Kraftstoffe


	KRAFTSTOFFE allg.		DIESEL		BENZIN		ALTERNATIVE KRAFTSTOFFE		ÖKOBILANZ

Im Folgenden werden die alternativen Dieselkraftstoffe BTL (Biomass to Liquid), GTL (Gas to Liquid), RME (Raps-Methyl-Ester) und HVO (Hydrotreated Vegetable Oil) vorgestellt. Diese Zusammenfassung enthält Informationen zu den Themengebieten: Rohstoffe, Herstellungsverfahren, Verfügbarkeit, Umweltwirkung und Nachhaltigkeit, Chemische Eigenschaften und Technische Eigenschaften. Die angeführten Inhalte sind Auszüge aus [1].

BIOMASS TO LIQUID (BTL): Zukunfts- oder Wunschkraftstoff [1]

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ALLGEMEINES

BTL ist ein Kraftstoff der sogenannten 2. Generation der Biokraftstoffe und zählt zur Gruppe der synthetischen1 Kraftstoffe2. Aufgrund der, durch die spezielle Herstellung gegebenen hohen Anpassungsmöglichkeit der Eigenschaften von Synthesekraftstoffen werden diese auch als Designerkraftstoffe bezeichnet. Der Kraftstoff ist als hochwertiges Kohlenwasserstoffgemisch ein vollwertiger Ersatz für Dieselkraftstoff und kann auf die Ansprüche zukünftiger Motortechnologien optimal abgestimmt werden. [2]

Im Gegensatz zu den Kraftstoffen RME (Raps-Methyl-Ester) und HVO (Hydriertes Pflanzenöl) wird bei BTL feste Biomasse anstelle von Ölfrüchten eingesetzt. Verwertet wird dabei die gesamte Biomasse (inkl. Cellulose1, Hemicellulose2 und Lignin3) und nicht nur die Frucht (wie bei der Pflanzenölgewinnung für RME und HVO, Biokraftstoffen der 1. Generation). [3]

ROHSTOFFE

Theoretisch ist für die Herstellung von synthetischen Kraftstoffen jeder kohlenstoffhaltige Rohstoff verwertbar. Neben Biomasse aus Land- und Forstwirtschaft sind auch Rest- und Recyclingstoffe geeignet. Die aktuellen Aufbereitungstechnologien verlangen allerdings derzeit noch eine einheitlich konfektionierte Biomassefraktion. [4]

In Abbildung 1 wird der seitens des BTL-Herstellers Choren erwartete Rohstoffmix festgehalten. Daraus ist zu entnehmen, dass im Bezugsjahr 2009 99% des Rohstoffbedarfes mit Resthölzern gedeckt wird. Bis 2020 wird erwartet, dass der Anteil an Anbaubiomasse (Kurzumtriebsholz) von 1% auf 50% ansteigt. Bis 2030 soll dieser Anteil sogar auf 70% erhöht werden. [5]

Der Flächenertrag von BTL liegt mit rund 3.300 [6] bis 4.000 [7] Liter Kraftstoff pro Hektar Fläche etwa drei Mal so hoch wie bei RME.

Zur Ermittlung des optimalen Ertragspotenzials von Kurzumtriebsholz in Deutschland betreibt Choren aktuell ein Pilotprojekt auf einer Fläche von 1.000 Hektar. [8]

Ein Vorteil der Rohstoffbasis von BTL liegt darin, dass sie keine Konkurrenz zur Lebensmittelversorgung darstellt. Insbesondere die Verwertung von Reststoffen beansprucht keine Ackerflächen. Konkurrenzsituationen mit anderen Industrien, wie beispielsweise der Papierindustrie, der Energiewirtschaft u.a.m. können aber nicht ausgeschlossen werden. [3]

Abbildung 1: BTL Rohstoffmix6 nach Choren [5]

Als Kurzumtriebsholz werden schnellwachsende Baumarten wie Pappel- und Weidenarten bezeichnet, welche für den feldmäßigen Anbau geeignet sind. Sie zeichnen sich durch einen hohen jährlichen Biomassezuwachs bereits vor dem 20. Lebensjahr aus.

Als Waldrestholz wird Holz bezeichnet, welches im Rahmen der Durchforstung, bzw. als Nebenprodukt der Waldpflege gewonnen wird.

Industrieholz ist ein Sammelbegriff für Holz, welches aufgrund unterschiedlicher Kriterien (z.B. ungenügende Dimension, Holzqualität) im Zuge der Holzgewinnung ausgemustert wird, da es sich für eine höherwertige Verwendung nicht eignet.

Als Altholz wird der Abfall eines Holz verwertenden Prozesses bezeichnet.

Unter Hackschnitzel wird mechanisch zerkleinertes Holz verstanden.

Als Triticale wird eine Getreideart bezeichnet, welche aus einer Kreuzung von Weizen (weiblich) und Roggen (männlich) gewonnen wird.

Miscanthus ist eine Pflanzengattung aus der Familie der Süßgräser, welche vorwiegend in Afrika und Asien beheimatet ist und mehrere Untergruppen umfasst. Während einige Pflanzen dieser Gattung primär als Zierpflanzen genutzt werden ist das Riesen-Chinaschilf den Energiepflanzen zuzuordnen.

HERSTELLUNGSVERFAHREN

Allgemein kann die Herstellung von BTL in zwei Prozessschritte gegliedert werden:

Synthesegaserzeugung aus kohlenstoffhaltigem Rohstoff
Verflüssigung des Synthesegases

Da in der Biomasse ein für die Kohlenwasserstoffkettenherstellung ungünstiges C/H-Verhältnis von 1:1 vorliegt, wird in der Vergasungsanlage unter Verwendung von Sauerstoff (nicht stickstoffhaltige Umgebungsluft) der in der Biomasse gebundene Wasserstoff freigesetzt, um das C/H-Verhältnis auf 1:2 zu verschieben. Bei dieser exothermen Reaktion oxidiert der eingebrachte Sauerstoff Teil des Kohlenstoffs zu CO2, wodurch gebundener Wasserstoff frei wird. Das gebildete Synthesegas besteht aus H2, CO und CO2.

Die Verflüssigung erfolgt bevorzugt über die Fischer-Tropsch-Synthese, bei der das CO und H2 des Synthesegases an einem Katalysator adsorbiert und aufgespalten wird. Durch die Anlagerung von H2 an C bilden sich Kohlenwasserstoffketten, welche sich durch Anlagerung von CH2 Bruchstücken zu länger werdenden Ketten zusammensetzen. Längere Ketten lösen sich vom Katalysator und stoppen dadurch ihr Wachstum. [4]

Die BTL Erzeugung nach dem Hersteller Choren wird in folgende Schritte gegliedert:

Dreistufige Vergasung der festen Biomasse mittels Carbo-V Verfahren

Niedertemperaturvergasung
Hochtemperaturvergasung
Endotherme Flugstromvergasung

Gaswäsche und CO2 Konditionierung
Verflüssigung mittels Fischer-Tropsch-Synthese
Veredelung des Rohproduktes

Niedertemperaturvergasung
Nach der Trocknung der Biomasse bei 100 – 110°C auf einen Wassergehalt von 15 – 20% erfolgt dessen Verschwelung (Teilverbrennung; partielle Oxidation) unter Zugabe von Luft oder Sauerstoff bei 400 – 500°C. Dabei entsteht Biokoks (fester Kohlenstoff) und teerhaltiges Schwelgas.

Hochtemperaturvergasung
Das Schwelgas wird mit Luft oder/und Sauerstoff unterstöchiometirsch nachoxidiert. Die dabei freiwerdende Wärme erhitzt das Gas auf Temperaturen (1.300 – 1.500°C) oberhalb des Ascheschmelzpunktes der eingesetzten Brennstoffe. Dabei zerfallen unerwünschte langkettige Kohlenwasserstoffe (z.B. Teer) und es bildet sich ein Gas bestehend aus Stickstoff, Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Kohlendioxid und Wasserdampf.

Endotherme Flugstromvergasung
Der zu Brennstaub gemahlene Biokoks wird im Anschluss in das Gas eingeblasen und reagiert damit endotherm.
Die Gastemperatur fällt sekundenschnell auf 850 – 1.000°C. Durch die Abkühlung des Gases entsteht ein Synthese-Rohgas. [9]

Gaswäsche und CO2-Konditionierung
Das Rohgas wird gekühlt, entstaubt und in einer mehrstufigen Gaswäsche von Chloriden, Sulfiden und anderen salzartigen und wasserlöslichen Begleitstoffen gereinigt. Nach der Reinigung besteht das Gas (bis auf Spuren) aus Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Kohlendioxid. Die Einstellung des für die Fischer-Tropsch-Synthese erforderlichen C/H Verhältnisses erfolgt anschließend mittels katalytischer Wassergas-Shift-Reaktion. Dabei reagiert Wasser mit Kohlenmonoxid zu Wasserstoff und Kohlendioxid, wodurch sich das Verhältnis zwischen Kohlenmonoxid und Wasserstoff verändert. Vor der Überführung des Gases in die Fischer-Tropsch Synthese wird das Kohlendioxid ausgewaschen. [10]

Verflüssigung mittels Fischer-Tropsch-Synthese und Veredelung des Rohproduktes
Die Verflüssigung des Synthesegases erfolgt nach der im obigen beschriebenen Fischer-Tropsch-Synthese. Das dabei entstehende Kohlenwasserstoffgemisch wird durch

Hydrocracking7,
Isomerisierung8 und
Fraktionierung9

zu hochwertigen Endprodukten (Dieselkraftstoff, u.a.) konvertiert. [11], [12]
Für eine jährliche Kraftstoffproduktion von 15.000 Tonnen (18 Mio. Liter) BTL werden in der bestehenden Beta-Anlage von Choren 75.000 Tonnen (Trockenmasse) Holzhackschnitzel benötigt. Choren schätzt mittelfristig den Bau von fünf weiteren Anlagen als realistisch ein. Diese sogenannten Sigma-Anlagen werden mit einem Rohstoffinput von etwa 1 Mio. Tonne rund 200.000 Tonnen (270 Mio. Liter) BTL produzieren. [13]

Der Baubeginn der ersten Sigma-Anlage ist für das Jahr 2009/10 geplant (in Schwedt, Deutschland, Inbetriebnahme 2012/13). Der Biomassebedarf von rund 1 Mio. Tonne soll dabei aus dem regionalen Umfeld gestellt werden. [8]

Die Anlagenkosten zur Herstellung von BTL liegen um das vier- bis fünffache höher als bei HVO-Anlagen gleichen Outputs. Die Kosten für eine 200.000 Tonnen BTL Anlage liegen bei rund 850 Mio. € (HVO 180 Mio. €, FAME 50 Mio. €). [14]

Die chemischen Zusammenhänge zwischen Input und Output sind in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2: BTL-Herstellung - Chemischer Prozess [15], [16]

VERFÜGBARKEIT

Die Optimierung des komplexen Herstellungsprozesses für die großtechnische Produktion und die verhältnismäßig hohen Kosten reihen den BTL (Biomass to Liquid-Kraftstoff) in seiner Verfügbarkeit hinter HVO (Hydriertes Pflanzenöl). Neben der bestehenden Beta-Anlage ist derzeit nur die Realisierung der Sigma-Anlage in Schwedt in einem konkreten Planungsstadium. [17]

Eine, bis 2020 gesicherte Abschätzung wie viele BTL Anlagen realisiert werden, bzw. wie viel BTL Kraftstoff zur Verfügung stehen wird kann aus heutiger Sicht nicht gemacht werden. Politische Interessen und Entscheidungen werden hierbei ein wesentlicher, mitbestimmender Faktor sein. Aus den obigen Ausführungen folgernd, ist gleichwohl die Annahme zulässig, dass bis 2015 die verfügbaren BTL-Mengen, gemessen am gesamten Dieselverbrauch, unwesentlich sind. Für den Zeitraum 2015 bis 2020 ist ein langsamer Anstieg der Verfügbarkeit zu erwarten.

