Wasserstoff eigne sich nicht als Kraftstoff für Fahrzeuge, weil die Speicherung noch nicht zufriedenstellend geklärt sei, sind längst ausgeräumt. In den letzten Jahren hat sich speziell in diesem Bereich sehr viel getan. Es gibt mittlerweile neue Techniken zum Aufbau von Wasserstoff-Tanks. Es gibt Materialien, die auch stärksten Belastungen standhalten.
Im Laufe der Entwicklung von Speichermedien für Wasserstoff gab es eine Vielzahl von Methoden, denen zum Teil hervorragende Aussichtschancen zugesprochen wurden. Teilweise wird an einigen Verfahren immer noch geforscht, andere Projekte wurden eingestellt. Es ist vor diesem Hintergrund durchaus möglich, dass durch diese Weiterentwicklung bereits totgesagte Verfahren wieder hervorgeholt werden.
Zur Zeit gibt es jedoch nur maximal drei wirklich aussichtsreiche Speichermethoden:
- die Speicherung von gasförmigem Wasserstoff in Druckbehältern,
- die Speicherung von flüssigem Wasserstoff in vakuumisolierten Behältern,
- die Einlagerung von Wasserstoff in Metallhydriden oder Kohlenstoff-Nanoröhren
Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Wasserstoff aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.
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B100 – Der High-Tech-Kraftstoff
Biodiesel war in der Vergangenheit ein besonders beliebte Alternative. Konnten die Kraftstoffkosten doch erheblich gesenkt werden. Vor allem freie Tankstellen boten den Kraftstoff zusätzlich zu normalem Diesel an. Aufgrund der stark gestiegenen Biokraftstoffbesteuerung ist dieser Markt jedoch quasi zum erliegen gekommen. Biodiesel (B100) wird derzeit jedoch, mit einer festgelegten Biokraftstoffquote, dem normalem Diesel beigemischt.
Herstellung von Biodiesel
Ölpflanzen (in Deutschland wird dazu meist Raps verwendet) wandeln Sonnenenergie durch die Fotosynthese in Öl um. Dieses wird durch eine chemische Reaktion und Zugabe von Methanol zu Biodiesel umgewandelt. Chemisch gesehen handelt es sich hierbei um Rapsmethylester (RME).
Qualität (Norm)
Die Mindestanforderungen von Biodiesel sind in der DIN EN 14214 beschrieben. Diese ist seit dem 30.10.2004 gültig. Somit darf Biodiesel an Tankstellen nur entsprechend der Spezifikation nach DIN EN 14214 angeboten werden.
Verwendung im Kraftfahrzeug
Prinzipiell wäre nahezu jeder Dieselmotor für den Betrieb mit B100 geeignet. Grundsätzlich gilt es zu beachten, ob es für das jeweilige Fahrzeug, eine technische Freigabe vom Hersteller gibt. Dies kann zum Beispiel bei einer Fachwerkstatt erfragt werden. Jedoch sind die meisten Fahrzeuge aufgrund moderner Dieseleinspritzsysteme werksseitig nicht zur Verwendung von Biodiesel freigegeben. Jedoch lassen sich einige Motortypen nachträglich einfach und kostengünstig umrüsten. Natürlich kann ein umgerüstetes Fahrzeug auf den Biodieselbetrieb auch weiterhin mit herkömmlichen Dieselkraftstoffen betankt werden.
Vorteile von Biodiesel
Biodiesel verringert den Kohlenmonoxid-Ausstoß und verhält sich nahezu CO2-Neutral. Die Rußemission verringert sich gegenüber herkömmlichen Dieselkraftstoff um ca. 33%. Da der Flammpunkt beim Biodiesel bei mindestens 120°C liegt, handelt es sich hierbei nicht um Gefahrgut. Ein weiterer Vorteil ist die hohe Eigenschmierfähigkeit, somit wird der Motor geschont. Biodiesel ist leicht biologisch abbaubar.
Biodiesel Tanken – aber wo?
Das Tanken von Biodiesel wird, aufgrund der Biokraftstoffbesteuerung, immer schwieriger. Nur noch wenige 100 Tankstellen bieten den alternativen Kraftstoff B100 in Reinform an. Die Tendenz ist zudem weiter Rückläufig. Auf der Webseite des Internationalen Wirtschaftsforum Regenerative Energien (IWR) ist eine Auflistung der noch verfügbaren Biodiesel Tankstellen zu finden.
Grafik: © Omachka (fotolia)
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Pflanzenöl (Pöl) – Der Biokraftstoff
In der Vergangenheit wurde das Fahren mit Pflanzenöl (Pöl), aufgrund ständig steigender Kraftstoffpreise, immer beliebter. Wohl durch die Biokraftstoffbesteuerung ist der Pöl-Markt (Fahren mit Pflanzenöl) in den letzten Jahren jedoch fast vollständig zum Erliegen gekommen. Der alternative Kraftstoff Pflanzenöl ist nicht mit herkömmlichen und dem allgemein bekannten Biodiesel zu vergleichen. Es werden meist heimische Ölpflanzen zur Ölgewinnung genutzt. Umgerüstete Fahrzeuge lassen sich mit den meisten Pflanzenölen betreiben.
Die Qualität
Für den alternativen Kraftstoff „Pflanzenöl“ gibt es mittlerweile eine einheitliche Norm (DIN 51605). Zuvor wurde vom LTV-Arbeitskreis "Dezentrale Pflanzenölgewinnung“ ein einheitlicher Qualitätsstandard formuliert.
Pöl als Kraftstoff im Kraftfahrzeug
Generell kann jedes Diesel-Fahrzeug, welches für den Betrieb mit „Biodiesel“ freigegeben ist, nach einer entsprechenden Umrüstung auch mit Pflanzenöl betrieben werden. Bei der Umrüstung werden zum einen Systeme zur Vorwärmung und Filterung des Pflanzenöls verbaut, als auch Modifikationen an Kraftstoffleitungen, elektronischer Steuerung und des Einspritzsystems vorgenommen. Bei der Umrüstung kann zwischen einer 1-Tank-Lösung und einer 2-Tank-Lösung gewählt werden.
Vorteile von Pflanzenöl als Kraftstoff
Pflanzenöl ist ein nachwachsender Rohstoff und verhält sich nahezu CO2 neutral. Allerdings gab es in der letzten Zeit auch viel Kritik, da die Herstellung auf Kosten der Lebensmittelerzeugung gehen könnte. Pöl hat als Kraftstoff stark an Bedeutung verloren. Ob sich dies mit der Rohölverknappung in Zukunft noch einmal ändert, bleibt freilich abzuwarten. Pöl-Tankstellen Pflanzenöltankstellen sind in Deutschland nicht besonders weit verbreitet. Die Kritik am Biokraftstoff und die zusätzliche Besteuerung haben dem Alternativkraftstoff Pöl in den letzten Jahren weiter zugesetzt. In Deutschland sind kaum noch Pflanzenöl-Tankstellen zu finden.
Grafik: © Thaut Images (fotolia)