Autogas

Autogas (im internationalen Sprachgebrauch kurz LPG, aus dem Englischen Liquefied Petroleum Gas oder GPL, aus dem französischen Gaz de pétrole liquéfié) bezeichnet zum Einsatz in Fahrzeug-Verbrennungsmotoren vorgesehenes Flüssiggas. Es ist zu unterscheiden von verdichtetem Erdgas (CNG, aus dem Englischen Compressed Natural Gas) und Flüssigerdgas (LNG, aus dem Englischen Liquefied Natural Gas), die ebenfalls Kraftstoffe sind.

Herkunft

Flüssiggas fällt bei der Erdgas- und Erdölförderung als „nasses Bohrgas“ an. Da das Sammeln, Aufarbeiten und die Beförderung des Gases unwirtschaftlich ist, wird es zumeist direkt an der Förderstelle abgefackelt.

Flüssiggas ist ein Nebenprodukt bei der Raffinerie von Mineralölen (z. B. Benzin, Diesel). Auch hier war der wirtschaftliche Wert früher so gering, dass das Gas abgefackelt wurde. Bei gegebener Wirtschaftlichkeit wird das Gas heute in der chemischen Industrie eingesetzt.

Flüssiggas als Kraftstoff

Ostberliner Gastankstelle 1948

Mit Gas angetriebener Pkw

Flüssiggas (Butan/Propan) findet Anwendung als Kraftstoff für Ottomotoren. Die erste deutsche Gastankstelle wurde 1935 in Hannover in Betrieb genommen.^[1] Bereits in den 1970er Jahren war es in Italien und den Niederlanden weit verbreitet.

Es verbrennt umweltfreundlicher als Benzin. Auch unter Berücksichtigung des prinzipbedingten Mehrverbrauchs beträgt der Schadstoffausstoß von Stickoxiden etwa 20 % der Benzinverbrennung, CO₂-Emissionen vermindern sich um ca. 15 % und unverbrannte Kohlenwasserstoffe um 50 %. Zudem lassen sich LPG-Abgase durch die bessere chemische Verwertbarkeit bereits bei niedrigeren Temperaturen in Fahrzeugkatalysatoren umsetzen. Flüssiggasbetriebene Gabelstapler dürfen – neben Erdgas-Gabelstaplern – als einzige Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor in geschlossenen Räumen betrieben werden. Dieselstapler hingegen emittieren Ruß und hohe Mengen an Stickoxiden.

Im direkten Vergleich mit Benzin entsteht je nach Gasanlage (siehe unten) ein volumetrischer Mehrverbrauch von 5 bis 20 % für LPG, bedingt durch die geringere Dichte und den geringeren Energiegehalt pro Liter Flüssigkeitsvolumen im Vergleich zu Benzin. Benzin hat eine Dichte von ca. 0,76 g/cm³, Flüssiggas je nach Mischungsverhältnis zwischen 0,51 und 0,56 g/cm³. Die 26 bis 33 % geringere Dichte des LPG wird teilweise durch den höheren Brennwert 46 MJ/kg (12,8 kWh/kg) gegen 43,6 MJ/kg (12,1 kWh/kg) kompensiert. Der vom Fahrer wahrgenommene Mehrverbrauch kann noch geringer sein, wenn das weiterhin benötigte Startbenzin nicht in die Verbrauchsberechnung einbezogen wird. Bei neueren Systemen die bei direkteinspritzenden Motoren verbaut werden, wird je nach verbauter Anlage kein Startbenzin oder Benzin während des Betriebes benötigt.

Zuerst war LPG bei den Taxis (z. B. alle Taxis in Istanbul und Bangkok) sowie in Staatlichen Taxis und Fahrschulwagen in den späten 1970er und in den 1980er Jahren in der DDR, später im privaten Kfz-Bereich, in den 1980er Jahren in Österreich durch günstige Preise sehr verbreitet. Aufgrund der höheren Besteuerung für Privatfahrzeuge wurde es in Österreich wieder uninteressant. Allerdings haben die Wiener Linien alle Busse auf Flüssiggasantrieb umgestellt, da für öffentliche Fahrzeuge Autogas steuerfrei blieb.

Heute ist Flüssiggas als Kraftstoff in den meisten europäischen Ländern etabliert. In Deutschland wächst die Zahl der Pkw und Tankstellen stark an. Der Grund ist die derzeit niedrige Steuer auf Flüssiggas. Nach dem Energiesteuergesetz wird Flüssiggas (LPG/Autogas) als Kraftstoff mit 18 Cent/kg (= 9,74 Cent/L) bis Ende 2018 besteuert, danach wird der Satz auf 40,9 Cent/kg (= 22,1 Cent/L) angehoben^[2].

In Deutschland kostet der Liter Autogas an der Tankstelle derzeit zwischen 60 und 92 Cent (Stand Januar 2012) - wobei es hier ein leichtes Nord-Süd- sowie West-Ost-Gefälle gibt. Der Durchschnittspreis pro Liter liegt bei 76 Cent (Stand Januar 2012) ^[3].

In der Schweiz wird Flüssiggas seit 2008 steuerbegünstigt. Dadurch wurde es um ca. 0,25 Franken/Liter günstiger.

Fahrzeugumrüstung

Reserveradmuldentank

Twingo mit Zylindertank

Eine Umrüstung der PKW auf Flüssiggas (LPG) ist relativ unkompliziert. Fast jedes Fahrzeug mit Ottomotor kann für etwa 1150 bis 3500 Euro, je nach Zylinderzahl, Leistung und der zu erreichenden Abgasnorm, umgebaut werden. Das Leergewicht einer LPG-Anlage beträgt etwa 40 kg.