UMWELTWIRKUNG UND NACHHALTIGKEIT

Wie im Fall von HVO ist aufgrund der Neuheit des Kraftstoffes die Datenlage zu den Umweltwirkungen (insbesondere in der motorischen Verbrennung) von BTL noch sehr schwach. Es können dennoch bereits Trends festgehalten werden:

In Abbildung 3 werden drei Szenarien der BTL-Herstellung miteinander verglichen. Die Angaben verstehen sich als Potenzialabschätzungen gegenüber Dieselkraftstoff.

Als Basisfall dient das Szenario Teilautark. Es berücksichtigt, dass der benötigte Wasserstoff über die Shift-Reaktion intern erzeugt wird, sowie Sauerstoff und Elektrizität von außen bezogen werden. Der Wirkungsgrad (Heizwert Output zu Input) wird mit 45% angegeben. Das massebezogene Output zu Inputverhältnis liegt bei 1:6 (Trockenmasse).

Dem Szenario Autark liegt die Annahme zu Grunde, dass alle Stoffe oder Energien, welche innerhalb des Prozesses benötigt werden, auch in der Anlage produziert werden. Es wird keine externe Energie zugeführt. Der Wirkungsgrad (Heizwert Output zu Input) wird mit 55% angegeben. Das massebezogene Output zu Inputverhältnis liegt bei 1:4,9 (Trockenmasse).

Im Szenario Zukunft wird angenommen, dass Wasserstoff, Elektrizität und Sauerstoff aus anderen erneuerbaren Quellen dem Prozess von außen zugeführt werden. Der Wirkungsgrad (Heizwert Output zu Input) wird mit 64% angegeben. Das massebezogene Output zu Inputverhältnis liegt bei 1:2,2 (Trockenmasse).

Als durchschnittliche Transportwege wurden in allen Szenarien 50 km angenommen (Wald -> Choren-Anlage, sowie Choren-Anlage -> Tankstelle). Als Rohstoffinput wurde Restholz angenommen. [6], [18]

BTL weist im Vergleich zu RME und HVO bereits im Basisszenario „Teilautark“ in allen 4 untersuchten Wirkungsbereichen Vorteile aus. Vor allem die Verbesserung des massebezogenen Output zu Inputverhältnis (über die drei Szenarien) sorgt in den Bereichen Eutrophierung und Versauerung für ein stark zunehmendes Reduktionspotenzial.

Im Zuge einer Sensitivitätsanalyse wurde gezeigt, dass bei länger werdenden Transportwegen (Wald -> Choren-Anlage 200km, sowie Choren-Anlage -> Tankstelle 100km; statt generell 50km) Eutrophierung und Versauerung schlechter zu bewerten sind als bei Diesel.

Bei einer Umstellung auf 100% Kurzumtriebsholz ergibt sich für die Eutrophierung und Versauerung ein ähnlich negatives Bild wie im Falle der Erhöhung der Transportentfernungen. [18], [19]

Abbildung 3: Umweltwirkungen von BTL im Vergleich zu Diesel [6]

Die in Abbildung 3 dargestellten positiven Umweltwirkungen, der rund dreifach höhere Hektarertrag und die deutlich abgeschwächte Konkurrenzsituation mit der Nahrungsmittelindustrie sichern BTL nennenswerte Vorteile im Bereich der Nachhaltigkeit gegenüber RME und HVO.

Mangels Verfügbarkeit des BTL-Kraftstoffes liegen kaum Publikationen über Abgasemissionen vor. In Abbildung 4 sind die Ergebnisse eines Einzelversuches dargestellt. Durch die Anpassung des Motorsteuergerätes konnte eine Reduktion der NOx Abgasemissionen von 32,5% erreicht werden. Trotz der Optimierung der NOx-Emissionen liegen die Reduktionsraten von HC und CO bei über 65 bzw. 75%. [20]

Die Emissionsvorteile stellen sich in entsprechend reduzierter Form auch bei der Beimischung zu Diesel ein.[12] Selbst bei geringen Beimischungsquoten werden überproportionale Emissionsvorteile erreicht. [21]

Abbildung 4: Änderung der Abgasemissionen bei Verwendung von BTL anstatt fossilem Diesel
(Motorsteuergerätanpassung mit Ziel NOx Reduktion) [20]

CHEMISCHE EIGENSCHAFTEN

Wie Dieselkraftstoff basiert BTL auf langkettigen, gesättigten (Alkane CnH2n+2) Kohlenwasserstoffen. Der Kraftstoff ist frei von Schwefel, Aromaten und Alkenen. [6]

Die geringe Verfügbarkeit von BTL ist dafür verantwortlich, dass bis dato sehr wenige Publikationen zu chemischen Kenndaten, wie in Tabelle 1 wiedergegeben, veröffentlicht wurden.

Aus der Zusammenstellung in Tabelle 1 ist zu entnehmen, dass gegenüber Dieselkraftstoff

die Dichte rund 7% niedriger liegt.
der Energieinhalt eines Liters rund 6% niedriger ist.
die Cetanzahl rund 32 - 77% höher liegt.
keine Aromaten, keine Polyaromaten enthalten sind und
kein Schwefel enthalten ist.

Eigenschaften von BTL im Vergleich zu fossilem Diesel

Tabelle 1: Chemische Eigenschaften von BTL im Vergleich zu Diesel

Chemische Eigenschaften von BTL im Vergleich zu fossilem Diesel

Abbildung 5: Siedeverlauf von CEC-Diesel und BTL - Verdampfter Kraftstoff in % ([25], [26])

TECHNISCHE EIGENSCHAFTEN

BTL ist aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung ohne Einschränkungen in jedem Mischungsverhältnis mit Diesel in jedem Dieselmotor einsetzbar. Der 100%-Betrieb mit BTL ist ebenfalls möglich. Durch die hohe Sauberkeit (kein Schwefel und keine Aromaten) des Kraftstoffes ist die Verbrennung bereits ohne Anpassung des Motors, bzw. der Motorelektronik schadstoffärmer. [6], [17]

Die Definierbarkeit der Kraftstoffeigenschaften ermöglicht zudem die Realisierung neuer Motorenkonzepte wie HCCI10 oder CCS11.

1 Synthese: Zusammensetzung (Umsatz) von mindestens zwei Elementen zu einer Einheit. [31]
2 Zur Gruppe der synthetischen Kraftstoffe zählen: BTL (Biomass to Liquid), GTL (Gas to Liquid) und CTL (Coal to Liquid). [22]
3 Cellulose: Hauptbestandteil von pflanzlichen Zellwänden als Stütz- und Gerüststruktur. Massenanteil bei Holz 40 – 50%,
   Summenformel (C6H10O5)n [29]
4 Hemicellulose: Sammelbegriff für vorkommende Polysaccharide (außer Cellulose). Polysaccharide, eine Unterklasse der Kohlehydra-
ate ist Vielfachzucker. Sie sind Bestandteil von pflanzlichen Zellwänden als Stütz- und Gerüststruktur. Massenanteil bei Holz 10 – 55%. [29]
5 Lignin: Teil des Holzes, welcher bei der Hydrolyse als nicht hydrolysierbarer, unlöslicher Anteil zurückbleibt [28]
   Massenanteil bei Holz 20 – 30%[29], Summenformel C9H10O2 (OCH3)n [30]
6 Aufteilung des Altholzes in Lokal und Import für das Jahr 2009 abgeschätzt.
7 Unter dem Cracken in einem Hydrocracker wird das Spalten von langkettigen Kohlenwasserstoffen in kürzere Ketten verstanden.
   Die Bildung von Alkene wird dabei durch Zufuhr von H2 vermieden.
8 Isomerisierung… Umwandlung eines Moleküls – Änderung der Atomfolge.
9 Fraktionierung… Verfahrenstechnische Trennung in Gruppen; nach definierten Kriterien.
10 HCCI: Homogeneous Charge Compression Ignition, Kontrollierte Selbstzündung.
   Bei diesem Verbrennungskonzept erfolgt die Verbrennung des homogenen Gemisches gleichzeitig im gesamten Brennraum. [27]
11 CCS: Combined Combustion System. Bei diesem Motorenkonzept wird das Kraftstoff-Luftgemisch bei niedrigen und hohen
   Lasten mittels Fremdzündung gezündet und im mittleren Leistungsbereich wird eine homogene Selbstzündung eingeleitet.
   Die Verdichtung wird dafür variabel verstellt. [32]

GAS TO LIQUID (GTL): Große Rohstoffbasis

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ALLGEMEINES

GTL zählt wie BTL zur Gruppe der synthetischen Kraftstoffe und kann aus Erdgas oder regenerativen Rohstoffen (Biogas) hergestellt werden.
Der Designerkraftstoff ist als hochwertiges Kohlenwasserstoffgemisch ein vollwertiger Ersatz für Dieselkraftstoff und kann analog zu BTL auf die Ansprüche zukünftiger Motortechnologien optimal abgestimmt werden. [2]

Die Erdgasreserven liegen etwa bei dem dreifachen der Rohölreserven. [3] Diese umfangreiche Verfügbarkeit macht aus heutiger Sicht Erdgas zum bevorzugten Rohstoff der GTL-Erzeugung. [4], [5]
Die zur GTL Herstellung verwendete Fischer-Tropsch-Synthese wurde bereits im Jahr 1925 von Franz Fischer und Hans Tropsch entwickelt, dennoch wurde diese Technologie, vor allem aus Kostengründen in den Hintergrund gedrängt. Derzeit produziert der Mineralölkonzern Shell in kleinen Umfängen GTL mittels Fischer-Tropsch-Synthese. [6]

