Olive oil.jpg Unbehandelte Pflanzenöle, umgangssprachlich abgekürzt auch als Pöl bezeichnet, können als Kraftstoff für Dieselmotoren verwendet werden. Sie zählen zu den erneuerbaren Energieträgern. Aufgrund der gegenüber Dieselkraftstoffen höheren Viskosität und der niedrigeren Cetanzahl sind an gewöhnlichen Dieselmotoren in der Regel Anpassungsmaßnahmen notwendig. Diese besteht zum Beispiel in der Erhitzung des Kraftstoffes, um die Viskosität unmittelbar vor dem Eintritt in die Einspritzanlage zu verringern. Diese Technologie ist bereits von Vielstoffmotoren bekannt. Temperaturen im Bereich von 60 °C bis 80 °C werden als ideal angesehen. (Bei Umbauten ist darauf zu achten, dass bei einigen Fahrzeugen bei einer zu hohen Treibstofftemperatur das Motorsteuergerät in den Notbetrieb schalten kann.)
Die Nutzung von Pflanzenölen als Kraftstoff ist nicht CO2-neutral. Zwar wird bei der Verbrennung nur die Menge CO2 freigesetzt, die die Pflanzen vorher durch Photosynthese aus der Atmosphäre entnommen haben. Es wird jedoch bei der Produktion selbst Kraftstoff verbraucht, und damit in der Regel auch Kohlendioxid freigesetzt. Außerdem erzeugt der Hauptlieferant, die Rapspflanze, während des Wachstums Lachgas.
Biodiesel ist ein Kraftstoff, der aus Pflanzenöl, Methanol und anderen Substanzen hergestellt wird. Das Umweltbundesamt schreibt dazu, dass die Kohlendioxid- und Lachgas-Emissionen bei der Herstellung so hoch sind, dass die Treibhausgas-Bilanz insgesamt nicht neutral ausfällt, selbst wenn die Nutzung von Nebenprodukten der Biodiesel-Herstellung in die Berechnung einbezogen werden. Je nach Studie kommen Wissenschaftler zu dem Ergebnis, dass die Bilanz von Biodiesel 20 bis 80 Prozent günstiger ist als die von Mineralöl-Diesel.
Erst nach den Ölkrisen der 1970er Jahre wurde verstärkt nach alternativen Kraftstoffen gesucht. Das steigende Umwelt- und Klimaschutzbewusstsein zum Ende des 20. Jahrhunderts brachte vor allem die erneuerbaren Energieträger wieder in die Diskussion.
Alt-Pflanzenöl sollte vor seiner motorischen Verwendung umgepumpt und gefiltert werden. Empfohlen werden Kerzenfilter mit weniger als einem Mikrometer Weite, um die Aggregate nicht zu schädigen.
Die zweite Möglichkeit ist technisch durch Pflanzenöl-Methyl-Ester (PME) (siehe Artikel Biodiesel) verwirklicht worden. Da er aus Pflanzenöl hergestellt wird, wird Pflanzenöl als Kraftstoff häufig fälschlicherweise mit Biodiesel gleichgesetzt, obwohl es sich um zwei unterschiedliche, nicht miteinander kompatible Technologien handelt.
Nach Auskunft der Firma Unicar in Aachen halbiert sich in etwa der Ausstoß von Rußpartikeln bei der Pflanzenölverbrennung gegenüber der Dieselverbrennung. Nur bei kaltem Motor und unzureichender Vernebelung im Zylinder ist der Ausstoß sichtbar erhöht. Es gibt weniger Emissionen von Feinstaub als bei Dieselbetrieb. Verunreinigungen durch Schwefel und Schwermetalle entfallen weitgehend.
Nach einem Umbau ist es dann möglich, neben (Mineralöl-)Diesel auch Pflanzenöl als Kraftstoff zu verwenden. Die Technik kann als ausgereift angesehen werden, da sie seit den frühen 1980er Jahren im Einsatz ist, bei den Herstellern langjährige Erfahrungswerte vorliegen und sie stetig weiterentwickelt wurde. Verschiedene Firmen bieten heute für fast alle dieselgetriebenen Fahrzeuge und für fast jede Einspritztechnik Umrüstsätze an. Die Umrüstung erfolgt in der Regel durch Partner der Herstellerfirmen. Sie kann aber auch in Eigenleistung durchgeführt werden.