Gastank

Für den Tank gibt es verschiedene Einbaumöglichkeiten:

• In der Reserveradmulde (34 bis 94 Liter), das Reserverad wird dann durch ein Pannenspray oder Runflatreifen ersetzt.
• Im Kofferraum (60 bis 200 Liter), meist in Zylinderform.
• Auch Unterflurtanks sind möglich.

Die Reichweite im Gasbetrieb beträgt je nach Tankgröße und Verbrauch 350 bis 1000 km. Beim Umbau bleibt der Benzintank erhalten, so dass das Fahrzeug wahlweise mit Benzin oder Flüssiggas betrieben werden kann (bivalenter Antrieb).

Umschalter

Das Umschalten zwischen Benzin- und Flüssiggasbetrieb kann automatisch oder manuell während der Fahrt erfolgen. Wird der Umschaltzeitpunkt automatisch gewählt, wird dies üblicherweise durch einen Wassertemperatursensor geschehen. So wird gewährleistet, dass erst umgeschaltet wird, wenn der Motor auf Betriebstemperatur (bzw. der kleine Kühlwasserkreislauf ca. 40 °C) ist und das Flüssiggas optimal verbrennen kann. Mit dem Einbau des Gastanks ist also eine erhebliche Reichweitenerhöhung verbunden.

Additiv

Bei Fahrzeugen mit einer ungünstigen Materialpaarung zwischen den Legierungen von Ventil- und Ventilsitz wird neben der unbedingten Einhaltung des mittleren Drehzahlbereichs im Fahrbetrieb auf Autogas die zusätzliche Beimischung eines Additivs empfohlen. Die elektronisch gesteuerten Systeme sind komplex, da die Additivdosis auf Basis der Motorlast errechnet und eingespritzt wird. Grundsätzlich gilt das „1 %-Beispiel“. Wenn bei einer Fahrstrecke von 1000 km ein Gasverbrauch von 100 Litern Gas anfällt, beträgt die optimal beigemischte Additivmenge 100 ml. Der Verbrauch an Additiv ist somit im Verhältnis zum verbrauchten Gas linear. Dies bringt mit sich, dass bei Fahrzeugen mit höherem Verbrauch an Autogas entsprechend der Additivverbrauch größer ist.

Kurz bevor der mit Additiv befüllte Behälter leer ist, nimmt sich die Dosierpumpe automatisch außer Betrieb und sendet ein Signal an das Steuergerät. Dieses leitet dann die Umschaltung auf den Benzinbetrieb ein. So wird verhindert, dass im Autogasbetrieb ohne Additiv gefahren wird. Neben dem Signal der Diode, welche im Armaturenbrett platziert wird, warnt ein Summer den Fahrer, dass das Additivbehälter bald leer ist. So bleibt genug Zeit um das Additiv wieder aufzufüllen.

Elektronisch gesteuerte Systeme geben nur dann Additive zu, wenn der Fahrer auf Autogas fährt. Das Additiv wird folglich nur dann verbraucht, wenn auf Autogas gefahren wird.

Einige Umrüster empfehlen zusätzlich den Einbau von Additiv-Beimengern in den Ansaugtrakt oder die Zugabe eines Additives in den Benzin- und Gastank, um den Verschleiß der Ventile und Ventilsitze bei veränderter Kraftstoffart und Verbrennungsbedingungen zu verringern, da die Verbrennungszeiten bei gleichem Kraftstoff-Luftgemisch über denen von Benzin liegen. Somit werden die Auslassventile thermisch wesentlich mehr belastet. Bei einigen Fahrzeugen sind die Ventilsitze deutlich weniger temperaturbeständig als bei anderen Fahrzeugen (sog. Weichventilsitzer), so dass es im Gasbetrieb unter Umständen zu einem Motorschaden kommen kann. Höhere Verbrennungszeiten und ein daraus resultierender Motorschaden lassen sich von vornherein vermeiden, wenn eine eingebaute Gasanlage im oberen Lastbereich entsprechend „fetter“ (Lambdawert < 1) eingestellt wird. Hin und wieder soll beim Verbrauch von Autogas gespart werden, und das Gemisch wird zu „mager“ eingestellt. Das führt häufig zum Motorschaden oder langfristig zum vorzeitigen Verschleiß der Ventile. Alternativ zum Einbau eines Additiv-Beimengers gibt es Gasanlagen, die im Gasbetrieb geringe Mengen Benzin beimengen. Die für das jeweilige Fahrzeug notwendige Benzinmenge ist einstellbar.

Technik von Flüssiggasfahrzeugen

Autogasumbau bei einem Seat Leon

Mit Autogas betriebene KFZ werden entweder mit Benzin gestartet und danach je nach eingebauter Anlage per Schalter oder automatisch auf Gasbetrieb umgestellt, um eventuelle Warmlaufprobleme zu umgehen, oder sie starten direkt mit Autogas. Es wird zwischen Venturi-Anlagen, sequenziellen Anlagen und LPI-Anlagen unterschieden.

Die ersten beiden Anlagentypen haben gemeinsam, dass das im Tank unter Druck befindliche flüssige Gas dem Motor über einen Verdampfer und Druckregler gasförmig zugeführt wird. Da das Gas beim Verdampfen ähnlich wie Kältespray stark abkühlt, wird der Verdampfer mit Kühlwasser beheizt. Aus diesem Grund schalten die meisten Autogasanlagen erst ab ca. 30 °C Kühlwassertemperatur auf Gas, um ein Vereisen der Verdampfer bei niedrigen Außentemperaturen zu verhindern.