ROHSTOFFE

Erdgas besteht im Wesentlichen aus Methan, dessen Anteil je nach Herkunftsregion Schwankungen unterliegt. Nebenbestandteile sind Schwefelwasserstoff H2S, Stickstoff N und Kohlendioxid CO2, welches aber an die Umgebungsluft abgegeben wird. Die Zusammensetzung kann, wie in Tabelle 1 dargestellt, beschrieben werden. [7]


Tabelle 1 : Chemische Zusammensetzung von Erdgas. [7]	Tabelle 2: Lieferregionen und Anteile des in Österreich verarbeiteten Erdgases. [3]

Erdgas ist im Vergleich zu Rohöl in größeren Umfängen verfügbar. Aktuelle Abschätzungen gehen davon aus, dass bei gleichbleibendem Bedarf die Versorgung noch 132 Jahre (61 Jahre mit bekannten Reserven + 71 Jahre mit als sicher angenommenen Reserven) gesichert ist. [3]

HERSTELLUNGSVERFAHREN

Das Verfahren der GTL-Herstellung lässt sich in die Prozessschritte

Synthesegaserzeugung,
Verflüssigung des Synthesegases mittels Fischer-Tropsch Synthese und
Veredelung des Rohproduktes

gliedern. [8]

In einem ersten Schritt wird aus Erdgas unter Zufuhr von Sauerstoff ein Synthesegas erzeugt, welches im anschießenden Prozessschritt mittels Fischer-Tropsch-Synthese zu Kohlenwasserstoffen konvertiert wird. [6]

Diese entstehenden vorwiegend langkettigen, wachsartigen Kohlenwasserstoffe (n-Alkane) werden, wie bei der BTL-Herstellung durch

Hydrocracking
Isomerisierung und
Fraktionierung

zu hochwertigen Endprodukten (Dieselkraftstoff, u.a.) konvertiert. [4], [8]
In Abbildung 1 werden die wesentlichen chemischen Prozessschritte schematisch dargestellt.

Abbildung 1: GTL-Herstellung - Chemischer Prozess [6]

VERFÜGBARKEIT

Der steigende Bedarf an alternativen Kraftstoffen führt auch bei GTL zu einer Zunahme der Produktionskapazitäten. Wie in Abbildung 2 dargestellt wird bis 2015 von einem verfügbaren Volumen von rund 29 Mio. Tonnen Erdöl-Äquivalent ausgegangen.

Der in Abbildung 3 dargestellte direkte Vergleich der geplanten GTL-Produktionsmengen mit dem Dieselbedarf des Straßenverkehrs der EU 27 zeigt ein Beimischungspotenzial von rund 6% im Jahr 2010 auf. Dieser Berechnung liegt allerdings die Annahme zugrunde, dass 100% des weltweit produzierten GTL für den Dieselbedarf des europäischen Straßenverkehrs zur Verfügung stehen.

Unter Berücksichtigung des weltweiten Dieselverbrauchs im Transportsektor von rund 600 Mio. Tonnen im Jahr 2004 [9] und einer zur EU27 analog angenommenen Steigerungsrate ergibt sich für das Jahr 2010 eine weltweites Substitutionspotenzial von 1,7%, bzw. 3,7% für das Jahr 2015.

Abbildung 2: Weltweite GTL-Produktion (Kapazität in Mio. Tonnen Erdöl-Äquivalent) [10]

Abbildung 3: Vergleich der weltweiten GTL-Produktion (Kapazität in Mio. Tonnen Erdöl-Äquivalent) [10]
mit dem Dieselverbrauch des Straßenverkehrs in der EU27 (in Mio. Tonnen; [11] und eigene Berechnung

UMWELTWIRKUNG UND NACHHALTIGKEIT

Die Datenlage zu umweltbezogenen Informationen wie Treibhauseffekt, Photosmog, Versauerung oder Eutrophierung für GTL ist als unzureichend zu bezeichnen. Im Fokus vieler Studien stehen primär biogene Kraftstoffe. GTL wird selten betrachtet. Im Zuge der Recherche konnten lediglich Informationen zur Treibhauswirksamkeit dieses fossilen Alternativkraftstoffes gefunden werden. Das Treibhausgas-Einsparungspotenzial kann mit +/- 5% abgeschätzt werden. [12]

Die in Abbildung 4 dargestellten Emissionsvorteile gegenüber fossilem Diesel wurden in den betrachteten Untersuchungen ohne Adaption des Motorsteuergeräts erreicht. Daraus folgt, dass die Verwendung dieses Kraftstoffes zu unmittelbaren Verbesserungen im Emissionsverhalten der gesamten Flotte führt. Vor allem die Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxidemissionen konnten reduziert werden. Vorwiegend ist dafür die Aromatenfreiheit des Kraftstoffes verantwortlich. [13]

Durch Anpassung des Motors können die NOx und PM-Emissionen um bis zu 45%, bzw. 40 % reduziert werden. [5] Die Emissionsvorteile stellen sich in entsprechend reduzierter Form auch bei der Beimischung zu fossilem Diesel ein. [8] Selbst bei geringen Beimischungsquoten werden jedoch überproportionale Emissionsvorteile erreicht. [14]

Abbildung 4: Änderung der Abgasemissionen bei Verwendung von GTL anstatt Diesel [15], [13], [5], [16]

Abbildung 5: Änderung der Abgasemissionen bei Verwendung von GTL anstatt fossilem Diesel - mit Anpassung des Motors [5]

CHEMISCHE EIGENSCHAFTEN

Wie fossiler Dieselkraftstoff basiert GTL auf langkettigen, gesättigten (Alkane CnH2n+2) Kohlenwasserstoffen. Der Kraftstoff ist frei von Schwefel, Aromaten und Alkenen. [17]

Der Zusammenstellung in Tabelle 3 ist zu entnehmen, dass gegenüber dem fossilen Dieselkraftstoff

die Dichte rund 7% niedriger liegt.
der Energieinhalt eines Liters rund 4,7% niedriger ist.
die Cetanzahl rund 45% höher liegt.
keine Aromaten und Polyaromaten enthalten sind.
kein Schwefel enthalten ist.

Tabelle 3: Chemische Eigenschaften von GTL im Vergleich zu fossilem Diesel

Ergänzend zu den in Tabelle 3 angegebenen Werten wird in Abbildung 6 der Siedeverlauf von GTL dargestellt. Es ist zu erkennen, dass der Verlauf in einer sehr engen Bandbreite im Bereich des Dieselkraftstoffes liegt. Je nach Abstimmung (Sommer- oder Winterqualität) liegt der Verlauf über oder unter der Siedeline von fossilem Diesel.

Abbildung 6: Siedeverlauf von CEC-Diesel und GTL - Verdampfter Kraftstoff [%] [21]

TECHNISCHE EIGENSCHAFTEN

Aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung kann GTL ohne Einschränkungen in jedem Mischungsverhältnis mit Diesel in jedem Dieselmotor eingesetzt werden. Der reine (100%) GTL-Betrieb ist technisch ebenfalls ohne Beschränkungen möglich. Durch die hohe Sauberkeit des Kraftstoffes (kein Schwefel und keine Aromaten) ist die Verbrennung bereits ohne Anpassung des Motors, bzw. der Motorelektronik schadstoffärmer.[8]

Im Motorbetrieb werden mit GTL nahezu die gleichen Leistungs- und Drehmomentwerte erreicht wie bei der Verwendung von fossilem Diesel. Der volumetrische Kraftstoffverbrauch liegt dabei auf vergleichbarem Niveau. Es stellen sich jedoch wesentliche Emissionsvorteile ein. [22]

Die wesentlichen Auswirkungen der chemischen Eigenschaften lassen sich wie folgt zusammenfassen:

Die höhere Cetanzahl verringert den Zündverzug.
Die Aromatenfreiheit reduziert die Rußbildung (Partikel-Emissionen).
Reduzierte Partikel-Emissionen ermöglichen eine Applizierung des Motors hin zu niedrigeren NOx-Emissionen.
Infolge der Schwefelfreiheit unterbleibt die Sulfatbildung, wodurch eine einfachere und damit kostengünstigere Abgasnachbehandlung eingesetzt werden kann.
Die Applizierung des Motors auf den Kraftstoff kann präziser erfolgen, da in der Kraftstoffherstellung engere Toleranzen der Eigenschaften gewährleistet werden können.

[14]
Die Definierbarkeit der Kraftstoffeigenschaften ermöglicht zudem die Realisierung neuer Motorenkonzepte wie HCCI2 oder CCS3.[23]

1 Als Inertgase werden reaktionsträge Gase bezeichnet (z.B. Stickstoff und sämtliche Edelgase)
2 HCCI… Homogeneous Charge Compression Ignition, Kontrollierte Selbstzündung.
Bei diesem Verbrennungskonzept erfolgt die Verbrennung des homogenen Gemisches gleichzeitig im gesamten Brennraum.[24]
3 CCS… Combined Combustion System. Bei diesem Motorenkonzept wird das Kraftstoff-Luftgemisch bei niedrigen und hohen Lasten mittels Fremdzündung gezündet und im mittleren Leistungsbereich wird eine homogene Selbstzündung eingeleitet. Die Verdichtung wird dafür variabel verstellt.[2]

RAPS-METHYL-ESTER (RME)

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Der in Österreich am häufigsten eingesetze und kritisierte Biokraftststoff. [1]

ALLGEMEINES

FAME (Fatty-Acid-Methyl-Ester) ist ein Sammelbegriff für Kraftstoffe, welche auf Verbindungen aus Fettsäure und Methanol beruhen. FAME-Kraftstoffe werden im Allgemeinen als Biodiesel bezeichnet und zählen zur 1. Generation von Biokraftstoffen. Je nach verwendetem Rohstoff (Pflanzenöl, Altspeiseöl oder Tierfett), der zur Gewinnung der Fettsäure verwendet wird, werden die Kraftstoffe unterschiedlich bezeichnet.

RME steht für Raps-Methyl-Ester, also einen Biodiesel, welcher ausschließlich auf Rapsölbasis hergestellt wurde. RME zeichnet sich im Vergleich zu anderen FAME aufgrund seiner Fettsäurestruktur durch eine gutes Verbrennungsverhalten und eine hohe Kältestabilität aus.

In der ÖNORM EN590 [2] ist geregelt, dass Dieselkraftstoff bis zu 5 Vol.% Fettsäure-Methylester (FAME) beigemischt werden darf. FAME muss dabei den Anforderungen der ÖNORM EN 14214 [3] entsprechen. Eine Auswahl der laut dieser Norm allgemein anzuwendenden Anforderungen werden in Tabelle 3 dargestellt.