Die aktuelle Technik kompensiert so weit wie möglich die hohe Viskosität im Winter und auch die mangelnde Zündfreudigkeit. Dazu wird das Pflanzenöl durch einen Wärmeübertrager auf 60 °C erwärmt. Beim Start geschieht dies elektrisch, bei warmem Motor über das Kühlwasser. Die Hersteller berichten von Anlassproblemen unter -8 °C im Winter. Das Vorglühen und Anlassen dauert dann etwas länger. Im Winterbetrieb besteht die Gefahr des „Einfrierens“. Da die Erstarrung des Treibstoffs im untersten Bereich des Tanks beginnt, wo der Kraftstoff austritt, kann die kontinuierliche Fortsetzung der Treibstoffzufuhr nicht gewährleistet werden. Durch Beimischung von Diesel oder Leindotteröl, welche erst bei tieferen Temperaturen ausflocken, kann diese Gefahr verringert werden.
Die Umrüstung kann auf ein 1-Tank- oder 2-Tank-System erfolgen: Beim Eintanksystem befindet sich der Kraftstoff für den Motor in einem einzigen Tank, und bei tieferen Temperaturen werden Dieselanteile beim Betanken dem Pflanzenöl zugemischt. Zu den hilfreichen Modifikationen gehören ein vergrößerter Leitungsquerschnitt für den Kraftstoff, ein System zur Vorwärmung der Zuleitungen, des Kraftstofffilters und der Einspritzpumpe. Je nach Bauart und thermischer Umgebung des Motors sind nur einige der Maßnahmen erforderlich. Beim Zweitanksystem wird der Motor mit Dieselkraftstoff aus einem separaten Tank gestartet und warmgefahren. Die entstehende Abwärme heizt das übrige System vor. Anschließend wird auf den Pflanzenöltank umgeschaltet. Vor dem längeren Abstellen des Motors sollte rechtzeitig umgeschaltet werden, damit das Einspritzsystem beim erneuten Starten wieder mit Diesel gefüllt ist.
Seit einigen Jahren gibt es ein weiteres Angebot, Dieselmotoren für den Direktbetrieb mit Pflanzenöl umzurüsten. Unter Bezeichnungen wie „eoil“ oder „BEAM-Plus“ werden im Internet Umbauten angeboten, die nicht auf erwärmtes, sondern auf sorgfältig entgastes Rapsöl setzen. Auch ein winziger Gasgehalt, heißt es, verursacht in einer modernene Hochdruckeinspritzanlage Dampfblasenbildung (Kavitation) welche das Material in der Umgebung zerstört. Zu berücksichtigen ist dabei allerdings, dass auch herkömmlicher Dieselkraftstoff in gewissem Maße Gase enthält. Aus diesem Grund sind Verfahren, die nur auf Entgasung setzen, wie z.B. das eoil-System, umstritten. Beide oben angegebenen Firmen haben in den vergangenen Jahren hauptsächlich Lastwagen und landwirtschaftliche Maschinen umgerüstet. Das ist sinnvoll, weil der Umbau sich wegen des hohen spezifischen Verbrauchs dieser Fahrzeuge innerhalb von Monaten amortisiert. Aber auch bei normalen Personenwagen wird die Umrüstung angesichts der aktuellen Kraftstoffpreise zunehmend wirtschaftlich.
Reines Pflanzenöl besteht überwiegend aus reinen Kohlenwasserstoffen und ist schwerer entflammbar als Diesel. Die Zündwilligkeit (Cetanzahl) ist allgemein eingeschränkt, da bei normalen Außentemperaturen das Pflanzenöl von der Einspritzdüse nur unzureichend im Brennraum vernebelt wird. Aufgrund seiner höheren Viskosität, die bei sinkender Temperatur noch weiter ansteigt, erhöht sich der Durchflusswiderstand in den Kraftstoffleitungen, der Einspritzpumpe und den Einspritzdüsen gegenüber dem von Dieselkraftstoff.