In einem zwei Jahre dauernden Projekt ist es Mitarbeitern der Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes (HTW) in Saarbrücken gelungen, einen Kleinwagen auf monovalenten Gasantrieb umzurüsten. Das Fahrzeug benötigt somit zum Starten kein Benzin mehr und stößt nur noch 90,9 Gramm Kohlendioxid pro Kilometer aus. Erreicht wird die Monovalenz unter anderem durch eine flüssige Einspritzung des Autogases in das Ansaugrohr mit einem erhöhten Druck bis zu 15 bar. Dabei wird das LPG erst nach der Einspritzung durch die Entspannung gasförmig. In den meisten bisherigen Autogasanlagen wird dagegen ein Verdampfer eingesetzt, der erst durch das Kühlwasser auf Betriebstemperatur gebracht werden muss. ^[4]

Seit 1995 werden LPI-Anlagen angeboten. Diese Systeme fördern mittels einer Kraftstoffpumpe flüssiges Gas unter Druck in einer Ringleitung, von wo es durch Dosierventile in flüssiger Form in den Ansaugtrakt gespritzt wird. Durch die für die Verdunstung aufgenommene Wärme kommt es zu einem Kühleffekt der Ansaugluft, abhängig vom Gasdurchsatz verringert sich die Ansaugtemperatur um 5 bis maximal 15 Kelvin. Dadurch kommt es zu einer geringfügigen Leistungssteigerung (siehe Turbomotor/Ladeluftkühler) respektive zu einem geringeren Leistungsverlust bezogen auf Verdampferanlagen. Zur Verbrennung wird Kraftstoff und der in der Luft enthaltene Sauerstoff benötigt. Kalte Luft enthält je Volumen mehr Sauerstoff als warme. Bei einem klassischen Benzinmotor wird der Kraftstoff als Aerosol eingespritzt, welcher fast kein Volumen benötigt. Gasförmige Kraftstoffe verdrängen Luft und senken so die Sauerstoffmenge im Zylinder. Bei LPG werden theoretisch 3 % der Luft verdrängt, bei Erdgas bis zu 10 %.

Die Autogasverbrennung erfolgt bei geringeren Schadstoffemissionen und erhöhter Laufruhe. Diese Effekte sind u. a. auf die hohe Klopffestigkeit von 105 bis 115 Oktan zurückzuführen sowie auf die homogene Gemischbildung. Gase sind im Gegensatz zu Aerosolen sehr schnell und sehr gleichmäßig mit der Verbrennungsluft mischbar. Durch die Vermeidung lokaler Luftmängel bzw. -überschüsse wird die Bildung von unerwünschten Verbrennungsnebenprodukten wie Kohlenmonoxid, teil-/unverbrannten Kohlenwasserstoffen oder Stickoxiden unterdrückt.

Sicherheitstechnik

Zu den Sicherheitsrisiken schreibt der ADAC: „Es gibt keine Hinweise aus der Praxis, dass bei diesen Fahrzeugen ein erhöhtes Sicherheitsrisiko besteht, auch nicht aus jenen Ländern, wo relativ viele Autogasautos zugelassen sind. Crash- und Brandtests zeigen, dass Autogasautos nicht gefährlicher sind als vergleichbare Benzinfahrzeuge.“ Autogastanks und deren Rohrverbindungen sind mit unterschiedlichen Sicherungssystemen ausgestattet: So ist der Füllleitungsanschluss mit einem Rückschlagventil versehen, das bei einem Rohrabriss das Austreten von Gas verhindert. Die Beförderungsleitung in den Motorraum ist direkt bei der Tankentnahme mit einem Magnetventil gesichert, das bei Unterbrechung der Stromversorgung sofort schließt. Bei zu hohen Druckverlust unterbricht das Gassteuergerät die Stromversorgung zum Magnetventil. Sollte bei einem Unfall die Fahrzeugstromversorgung nicht mehr funktionieren, dann ist das beschriebene Magnetventil aufgrund der fehlenden Stromzufuhr auf jeden Fall geschlossen.

Im Falle eines Brands sind die meisten Tanks bis zu einem Überdruck von (30…35) bar geprüft (Berstdruck ca. (60…90) bar). Je nach Tankart (1-Loch/4-Loch) ist entweder ein separates Überdruckventil oder ein in das Multiventil integriertes Überdruckventil verbaut. Dieses öffnet bei einem Druck von ca. (25…28) bar, wodurch sichergestellt ist, dass das Gas im Brandfall kontrolliert abgelassen wird und der Tank nicht bersten kann.

Gas-Luft-Mischmethoden

Venturi-Technik

Motor eines KIA Pride mit Venturi-Technik-Autogasanlage

Überdruckventil am Ansaugstutzen

Überdruckventil am Luftfilterkasten

Schalter (links) zum manuellen Umschalten von Benzin auf Gas und umgekehrt

Die Venturi-Technik ist die älteste und preiswerteste Lösung. Hierbei wird eine Venturi-Düse vor die Drosselklappe in den Ansaugkanal montiert, die der Ansaugluft selbsttätig Gas beimischt, das aus einem unterdruckgesteuerten Verdampfer angefordert wird. Das Arbeitsprinzip ist einem Vergaser ähnlich. Diese Technik funktioniert grundsätzlich auch ohne jegliche Regelung, lediglich der Verdampfer wird auf ein bestimmtes Kraftstoff-Luft-Gemisch eingestellt. Aktuelle geregelte Venturi-Anlagen verfügen dennoch über ein Steuergerät, das u. a. die vorhandene Lambdasonde auswertet und das Gemisch durch Feinregelung der Gasmenge optimiert. Durch die prinzipbedingte Verengung des Ansaugquerschnitts ist bei Venturi-Anlagen mit leichtem Leistungsverlust und Mehrverbrauch zu rechnen. Viele Luftmengenmesser arbeiten auch bei älteren Fahrzeugen nach dem gleichen Prinzip (Quelle, Bosch K-Jetronik, Luftmengenmesser) Hier ist vor allem die Erfahrung des Umrüsters gefragt. Zudem kann es bei dieser Technik zu einer Rückverbrennung im Ansaugtrakt kommen. Dieses als Backfire bekannte Phänomen ist jedoch kein Zufall, es tritt nur bei fehlerhafter Technik, z. B. durch zu mageres oder viel zu fettes Gemisch (analog zum Vergaserpatschen), durch defekte oder verschlissene Zündanlagen oder auch bei undichten Einlassventilen auf. In den Ansaugstutzen und/oder in den Luftfilterkasten eingebaute Überdruckventile, die sich im Falle der Explosion öffnen und den Druck entweichen lassen, können Schäden durch Backfire verhindern. Die (geregelte) Venturitechnik ist bis zur Abgasnorm Euro 2 (bzw. z. T. auch D3) ohne Verlust einer Steuerklasse geeignet.