Eine von Greenpeace im Frühjahr 2008 durchgeführte Studie in Österreich ergab das alle untersuchten Biodieselkraftstoffe (unterschiedlicher Lieferanten) bis zu 4% Sojaöl beinhalteten und einige rund 5% Palmöl. Der verbleibende Teil des Biodiesels wurde aus Rapsöl erzeugt, sodass festgehalten werden kann, dass Biodiesel in Österreich vorwiegend aus Raps gewonnen wird und demnach hier der Kraftstoff Raps-Methyl-Ester (RME) analysiert wird. [4]

Auch die in Abbildung 1 dargestellte Einschätzung des European Biodiesel Board zeigt die vorrangige Bedeutung von Raps bei der Biodieselproduktion in der Europäischen Union. [5]

Abbildung 1: Erforderliche Rohstoffanteile zur Erreichung des 5,75% Biokraftstoffzieles [5]

Weltweit wird die Bedeutung von Rapsöl geringer eingestuft. Wie in Abbildung 2 zu sehen bleib Raps jedoch der bedeutendste Rohstoff.

Abbildung 2: Anteilsverteilung der Rohstoffe für die Biodieselherstellung – weltweit [6]

ROHSTOFFE

Wie bereits beschrieben wird in Europa Biodiesel primär aus Raps gewonnen. Raps ist eine Nutzpflanze aus der Rapsöl und Rapskuchen (Tierfutter) gewonnen wird. [7]

Wie Tabelle 1 zu entnehmen ist besticht Raps vor allem durch seinen hohen Ölgehalt von 40-50%. Die im Raps vorkommenden Öl- und Fettmoleküle sind zu einem wesentlich Anteil (bis zu 97%) lange C18-Ketten mit stets gleichem Aufbau. Es sind mit Glycerin (dreiwertiger Alkohol) veresterte Fettsäuren (Triglyceride). [8]

Tabelle 1: Fettgehalt und Fettsäurezusammensetzung von verschiedenen Ölpflanzen [8]

Zudem eignen sich die Europäischen Klimaverhältnisse sehr gut für den Rapsanbau, da Raps bevorzugt bei kühl-gemäßigten Temperaturen wächst und hohe Erträge bei Jahresniederschlägen zwischen 600 und 800 mm aufweist. Der Ernteertrag liegt bei etwa 2,5 - 5,5 Tonnen pro Hektar und Jahr an Körnern, bzw. 1.000 - 2.000 Liter Öl pro Hektar und Jahr. [9]

Der Flächenertrag von RME liegt etwa gleichauf mit dem Ertrag an Pflanzenöl. Im Durchschnitt ist ein Wert von rund 1.200 Liter Kraftstoff pro Hektar Fläche zu erwarten. [10]

Der Anbau von Sonnenblumen eignet sich unter den in Europa vorherrschenden klimatischen Bedingungen ebenfalls sehr gut. Die Ölproduktion ist jedoch deutlich teurer. Weltweit betrachtet haben Soja, Ölpalmfrucht und Oliven Rohstoffe mit Potenzial. [11]

Langfristig schwierig stellt sich die Zurverfügungstellung der erforderlichen landwirtschaftlichen Flächen dar. Sofern derzeit bestellte Flächen nicht für den Rapsanbau zur Kraftstoffherstellung genutzt werden sollen werden etwa 54% der stillgelegten Flächen und Brachflächen benötigt um den Anbauflächenbedarf bis 2010 zu befriedigen. Diese in [12] zusammengefasste Abschätzung wird in Tabelle 2 abgebildet.

Tabelle 2: Bedarf und Verfügbarkeit landwirtschaftlicher Flächen [12]

Aus den oben geschilderten Gesichtspunkten ist Raps, bzw. Raps-Methyl-Ester als aktuell bedeutendster Kraftstoff einzustufen. Gleichzeitig gilt es jedoch festzuhalten, dass aufgrund der zukünftig erforderlichen Kraftstoffmengen unddem Bedarf an landwirtschaftlichen Flächen mittelfristig Alternativen gefunden werden müssen.

HERSTELLUNGSVERFAHREN

Das erste Patent zur Biodieselherstellung wurde bereits im Jahr 1937 von G. Chavanne (Universität Brüssel) angemeldet. Darin beschrieb er die Umesterung von Pflanzenöl mit Ethanol (auch Methanol wird angeführt), um es für die Nutzung im Verbrennungsmotor aufzubereiten. [13]

Bei der Herstellung des Rapsöls werden zwei Verfahren unterschieden. Zum einen in die dezentrale Kaltpressung bei max. 40°C. Dabei wird unter mechanischem Druck das Öl aus dem Saatgut gepresst und anschließend durch Sedimentation und Filtration von Schwebstoffen gereinigt. Der eiweißreiche Presskuchen kann als Tierfutter oder zur Verfeuerung verwendet werden.

Das zweite Verfahren findet vorwiegend bei zentralen, größeren Anlagen Anwendung. Die Ölsaat wird bei höheren Temperaturen von rund 80°C ausgepresst. In einem weiteren Schritt wird aus dem Presskuchen unter Zugabe eines Lösungsmittels das nach der Pressung im Kuchen verbliebene Öl herausgelöst. Lösungsmittel und Öl werden im Folgenden über einen Verdampfungsschritt wieder getrennt. Die verfahrensbedingten Begleitstoffe werden in einem Raffinationsschritt entfernt, sodass das auf diese Weise hergestellt Rapsöl als Vollraffinat gilt.

Das gewonnene Rapsöl wird mittels Methanol (rund 10%) unter Zugabe alkalischer Katalysatoren (0,5-1%) bei Temperaturen zwischen 50 und 80°C umgeestert. Unter Umesterung wird die chemische Aufspaltung des Pflanzenölmoleküls in Glycerin (rund 10%) und Fettsäure und im weiteren die Verbindung der Fettsäure mit Methanol verstanden. Es erfolgt, wie in Abbildung 3 dargestellt der Austausch des dreiwertigen Alkohols Glycerin gegen den einwertigen Alkohol Methanol. [11]

Abbildung 3: Biodieselherstellung - Chemischer Prozess [14]

Österreich verfügte Mitte 2008 über 18 Produktionsanlagen zur Biodieselherstellung, welche sich an folgenden Standorten befinden: Enns, Asperhofen, Starrein, Hohenau, Zistersdorf, Wien, Krems, Schönkirchen, Bruck, Wöllersdorf, Fehring, Gaishorn, Graz, Mureck, Arnoldstein ,Güssing, Lobau, Aschach.

VERFÜGBARKEIT

Die Produktionskapazitäten für Biodiesel haben sich in den letzen Jahren mehr als verfünffacht. Im Jahr 2004 lag der darstellbare Output bei rund 100.000 Tonnen pro Jahr. Die Produktionskapazität im Jahr 2008 liegt dagegen bei rund 560.000 Tonnen pro Jahr.

Die produzierten Mengen liegen hingegen jedoch unter den Produktionsmöglichkeiten. Im Jahr 2007 wurden mit 241.381 Tonnen Biodiesel (Produktionskapazität rund 340.000 Tonnen) knapp 100% mehr produziert als im Jahr 2006, wo der Output bei 161.467 Tonnen (Produktionskapazität rund 200.000 Tonnen) lag. [15]

UMWELTWIRKUNG UND NACHHALTIGKEIT

Die Wirkung von RME auf Mensch und Umwelt und dessen Nachhaltigkeit sind Inhalt zahlreicher Studien. Die unterschiedliche Wahl von Betrachtungsgrenzen und Interpretation von Auswirkungen führt jedoch zu abweichenden Ergebnissen. Tendenziell kann dennoch festgehalten werden, dass wie in Abbildung 4 dargestellt, RME im Vergleich zu Diesel negative Auswirkungen auf die Eutrophierung (Nährstoffanreicherung) der Gewässer und die Versauerung der Böden infolge der intensiven Stickstoffdüngung aufweist.

Vorteile gegenüber Diesel sind hingegen in den Bereichen Treibhauswirksamkeit und Ressourcenverbrauch zu sehen. Im Zuge des Pflanzenwachstums entnimmt Raps der Umwelt CO2, welches bei der Verbrennung von RME wieder freigesetzt wird. Dieser geschlossene Kreislauf wird allerdings durch Anbau, Düngung, Umesterung usw. unterbrochen, sodass auch ein Kraftstoff aus Anbaubiomasse (wie Raps) keine ausgeglichene Treibhausgas-Bilanz aufweisen kann. [17]

Die erbgutschädigende und krebserregende Wirkung auf den Menschen wird in zunehmendem Maße als geringer (-60% in [18] und -75% in [17] gegenüber fossilen Dieselkraftstoff) bewertet.

Je nach Motorentechnologie liegen die limitierten Emissionen HC, CO und PM tendenziell niedriger als bei der Verwendung von fossilem Diesel. Die NOx-Emissionen liegen dagegen im Trend etwas höher. [19]

Abbildung 4: Umweltwirkungen und Nachhaltigkeit von RME im Vergleich zu Diesel [17]

CHEMISCHE EIGENSCHAFTEN

Im Unterschied zu Diesel besteht RME nicht aus Kohlenwasserstoffverbindungen, sondern ist ein Ester. Bei Betrachtung der in Tabelle 3 zusammengefassten Kraftstoffeigenschaften von RME ist zu erkennen, dass gegenüber Dieselkraftstoff

die Dichte rund 5% höher liegt.
der Energieinhalt eines Liters rund 7% niedriger liegt.
die Viskosität rund 42% höher ist.
keine Aromaten und Polyaromaten enthalten sind.

Bedeutend ist, dass RME im Gegensatz zu Diesel rund 11% Sauerstoff enthält, was den massebezogenen Bedarf an Verbrennungsluft entsprechend reduziert. Der energiebezogene Bedarf bleibt dabei unverändert. Der Sauerstoffanteil bewirkt eine massebezogene Verringerung des Heizwertes um 12%. Die höhere Dichte von RME kompensiert diesen Effekt teilweile bis zu einer verbleibenden Differenz des volumetrischen Energieinhaltes von rund 7%. [20]

Tabelle 3: Chemische Eigenschaften von RME im Vergleich zu Diesel

In Abbildung 5 wird der Siedeverlauf von RME und Diesel gegenüber gestellt. Eskann festgehalten werden, dass der Siedebeginn im Vergleich zu Dieselkraftstoff auf einem deutlich höheren Temperaturniveau liegt. Dieses höhere Niveau bleibt relativ konstant, bis es bei 100% Verdampfung mit Diesel gleich auf liegt.