Pflanzenöl ist nicht giftig. Die Gefahr von Grundwasserverseuchungen, die von herkömmlichen Kraftstoffen für den Erdboden ausgeht, besteht nicht, da es biologisch abgebaut wird. Auch die Brandgefahr ist zu vernachlässigen, da es wegen des Flammpunktes von über 250 °C bei Normaltemperatur nicht entflammbar ist und keine explosiven Gas/Luft-Gemische bilden kann. Selbst die Lagerung in offenen Behältern - sogar in Garagen oder Wohnräumen - ist erlaubt, da es nur/noch lebensmittelrechtlichen Bestimmungen unterliegt und somit auch in größeren Mengen ohne gesetzliche Auflagen gelagert werden kann. Gebrauchtes Pflanzen-Öl (etwa aus Fritteusen) („Alt-Pflanzenöl“) wird jedoch als grundwassergefährdende Substanz kategorisiert. Zu seiner Lagerung und Verarbeitung sind doppelwandige Behälter oder Behälter mit Sicherheitsauffangwannen vorgeschrieben.
Die Eigenschaften des Pflanzenöls unterscheiden sich, je nachdem aus welcher Pflanze sie gewonnen wurden. So ist Leindotteröl zum Beispiel länger flüssig als Rapsöl. Während für Dieselkraftstoffe einheitliche Qualitätsstandards gewährleistet werden können, ist dies bei Pflanzenöl nicht so einfach. Es liegt nicht als genormte Flüssigkeit vor und es existiert noch kein großräumiger Markt, der sich auf eine zentrale Aufbereitung stützt und eine kontrollierte Vermischung der Öle unterschiedlicher Herkunft und damit konstante Qualität ermöglichen würde. Obwohl Leindotteröl bessere Eigenschaften hat, überwiegt am Markt der Anteil des Rapsöls. Dies ist hauptsächlich auf das schnelle Antrocknen des Leinöls an der Luft zurückzuführen.
| Eigenschaften / Inhaltsstoffe | Einheit | Grenzwerte | Prüfverfahren | |
|---|---|---|---|---|
| min | max | |||
| Dichte bei 15°C | kg/m³ | 900 | 930 | DIN EN ISO 3675, DIN EN ISO 12185 |
| Flammpunkt nach P.-M. | °C | 220 | - | DIN EN 2719 |
| Heizwert | kJ/kg | 36 000 | - | DIN 51900-1, -2, -3 |
| Kinematische Viskosität bei 40°C | mm²/s | - | 36,0 | DIN EN ISO 3104 |
| Kälteverhalten | - | - | - | Rotationsviskosimetrie (Prüfbedingungen werden erarbeitet) |
| Zündwilligkeit (Cetanzahl) | - | 39 | - | (Prüfverfahren wird entwickelt) |
| Koksrückstand | Masse-% | - | 0,40 | DIN EN ISO 10370 |
| Iod-Zahl | g/100g | 95 | 125 | DIN EN 14111 |
| Schwefelgehalt | mg/kg | - | 10 | DIN ISO 20884 / 20864 |
| Gesamtverschmutzung | mg/kg | - | 24 | DIN EN 12662 |
| Säurezahl | mg KOH/g | - | 2,0 | DIN EN 14104 |
| Oxydationsstabilität bei 110°C | h | 6,0 | - | DIN EN 14112 |
| Phosphorgehalt | mg/kg | - | 12 | DIN EN 14107 |
| Magnesium und Calcium | mg/kg | - | 20 | DIN EN 14538 |
| Aschegehalt | Masse-% | - | 0,01 | DIN EN ISO 6245 |
| Wassergehalt | Masse-% | - | 0,075 | DIN EN ISO 12937 |
| Diese Werte stellen bisher eine Entwurfs-Norm dar | ||||
Der Volumenverbrauch und die Leistungscharakteristika sind bei beiden (Diesel und Rapsöl) Kraftstoffen annähernd gleich. Pflanzenöl verbrennt jedoch etwas „weicher“, da die Verbrennung langsamer abläuft. Als problematisch wird seitens der Motorenhersteller der Koksrückstand gesehen, wodurch es keine bzw. kaum Freigaben für Pflanzenöl gibt. Darüberhinaus neigt Pflanzenöl in Verbindung mit den Additiven des Motoröles zur Polymerisation, also Bildung von festen Verbindungen und Klumpen. Dies wird, insbesondere bei Kurzstreckenbetrieb, durch den unvermeidbaren Eintrag von unverbranntem Pflanzenöl über die Zylinderwand in das Motoröl hervorgerufen.
