Ein Erdgasfahrzeug, auch Erdgasauto oder englisch, Natural gas vehicle (NGV) oder CNG vehicle genannt, ist ein Fahrzeug, das heute vorrangig mit komprimiertem Erdgas als Kraftstoff betrieben wird und mit einem Verbrennungsmotor als Antriebsaggregat ausgestattet ist. Der Motor entspricht einem herkömmlichen Ottomotor. Anstatt eines Benzin-Luft-Gemisches wird ein aufbereitetes Erdgas-Luft-Gemisch in den Zylindern verbrannt, die Fahrzeuge verfügen somit über eine alternative Antriebstechnik.
Da Erdgas bei atmosphärischem Normaldruck im Vergleich zu z. B. Dieselkraftstoff eine sehr geringe Energiedichte besitzt und mit 0,036 MJ/Liter einen niedrigeren volumetrischen Heizwert als Diesel mit 34,7 MJ/Liter, wird das Erdgas auf etwa 200 bar verdichtet (CNG = Compressed Natural Gas) oder durch Temperatursenkung auf –162 Grad Celsius verflüssigt (LNG = Liquified Natural Gas), um eine ausreichende Energiemenge in einem vertretbaren Volumen im Fahrzeug mitführen zu können. Das Erdgas aus dem bereits bestehenden Erdgasnetz als heute wichtigster Energieträger im Haushaltsbereich wird in den Tankstellen komprimiert und steht somit auch dem Autoverkehr zur Verfügung.
Aufgrund der Umweltvorteile für Erdgas gibt es in Deutschland bis 31. Dezember 2018 eine Steuerbegünstigung bei der Mineralölbesteuerung von Kraftstoffen, und auch die Europäische Kommission will den Anteil von Erdgasfahrzeugen am europäischen Kraftfahrzeugbestand unterstützen, so dass bis 2020 rund 10 % aller Fahrzeuge mit Erdgas fahren könnten. Erdgasfahrzeuge sind nicht zu verwechseln mit den Autogasfahrzeugen, die mit Flüssiggas (LPG = Liquified Petroleum Gas) betrieben werden.
Technik bei Serienfahrzeugen:
Viele Automobilhersteller haben sich zusammen mit dem Bundesverband der deutschen Gas- und Wasserwirtschaft, der Mineralölindustrie (u. a. Aral), dem Bundesumweltministerium und dem Automobilklub ADAC im Trägerkreis „Das Erdgasfahrzeug“ zusammengetan. Die Automobilindustrie bietet seit 2001 eine zunehmende Modellpalette an serienmäßigen Erdgasfahrzeugen an.
Erdgasfahrzeuge gibt es in zwei Ausführungen: bivalent und monovalent.
Bivalente Fahrzeuge (auch bifuel genannt) können sowohl mit dem Treibstoff Erdgas als auch mit Benzin fahren. Durch Betätigen eines Schalters oder automatisch kann der Betrieb zwischen den Kraftstoffen jederzeit gewechselt werden. Dadurch ist die Reichweite der Fahrzeuge vergleichbar mit konventionell angetriebenen Personenkraftwagen.
Monovalente Fahrzeuge (monofuel) werden nur mit komprimiertem Erdgas betrieben oder haben einen zusätzlichen Nottank für maximal 15 Liter Benzin. Die Motoren bei monovalenten Fahrzeugen sind auf den Erdgasbetrieb technisch besser abgestimmt, der einen optimierten Kraftstoffverbrauch und geringere Schadstoffemissionen bietet.
Bei fast allen Serienfahrzeugen werden die Erdgastanks unterflurig, d.h. unter dem Fahrzeugboden angebracht, so dass keine Einschränkung des Ladevolumens besteht. Der zunehmende Gebrauchtwagenmarkt für Erdgasautos ermöglicht den Autokäufern, die Kosten für die je nach Autotyp ca. 1000 bis 2000 Euro höheren Anschaffungskosten gegenüber einem konventionell angetriebenen Serienfahrzeug zu umgehen. Allerdings liegen auch die Gebrauchtwagenpreise für die CNG-Fahrzeuge noch höher.
Im Unterschied zu Benzinfahrzeugen kommt bei Erdgasfahrzeugen noch die entsprechende Technik dazu, die aus Druckgasbehältern, einem Druckregler, Einspritz- und Rückschlagventilen sowie einer elektronischen Motorsteuerung besteht. Der Antrieb unterscheidet sich dadurch, dass in den Zylindern statt eines Benzin-Luft-Gemisches ein Erdgas-Luft-Gemisch verdichtet, gezündet und verbrannt wird.
