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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 (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 (46,1 MJ/kg (12,8 kWh/kg) gegen 43,6 MJ/kg (12,1 kWh/kg) auf theoretisch 33 % verringert wird. Durch den Verbrauch von Startbenzin (und dessen Vernachlässigung in der Verbrauchsberechnung) sinkt der theoretische Mehrverbrauch von 33 % je nach durchschnittlicher Streckenlänge auf praktisch 5 bis 25 %. Je höher der Kurzstreckenanteil, desto geringer fällt der typische „Mehrverbrauch“ aus.

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.

In Deutschland kostet der Liter Autogas an der Tankstelle derzeit zwischen 44 und 79 Cent (Stand Januar 2009) - wobei es hier ein leichtes Nord-Süd-Gefälle gibt. Der Durchschnittspreis pro Liter liegt bei 63 Cent (Stand Januar 2009).

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 200.


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. 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 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. Durch die große Nachfrage bei Nachrüstungen gibt es zeitweise Lieferschwierigkeiten bei den Tankbehältern (200.

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.


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, der je nach Last 5 bis maximal 15 Kelvin (also 5°C bis maximal 15°C) betragen kann. 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.


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.


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.


Vollsequenzielle Anlagen:

Vollsequenzielle Anlagen (zurzeit 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, 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.)


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, wobei es kein wesentlicher Unterschied sein dürfte, ob die Verdampfung des LPG im Saugrohr oder im Brennraum stattfindet. 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.


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.

ACME: 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


Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Autogas#Fl.…_als_Kraftstoff