Für landwirtschaftliche Erzeuger ist Rapsöl preiswerter als Agrardiesel. Im Jahre 2001 ist ein mit 5,6 Mio. DM vom Verbraucherschutz-Ministerium gefördertes „100-Traktoren-Programm“ gestartet worden: Insgesamt 111 Ackerschlepper verschiedener Hersteller, deren Motoren dem technologischen Stand der Abgasnormen EURO I und EURO II entsprechen, wurden auf Pflanzenöl-Betrieb umgerüstet, um Erfahrungen zu sammeln. Das Projekt lief von April 2001 bis Oktober 2005 und wurde vom Institut für Energie- und Umwelttechnik der Universität Rostock betreut.
Die Kosten (inkl. MWSt.) für eine Umrüstung betragen je nach Methode von 360 € (1-Tank) bzw. 1.500 € (2-Tank) bis 4.000 € pro Motor bzw. Fahrzeug oder stationärem Aggregat. Für Selbsteinbauer sind Sets ab 260 € (1-Tank) bzw. 600 € (2-Tank) erhältlich. In einigen Regionen werden auch öffentliche Förderungen bis zur Hälfte der Nettoumbaukosten angeboten.
Der Bundestag verabschiedete am 29.06.2006 nach langem Streit in der Koalition das Energiesteuergesetz, das die schrittweise Besteuerung von Biodiesel und Pflanzenöl vorsieht. Für beide Stoffe soll ab 2012 der volle Mineralölsteuersatz gelten. Reiner Biodiesel wird ab August 2006 mit neun Cent pro Liter besteuert. In Stufen von sechs Cent wird die Steuer ab 2008 jedes Jahr bis 2011 erhöht. Ab 2012 greift dann ein Steuersatz von 45 Cent. Er liegt damit zwar um zwei Cent unter dem Satz für fossile Brennstoffe, allerdings ist der Brennwert von Biosprit auch entsprechend geringer. Auch reines Pflanzenöl, das zunächst steuerfrei bleiben sollte, wird ab 2008 in Stufen von acht Cent besteuert.
Pflanzenöl wird durch eine Veresterung auch zu Biodiesel weiter verarbeitet.
Pflanzenöl kann nahe dem landwirtschaftlichen Erzeuger mit relativ einfachen Mitteln auch von kleinen Ölmühlen hergestellt werden. Bei verstärkter Nachfrage bietet sich die Rekultivierung stillgelegter Agrarflächen an. Der Transportweg vom Erzeuger zum Verbraucher ist vergleichsweise kurz. Selbst das Nebenprodukt der Erzeugung, der Öl- oder Presskuchen, ist als hochwertiger Eiweiß- und Energieträger in der Tiermast verwendbar.
Befürworter sehen dies als eine bessere Alternative an, als Flächenstilllegungen zu finanzieren.
Dagegen sind die meisten Rohstoffvorkommen weit von den Hauptverbrauchern, den Industrieländern, entfernt. Viele bedeutende Erdölfelder befinden sich in oder nahe bei Krisenregionen. Politische Interessen können die Versorgung empfindlich stören und die Preisgestaltung negativ beeinflussen. Eine ökonomisch sinnvolle Produktion ist fast nur durch Großbetriebe und internationale Konzerne möglich. Trotzdem waren Mineralöle ohne den Steueranteil bisher deutlich billiger als Pflanzenöl.
Der Einsatz von naturnah produzierten Energieträgern führt großräumig und langfristig gesehen zu einer geringeren CO2-Belastung im Vergleich zum Erdöl. Das bei der Verbrennung entstehende Kohlendioxid wird von den nachwachsenden Erzeugerpflanzen wieder aufgenommen und in neue Energie umgesetzt. Im Hinblick auf sich erschöpfende fossile Ressourcen erlangen in Zukunft Rohstoffe für die Energiebereitstellung als auch für die chemische Industrie, die verstärkt von der Landwirtschaft erzeugt werden, eine größere Bedeutung. Auch die Mineralölkonzerne berücksichtigen diese Entwicklung und investieren in entsprechende Forschungen.