Bei einem Tankvorgang gelangt das Erdgas in die Druckgasbehälter, von wo es durch ein multifunktionales Sicherheitsventil in den Hochdruckregler strömt. Der Speicherdruck des getankten komprimierten Erdgases wird von 200 bar (ungefährer Druck eines Taucher-Atemgerätes) vom Hochdruckregler auf 7 bar verringert. Eine nachfolgende Filterung verhindert, dass Verunreinigungen im Erdgas die Gasdosierung verschmutzen. Bei der sequenziellen Gasdosierung wird die Erdgasmenge mittels computergesteuerter Magnetventile entsprechend der benötigten Leistungsanforderung des Fahrzeugs in jeweils getrennte Ansaugtrakte getrennt eingeblasen, um eine optimale Verbrennung zu gewährleisten. Im Ottomotor wird das Erdgas mit der Ansaugluft verwirbelt, und das Gemisch verbrennt im Zylinder wie bei einem konventionellen Benzinmotor. Die Tankgrößen bei Serienmodellen liegen zwischen 12 und 26 kg Erdgas.
Die Verdichtung kann bei Erdgasmotoren aufgrund der hohen Oktanzahl von 134 im Vergleich zu 95 bis 98 bei bleifreiem Superbenzin höher gewählt werden und erzielt dann einen höheren Wirkungsgrad in Ottomotoren.
Im Nutzfahrzeugbereich werden Dieselmotoren so umgerüstet, dass sie mit Erdgas als Kraftstoff fahren können. Diese Innovation ist die Grundlage des DING-Motors (Direct Injection Natural Gas), einen hocheffizienten, schadstoffarmen und damit umweltfreundlichen Fahrzeugantrieb. Zurzeit wird der DING-Motor im Alltagsbetrieb im Hinblick auf eine künftige Serienanwendung getestet. Die Entwicklung des DING-Motors wird stark durch die kanadische Firma Westport Innovations Inc, auch zusammen mit renommierten deutschen Unternehmen vorangetrieben.
Ab 2009 kommt eine neue Motorengeneration für Erdgasfahrzeuge auf den Markt, die u.a. als Turbo-CNG oder TNG(Turbo Natural Gas) beworben werden. Hierzu wurden bereits existierende Turbo-Benziner-Motoren weiterentwickelt und die bekannten Komponenten von Benzinmotoren, beispielsweise ein Abgasturbolader (ATL), angepasst. In anderen Modellen kommt außerdem ein Kompressor zum Einsatz, der durch die erhöhte Verdichtung und durch den Aufbau von zusätzlichen Ladedruck den Wirkungsgrad bedeutend steigert. Im November 2007 wurden auf der gat 2007 (Gasfachliche Aussprachetagung der deutschen Gaswirtschaft) in Karlsruhe ein Prototyp eines VW Passat TSI EcoFuel und ein Audi A5 2.0 T-CNG präsentiert. Auf der Motorshow Bologna im Dezember 2008 stellte Opel den Zafira 1.6 CNG Turbo zum ersten Mal der Öffentlichkeit vor.
Technik bei umgerüsteten Fahrzeugen:
Fast alle Kraftfahrzeuge mit Ottomotoren können theoretisch für den alternativen Betrieb mit Erdgas umgerüstet werden. Hier liegt auch der Vorteil des Kraftstoffes, da auf ausgereifte Motorentechnik und Motorenentwicklung der Automobilindustrie zurückgegriffen werden kann, da am Motor selbst nur wenige Veränderungen vorgenommen werden müssen. Diese betreffen insbesondere den Ventiltrieb, der sich aufgrund des andersartigen Verbrennungsverhaltens von Erdgas als Schwachstelle bei herkömmlichen Benzinmotoren herausgestellt hat. So kann der Verschleiß an den Ventilsitzringen erheblich größer sein. Wenn der Zündzeitpunkt des Basismotors nicht an die geänderten Verhältnisse (geringere Brenngeschwindigkeit gegenüber Benzin) angepasst wird, so liegt die Abgastemperatur unter Volllast höher, wodurch die Auslassventile thermisch geschädigt werden können. Ohne die notwendigen Verbesserungen der Basismotoren muss eine Dauerhaltbarkeit bei den meisten Aggregaten in Frage gestellt werden.
Nur ein Erdgastank (Stahlflaschen, Kompositflaschen oder moderne EU-genormte Kunststoffflaschen), ein Zuleitungssystem zum Saugrohr und entsprechende Motoren-Managementsysteme müssen integriert und angepasst werden. Außerdem ist in der Regel ein Platzverlust im Kofferraum zu verzeichnen, da die Tanks nur selten wie bei Serienfahrzeugen unterflurig angeordnet werden. Entsprechende Fachbetriebe (ca. 65 Firmen in Deutschland) können diese Umrüstung nach der europäischen ECE-R 115-Richtlinie hinsichtlich technischer Ausstattung vornehmen und die Gasanlage muss in den Kraftfahrzeugbrief und Kraftfahrzeugschein eingetragen sein, sonst erlischt die Betriebserlaubnis des Fahrzeugs.
Eine Nachrüstung von Benzinfahrzeugen kostet zwischen 3.200 und 4.500 Euro je nach Autotyp und amortisiert sich durch Einsparung der höheren Kraftstoffkosten nach ca. 40.000 - 50.000 km (abhängig vom Verbrauch des KFZ und den aktuellen Benzin- und Erdgaskosten). Die Anschaffung von neuen Serienfahrzeugen oder jüngeren Gebrauchtwagen ist meistens rentabler.