Abbildung 5: Siedeverlauf von CEC-Diesel und RME - Verdampfter Kraftstoff in % ([25], [26])

TECHNISCHE EIGENSCHAFTEN

Lösungsmitteleigenschaften:
RME wirkt aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung als Lösungsmittel, bzw. Weichmacher und wird als solches in der technischen Industrie verwendet. Sofern kraftstoffführende Schläuche und Dichtungen nicht aus lösungsmittelbeständigen Materialien bestehen, werden diese angegriffen. RME löst dabei den in den Bauteilen enthaltenen Weichmacher (zur Vermeidung von Sprödheit) heraus. [27], [28]

Die Lösungsmittelwirkung von RME löst zudem Altablagerungen von Diesel im Tanksystem, sodass es unmittelbar nach der Umstellung auf RME zu einer Verstopfung des Kraftstofffilters kommen kann. [28], [29]

Kraftstoffeintrag ins Motoröl:
Verbrennungsmotoren führen über die Zylinderwände Kraftstoff in das Motoröl ab. Im Fall von Diesel verdampft der ins Motoröl eingetragene Kraftstoff bei Betriebstemperatur. Aufgrund des in Abbildung 5 dargestellten höheren Siedebeginns von RME kommt es nicht zu dieser Verdampfung; es verbleibt im Motoröl. Dies führt zu einer kontinuierlichen Ölverdünnung und dadurch zu einer Verschlechterung der Schmiereigenschaften des Motoröls. [30], [28]

Das im Motoröl gebundene (im Vergleich zu fossilem Diesel) chemisch weniger stabile RME zersetzt sich zudem an Stellen mit besonders hoher Temperatur (Ventile, Einspritzdüsen, Kolben, Kolbenringe u.a.) ab, was zur Verkokung (Ablagerungen) am Motor und zur teilweisen Polymerisation (Auflösung) des Motoröls führt. [31], [28]

Alterungsunbeständigkeit:
RME weist eine schlechte Alterungsbeständigkeit auf. Bei längerer Lagerung verschlechtern Oxidation, Wasseranreicherung und Bakterienbefall die Eigenschaften von RME. RME hat die Fähigkeit Wasser aufzunehmen, was den Wassergehalt im Kraftstoff erhöht und zugleich das Bakterienwachstum fördert. [28]
Eine Beimischung von 5 Vol.% FAME zu fossilem Diesel wird von den Kraftfahrzeugherstellern als unbedenklich bewertet. In der ÖNORM EN590 [2] wird dies durch eine zulässige Beimischungsquote von 5% Vol.% FAME entsprechend berücksichtigt. Die Änderung der Kraftstoffverordnung erfordert darüber hinausgehend ab 1. Jän. 2009 die Substitution von 6,3% (energetisch) des Dieselkraftstoffes durch Biokraftstoffe oder andere erneuerbare Kraftstoffe [32]. Eine entsprechende Anpassung der Kraftstoffnorm erfolgte in [33]. Darin wird die zulässige Beimischung von FAME auf 7 Vol.% angehoben. Seitens der Kraftfahrzeughersteller wird dieses Maß an Beimischung freigegeben. [34] Eine weitere Erhöhung des FAME-Anteils wird für eine uneingeschränkte Anwendung in der Kraftfahrzeugflotte jedoch ausgeschlossen. [35], [36]

HYDRIERTES PFLANZENÖL (HVO)

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ALLGEMEINES [1]

Hydriertes Pflanzenöl basiert, wie bereits der Name verrät, analog zu FAME auf Pflanzenölen, aber auch auf Tierfetten und Altspeiseölen. Der Herstellungsprozess unterscheidet sich jedoch von der FAME-Produktion, sodass ein hochwertiges Kohlenwasserstoffgemisch entsteht, dessen Siedeverlauf zu Diesel sehr ähnlich liegt. HVO wird als Kraftstoff der 1. bis 2. Generation gewertet. Das Produktionsverfahren und der Output entsprechen den Ansprüchen der 2. Generation. Die ausschließliche Verwertung der Pflanzenrfucht steht aber für einen Kraftstoff der 1. Generation. [2]

Diese noch sehr junge Kraftstoffart wird derzeit von einem Hersteller (Neste Oil) in Kleinstmengen produziert und steht am Beginn der Markteinführung. [3]

ROHSTOFFE

Wie in der Einleitung bemerkt,sind die Rohstoffe von HVO-Kraftstoffen und FAME ident. Auf Anfrage gibt der Hersteller Neste Oil bekannt, dass wie in Abbildung 1 dargestellt der Rohstoffbedarf derzeit vorwiegend über Palmöl gedeckt wird. In zunehmendem Maße sollen Rapsöl aus europäischer Erzeugung und Tierfett das wegen seiner Produktionsbedingungen stark kritisierte Palmöl ersetzen. [4]

Vor allem die Deckungsgleichheit im Bereich der Rohstoffe mit FAME sorgt für den Bedarf an Palmöl. Ein angestellter Vergleich zwischen dem Bedarf an Agrarflächen für den Rapsanbau und den Flächenressourcen lässt keine umfangreichen Reserven für die Rapsproduktion zur HVO Herstellung erwarten.

Durch das bei der HVO-Herstellung vorwiegend verwendete Palmöl liegt der Flächenertrag mit 5.000 bis 6.000 Liter pro Hektar deutlich höher als bei Raps. [5]

Abbildung 1: HVO Rohstoffmix nach Neste Oil [4]

Im Gegensatz zu Rapsöl weist Palmöl, welches aus dem Fruchtfleisch der Ölpalme gewonnen wird, einen, wie in Tabelle1 dargestellt, mit rund 45% sehr hohen Anteil gesättigter Fettsäuren auf. Der Prozentsatz ungesättigter Fettsäuren liegt bei etwa 55%. Aus den Kernen der Palmölfrucht kann ebenfalls Öl gewonnen werden, welches zu circa 80% aus gesättigter Laurinsäure besteht. [6]

Mit einem durchschnittlichen Ertrag von 3,5-5 Tonnen Öl pro Hektar zählt die Ölpalme zu den ertragreichsten Ölpflanzen. Bei mittleren Jahresniederschlägen zwischen 1.500-3.000 mm und einer mittleren relativen Luftfeuchtigkeit von 50-70% wächst die Ölpalme auf tiefgründigen und gut drainierten Böden am besten. [7] Angebaut wird die Ölpalme primär auf Plantagen in Südostasien, Afrika und Südamerika. [8]

Tabelle 1: Fettgehalt und Fettsäurezusammensetzung von Palmöl [6]

HERSTELLUNGSVERFAHREN

Im Unterschied zur FAME Herstellung wird das Pflanzenöl, bzw. Altspeiseöl oder Tierfett nach einer Vorbehandlung mit Phosphorsäure (H3PO4) und Natronlauge (NaOH) bei einer Temperatur von 320 bis 360°C und unter einem Druck von 20 bis 80 bar am Katalysator mit zugeführtem Wasserstoff zu einem Kohlenwasserstoffgemisch hydriert. Dieser Prozess ist aus der Mineralölindustrie bekannt. Die chemischen Zusammenhänge zwischen Input und Output sind in Abbildung 2 dargestellt. [9]

Für die Herstellung der gleichen Outputmenge ist bei der HVO-Produktion der Rohstoffeinsatz höher als bei der FAME-Erzeugung. Für eine Kraftstoffmenge von 200.000 Tonnen HVO werden 230.000 Tonnen Rohstoffe eingesetzt (bei FAME 221.000 Tonnen).

Die Anlagenkosten sind dagegen um das drei bis vierfache höher als bei FAME-Anlagen gleichen Outputs. Die Kosten für eine 200.000 Tonnen HVO-Anlage liegen bei rund 180 Mio. € (FAME 50 Mio. €). [9]

Da der Hydrierungsprozess auch Teil der fossilen Dieselherstellung ist, kann die HVO Herstellung in die Kraftstoffproduktion einer fossilen Raffinerie integriert werden. Verfahrenstechnisch wird die gemeinsame Hydrierung von Pflanzenölen und Mineralöl als Co-Processing bezeichnet und bringt vor allem wirtschaftliche Vorteile, da bestehende Anlagen genützt werden können. [10]

Abbildung 2: HVO - Herstellung - Chemischer Prozess [11]

VERFÜGBARKEIT

Neste Oil nahm die erste HVO Produktionsstätte im Jahr 2007 in Betrieb. Die derzeit verfügbaren Kraftstoffmengen sind europaweit noch nicht relevant. Infolge der technischen Begrenzung von max. 7% FAME im handelsüblichen Dieselkraftstoff bestehen indessen Bestrebungen eine Beimischungsquote von 10% über die Zugabe von 3% hydriertem Pflanzenöl zu erreichen. Um die benötigten Mengen darstellen zu können, sollen auch mittels Co-Processing hergestellt hydrierte Pflanzenöle der Substitutionsquote angerechnet werden. [12]

UMWELTWIRKUNG UND NACHHALTIGKEIT

Die Datenlage zu den Umweltwirkungen (insbesondere in der motorischen Verbrennung) von HVO ist aufgrund der geringen Verfügbarkeit des Kraftstoffes noch sehr gering. Es können dessen ungeachtet bereits Trends festgehalten werden.

Aufgrund des gleichen Rohstoffbedarfs wie bei Herstellung von RME sind auch diesem Kraftstoff negative Auswirkungen auf die Eutrophierung (Nährstoffanreicherung) der Gewässer und die Versauerung der Böden infolge der intensiven Stickstoffdüngung in der Phase des Rohstoffanbaues anzulasten.

Umweltvorteile stellen sich dagegen im Bereich der Treibhauswirksamkeit und des Ressourcenverbrauches dar. Im Zuge des Pflanzenwachstums wird der Umwelt CO2 entnommen, welches bei der Verbrennung von HVO wieder freigesetzt wird. Dieser geschlossene Kreislauf wird durch Anbau, Düngung etc. unterbrochen, sodass auch dieser Kraftstoff keine ausgeglichene CO2-Bilanz aufweisen kann. [13]

Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass die HVO Produktionsstätten im besonderen Maße auf eine treibhausgasfreie Herstellung ausgelegt sind. Eine optimale Abstimmung der Verfahrensschritte und die Verwendung von biogenen Energieträgern reduzieren den CO2 Ausstoß auf ein Minimum. [14]

Wie in Abbildung 3 dargestellt, können durch die Verwendung von HVO die limitierten und nicht limitierten Abgasemissionen zum Teil deutlich reduziert werden. Leistung, Drehmoment und Verbrauch bleiben im Vergleich zu fossilem Dieselkraftstoff etwa gleich. [15]

Abbildung 3: Änderung der Abgasemissionen bei Verwendung von HVO statt Diesel [16], [17], [14], [15], [18]

Das annähernd gleiche Output- zu Input-Verhältnis von HVO und RME lässt ein analoges Potenzial im Bereich des Ressourcenverbrauchs erwarten.
Zu den Aspekten der Versauerung und dem Photosmog konnten bisher keine relevanten Informationen ermittelt werden. Aufgrund der Rohstoffgleichheit mit FAME sind für die Versauerung allerdings Werte in einer ähnlichen Größenordnung zu vermuten.

