Auto Technik Lexikon - Technik und Treibstoffe

Kraftstoff Pflanzenöl

Pflanzenöle, auch als Poel bezeichnet, können als Kraftstoff für Dieselmotoren verwendet werden. Sie zaehlen zu den erneuerbaren Energietraegern. Aufgrund der gegenüber Dieselkraftstoffen höheren Viskosität und der geringeren Cetanzahl sind in der Regel Anpassungsmassnahmen an gewoehnlichen Dieselmotoren notwendig. Diese beinhalten im wesentlichen einen Wärmetauscher zur Erhitzung des Kraftstoffes, um die Viskosität unmittelbar vor dem Eintritt in die Einspritzanlage zu senken. Diese Technologie ist bereits von Vielstoffmotoren bekannt.

Ein grosser Vorteil der Verwendung von Pflanzenölen als Treibstoff ist die CO2-Neutralitaet, das heisst, dass bei der Verbrennung im wesentlichen die Menge CO2 freigesetzt wird, die die Pflanzen vorher durch Photosynthese aus der Atmosphaere entnommen haben, und nur die Emissionen bei der Herstellung schlagen zu Buche. Im Zuge der zunehmenden Nutzung als Treibstoff werden oelpflanzen auch als Energiepflanzen bezeichnet.

Der erste selbstzuendende Verbrennungsmotor von Rudolf Diesel lief erfolglos mit Benzin. Später wurden erfolgreichere Versuche mit Lampenpetroleum und verschiedenen oelen, auch Pflanzenöl gemacht. Erdöl war nur begrenzt verfügbar und sehr teuer. Später war der ueberfluss billigen Erdoels der Grund, dass Pflanzenöl lange Zeit nicht als Kraftstoff verwendet wurde.

Erst nach den oelkrisen der 1970er Jahre begann man verstaerkt sich nach alternativen Kraftstoffen umzusehen. Das steigende Umwelt- und Klimaschutzbewusstsein zum Ende des 20. Jahrhunderts brachte vor allem die erneuerbaren Energieträger wieder in die Diskussion.

Reines Pflanzenöl wird bei niedrigen Temperaturen zaehfluessig, hat also eine höhere Viskosität. Dadurch erhöht sich gegenüber dem Dieselkraftstoff der Durchflusswiderstand der Kraftstoffleitungen, der Einspritzpumpe und der Einspritzdüsen. Abhilfe schafft die Vergroesserung der Leitungsquerschitte und/oder Anwaermen des Pflanzenöls. Zudem ist die Zündwilligkeit (Cetanzahl) allgemein eingeschraenkt, da bei normalen Aussentemperaturen das Pflanzenöl von der Einspritzdüse nur unzureichend im Brennraum vernebelt wird. Die ueblichen für Dieselkraftstoff aus Mineralöl entwickelten Einspritzsysteme sind für Pflanzenöl nicht ausgelegt und benoetigen daher eine geeignete Vorheizung. Als Abhilfe wurde der sogenannte Biodiesel entwickelt.

Für die Probleme mit der Dickfluessigkeit des Pflanzenöls, besonders beim Winterbetrieb, gibt es heute gute technische Lösungen. So wird die Viskosität im Winter z. B. durch das Hinzumischen mineralischen Diesels verbessert. Prinzipiell kann ein grosser Teil aller Dieselaggregate für einen Betrieb mit Pflanzenöl umgerüstet werden. Je nach Methode bleibt der Motor völlig unverändert oder wird modifiziert. Tatsächlich ist nicht der Motor das Problem, sondern die Aggregate am Motor.

Die Umrüstung kann auf ein 1-Tank-, oder 2-Tank- System erfolgen: Beim Eintanksystem befindet sich der Kraftstoff für den Motor in einem einzigen Tank, und bei tieferen Temperaturen werden Dieselanteile beim Betanken dem Pflanzenöl zugemischt. Zu den hilfreichen Modifikationen gehoeren ein vergroesserter Leitungsquerschnitt für den Kraftstoff, ein System zur Vorwaermung der Zuleitungen, des Kraftstofffilters und der Einspritzpumpe. Je nach Bauart und thermischer Umgebung des Motors sind nur einige der Massnahmen erforderlich. Beim Zweitanksystem wird der Motor mit Dieselkraftstoff aus einem separaten Tank gestartet und warmgefahren. Die entstehende Abwaerme heizt das uebrige System vor. Anschliessend wird auf den Pflanzenoeltank umgeschaltet. Vor dem längeren Abstellen des Motors sollte rechtzeitig umgeschaltet werden, damit das Einspritzsystem beim erneuten Starten wieder mit Diesel gefuellt ist.