Teilsequenzielle Anlagen

Verdampfer, Gasmengenregler und Gasmengenverteiler einer teilsequenziellen LPG-Anlage in einem Audi 100 2.3 E

Teilsequenzielle Anlagen verwenden ein elektronisch gesteuertes Dosierventil, welches das Gas mittels eines sternförmigen Gasverteilers in die Ansaugstutzen der Zylinder einbläst. Eine Querschnittsverengung im Ansaugtrakt und damit ein Leistungsverlust findet nicht statt. Ebenso ist die Backfire-Gefahr geringer, da das Gas unmittelbar vor den Einlass-Ventilen zugeführt wird und sich daher kein maßgebliches zündfähiges Gemisch im Ansaugtrakt befindet. Diese Anlagen verfügen häufig über einen eigenen programmierbaren Kennfeldgeber für den Gasbetrieb, der lediglich das Signal der Lambdasonde, die Drehzahl (z. B. Nockenwellensensor) und die Drosselklappenstellung vom Fahrzeug abgreift. Daher lassen sich auch ältere Fahrzeuge bis zur Schadstoffnorm Euro 3 mit diesem System ausstatten. Allerdings werden die teilsequenziellen Anlage inzwischen recht selten angeboten. Diese sind gegenüber einer Venturi erheblich teurer in der Anschaffung und durch das zu programmierende Kennfeld aufwändiger einzustellen. Daher übersteigt der Preis häufig den Restwert des umzurüstenden Fahrzeugs.

Vollsequenzielle Anlagen

Motor eines Lancia Kappa mit vollsequenzieller Anlage

Vollsequenzielle Anlagen (Stand der Technik im Jahre 2009) verfügen über ein eigenes Dosierventil je Zylinder. Diese modernen Anlagen besitzen häufig nicht mehr einen eigenen autonomen Kennfeldrechner, sondern rechnen die vom Benzinsteuergerät ermittelte Einspritzdauer unter Benzin in eine äquivalente Einblasdauer für Gas um. Statt der Benzindüse wird eine Gasdüse betätigt, das Steuergerät für Gas ermittelt lediglich druck- und damit lastabhängige Korrekturfaktoren. Daher ist die Umrüstung und vor allem Programmierung einfacher, setzt jedoch eine vorhandene sequenzielle oder gruppensequenzielle Benzineinspritzung voraus. Moderne Fahrzeuge verfügen bereits seit Mitte der 1990er Jahre über diese Technik. Die Einführung der Schadstoffnormen Euro 3 und Euro 4 mit EOBD (Euro-On-Board-Diagnose) machte dann die sequenzielle Benzineinspritzung zwingend erforderlich. Die Abgasnorm Euro 4 wird problemlos erreicht bzw. unterboten (Herstellerangaben). Auf jeden Fall ist eine Abgasbestätigung über die derzeit gültige (bzw. dem Fahrzeug entsprechende) Abgasnorm zu verlangen, da sonst eine Abnahme (TÜV) in Deutschland nicht (bzw. nur sehr schwer, also teuer) zu erhalten ist. Ebenso ist eine Bescheinigung über den korrekten Einbau sowie die Dichtheitsprüfung gemäß VDTÜV 750, etc. zu verlangen. (Dies ist auch bei den vorgenannten Systemen notwendig und bei im Ausland eingebauten Anlagen oft nicht vorhanden.)

LPI-Anlagen

LPI ist die Abkürzung für Liquid Propane Injection und heißt übersetzt Flüssig-Propan-Einspritzung, also Flüssiggaseinspritzung. Die sequenzielle Gaseinspritzung in flüssiger Form stellt wohl die neueste (sogenannte) 5. Generation der Autogassysteme dar. Diese Technik wurde bereits Anfang der 1990er Jahre vorgestellt. Diese Systeme sind im Vergleich zu Verdampfungsanlagen meist etwas teurer. Die Flüssiggaspumpen und -tanks sind relativ laut und waren damals in den ersten Serienausführungen anfällig. Die Hersteller werben mit Brennraumkühlung, da das Autogas flüssig in den Motor eingespritzt wird. Auch wenn unter Umständen deutlich vor den Einlassventilen der Brennräume das Autogas in den Ansaugkrümmer eingespritzt wird und das LPG bereits im Saugrohr verdampfen sollte, wird der Ladeluftstrom des Motors dennoch gekühlt und damit der Liefergrad erhöht. Dies gilt nicht für Systeme mit Verdampfern. Hier versickert die Kühlwirkung des verdampfenden LPG im Kühlwasser und kann nicht zur Erhöhung des Liefergrads verwendet werden.

Die Bezeichnung LPI hat sich der niederländische Hersteller Vialle markenrechtlich schützen lassen. Der Hersteller ICOM bezeichnet die Technik der Flüssiggaseinspritzung daher als JTG.

Bei der Vialle-Anlage wird ein eigenes Kennfeld mittels separaten Steuergeräts generiert – verschiedene Felder sollen schon vorgegeben sein.