CHEMISCHE EIGENSCHAFTEN

Wie Dieselkraftstoff basiert HVO auf langkettigen gesättigten (Alkane CnH2n+2), Kohlenwasserstoffen. [9] Der Kraftstoff enthält keinen Sauerstoff und keinen Stickstoff. [17]

Bei Betrachtung der in Tabelle 2 zusammengefassten Kraftstoffeigenschaften von HVO ist zu erkennen, dass gegenüber Dieselkraftstoff

die Dichte rund 7% niedriger liegt.
der Energieinhalt eines Liters rund 4,5% niedriger ist.
die Cetanzahl rund 66% höher liegt.
keine Aromaten und Polyaromaten enthalten sind.
kein Schwefel (< 1 mg/kg) enthalten ist.

Tabelle 2: Chemische Eigenschaften von HVO im Vergleich zu Diesel

Neben den in Tabelle 2 dargestellten, vorrangig besseren Eigenschaften von HVO gegenüber fossilem Dieselkraftstoff stellt auch der in Abbildung 4 dargestellte Siedeverlauf eine Verbesserung dar. Bei schnelllaufenden, modernen Dieselmotoren wirkt sich eine Absenkung des Siedeendes positiv auf das Brennverhalten aus, sodass es zu einer Verringerung der Abgasemissionen kommt.

Abbildung 4: Siedeverlauf von CEC-Diesel und HVO - Verdampfter Kraftstoff in % [20]

TECHNISCHE EIGENSCHAFTEN

Die gleichartige chemische Basis (CnH2n+2) von HVO und Diesel gewährleistet, dass HVO ohne Einschränkungen in jedem Verhältnis mit Diesel gemischt oder auch als 100% Substitut eingesetzt werden kann.[22]

Im Motorbetrieb werden mit HVO nahezu die gleichen Leistungs- und Drehmomentwerte erreicht wie bei der Verwendung von Diesel. Der volumetrische Kraftstoffverbrauch liegt dabei dichtebedingt wenige Prozentpunkte höher. Jedoch stellen sich, wie beschrieben wesentliche Emissionsvorteile ein. [15]

Die beschriebenen Probleme bei der Verwendung von RME sind bei HVO nicht gegeben.

HVO ist kein Lösungsmittel.
Zufolge des ähnlich niedrigen Siedebeginns (von HVO und Diesel) wird der eingetragene Kraftstoff wie beim Diesel verdampft und es kommt zu keinem bleibenden Eintrag.
HVO ist durch seinen molekularen Aufbau und das Fehlen von Sauerstoff alterungsbeständig.

[15], [18]

Nachfolgend werden die alternativen Ottokraftstoffe Bio-Ethanol und CNG (Compressed Natural Gas - Erdgas) vorgestellt. Diese Zusammenfassung enthält Informationen zu den Themengebieten: Rohstoffe, Herstellungsverfahren, Verfügbarkeit, Umweltwirkung und Nachhaltigkeit, Chemische Eigenschaften und Technische Eigenschaften.

BIO-ETHANOL

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ALLGEMEINES

Bio-Ethanol zählt, je nachdem woraus und wie es gewonnen wird, zu den Kraftstoffen der 1. oder 2. Generation. Wird es nur aus den Pflanzenfrüchten (z.B. Weizen, Zuckerrüben oder Zuckerrohr) gewonnen, wird der Kraftstoff der ersten Generation zugeordnet. Wird hingegen nicht nur die Frucht sondern die ganze Pflanze bzw. Zellulose (Lignozellulose) verwendet, zählt es zur zweiten Generation. [1]

Im Folgenden werden die wesentlichen Vor- und Nachteile von Bio-Ethanol der ersten und zweiten Generation zusammengefasst. [2]

Vorteile von Bio-Ethanol der 1. Generation:

Einsatz in verschiedenen Mischungsverhältnissen mit Benzin möglich

E5 bzw. 10
E85
E100 (z.B. in Brasilien)
ETBE (zur Erhöhung der Oktanzahl)

Die eingesetzten Technologien und die großtechnische Produktion ist ausgereift.
Die Anbaubedingungen für Getreide und Zuckerrüben sind in Zentraleuropa sehr gut.
Das Rohstoffpotenzial für Getreide und Zuckerrüben ist groß und die Importmöglichkeiten des Rohstoffs und des Biokraftstoffs sind umfassend.
Als Nebenprodukt wird zusätzlich Futtermittel produziert.

Nachteile von Bio-Ethanol der 1. Generation:

Die Europäische Bio-Ethanolproduktion (aus Getreide und Zuckerrüben) ist im Vergleich zur brasilianischen (aus Zuckerrohr) nicht wettbewerbsfähig.
Die Beimischung von Bio-Ethanol zu Benzin verursacht Mehrkosten für die Mineralölindustrie.
Beimischungsquoten über 10 % erfordern eine eigene Tankstelleninfrastruktur.
Ein sehr kontrovers diskutiertes Thema betrifft die Konkurrenzsituation mit der Nahrungsmittelproduktion um die Anbauflächen für die Rohstoffe zur Produktion der ersten Bio-Ethanolgeneration.

Vorteile von Bio-Ethanol der 2. Generation:

Einsatz in verschiedenen Mischungsverhältnissen mit Benzin möglich

E5 bzw. 10
E85
E100 (z.B. in Brasilien)
ETBE (zur Erhöhung der Oktanzahl)

Es sind hohe Kraftstofferträge pro Hektar erreichbar.
Es liegt ein hohes Rohstoffpotenzial vor.
Die Verwendung von zellulosehaltigen Rest- und Abfallstoffen ist möglich.
Der Vorwurf einer Konkurrenz mit Nahrungsmitteln wird entschärft.

Nachteile von Bio-Ethanol der 2. Generation:

Die Produktion der zweiten Generation ist im Vergleich zur brasilianischen Produktion und den heute in Europa angewendeten Produktionsverfahren nicht wettbewerbsfähig.
Die Beimischung von Bio-Ethanol zu Benzin verursacht Mehrkosten für die Mineralölindustrie.
Beimischungsquoten über 10 % erfordern eine eigene Tankstelleninfrastruktur.
Auch hier ist eine möglich Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion kritisch zu betrachten.

ROHSTOFFE

Für die Herstellung von Ethanol eigenen sich zahlreiche Rohstoffe wie:

Weizen
Roggen
Gerste
Triticale
Mais
Zuckerrüben
Zuckerrohr
Cassava
Cellulose
Algen

Bewertet werden die verschiedenen Rohstoff/Herstellungspfade nach folgenden Kriterien.

Kraftstoffertrag
Nettoenergieertrag
Erzeugung/Marktanteil
Produktionskosten
Internationale Wettbewerbsfähigkeit
Treibhausgas-Einsparungspotential
Treibhausgas-Vermeidungskosten

Weitere Details sind [2] zu entnehmen.

Wesentlich für die Bio-Ethanolherstellung der 1. Generation ist die Verwendung von Zucker oder stärkehaltiger Rohstoffe. Die Herstellung von Bioethanol der 2. Generation greift hingegen auf cellulosehaltige Rohstoffe zurück.

Kurz- und mittelfristig sind in unseren Bereiten Zuckerrüben und verschiedene Getreidearbeiten die geeignetsten Rohstoffe zur Bio-Ethanolerzeugung. Zuckerrüben weisen die höchste Flächenproduktivität auf. Die Emissionen über den gesamten Lebenszyklus sind jedoch ebenfalls am höchsten. Die ebenfalls sehr gut geeigneten Rohstoffe Weizen, Triticale und Roggen liefern einen relativ geringen Kraftstoffertrag je Fläche. Das Emissionsniveau hingegen ist geringer. [4]

HERSTELLUNGSVERFAHREN

Abhängig vom Rohstoff ist die Gewinnung der Glucose, welche für die Ethanolproduktion erforderlich ist, unterschiedlich.

Zuckerhaltige Rohstoffe (z.B. Zuckerrüben) werden direkt fermentiert.
Stärkehaltige Rohstoffe (z.B. Getreide) werden in einem ersten Schritt vermahlen. Im Weiteren wird durch enzymatische Zerlegung in der Verflüssigung/Verzuckerung die Stärke in Zucker umgewandelt.
Cellulosehaltige Rohstoffe (z.B. Stroh) werden mit Säuren und Enzyme aufgespalten.

Die Produktion von Bio-Ethanol der ersten Generation basiert auf zucker- und stärkehaltigen Rohstoffen. In der Fermentation (Gärung) wird die Maische mit Hefe versetzt. Dadurch entsteht eine alkoholische Maische mit etwa 12 % Ethanolgehalt. Mittels Destillation wird die Konzentration auf rund 95 % (Rohalkohol) gebracht. Der verbliebene Wasseranteil wird in einem Adsorptionsprozess (Trocknung) entfernt.
Das Endprodukt weist eine Reinheit von über 99,95 % auf.

Für die Produktion von Bio-Ethanol der zweiten Generation (aus cellulosehaltigen Rohstoffen) werden die Cellulose und die Hemicellulosen mittels Säuren und speziellen Enzymen in einzelne Zucker gespalten. Die weiteren Schritte der Fermentation (Gärung mit Hefe), Destillation und Trocknung erfolgt in analoger Weise zur Herstellung von Bio-Ethanol der ersten Generation.

Abbildung 1 gibt den chemischen Zusammenhang zwischen Glucose und Ethanol wieder.

Abbildung 1: Chemische Formel der alkoholischen Gärung [4]

Eine detailliertere Prozessbeschreibung kann [4] entnommen werden.

VERFÜGBARKEIT

Bio-Ethanol wurde im Jahr 2008 hauptsächlich durch Beimischung zu Benzin in Verkehr gebracht. Dabei wurde Bio-Ethanol zum Teil direkt und zum Teil in Form von ETBE abgesetzt. Insgesamt wurden 84.910 Tonnen in Österreich vertrieben. Im Vergleich dazu wurden im selben Jahr 406.291 Tonnen Biodiesel abgesetzt.

Im Herbst 2007 wurden in Österreich eine großindustrielle Bio-Ethanol-Anlage mit einem Produktionsvolumen von 160.000 Tonnen (ausbaubar bis 190.000 Tonnen) erreichtet. [5]

Der langfristige Engpass ist jedoch weniger bei den Produktionsstätten zu sehen, als bei den Rohstoffen. Insbesondere die Rohstoffe für Bio-Ethanol der ersten Generation stehen in einer Konkurrenzsituation zur Lebensmittelindustrie, sodass ein steigender Bedarf zukünftig zu Lieferschwierigkeiten führen kann.