Wirtschaftlichkeit:
Die Vorteile von Erdgasfahrzeugen sind einerseits die im Vergleich zu anderen Kraftstoffen niedrigeren Kraftstoffkosten und der ebenfalls geringere Steuersatz für den Kraftstoff, andererseits die Erfüllung strenger Abgasnormen, die bei monovalenten zu einer günstigen Einstufung hinsichtlich der Kraftfahrzeugsteuer führt. Bivalente Fahrzeuge werden gemäß ihrer Abgaswerte im Benzinbetrieb bewertet.
Für den Kraftstoff Erdgas senkte die deutsche Bundesregierung durch das „Gesetz zur Fortentwicklung der ökologischen Steuerreform“ aus dem Jahre 2002 den Steuersatz auf Erdgas für alle Fahrzeuge im öffentlichen Straßenverkehr bis zum 31. Dezember 2020 auf 13,90 Euro pro MWh. Am 29. Juni 2006 hat die Bundesregierung mit dem Energiesteuergesetz die Begünstigung von Erdgas für alle Fahrzeuge im öffentlichen Straßenverkehr bis zum 31. Dezember 2018 beschlossen. Damit wurde die Steuervergünstigung um 2 Jahre reduziert. Umgerechnet auf den Heizwertvergleich ergibt sich bei Erdgas eine 80-prozentige steuerliche Vergünstigung gegenüber dem Kraftstoff Superbenzin und gegenüber Diesel um ca. 70 Prozent. Preislich bedeutet dies zurzeit in Deutschland auch einen über 60 Cent günstigeren Kraftstoff je Liter gegenüber bleifreiem Benzin.
Die Kraftfahrzeugsteuer in Deutschland, die sich u. a. nach den Emissionsverhalten der Fahrzeuge richtet, wird bei Erdgasfahrzeugen fast immer nach Klasse D4/Euro 3 oder Euro 4-Abgasnorm bemessen. Je nach Automodell sind einige Fahrzeuge noch steuerbefreit. In der Schweiz soll es 2006/2007 eine Steuerreduktion der Automobilsteuer für Erdgasfahrzeuge geben und eine Steuerbefreiung für Biogas.
Einige Versicherungsgesellschaften (u.a. RheinLand Versicherungen und Wiener Städtische Allgemeine Versicherung) bieten außerdem Sonderrabatte von bis zu 30 % für Erdgasfahrzeuge an. Stadtwerke und Gasversorger subventionieren zudem den Neukauf von serienmäßigen Erdgasfahrzeugen, die in der Regel nicht älter als drei Jahre sein dürfen, mit Tankguthaben von 500 bis 1.000 kg. Beispielsweise E.ON Mitte AG in Deutschland mit 1.000 kg Kraftstoff, bis Herbst 2007 in der Schweiz im Versorgungsraum Zürich mit 1.000 kg vom Gasversorger und in Wien in Österreich wird der Fahrzeugneukauf (und die Umrüstung) von insgesamt 1.000 erdgasbetriebenen Kraftfahrzeugen bis zum 31. Mai 2009 mit jeweils 1000,- Euro unterstützt. Die Stadtwerke Emden und Stadtwerke Frankfurt (Oder) geben einen Barzuschuss in Höhe von 1.250,- EUR für ein Neufahrzeugkauf in 2009.
Der Grund für diese Förderung durch die Gasversorgungsunternehmen liegt darin, dass Autos gleichmäßig über das ganze Jahr Treibstoff benötigen. Die Gasversorgungsnetze werden durch diese neuen Verbraucher sehr gleichmäßig beansprucht – ganz im Gegenteil zu den Heizungskunden, die vor allem an kalten Wintertagen Gas benötigen. Die Vergleichmäßigung des Verbrauchs ist für die Gasversorger bares Geld wert – viel mehr, als die Förderung ausmacht. Die gleiche Logik liegt im Strombereich der Förderung von Nachtspeicherheizungen zugrunde, die ebenfalls für eine Vergleichmäßigung der Stromnachfrage rund um die Uhr sorgen.
Ein Beitrag des ZDF-Magazins WiSo ("Mit Gas an der Tankstelle sparen", 23. August 200
vergleicht die Kosten der beiden Treibstoffvarianten Erdgas und Autogas im Vergleich mit Benzin und Diesel. Im besten Fall spart man rund die Hälfte an Treibstoffkosten ein, da beide Gasvarianen eine Steuerbegünstigung bei der Mineralölsteuer erhalten. Ob man im Einzelfall spart, hängt stark von dem Anschaffungspreis und der persönlichen jährlichen Kilometerleitung ab: Es ist wie beim Diesel, die höheren Anschaffungskosten bei Neufahrzeugen lohnen sich nur, wenn man sie durch eine hohe Kilometerleistung wieder hereinholt. Die Anschaffungskosten liegen wegen der aufwendigeren Technik bei Erdgas höher als bei Autogas. Die Reichweite ist bei Erdgas geringer als bei Autogas. Allerdings werden von deutschen Herstellern nur Erdgasfahrzeuge serienmäßig als Neuwagen angeboten.
Quelle:
http://de.wikipedia.org/wiki/Erdgasfahrzeug 