Das ICOM-System verwendet LPG-Einspritzdüsen, die in ihrer Charakteristik den Benzineinspritzdüsen gleichen. Dadurch können die Einspritzzeiten des Benzinsteuergeräts verwendet werden. Das Gassteuergerät arbeitet nur als Umschalter zwischen Benzin und Gaseinspritzdüse. Lediglich die Gaseinspritzdüsen müssen beim Einbau kalibriert werden. Ein kompliziertes Einstellen des Gassteuergerätes entfällt hierdurch wie bei den Verdampfersystemen. Weitere Vorteile sind die nicht vorhandenen Wartungskosten für Filterwechsel oder Nachjustierungen der Software für den Fahrbetrieb.

Betankung

Angeschraubter ACME-Adapter

Euronozzle-Adapter

Zum Betanken eines Autogasfahrzeugs sind weltweit mindestens drei verschiedene Anschlusssysteme etabliert. Je nach Land wird für die Nutzung der Zapfsäule ein entsprechender Adapter benötigt. Es handelt sich um den ACME-Anschluss („Europaadapter“, Schraubanschluss), den Dish-Anschluss („Italienadapter“, Dish Coupling) und den Bajonett-Anschluss („NL-Adapter“). Geplant ist ein einheitlicher europäischer Anschluss namens Euronozzle.

Übersicht über die gebräuchlichen Anschlusssysteme:

Verbreitung

Deutschland

In Deutschland gab es Mitte 2012 über 6.500 Autogastankstellen. Die Sättigung scheint in der jetzigen Preis- und Versorgungssituation jedoch erreicht zu sein: Bis einschließlich 2009 wurden ca. 100 Tankstellen pro Monat eröffnet, im Jahr 2010 noch ca. 40 und ab 2011 noch ca. 10 pro Monat. ^[3]

Europa

In mehreren europäischen Ländern (Niederlande ca. 2100 Gastankstellen, Belgien ca. 650, Italien 3.164, Polen ca. 5000, Tschechien ca. 700, Slowakei ca. 100, Rumänien ca. 100, Frankreich ca. 1700, Großbritannien ca. 1400) sowie der Türkei (ca. 10.000) bestehen flächendeckende Tankstellennetze. Die Dichte an Tankstellen pro Einwohner ist in sechs Ländern (Belgien, Tschechien, Irland, Niederlande, Polen, Türkei) höher als in Deutschland.^[3]

In mehreren anderen europäischen Ländern ist eine Grundversorgung für Touristen und Transitreisende gewährleistet:

• Österreich mit derzeit 29 öffentlichen Tankstellen (Stand Okt. 2012)^[3]. Als Kraftstoff wird Flüssiggas in Österreich über eine Befreiung von der Mineralölsteuer hinaus nicht gefördert, weil erneuerbaren Kraftstoffen der Vorzug gegeben wird.^[5]
• Schweiz mit 47 bekannten Tankstellen (Stand Okt. 2012)^[3]
• Slowenien mit ca. 26 bekannten Tankstellen (meist Autobahntankstellen) (Stand Januar 2009)
• Portugal mit 96 bekannten Tankstellen (Stand Sept. 2008)^[3]
• Spanien mit 32 bekannten Tankstellen, oft nur in größeren Städten (Stand Sept. 2008)

Weltweit

Den größten anteiligen Verbrauch aller Staaten von LPG hat Südkorea (22 %), gefolgt von Japan (9 %), Türkei (8 %), Mexico (8 %), Australien (7 %).^[6] Verbreitet ist Autogas außerdem in Kroatien^[7], Russland, Armenien, China, Thailand, Kambodscha, Vietnam, USA und Kanada.

Preise und Kosten

Die Preise für Autogas liegen in Deutschland bei 0,60 bis 0,92 € je Liter (im Durchschnitt bei 0,76 € je Liter, s. Energiesteuergesetz (Deutschland) zur Besteuerung), im Ausland bei 0,30 bis 0,85 € je Liter.

Bei dem Preisvergleich mit Benzin muss noch berücksichtigt werden, dass der Literverbrauch bei Flüssiggasbetrieb im Durchschnitt um 15 bis 20 % steigt, da Flüssiggas im Vergleich zum Benzin eine erheblich geringere Dichte und somit einen geringeren Brennwert je Liter hat. Daher kann beim Vergleich der Kraftstoffkosten zwischen Benzin/Super und Flüssiggas grob von 60 bis 70 % der Kraftstoffkosten ausgegangen werden. Ottomotoren können bei Autogasbetrieb etwa die Kraftstoffkosten eines entsprechenden Diesels erreichen oder unterbieten. Die im Winter zu beobachtende Entwicklung der Kraftstoffpreise auf dem Markt tendiert üblicherweise mehr zu einer Annäherung von Diesel und Benzinpreis, so dass Flüssiggas im Vergleich zu diesen Kraftstoffsorten in diesem Zeitraum preiswerter wird. Wie schnell sich die Umrüstung auf Autogas rechnet, hängt von verschiedenen Faktoren wie Verbrauch, Preis der Umrüstung, jährliche Kilometerleistung, der steuerlichen Preisentwicklung sowie dem Fahrzeugtyp ab.

Unvermischtes Flüssiggas (LPG) als Kraftstoff wird in Deutschland derzeit mit lediglich 1,29 ct/kWh besteuert, Diesel bzw. Gasöl (Schwefelgehalt <= 10 mg/dm³) jedoch mit 4,7 ct/kWh, Benzin (Schwefelgehalt <= 10 mg/dm³) gar mit 7,3 ct/kWh.