UMWELTWIRKUNG UND NACHHALTIGKEIT

Tendenziell liegt das Niveau der HC- und NOx-Emissionen im Bio-Ethanolbetrieb niedriger als im Benzinbetrieb (ausgenommen NOx im Hochlastbereich). Bereits geringe Beimischungsquoten können zu überproportionalen Vorteilen führen. Der geringere Heizwert führt zu einem volumetrisch höheren Kraftstoffverbrauch. [6]

Das Treibhausgasreduktionspotential von Bio-Ethanol hängt stark vom verwendeten Rohstoff und vom Herstellungsverfahren ab und liegt etwa in einer Bandbreite von rund 30 – 85%. [8]

CHEMISCHE EIGENSCHAFTEN

Bio-Ethanol ist ein Alkohol mit der chemischen Grundformel C2H5OH.

Die für die motorische Verbrennung relevanten chemischen Eigenschaften von Bio-Ethanol werden in Tabelle 1 zusammengefasst.

Tabelle 1: Chemische Eigenschaften von Bio-Ethanol

TECHNISCHE EIGENSCHAFTEN

Bio-Ethanol ist bis zu einem Mischungsverhältnis von 20% bei gleichzeitiger Anpassung der Leitungssysteme am Fahrzeug ohne weitere Maßnahmen einsetzbar. Der Betrieb von Otto-Motoren mit bis zu 85% Bio-Ethanol erfordert die Anpassung der Motorsteuerung. Bei der Verwendung von 100% Bio-Ethanol sind weitere Optimierungen der ottomotorischen Verbrennung durch neuentwickelte Direkteinspritz-Brennverfahren, Hochaufladung u.a.m. denkbar. Die aktuellen Beimischungsquoten sind auch für Fahrzeuge ohne Anpassung unbedenklich. [10]

CNG: COMPRESSED NATURAL GAS - ERDGAS

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ALLGEMEINES [1], [2], [3]

Erdgas wird in den letzten Jahren als Kraftstoff beworben. Zum einen birgt es das Potenzal in sich, die lokalen Verkehrsemissionen zu verringern. Zum anderen kann es für eine Entspannung am Erdöl-Markt sorgen.

Der Grund für die verstärkte Nutzung der Primärenergieform Erdgas ergibt sich auch aus der guten geographischen Verteilung von Erdgas im Gegensatz zu Erdöl. Erdgas ist relativ gleichmäßig über alle Kontinente verteilt. Dieses kann die Abhängigkeit von politisch sensiblen Ländern mindern. [1]

Umfassende Untersuchungen dieses Kraftstoffes können [1], [2] und [3] entnommen werden.

ROHSTOFFE UND VERARBEITUNG

Unabhängig von Transportpfaden und späteren Verarbeitungs- und Veredlungsschritten wird von der Primärenergieform Erdgas ausgegangen. Die Erdgasgewinnung unterscheidet sich nach den Förderbedingungen:

Beiprodukt bei Erdölförderung (z.B. Fackelgas)
Förderung aus großen Erdgasfeldern
Entlegenen kleineren Feldern (z.B. sog. Stranded Gas und Remote Gas) – jeweils noch differenziert nach off-shore und on-shore.

Erdgas besteht hauptsächlich aus Methan (CH4, das einfachste Alkan). Der Methananteil von hochqualitativem Gas liegt bei 99%. Bei Gas von geringer Qualität liegt der Methananteil bei 84%. Je nach Qualität findet man auch größere Mengen weiterer Alkane (Ethan, Propan, Butan, Pentan). Diese werden normalerweise bei der Förderung vom Erdgas getrennt und anderweitig genutzt. Des Weiteren findet man auch CO2 in geringen Mengen.

Die Stoffwerte verschiedener Erdgasvorkommen können Tabelle 1 entnommen werden.

Erdgas wird in Abhängigkeit des unteren Heizwertes (Hu) in die Kategorien

L (low = niedrig; Hu bis etwa 35 MJ/m³) und
H (high = hoch; Hu über 35 MJ/m³)

eingeteilt.

Tabelle 1: Stoffwerte von verschiedenen Erdgasvorkommen [4]

Ursache für die unterschiedlichen Heizwerte ist die Anreicherung mit Begleitkomponenten. Zu diesen Begleitstoffen zählen: nicht brennende Bestandteile (Inertgase), Kohlendioxid (CO2), Stickstoff (N2), Spuren von Edelgasen, Wasserdampf und Schwefelwasserstoff (H2S). [5]

Je nach Schwefelgehalt spricht man von

Süßgas, welches relativ frei von Verunreinigungen ist und
Sauergas, das einen hohen Anteil an Schwefelwasserstoff aufweist.

Zur Verarbeitung von Erdgas werden im Wesentlichen die Verfahren Trocknung und Entschwefelung eingesetzt.

Unter Trocknung wird der Entzug von Wasser verstanden. Dieser Prozessschritt ist erforderlich, um die Bildung von Methanhydrat zu vermeiden und einen konstanten Heizwert zu gewährleisten. Die Trocknung erfolgt wahlweise über die Absorption mit Glykol oder mittels Molekularsieb.

Die Abtrennung von Schwefel (und auch Kohlendioxid) erfolgt mittels Purisol-Verfahren chemisch. S und CO2 werden gemeinsam mit der Base N-Methyl-Pyrrolidon in einem hochsiedenden Lösungsmittel gebunden. Alternativ dazu kann der Schwefel durch physikalische Abtrennung (Sulfinol-Prozess) entfernt werden. H2S wird in weiterer Folge unter hoher Hitze mit O2 zu S umgesetzt. [1]

VERFÜGBARKEIT

Die Verfügbarkeit des Erdgases hängt direkt von den weltweit verbleibenden Ressourcen ab. Abbildung 1 gibt eine Abschätzung dieser Reserven wieder. Im Jahr 2007 wurden die Erdgasreserven in Österreich auf etwa 20 Jahresförderungen geschätzt. Gemessen am weltweiten Erdgasverbrauch reichen die Reserven der gesicherten Quellen weltweit für knapp 61 Jahre. Darüber hinausgehend wird von weiteren weltweiten Reserven ausgegangen, welche die Versorgung für weitere 71 Jahre sichern. [6]

Abbildung 1: Weltweite Erdgasreserven ohne Methanhydrat - konservative Schätzung - in Tm3 [1]

UMWELTWIRKUNG UND NACHHALTIGKEIT

Die spezifischen Abgasemissionen von mit CNG betriebenen Otto-Motoren liegen bis auf CH4 günstiger als bei Betrieb mit Benzin. Voraussetzung ist eine Abstimmung des Otto-Motors auf die Eigenschaften des Erdgases. Insbesondere das Emissionsniveau von CO und NOx liegt gegenüber dem Benzinbetrieb niedriger. Auch die HC-Emissionen (NMHC + CH4) liegt im Gesamten etwas besser. Das günstigere C/H-Verhältnis führt zudem zu einer Reduktion der CO2-Emissionen. [1], [2]

Dieses CO2-Einsparungspotential kann über das natürlich gegebene C/H-Verhältnis hinaus verbessert werden. Wie in [7] wiedergegeben, sinken die CO2-Emissionen durch die Umstellung von Benzin auf Erdgas um 20%. Durch die Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses können diese um weitere 9% reduziert werden. Bei Magerbetrieb sinken die CO2-Emissionen um weitere 10%.

Die Umsetzung der theoretischen Potenziale im Serieneinsatz ergibt bei bivalenten Fahrzeugen (geeignet für den Betrieb mit Benzin und Erdgas) Probleme. Das Mehrgewicht durch das zweite Kraftstoffsystem bzw. die Optimierung des Motormanagements für einen Kraftstofftyp kann zu einer deutlichen Reduktion der angeführten Potentiale führen. Das Mehrgewicht zwischen monovalentem Benzinfahrzeug und bivalentem Benzin-/Erdgasfahrzeug wird in [3] mit ca. 8% abgeschätzt.

Bei bivalenten Fahrzeugen ist gegenüber monovalenten ein höherer energetischer Verbrauch zu erwarten, da diese nicht wirkungsgradoptimal ausgelegt werden können. [3]

Zudem ist der Transportweg für die Ökobilanz des Kraftstoffes Erdgas entscheidend. Wie in [3] ausgeführt, liefert Erdgas in Österreich gegenüber dem fossilen Benzin höhere indirekte Treibhausgasemissionen. Mit sinkendem Erdgasvorkommen in Österreich und zunehmendem Import über länger werdende Pipelines und den damit verbundenen Leckageverlusten verschärft sich dieser Umstand. [3] Bei Betrachtung des EU-Mix kippt dieses Verhältnis aufgrund der abweichenden Transportdistanzen zugunsten von Erdgas. [8]

Das größte Potential bieten demnach monovalente Erdgasfahrzeuge. Weitere kritische Betrachtungen können [3] entnommen werden.

Umfassende Emissionsuntersuchungen, insbesondere im Vergleich zu Biogas, sind [2] zu entnehmen.

CHEMISCHE EIGENSCHAFTEN

Die für die motorische Verbrennung relevanten chemischen Eigenschaften von Erdgas werden in Tabelle 2 zusammengefasst.

Tabelle 2: Chemische Eigenschaften von Erdgas

Umfassende chemische Analysen, insbesondere im Vergleich zu Biogas, sind [2] zu entnehmen.

TECHNISCHE EIGENSCHAFTEN

Erdgas als Kraftstoff (CNG, Compressed Natural Gas) ist ein alternativer Kraftstoff für konventionelle, adaptierte Verbrennungsmotoren. Erdgas ruft keine speziellen technischen Probleme hervor. [1]

Die geringe Energiedichte von Erdgas macht das Mitführen in entweder tiefgekühlt-flüssiger Form (-163 °C) als Liquefied Natural Gas (LNG) oder in hochkomprimierter Form (200 bar) als Compressed Natural Gas (CNG) notwendig. Beide Möglichkeiten sind mit erheblichem Aufwand und Gewicht verbunden. Voraussetzung für einen vernünftigen und rentablen Einsatz ist selbstverständlich die Verfügbarkeit entsprechender Erdgastankstellen. Das Betanken der Fahrzeuge dauert bei sogenannten „slow-fill“-Anlagen länger als die Betankung mit Benzin, bei „fast-fill“-Anlagen etwa gleich lang. [10]

Die technischen Herausforderungen der bivalenten Auslegung von Benzin-/Erdgasfahrzeugen werden ausführlich in [3] diskutiert. Zielkonflikte wie die Optimierung auf zwei Kraftstoffarten, das Mehrgewicht durch zwei Kraftstoffsysteme, die abweichenden Anforderungen an den Dreiwegekatalysator im Erdgasbetrieb und die Bandbreiten möglicher Kraftstoffqualitäten können zu deutlichen Reduktionen der Vorteile von Erdgas im Fahrbetrieb führen.

