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Abgas-Emissionen und Kraftstoffverbrauch

Abgas-Emissionen sind, neben dem Wirkungsgrad und der Leistung, weitere wichtige Kriterien für den Betrieb eines Dieselmotors. Die verschiedenen Abgas- Emissionen der verschiedenen Pflanzenöle wurden in den folgenden Unterpunkten untereinander und mit Dieselkraftstoff verglichen.

Kohlenwasserstoff-Emissionen

Abbildung: Einfluss der Kraftstoffart auf die Kohlenwasserstoff-Emissionen

Die HC-Emissionen der Pflanzenöle und -fette sind mit bis zu 55% deutlich niedriger, als die des Dieselkraftstoffes. Beim Vergleich der Pflanzenkraftstoffe untereinander wurde festgestellt, dass die Fette höhere Emissionen aufweisen als dieoele. Die erhoehten HC-Emissionen dieser Fette, sind durch die niedrigere Anzahl an reaktionsfoerdernde Doppelbindungen bei den Fettsaeuren im Vergleich mit den oelen, sowie durch eine höhere Siedetemperatur der Fette begruendet.

Stickoxid-Emissionen

Abbildung: Einfluss der Kraftstoffart auf die Stickoxid-Emissionen

Stickoxide entstehen bei hohen Verbrennungstemperaturen mit Luftueberschuss, sowie einer bestimmten Verweildauer bei diesen Temperaturen. Das heisst, je höher die NOx-Emissionszunahme, desto höher waren unter anderem die oertlichen Verbrennungstemperaturen und desto besser war die örtliche Verbrennung im Brennraum. Grundsaetzlich sind hohe Stickoxid-Emissionen ein Indiz für einen guten Wirkungsgrad.
Die Pflanzenfette hatten, bei den Messungen, bis zu 9% weniger Stickoxide emittiert als Dieselkraftstoff, was durch die schlechtere Reaktionsfaehigkeit aufgrund von weniger vorhandenen Doppelbindungen des Kraftstoffes im Verbrennungsraum begruendet war. Die Pflanzenöle hatten bis 32% höhere Emissionen als Dieselkraftstoff, was auf oertlich höhere Verbrennungstemperaturen, eine bessere örtliche Verbrennung, sowie mehr vorhandene Doppelbindungen der Öle hinweist.

Kohlenmonoxid-Emissionen

Abbildung: Einfluss der Kraftstoffart auf die Kohlenmonoxid-Emissionen

Die Kohlenmonoxid-Emission ist, zusammen mit den Partikel- oder Russ-Emissionen, ein Indiz für die Unvollstaendigkeit der Verbrennung. Dies kann grundsaetzlich zwei Gruende haben.
Erstens, die Kohlenstoffatome hatten wärend des Verbrennungsablaufs nicht genuegend Zeit, um vollstaendig zu CO2 zu verbrennen. Dieses weist auf eine zu lange Aufbereitungszeit hin.
Zweitens, konnte durch eine nicht genuegende Vermischung ein oertlicher Sauerstoffmangel entstehen, so dass das Kohlenstoffatom nicht vollstaendig zu CO2 verbrennen konnte. Das bedeutet für den Diesel-Pflanzenkraftstoff-Vergleich, dass die Pflanzenkraftstoffe durch die höhere kinematische Viskosität und die höheren Siedetemperaturen sich nicht so schnell zu einer brennfaehigen Mixtur mit der Luft vermischt hatten. Es lag der Kraftstoff also erst später aufbereitet vor und war auch teilweise nur oertlich konzentriert vorhanden. Diese Eigenschaften des Pflanzenoelkraftstoffes bei der Gemischaufbereitung fuehrten zwangsläufig zu höheren CO-Emissionen. Diese lagen bei den oelen bis zu 112% über denen des Dieselkraftstoffes und bei den Fetten bis zu 199%. Werden die Pflanzenkraftstoffe nur für sich betrachtet, so wird festgestellt, dass die CO-Emissionen sich genau umgekehrt wie die NOx-Emissionen verhalten. Das bestaetigt die Theorie, dass mit der NOx-Erhöhung auch die Verbrennung besser wird.
Die CO-Emissionen sind der grosse Nachteil dieses Motor-Pflanzenöl-Konzepts. Die Verminderung dieser Emissionen kann nur durch eine bessere Vermischung des Kraftstoffes und eine schnellere Aufbereitung erzielt werden. Dies kann im kleinen Bereich durch die Variation des Foerderbeginns (Pumpeninnendruck) in Richtung früher teilweise kompensiert werden. Eine Verminderung des CO-Ausstosses auf das Mass des Dieselkraftstoffes wuerde jedoch einen Eingriff in die Brennraumgestaltung, sowie in das Einspritzsystem erfordern. Diese schwerwiegenden Eingriffe, die auch das Erloeschen der Allgemeinen Betriebserlaubnis zu Folge haetten, widersprechen aber den Grundsaetzen dieses Motor-Pflanzenöl-Konzepts. Also werden auch in der Zukunft die CO-Emissionen ein Problem bleiben, wenn nicht durch die Weiterentwicklung der “Originalmotoren“ Verbesserungen erzielt werden.

Dieselkraftstoff aequivalenter Verbrauch

Abbildung: Einfluss der Kraftstoffart auf den Dieselkraftstoff aequivalenten Verbrauch

Der Kraftstoffverbrauch berechnete sich aus den Abgas-Emissionen HC, CO, und, als Hauptbestandteil, aus CO2, die wärend des EG-Zykluses gemessen wurden.
Die Pflanzenkraftstoffe hatten einen bis zu 10% höheren Kraftstoffverbrauch. Der Hauptgrund liegt aber in den Pflanzenkraftstoffen selbst. Diese haben in einem Anteil von ca. 11% [4] Sauerstoff gebunden. Der gebundene Sauerstoff spiegelt sich auch in den Heizwerten wieder. Der Heizwert ist um ca. 15-17% [4] [7] geringer als der des Dieselkraftstoffes. Der volumetrische Heizwert der Pflanzenkraftstoffe ist noch um ca. 7% unter dem des Dieselkraftstoffes.
Unter Beruecksichtigung dieser Erkenntnisse ist der höhere Verbrauch der Pflanzenkraftstoffe relativiert.

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