Vergleich Flüssiggas (LPG) und Erdgas (CNG) für Kraftfahrzeuge

Chemisch

• LPG ist ein Propan-Butan-Gemisch, die Oktanzahl liegt, je nach Butananteil, zwischen 105 und 115, i.d.R. von 103 bis 111 Oktan ROZ bei Mischgas im Verhältnis Propan zu Butan 60:40 bzw. von 104 bis 107 Oktan ROZ bei 40:60^[9]
• CNG besteht hauptsächlich aus Methan (etwa 84–99 Vol.%), die Oktanzahl beträgt 120–140.

Physikalisch

• LPG wird bei etwa 5–15 bar Druck flüssig gespeichert (ca. 400 g Kraftstoff je Liter Bruttotankvolumen).
• CNG wird gasförmig bei etwa 200 bar gespeichert (ca. 160 g Kraftstoff je Liter Druckgas-Tankvolumen) und durch einen Hochdruckregler auf 7 bar verringert.

Motorleistung

Jedes Gas (LPG und CNG) verdrängt Luft aus dem Zylinder. Dadurch steht für die Verbrennung weniger Sauerstoff zur Verfügung. Dies bedeutet weniger Leistung. Im alltagsrelevanten Teillastbereich kann die Motorleistung durch eine homogenere und bessere Zylinderfüllung aber sogar leicht ansteigen. Bei aufgeladenen Motoren mit Turbolader oder Kompressor kann der Leistungsverlust durch einen höheren Ladedruck und damit eine höhere Sauerstofffüllung kompensiert werden. Die hohe Oktanzahl von deutlich über 100 des LPG und CNG begünstigt diesen Umstand. Bei klassischen Saugmotoren muss jedoch bei beiden Kraftstoffen grundsätzlich mit einem vom Kraftstoff abhängigen Leistungsverlust gerechnet werden.

• LPG: Ein Molekül Propan verbraucht bei der Verbrennung fünf Sauerstoffmoleküle, ein Molekül Butan sechseinhalb. Je nach Gaszusammensetzung bestehen bis zu 4 % der Zylinderfüllung aus Autogas. Alte Venturianlagen bzw. deren Düse (zulässig nur bis Euro 2) können bis 10 % Leistungsverlust durch zusätzliche Drosselverluste im Ansaugtrakt verursachen (nur spürbar bei Vollgas). Bei neueren sequenziellen Verdampferanlagen ist theoretisch ein Leistungsverlust von bis zu 3,8 % zu erwarten, der in der Praxis jedoch nicht spürbar ist. Eine flüssig einspritzende Anlage kühlt die Luft im Ansaugtrakt herunter, wodurch die Zylinderfüllung (analog zur klassischen Benzineinspritzung vor dem Einlassventil) verbessert wird. Daher ist oft kein Leistungsverlust mehr messbar oder sogar ein leichter Leistungsgewinn zu beobachten. Dieser wird nochmals durch die höhere Oktanzahl verstärkt, die eine Verschiebung des Zündzeitpunkts in Richtung „Früh“ erlaubt. Dies wird durch den Klopfsensor eingestellt.
• CNG: Ein Molekül Methan (Methan ist der Hauptbestandteil von Erdgas) verbraucht bei der Verbrennung zwei Sauerstoffmoleküle, daher muss deutlich mehr Erdgas (typisch 12 %) in den Zylinder eindosiert werden, es wird in Folge dessen noch mehr Luftsauerstoff verdrängt. Dieser Sauerstoff steht folglich zur Verbrennung nicht zur Verfügung und es muss mit einem Leistungsverlust von eben diesen 12 bis 15 % (je nach Lastanfettung) gerechnet werden. Der Leistungsverlust kann sich gerade bei schwach motorisierten Fahrzeugen und hohen Volllastanfettungen sehr deutlich bemerkbar machen.

Kohlendioxid-Ausstoß

• Die LPG CO₂-Emissionen betragen zwischen 1740 und 1780 g pro Liter je nach dem Verhältnis Propan/Butan (EIZ Niedersachsen). LPG reduziert den CO₂-Ausstoß gegenüber Benzinverbrennung um etwa 15 %. Rechenweg für Propan: Dichte des flüssigen Kraftstoffs ca 500 g/L, Molmasse Propan 44 g/mol, je Verbrennung entstehen 3 CO₂ zu je 44 g/mol. Das ergibt 500/44*3*44 = 1500 g/L. Zuzüglich 30 % Mehrverbrauch (s. o.) entspricht ein Liter Superbenzin durch die energetisch identische Menge Propangas ersetzt CO₂-Emissionen von etwa 2,0 kg je Liter. Bei Superbenzin wird mit 2,32 kg/L gerechnet (siehe [Kraftstoffverbrauch]). Wird Butan eingesetzt, so entsteht durch die höhere Dichte und den höheren Kohlenstoffgehalt mehr CO₂ je Liter, allerdings sinkt der Mehrverbrauch durch den höheren Brennwert im Gegenzug ab. „Auf die Nachkommastelle“ exakte Daten lassen sich durch die temperaturabhängige Dichte des verflüssigten Gases und die jahreszeitliche Änderung des Propan/Butan-Verhältnisses nicht angeben.

• CNG reduziert den CO₂-Ausstoß gegenüber Benzinverbrennung um etwa 25 %. Bei Motoren, die auf CNG-Verbrennung optimiert werden, ist theoretisch eine stärkere CO₂-Reduzierung durch Anhebung der Verdichtung und dadurch bedingte Steigerung des Wirkungsgrades möglich. Dies setzt jedoch voraus, dass der Motor auf die im Gasbetrieb höhere Verdichtung ausgelegt wurde. Im Reservebetrieb tritt dann selbst mit 100-Oktan-Benzin im Gegenzug ein höherer Verbrauch auf – stärker, als wenn ein Super-Plus-optimiertes Fahrzeug mit Normalbenzin fahren muss.