LITERATURVERZEICHNIS

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Literaturverzeichnis zu BTL:

[1] Tober, W.: Abschlussbericht "Einsatz und Potenzial von biogenen Designerkraftstoffen – BTL (Biomass to Liquid) im Motoreneinsatz" Teilbericht zum Arbeitspaket 9 - Erstellen einer Ökobilanz (Life Cycle Assessment - LCA) für BTL. Wien: TU Wien, Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Kraftfahrzeugbau, 2009. B09012.
[2] Leohold, J.: Biogene Kraftstoffe - Potenziale und notwendige Rahmenbedingungen. Biokraftstoffe der 2. Generation - Potenziale, Chancen und notwendige Rahmenbedingungen. Berlin: Forum für Zukunftsenergien e.V., 2006.
[3] Angerer, G.: Zukunftsmarkt Synthetische Biokraftstoffe. [Hrsg.] Umweltbundesamt und Bundesministerium für Umwelt Naturschutz und Reaktorsicherheit. Umwelt, Innovation, Beschäftigung. 2007, Nr. 09/2007. Förderkennzeichen: 206 14 132/05.
[4] Arbeitsgemeinschaft Bio-Rohstoffe Witzenhausen: Potentiale und Perspektiven einer regionalen Erzeugung von Kraftstoffen aus Biomasse in Nordhessen. Wiesbaden : Hessisches Miniterium für Umwelt, ländlichen Raum und Verbraucherschutz, 2006.
[5] Bilas, I.: Persönliche Auskunft per Email. Freiberg: Choren Industries GmbH, 13. 6 2008.
[6] Hartmann, U.: Biogene Kraftstoffe und deren Beiträge für eine umweltverträgliche Mobilität. Kraftstoff aus Biomasse –Sprit der Zukunft? Stuttgart: Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung und Umweltakademie Baden-Württemberg, 2005.
[7] Deutsche Energie-Agentur GmbH: Biomass to Liquid - BtL Realisierungsstudie. Berlin: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., 2006. Förderkennzeichen 22013105-A (05NR131-A).
[8] Hölscher, S.: Vom Baum zum Kraftstoff - Agrarholz bringt neue Impulse für die Bioenergie. [Hrsg.] Landesarbeitsgemeinschaft (LAG) der Industrie- und Handelskammern (IHK) Land Brandenburg. Forum - Das Brandenburger Wirtschaftsmagazin. 2008, 11/2008.
[9] Vogel, J.: Strom und Wärme aus Biomasse - Das Carbo-V Verfahren. Freiberg: Choren Industries GmbH, 2005.
[10] Bilas, I., et al.: Biomass to Liquids - Die Herstellung von synthetischem Biokraftstoff unter Einsatz des Carvo-V Verfahrens. 7. Sächsischer Kreislaufwirtschaftstag 2008. Freiberg: Sächsisches Informations- und Demonstrationszentrum "Abfallbehandlungstechnologien" Freiberg, 2008.
[11] Heitzer, A.: Alternative Treibstoffe. VöV-Fachtagung. Thun : Verband öffentlicher Verkehr, 2006.
[12] Geringer, B. et al.: Vergleich der alternativen Kraftstoffe CNG und GTL im Hinblick auf ökonomische und ökologische Auswirkungen in Österreich. Wien: Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Kraftfahrzeugbau, 2004. B04046.
[13] Blades, T.: Der Weg zur industriellen Produktion. 2. BTL Kongress. Berlin: Bundesministerium für Ernährung Landwirtschaft und Verbraucherschutz und die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe, 2006.
[14] Böhme, W.: NExBTL - Stand der Entwicklung und Potentiale. Alternative Treibstoffe im öffentlichen Personennahverkehr. Stuttgart: VDV-Akademie, 2008.
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[17] Bienert, K.: Hoffnungsträger synthetischer Dieselkraftstoff aus Biomasse (BTL) – Potenzial und Verfügbarkeit. VDV Akademie Seminar “Alternative Treibstoffe im ÖPNV”. Stuttgart: Verband Deutscher Verkehrsunternehmen, 2008.
[18] Baitz, M. et al.: Vergleichende Ökobilanz von SunDiesel (Choren-Verfahren) und konventionellem Dieselkraftstoff. Leinfelden-Echterdingen: PE-Europe GmbH, 2004.
[19] Uil, H. et al.: Climate neutral transport fuels from biomass - The BIG-FiT concept. Utrecht: Sde - Samenwerkingsverband duurzame energie, 2002. P1998-934, O-3450/2002-10164/KUG.
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[32] Geringer, B.: Skriptum zur Vorlesung 315.044 - Verbrennungskraftmaschinen Vertiefung. Wien: Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Kraftfahrzeugbau der TU Wien, 2007. B07023.

Literaturverzeichnis zu GTL:

Literaturverzeichnis zu RME:

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[2] Österreichisches Normungsinstitut: ÖNORM EN 590, Kraftstoffe für Kraftfahrzeuge - Dieselkraftstoff - Anforderungen und Prüfverfahren. Wien: Österreichisches Normungsinstitut, 2004. EN 590:2004.
[3] Österreichisches Normungsinstitut: ÖNORM EN 14214, Kraftstoffe für Kraftfahrzeuge - Fettsäure-Methylester (FAME) für Dieselmotoren - Anforderungen und Prüfverfahren. Wien: Österreichisches Normungsinstitut, 2003. EN 14214:2003.
[4] Greenpeace: FACTS_ENERGIE: Agrotreibstoffe - Urwaldabholzung für Österreichs Biodiesel? Wien: Greenpeace, 2008.
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[9] Eltrop, L., et al.: Leitfaden Bioenergie. [Hrsg.] Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR). Güzlow: Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung und der Fichtner GmbH & Co. KG, 2005. Datensammlung. ISBN-10: 3000153896, ISBN-13: 978-3000153891.
[10] Worldwatch Institute: Biofuels for Transport - Global potential and implications for sustainable energy and agriculture. Washington: London, 2007. ISBN-10: 1844074226, ISBN-13: 978-1844074228.
[11] Arbeitsgemeinschaft Bio-Rohstoffe Witzenhausen: Potentiale und Perspektiven einer regionalen Erzeugung von Kraftstoffen aus Biomasse in Nordhessen. Wiesbaden: Hessisches Miniterium für Umwelt, ländlichen Raum und Verbraucherschutz, 2006.
[12] Ahn, E.: Biodiesel Produktion in Österreich. Biotreibstoffe 2020. Wien: Österreichischer Biomasseverband, 2007.
[13] Knothe, G.: Historical perspectives on vegetable oil-based diesel fuels. [Hrsg.] The American Oil Chemists' Society (AOCS). International News on Fats, Oils, and Related Materials (inform). 11 2001, Volume 12, S. 1103-1107.
[14] Markolwitz, M, et al.: Herstellung von Biodiesel mit Alkoholat-Katalysatoren. [Hrsg.] Degussa Aktiengesellschaft. Fuels 2003 Konferenz. Niederkassel-Lülsdorf: Technische Akademie Esslingen, 2003.
[15] ARGE Biokraft: Arbeitsgemeinschaft Flüssige Biokraftstoffe. [Online] [Zitat vom: 26. 11 2008.] http://portal.wko.at/wk/format_detail.wk?angid=1&stid=411327&dstid=8458&opennavid=43196.
[16] Böhme, W.: NExBTL - Stand der Entwicklung und Potentiale. Alternative Treibstoffe im Öffentlicher Personennahverkehr. Stuttgart: VDV-Akademie, 2008.
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[25] Möltner, L.: Einsatz und Potential von biogenen Designerkraftstoffen – BTL (Biomass to liquid) im Motoreneinsatz. Wien: Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Kraftfahrzeugbau der TU-Wien, 2008. Forschungsprojekt.
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[34] Bundesministrerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz: Roadmap Biokraftstoffe. Bonn: Bundesministrerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz, 2007.
[35] Geringer, B.: Skriptum zur Vorlesung 315.018 - Verbrennungskraftmaschinen Grundzüge. Wien: Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Kraftfahrzeugbau der TU Wien, 2006. B06006.
[36] VDA: Auto Jahresbericht 2008. Frankfurt: Verband der Automobilindustrie e. V. (VDA), 2008. ISSN 0171-4317.

Literaturverzeichnis zu HVO

Literaturverzeichnis zu Bio-Ethanol

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[6] Keppeler, S.: Nächste Generation Biokraftstoffe auf dem Weg zu höheren Biokraftstoffanteilen. Kraft- und Schmierstoffe. Hamburg: MTZ/ATZ Fachkonferenz, 2007.
[7] Österreichisches Normungsinstitut: ÖNORM C 114, Kraftstoffe für Kraftfahrzeuge - Ottokraftstoff Superethanol E85. Wien: Österreichisches Normungsinstitut, 2007. ÖNORM C 1114:2007.
[8] FNR: Biokraftstoffe Basisdaten Deutschland. Gülzow: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR), 2008.
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[10] Geringer, B.: Diesel- und Ottomotorische Brennverfahren für Alternative Kraftstoffe. Trends in der Motorentechnologie. Passau: BAIKA Kooperationsforum, 2005.

Literaturverzeichnis zu CNG:

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[2] Pflaum, H.: Biogas im Ottomotor – Einsatz und Potentialabschätzung von Biogas in einem modernen Ottomotor. Wien: TU Wien, Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Kraftfahrzeugbau, 2009. B09032.
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[5] Ueberhorst, S.: Energieträger Erdgas: Exploration, Produktion, Versorgung; 3. aktualisierte Auflage. Landsberg/Lech: Moderne Industrie, 1999.
[6] Capek, C.: Jahresbericht 2007. Wien: Fachverband der Mineralölindustrie Österreichs (FVMI), 2007.
[7] Enderle, C.: Der PKW-Dieselmotor im Spannungsfeld der Emissionsgesetzgebung. Tagung 2. Emission Controll. Dresden: s.n., 2004.
[8] Edwards, R. et al.: Well-to-wheels analysis of future automotive fuels and powertrains in the european context - Well-to-tank report. Brüssel: EUCAR - CONCAWE - JRC/IES, 2007. Version 2c.
[9] Merker, G. et al.: Grundlagen Verbrennungsmotoren - 4., überarbeitete und aktualisierte Auflage. Wiesbaden: Vieweg+Teubner - GWV Fachverlage GmbH, 2009. ISBN 978-3-8348-0740-3.
[10] Geringer, B.: Skriptum zur Vorlesung 315.018 - Verbrennungskraftmaschinen Grundzüge. Wien: TU Wien, Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Kraftfahrzeugbau der TU Wien, 2006. B06006.

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