Eigenschaften

Pflanzenöl stellt eine der dichtesten Energieformen dar, die durch Photosynthese entstehen. Die Energiedichte beträgt rund 9,2 kWh je Liter und liegt damit zwischen Benzin mit 8,6 kWh/l und mineralischem Dieseloel mit 9,6 kWh/l.

Der Russausstoss ist bei der Pflanzenoelverbrennung gegenüber der Dieselverbrennung erheblich reduziert. Nur bei kaltem Motor und unzureichender Vernebelung im Zylinder ist der Ausstoss sichtbar erhöht. Es gibt weniger Emissionen der beim Diesel so gefuerchteten Feinst-Russpartikel, die sich in der Lungen festsetzen. Verunreinigungen durch Schwefel und Schwermetalle entfallen weitgehend. Die Probleme der Toxizitaet (Giftigkeit), Wassergefaehrdung und Feuergefaehrlichkeit, wie sie bei herkoemmlichen Kraftstoffen auftreten, gibt es beim reinem Pflanzenöl nicht. Es ist vollkommen biologisch abbaubar. Pflanzenöl ist nicht explosiv, und aufgrund eines Flammpunktes von über 250°C bei Normaltemperatur kaum entflammbar. Selbst eine Lagerung in offenen Behaeltern stellt weder eine Gefaehrdung noch eine unangenehme Geruchsbelaestigung dar. Reiner Pflanzenöl- Kraftstoff kann, da nur lebensmittelrechtlichen Bestimmungen unterworfen, auch in groesseren Mengen ohne gesetzliche Auflagen gelagert werden.

Hingegen ist gebrauchtes Pflanzen-Frittier-Öl ("Alt- PoeL") als grundwassergefaehrdende Substanz kategorisiert; zu seiner Lagerung und Verarbeitung werden Doppelbehaelter verwendet bzw. Behaelter mit Sicherheits-Wanne. Alt-Poel sollte vor seiner motorischen Verwendung umgepumpt und hierbei gefiltert werden, empfohlen werden Kerzenfilter mit <1 Mikrometer Weite, denn groessere Partikel koennten die feinstbearbeiteten Innereien von Einspritzpumpen beschädigen.

Bei der Verbrennung von Pflanzenöl wird kein zusätzliches CO2 in die Atmosphaere eingebracht, da ungefaehr nur die Menge frei wird, die die Pflanze zuvor wärend ihres Wachstumsprozesses aufgenommen hatte.

Als Richtwert für Rapsöl hat am 23. Mai 2000 der "LTV-Arbeitskreis Dezentrale Pflanzenoelgewinnung, Weihenstephan" einen "Qualitätsstandard für Rapsöl als Kraftstoff (RK-Qualitätsstandard)" mit folgenden Vorgabewerten formuliert: Tabelle

Pflanzenoelsorten

Grundsaetzlich sind alle Pflanzenoelsorten, ja sogar tierische Öle geeignet. Selbst gefilterte Altoele und flüssige Speisefette werden von einigen Fahrern verwendet. Sie bergen jedoch das Risiko einer Motorschaedigung, wenn die Reinigung der gebrauchten Öle unzulaenglich ist. So fährt beispielsweise ein Taxiunternehmer in Berlin seit einigen Jahren ohne Schaden ausschliesslich mit gebrauchtem Fritteusen-Öl, das in einem simplen Schleuderverfahren gereinigt wird. Lediglich zum Starten des kalten Motors wird aus einen kleinen Zweittank normaler Dieselkraftstoff verwendet.

Ist Pflanzenöl nicht ausreichend vorhanden, lässt sich normaler Dieselkraftstoff in jedem Mischungsverhaeltnis dazutanken.

Der Volumenverbrauch und die Leistungscharakteristika sind bei beiden Kraftstoffen annaehernd gleich. Pflanzenöl verbrennt jedoch etwas "weicher", da die Verbrennung langsamer ablaeuft.

Verbreitung und Kosten

Bereits jetzt fahren in Mitteleuropa etliche tausend Fahrzeuge mit Pflanzenöl. Pflanzenöl ist mit einem Einzelhandelspreis von 0,75 E/l (stand Ende 2004) günstiger als Diesel und Biodiesel. Der Preis liegt seit Jahren etwa 20 - 25 % unter dem Diesel-Preis, so dass sich die Investition in den Motorumbau langfristig rentiert. Es gibt allerdings bis jetzt kaum Tankstellen und nur wenige Lieferanten, die Pflanzenöl in für die Betankung gaengigen Mengen anbieten. Die Alternativen: Das Tanken von Salatoel aus 1-Liter- Flaschen des Einzelhandels ist ueberall möglich, jedoch unkomfortabel. Viele Pflanzenoelfahrer haben sich daher einen Vorratsbehaelter mit Pumpe zu Hause angeschafft. Eine übliche Groesse ist etwa 1 m³. Da die Tanks keinen besonderen Sicherheitsanforderungen genuegen müssen, sind sie bereits für rund 100 E erhältlich.

