Auto Technik Lexikon - Technik und Treibstoffe

Kraftstoff

Kraftstoff

Ein Kraftstoff, häufig auch Treibstoff genannt, ist ein chemischer Stoff, dessen Energieinhalt meist durch Verbrennung oder durch andere Energieumwandlungsformen zur Krafterzeugung oder Erzeugung eines Antriebes in technischen Systemen nutzbar gemacht wird. Kraftstoffe werden häufig in Fortbewegungsmitteln (Fahrzeug, Flugzeug, Schiff, Rakete) verwendet. Da sie jeweils mit transportiert werden müssen, werden meist Stoffe mit einer hohen Energiedichte eingesetzt.

Bei der Verbrennung wird als Oxidator meist der Luft-Sauerstoff verwendet, teils, vor allem bei Raketen, aber auch ein eigener Oxidator wie verfluessigter Sauerstoff, Lachgas oder Schwefelsaeure.

Kraftstoffe werden direkt krafterzeugenden Maschinen, zum Beispiel Motoren oder Gasturbinen zugefuehrt. Im Gegensatz dazu steht der Begriff Brennstoff, der auf die Verwendung zur reinen Waermegewinnung hinweist. Diese Definition der Begriffe ist unabhaengig von der chemischen Zusammensetzung. So ist Diesel ein Kraftstoff, der chemisch fast unverändert unter der Bezeichnung 'Heizöl EL' als Brennstoff verwendet wird. Das Wasser, das die Turbine eines Wasserkraftwerkes antreibt, wird nicht als Kraftstoff bezeichnet, da hier kein chemischer Energiegehalt genutzt wird.

* Kerosin bzw. Petroleum
* Benzin (Ottokraftstoff)
* Diesel
* Alkylatbenzin
* Biodiesel
* Ethanol
* Fluessigerdgas (auch: LNG Liquified Natural Gas)
* Flüssiggas (Propan/Butan-Gemisch, auch: Autogas oder LPG bzw. Liquified Petroleum Gas)
* Methanol
* Pflanzenöl
* Emulsionskraftstoff (meist Wasser in Diesel, zur Schadstoffminderung)
* Schweröl

Gasfoermige Kraftstoffe

* Erdgas - auch: CNG (Compressed Natural Gas) oder LNG (Liquid Natural Gas)
* Kompogas
* Biogas
* Methan
* Ethan
* Wasserstoff
* Holzgas
* Deponiegas
* Blaugas, ein nach dem Chemiker Hermann Blau benanntes Gas, das dem Flüssiggas aehnlich war (siehe Auftriebsausgleich für Luftschiffe) und heute keine Bedeutung mehr hat.

Verfahren zur Herstellung oder Gewinnung von Kraftstoffen

Kohlevergasung
Elektrolyse (für Wasserstoffherstellung)
Steam-Reforming zur Herstellung von Wasserstoff aus Kohlenwasserstoffen, wie beispielsweise Biomasse
Erdoelraffinerie
Gas-to-Liquids
Alkoholische Gaerung
oelmuehle

Vergleich von Kraftstoffen

• Superbenzin: Dichte 740 kg/m³ fluessig, Heizwert 12,0 kWh/k
• Diesel: Dichte 830 kg/m³ fluessig, Heizwert 11,8 kWh/kg
• Ethanol: Dichte 789 kg/m³ fluessig, Heizwert 7,44 kWh/kg
• Autogas (LPG/GPL): Dichte 540 kg/m³ fluessig, Heizwert 12,8 kWh/kg
• Erdgas H-Gas (CNG/GNV): Dichte 0,81 kg/Nm³ (Normkubikmeter) gasfoermig, Heizwert 13,0 kWh/kg
• Erdgas L-Gas (CNG/GNV): Dichte 0,82 kg/Nm³ gasfoermig, Heizwert 11,3 kWh/kg

Alternative Kraftstoffe

Als alternative Kraftstoffe werden Kraftstoffe bezeichnet, die herkoemmliche aus Mineralöl hergestellte Kraftstoffe ersetzen können.