Tanktechnik

Betankung eines Toyota Hiace in Thailand

• LPG kann in Radmuldentanks ohne Kofferraumverlust nachgerüstet werden. Zylindertanks sind mit Volumina bis über 200 Liter verfügbar; Radmuldentanks werden je nach Muldengröße bis über 60–84 Liter angeboten. Der Einbau von Zusatztanks ist z. B. bei Pickups oder Transportern ohne weiteres möglich. Das Nettotankvolumen beträgt 80 % des Bruttovolumens. Dies ist aus Sicherheitsgründen (Ausdehnung im heißen Fahrzeug) vorgeschrieben und wird durch ein Abschaltventil im Fahrzeug sichergestellt. Der Prüfdruck dieser Tankanlagen (TÜV) liegt bei 40 bar, mit üblichen Betriebsdrücken von 8 bis 15 bar. Da es sich bei LPG-Tanks nicht um Hochdruckbehälter handelt, ist eine Vielzahl von Tankformen möglich. Weit verbreitet sind jedoch Zylinder- und Ringtanks.
• CNG wird in im Kofferraum untergebrachten Zylindertanks oder, wie bei Serienfahrzeugen inzwischen üblich, unterflur oder auf dem Dach (Nutzfahrzeuge) angeordneten Tanks mitgeführt. CNG-Tanks haben einen Prüfdruck von über 300 bar, der Berstdruck beträgt 600 bar. Wegen des hohen Drucks werden CNG-Tanks nicht als Ringtanks oder in Sonderformen angeboten.

Verbreitung

• LPG: Wird derzeit an 6576 Tankstellen in Deutschland flächendeckend angeboten (Stand Oktober 2012). 68 % der LPG-Tankstellen führen auch Benzin und 37 % sind 24 h geöffnet. In Brandenburg ist die Dichte der LPG-Tankstellen am geringsten.^[3]
• CNG: Wird derzeit an 911 Tankstellen in Deutschland angeboten (Stand Oktober 2012). 76 % der CNG-Tankstellen führen auch Benzin und 62 % sind 24 h geöffnet.^[3] Mit Ausnahme Nordrhein-Westfalens ist die Dichte der CNG-Tankstellen gering.
• Allgemein: Seit Juni 2006 besteht die rechtliche Grundlage für eine bundesweit einheitliche Vorwegbeschilderung auf Autobahnen für LPG- und CNG-Tankstellen. Bei geringer Gastankstellendichte ist es ratsam, sich vor Fahrtantritt bezüglich der an der Reiseroute befindlichen Gastankstellen zu erkundigen. Reine Gas-Tankstellen sind oft nicht mit Personal besetzt, so dass die Bezahlung ausschließlich mittels Karte (EC-Karte bzw. Kundenkarte) möglich ist. Unbesetzte Tankstellen sind meist etwas günstiger als reguläre Tankstellen.

Verteilung

• LPG wird wie Benzin- und Dieselkraftstoffe in der Regel auf der Straße zur Tankstelle transportiert und belastet so den Straßenverkehr. Allerdings ist der Tankstellenbetreiber nicht zwingend an einen regionalen Gasversorger gebunden.
• CNG hingegen besteht aus Erdgas und findet seinen Weg zum Verbraucher über Rohrleitungen. Tankstellen erhalten das Erdgas aus dem Netz der örtlichen Gasversorgungsunternehmen; die Kompression auf den Tankdruck von mehr als 220 bar erfolgt vor Ort. Ländliche CNG-Tankstellen ohne Anschluss an ein Erdgasnetz sind nur schwer oder teuer zu versorgen. Hier stellen Bio-Erdgas-Tankstellen eine sinnvolle Alternative dar.

Praktische Konsequenzen

• LPG ist als Kraftstoff zwar circa 30 % effektiv teurer als CNG (Juli 2008^[3]), die erforderlichen Umbauten bei Nachrüstung sind jedoch durch den geringeren technischen Aufwand wiederum circa 30 % billiger und die erzielbaren Reichweiten allgemein höher als bei CNG. Wird ein Ottomotor auf Gasbetrieb nachgerüstet, so bietet sich aus Kosten- und Platzgründen häufig LPG an.
• CNG ist als Kraftstoff effektiv billiger als LPG (Juli 2008^[3]), erfordert jedoch aufgrund des höheren Drucks dickwandigere und damit schwerere Tanks und erlaubt bei Nachrüstung je nach Verbrauch Reichweiten von 240 bis 300 km und damit weniger als bei LPG-Nachrüstung. Ist ein Fahrzeug ab Werk mit Unterflurtanks ausgestattet, so sind auch bei CNG Reichweiten von über 650 km mit einer Tankfüllung erreichbar. Häufig werden Neuanschaffung und Umrüstung vom örtlichen Gasversorgungsunternehmen gefördert, die durchschnittliche Fördersumme liegt bei etwa 500 €.

Sicherheit

Sicherheitsbestimmungen

Flüssiggaslagerbehälter-Anlagen sind überwachungsbedürftige Anlagen nach der Betriebssicherheitsverordnung, sie müssen daher vor der Inbetriebnahme und in bestimmten Fristen wiederkehrend durch eine zugelassene Überwachungsstelle geprüft werden (Gasanlagenprüfung). Auch die Bestimmungen der Betriebssicherheitsverordnung hinsichtlich des Explosionsschutzes sind zu beachten.

Besondere Maßnahmen sind erforderlich bei Arbeiten unter Erdgleiche (Keller u. ä.), da Flüssiggas schwerer als Luft ist und sich als „See“ sammeln kann. Auch Bodenöffnungen (Kanaldeckel, Luken, Kellerabgänge) sind in die Sicherheitsbetrachtung einzubeziehen.

Der Transport von Flüssiggas wird durch die ADR-Bestimmungen geregelt.