Für landwirtschaftliche Erzeuger ist Rapsöl preiswerter als Agrardiesel. Bereits 2001 war ein mit 5,6 Mio. DM vom Verbraucherschutz-Ministerium gefoerdertes Programm gestartet worden, 100 Ackerschlepper auf Pflanzenöl umzuruesten und Betriebserfahrungen zu sammeln. Das Projekt wurde vom Institut für Energie- und Umwelttechnik der Universitaet Rostock betreut.

Die Kosten (inkl. MWSt.) für eine Umrüstung betragen je nach Methode von 360 E (1-Tank) bzw. 1.500 E (2-Tank) bis 4.000 E pro Motor bzw. Fahrzeug oder stationaerem Aggregat. Für Selbsteinbauer sind Sets ab 260 E (1-Tank) bzw. 600 E (2-Tank) erhältlich. In einigen Regionen werden auch oeffentliche Foerderungen bis zur Haelfte der Nettoumbaukosten angeboten.

Argumente für Pflanzenöl

Pflanzenöl kann nahe dem landwirtschaftlichen Erzeuger mit relativ einfachen Mitteln auch von kleinen oelmuehlen hergestellt werden. Bei verstärkter Nachfrage bietet sich die Rekultivierung stillgelegter Agrarflaechen an. Der Transportweg vom Erzeuger zum Verbraucher ist vergleichsweise kurz. Die Energiebilanz bei der Herstellung pflanzlicher Öle liegt niedriger als bei der Raffination mineralischer Kraftstoffe. Selbst das Nebenprodukt der Erzeugung, der Öl- oder Presskuchen, ist als hochwertiger Eiweiss- und Energieträger in der Tiermast verwendbar. Es ist sicherlich sinnvoller mit Steuergeldern die Agrarproduktion zu stuetzen, als Flaechenstillegungen zu finanzieren.

Dagegen sind die meisten Rohstoffvorkommen sind weit von den Hauptverbrauchern, den Industrielaendern, entfernt. Viele bedeutende Erdoelfelder befinden sich in oder nahe bei Krisenregionen. Politische Interessen können die Versorgung empfindlich stoeren und die Preisgestaltung negativ beeinflussen. Eine oekonomisch sinnvolle Produktion ist fast nur durch Grossbetriebe und internationale Konzerne möglich. Trotzdem sind Mineralöle ohne den Steueranteil deutlich billiger als Pflanzenöl.

Bei der Verbrennung von fossilen Energietraegern, wie Erdöl wird der gespeicherte Kohlenstoff, der vor langer Zeit in Form von Biomasse unterirdisch abgelagert wurde, zusammen mit Luftsauerstoff als CO2 in die Atmosphaere freigesetzt. Kohlendioxid ist ein Treibhausgas.

Der Einsatz von naturnah produzierten Energietraegern führt grossraeumig und langfristig gesehen zu einer geringeren CO2-Belastung im Vergleich zum Erdöl. Das bei der Verbrennung entstehende Kohlendioxid wird von den nachwachsenden Erzeugerpflanzen wieder aufgenommen und in neue Energie umgesetzt. Im Hinblick auf sich erschoepfende fossile Ressourcen erlangen in Zukunft Rohstoffe für die Energiebereitstellung als auch für die chemische Industrie, die verstaerkt von der Landwirtschaft erzeugt werden eine groessere Bedeutung. Auch die Mineralölkonzerne berücksichtigen diese Entwicklung und investieren in entsprechende Forschungen. So haben beispielsweise die Konzerne BP und Shell bereits grosse landwirtschaftlichen Flaechen in der ehemaligen DDR aufgekauft.

Eine weitere unbegrenzte Nutzung von Erdöl ist langfristig nicht möglich. Die nutzbaren Vorkommen werden auch nach grosszuegigen Schaetzungen und Einbeziehung vermuteter, aber keinesfalls bestaetigter Vorkommen innerhalb dieses Jahrhunderts erschoepft sein. Schon vorher müssen alternative Energien in ausreichender Menge zur Verfuegung stehen. Pflanzenöl als Kraftstoff ist ein Teil in der Vielfalt der erneuerbaren Energien.