Bio-Ethanol wird aus Zuckerrueben oder Weizen gewonnen. Ab 2005 wird es dem normalen Benzin beigemischt. In Brasilien fahren bereits viele Automobile damit, siehe Flexible Fuel Vehicle.

Biodiesel wird aus mit Methanol veresterten Pflanzenölen hergestellt. Basis der Pflanzenöle ist unter anderem der Samen der Rapspflanze. Er wird auch dem mineralischen Diesel aus Klimaschutzgruenden beigemischt. Da die Eigenschaften von Biodiesel in vielen Punkten denen von mineralischem Diesel sehr aehnlich sind, können auch nicht umgeruestete Dieselmotoren mit diesem Kraftstoff betrieben werden. Da sich Biodiesel wie ein leichtes Loesungsmittel verhält, können unter Umstaenden Dichtungen und Schläuche im Kraftstoffsystem angegriffen werden, wenn diese nicht bestaendig gegen Biodiesel sind. Nachteilig ist der hohe Aufwand zur Herstellung und die geringe Dezentralitaet der in Deutschland betriebenen Biodieselanlagen. Zudem kann Biodiesel eine grosse Menge Wasser aufnehmen, was zu Korrosionsproblemen an der Einspritzausruestung führen kann.

Biogas wird hauptsaechlich für stationaere Motoren und zu Heizzwecken in der Naehe der Erzeugeranlagen eingesetzt werden.

BtL-Kraftstoff (Biomass to Liquid) wird auch unter dem Markennamen SunDiesel vertrieben. Er wird aus Biomasse, wie z. B. Holz oder Stroh gewonnen. BtL befindet sich noch in der Erprobungsphase und hat noch einen grossen Forschungsbedarf. Bei ihm können alle Bestandteile der Pflanze genutzt werden und er besitzt eine hohe Energiedichte. Auch konventionelle Dieselfahrzeuge können damit fahren. Eine Gesamtenergiebilanz der BTL-Prozesse liegt derzeit noch nicht vor.

Reine Pflanzenöle z.B. aus Leindotter, Raps oder Sonnenblume, auch Poel oder Naturdiesel genannt, können als Kraftstoff in Dieselmotoren eingesetzt werden. Insbesondere die höhere Viskosität gegenüber Dieselkraftstoff führt dazu, dass zum dauerhaften Betrieb von Dieselmotoren mit Pflanzenöl eine Anpassung des Kraftstoff- und Einspritzsystems notwendig wird. Die Vorteile von Poel sind neben der CO2-Neutralitaet die Möglichkeit der dezentralen Herstellung, die hohe Energiedichte, das geringe Gefahrenpotential für Mensch und Umwelt (nicht wassergefährdend, kein Gefahrgut, ungiftig, hoher Flammpunkt).

Wasserstoff kann aus regenerativ erzeugtem Strom mittels Elektrolyse gewonnen werden. Kostenguenstiger ist allerdings die Gewinnung durch direkte chemische Umwandlung von Biomasse bei hohen Temperaruren (Steam-Reforming). Die Nutzung von Wasserstoff innerhalb einer Wasserstoffwirtschaft fuert zur erheblichen Reduktion der Treibstoffkosten. Wasserstoff lässt sich mit Verbrennungsmotoren oder Brennstoffzellen nutzen.

Holzgas war in den 1940er Jahren eine verbreitete Alternative unter dem Druck von akutem Kraftstoffmangel. In Finnland sind Fahrzeuge mit selbstgefertigten Holzvergasern auch heute noch anzutreffen. Bei den Verfahren verschwelt normales Holz, oft Holzabfaelle, unter Luftabschluss in einem Druckkessel oder zersetzt sich unter Luftmangelverbrennung. Die entstehenden brennbaren Gase (ueberwiegend Methan bei Luftabschluss, ueberwiegend Kohlenmonooxid, Wasserstoff und Methan bei Luftmangelzersetzung) werden nach Kuehlung und Reinigung einem Motor zugefuehrt. Stationaere Holzgasanlagen werden zu Heizzwecken und in Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen eingesetzt.