Bereits seit 1998 hat sich innerhalb der meisten Garagenverordnungen der einzelnen Bundesländer durchgesetzt, dass es grundsätzlich erlaubt ist, mit Autogas-Pkw in Tiefgaragen zu fahren. Lediglich in Berlin, Bremen und dem Saarland gelten Einschränkungen. Jedoch untersagen mitunter noch die Garagenbesitzer die Einfahrt durch Hinweisschilder. Hierbei ist auf das Hausrecht des Garagenbesitzers zu achten. Auch innerhalb Österreichs sind die Verordnungen nicht einheitlich, da sie in die Kompetenz der Bundesländer fallen.

Ein Autogastank besteht aus einer etwa 3,5 mm starken Stahlwandung und ist für einen Betriebsdruck von maximal 20 bar ausgelegt. Die Sicherheitsprüfung des TÜV schreibt einen Prüfdruck von 40 bar vor.

Sicherheitsventile sorgen zudem im extremen Schadensfall für ein gezieltes Abblasen oder bei Hitzeeinwirkung – zum Beispiel bei Brand eines Fahrzeuges – für ein kontrolliertes Abbrennen der Gasfüllung und verhindern damit die Gefahr von Explosionen.^[10] Wichtig für den sicheren Umgang mit der neuen Technik ist jedoch die Einhaltung der Prüfintervalle und -richtlinien.

Bewegliche Behälter

Älterer Gasbehälter in Form einer Gasflasche

Mit der Verbreitung der Tankmöglichkeiten kommen zunehmend Gasbehälter in Umlauf wie im Bild: Älterer Gasbehälter in Form einer Gasflasche. Sie haben die gleiche Baugröße wie die in Reisemobilen, Ballons und zum Grillen auf Partys und Festen eingesetzten 11-kg-Gasflaschen, sind technisch allerdings baugleich mit den in Fahrzeugen eingebauten Tanks. Gerade für Reisemobilfahrer versprechen sie einen erheblichen Flexibilitätszuwachs, da die üblichen Flaschen im Ausland oft nicht nachfüllbar sind, betanken dagegen an zunehmend mehr Stellen möglich ist.

Trotz der technischen Übereinstimmung der Behälter mit Gastanks ist ein Betanken an einer Gastankstelle in Deutschland jedoch nicht zulässig. Diese sind nach § 2 Abs. 12 Nr. 3 Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) an die TRG (Technische Regeln Druckgase) gebunden, konkret an die TRG 440. Dort fordert § 4.1, dass nur Tanks nach TRG 380 befüllt werden dürfen^[11]. In der TRG 380 heißt es dann unter anderem in § 2.1: „Treibgastanks sind dauernd fest mit Kraftfahrzeugen oder sonstigen ortsbeweglichen Betriebsanlagen verbundene und volumetrisch zu füllende Druckgasbehälter …“^[12] Damit wird deutlich, dass nur fest eingebaute Behälter, wie beispielsweise in Bild: Fest in ein Reisemobil eingebaute Gasdruckbehälter für externe Betankung zu sehen, befüllt werden dürfen. Der Hintergrund ist der, dass bewegliche Behälter, wenn man sie schräg hält, überfüllt werden können.

Fest in ein Reisemobil eingebaute Gasdruckbehälter für externe Betankung

In einer Aktion im Jahr 2010 wurden Flyer ähnlich dem in der Referenz^[13] dargestellten an die Tankstellen verteilt. Die Tankstellenbetreiber wurden damit erneut sensibilisiert und es kommt seitdem gehäuft zu Abweisungen von Tankkunden mit solchen Behältern.

Die Tankstellenbetreiber schicken mitunter jedoch auch solche Kunden weg, die mit fest eingebauten Anlagen die Bedingungen erfüllen. Begründung ist dann oft, dass das Gas nicht zum Betreiben eines Verbrennungsmotors genutzt werden soll. Das ist allerdings technisch Unsinn und auch steuerlich nicht begründbar. Die Verwendung als Kraftstoff ist die Verwendung, an die der höchste Energiesteuersatz geknüpft ist, nämlich die volle Versteuerung gemäß § 2 Abs. 1 Nr. 8 und Abs. 2 Nr. 2 EnergieStG. Wird das Energieerzeugnis lediglich, wie in einem Reisemobil, verheizt, kann ein ermäßigter Steuersatz nach § 2 Abs. 3 Nr. 5 EnergieStG angewandt werden. Das heißt, ein als Kraftstoff versteuertes Energieerzeugnis kann – steuerlich – für alle Zwecke eingesetzt werden, da man dann ja nur sich selber, nicht jedoch Vater Staat damit schadet.

Literatur

• Das Autogas Journal, Deutschlands Zeitschrift für den Alternativkraftstoff Nr. 1, Dr. Martin Steffan Media, Erstausgabe Februar 2008, ISSN 1865-8644
• Sven Geitmann: Alternative Kraftstoffe - Womit fahre ich am besten? Hydrogeit Verlag, Nov. 2010, ISBN 9783937863153
• Ralf Ortmayr, Wolfgang Schüler: Ratgeber Autogas- Informationen und Tipps Selbstverlag, 1.Auflage Juli 2006, ISBN 9783000171819
• Technische Regeln Flüssiggas: TRF 1996; Herausgeber: DVGW/DVFG; 1. Auflage 1996, ISBN 3-87793-039-5

Weblinks

• www.dvfg.de (Deutscher Verband Flüssiggas)
• Adapternormen in Europa
• Projekt CO2-100minus der Hochschule für Technik und Wissenschaft des Saarlandes (HTW)
• Autogastankstellen und Umrüster in Europa und Türkei
• Autogastankstellen Schweiz
• Amortisationsrechner
• Deutschsprachige Autogas-Community

Einzelnachweise