Argumente gegen Pflanzenöl

In Deutschland werden jaehrlich etwa 140 Millionen Tonnen Mineralölprodukte verbraucht. Es werden 3,5 Millionen Tonnen Rapssaat produziert, davon 3/4 zu Speisezwecken. Daraus werden etwa 1 Million Tonnen Rapsöl gepresst. Wenn man dies vollstaendig als Kraftstoff nutzte, wuerden weniger als 1 % des Mineralöls ersetzt. In Mitteleuropa besteht theoretisch die Möglichkeit, hoechstens 10% bis 15% des Erdoels durch Pflanzenöl zu ersetzen. In dieser Klimazone sind nur Ertraege von etwa 1.000 Liter Öl pro Hektar möglich. Zudem ist ein Fruchtwechsel erforderlich, was eine jaehrliche Nutzung der gleichen Flaechen ausschliesst. Global gesehen sind die Möglichkeiten etwas günstiger, wenn auch andere oelpflanzen genutzt werden. So kann die afrikanische oelpalme 10.000 Liter Pflanzenöl pro Hektar liefern. Rein rechnerisch wuerden 12% der Gesamtflaeche Afrikas oder 2% der weltweiten Landfläche ausreichen, um den derzeitigen weltweiten Erdoelbedarf zu ersetzen. Ein Anbau in solchen Ausmassen waere allerdings mit der Gefahr der Entstehung grosser Monokulturen verbunden. Die ohnehin knappe vorhandene Flaeche ginge für die Lebensmittelproduktion und Tierhaltung der einheimischen Bevoelkerung weitgehend verloren. Auch sind aufgrund der Bodenqualitaet und der klimatischen Bedingungen nur sehr begrenzt Flaechen für eine sinnvolle landwirtschaftliche Nutzung mit nennenswerten Ertraegen geeignet.

Die Landmaschinen, die eingesetzten Duenger und Pflanzenschutzmittel benoetigen fossile Energie und verbrauchen mineralische Rohstoffe. Dabei entstehen Schadstoffe, die die Ozonhuelle der Erde gefaehrden, zum Smog u.a. Gesundheitsrisiken beitragen und Boden und Wasser versauern. Die Nutzung von Pflanzenölen als Treibstoff hat ökologische Vor- und Nachteile, die nicht gegeneinander aufgerechnet werden können. Es besteht kein Grund zur Euphorie bei der Verwendung von Rapsölkraftstoff und Biodiesel gegenüber Dieselkraftstoff. Das deutsche Umweltbundesamt stellt fest: "Aus Sicht des Umweltschutzes und aus oekonomischen Gruenden ist eine Foerderung des Einsatzes von Rapsöl und RME im Kraftstoffbereich auch weiterhin nicht zu befuerworten." (Lit.: Kraus u.a., S. 21)

Schon heute zeichnet sich die bedenkliche Entwicklung ab, dass energetisch verwertbare Biomasse, z.B. als Brennstoff für Heizzwecke angebotenes Energiegetreide, höhere Preise erzielt als notwendige Lebensmittel. Auch eine Optimierung der des Ertrages der oelpflanzen mittels Gentechnik ist wahrscheinlich, wenn auch bei vielen Verfechtern einer oekologisch orientierten Landwirtschaft sehr umstritten. Insgesamt kann die Nutzung von Pflanzenöl als Kraftstoff nur einen relativ geringen Beitrag zur Deckung des weltweiten Energiebedarfs leisten.

Die derzeitige Versorgung der Kraftfahrer mit Pflanzenöl in Deutschland ist problematisch. Etwa 100 Lieferanten bieten preisguenstige Grossmengen an, die ggf. noch in heimischen Tanks zwischenzulagern sind. Die Betankung mit Pflanzenöl vom Lebensmittel-Einzelhandel (Salatoelflaschen) ist unbequem und bedingt durch die kleinen Verpackungseinheiten auch sehr abfallintensiv. Spontanbedarf muss durch normalen Diesel von der Tankstelle gedeckt werden. Zudem sind beachtliche Aufwaendungen für eine Fahrzeugumruestung noetig, sofern der Fahrer nicht über ausreichende Erfahrung beim Betrieb des Motors mit Pflanzenöl bei unterschiedlichen Aussentemperaturen verfügt. Pflanzenöl kann nur in dafuer geeigneten Dieselmotoren verwendet werden.

Fossile Energiequellen sind zur Zeit immer noch ausreichend verfügbar. Eine bewaehrte Foerder- und Transportlogistik und grosstechnische Produktionsverfahren bieten qualitativ sehr hochwertige Kraftstoffe zu so guenstigen Herstellungspreisen an, die von Erzeugnissen aus oelpflanzen derzeit nicht erreicht werden können. Lediglich die unterschiedliche Steuerbelastung machen einige alternative Kraftstoffe für den Verbraucher interessant. Die Versorgung mit Mineralölen ist rund um die Uhr mit einem engmaschigen Tankstellennetz gewaehrleistet. Für jedes Fahrzeug ist der passende Kraftstoff verfügbar.