Schon heute zeichnet sich die Entwicklung ab, dass energetisch verwertbare Biomasse, zum Beispiel als Brennstoff für Heizzwecke angebotenes Energiegetreide, höhere Preise erzielt als die entsprechenden Lebensmittel. Auch die Optimierung des Ertrages der Ölpflanzen mittels Gentechnik gilt als wahrscheinlich, wenngleich diese bei vielen Verfechtern einer ökologisch orientierten Landwirtschaft sehr umstritten bleiben dürfte.
Die Energiebilanz bei der Herstellung pflanzlicher Öle ist günstiger als bei der Raffination mineralischer Kraftstoffe. Fossile Energiequellen sind jedoch zurzeit noch ausreichend verfügbar. Eine entwickelte Förder- und Transportlogistik und großtechnische Produktionsverfahren ermöglicht das Angebot hochwertiger Kraftstoffe zu relativ günstigen Preisen an. Lediglich die geringere Steuerbelastung macht einige alternative Kraftstoffe für den Verbraucher trotz unbefriedigender Verfügbarkeit interessant. Die Versorgung mit Mineralöl-Produkten aller Art ist hingegen rund um die Uhr mit einem engmaschigen Tankstellennetz gewährleistet.
Die Nutzung von Pflanzenölen als Kraftstoff hat ökologische Vor- und Nachteile, die nicht immer gegeneinander aufgerechnet werden können. Das deutsche Umweltbundesamt meinte im Jahr 1999: „Aus Sicht des Umweltschutzes und aus ökonomischen Gründen ist eine Förderung des Einsatzes von Rapsöl und RME im Kraftstoffbereich auch weiterhin nicht zu befürworten.“
Die meisten wissenschaftlichen Argumente (wie das Gutachten des UBA) basieren auf der Annahme, dass die notwendigen Pflanzenölmengen ausschließlich in intensiver Landwirtschaft durch Rapsanbau in Monokulturen mit hohem Düngemittel- und Pestizideinsatz erfolgen kann.
Der Öffentlichkeit weniger bekannt sind seit 1997 in Bayern laufende Versuche mit Mischfruchtanbau in biologischer Landwirtschaft Link zum Projekt. Man versteht darunter den Anbau eines Gemisches verschiedener Feldfrüchte auf dem gleichen Feld zur gleichen Zeit. Wenn dabei Blattpflanzen mit Halmfrüchten, Tiefwurzler mit Flachwurzlern oder Pflanzen mit verschiedenen Nährstoffbedürfnissen gemeinsam auf einem Feld wachsen, ergänzen sie sich gegenseitig. So ist ein günstiger Effekt für Leindotter oder Raps mit Erbsen, Weizen oder Gerste nachgewiesen worden. Der Mischanbau benötigt hier weniger Dünger (die Erbsen liefern den Stickstoff) und macht den Einsatz von Herbiziden gegen Unkraut unnötig. Bei Getreide wurde aufgrund des geringerem Unkrautdrucks der gleiche Flächenertrag mit einem höherwertigerem Korn mit einem zusätzlichen Ertrag von ca. 80 bis 150 Liter Pflanzenöl pro Hektar erzielt.
Kern des biologischen Ansatzes ist die weitgehende Nutzung aller Ressourcen. Aufgrund der gegenseitigen Begünstigung der Pflanzen kann neben Pestiziden auch weitgehend auf Düngung verzichtet werden. Die Sortierung der Feldfrüchte erfolgt direkt in der Erntemaschine. Übrig gebliebenes Pflanzenmaterial kann als Grundlage für Faserwerkstoffe dienen oder als Biomasse zu Energie verarbeitet werden. Der aus dem Öl gewonnene Presskuchen kann als Tierfutter weiterverwendet werden und kann dann schließlich als Gülle zur Biogaserzeugung genutzt werden. Die ausgefaulten Rückstände können dann ebenfalls als Dünger wieder ausgebracht werden. Die Befürworter weisen hier darauf hin, dass der Anbau von Ölpflanzen deren stofflich und energetisch wertvollen Nebenprodukte nicht einfach ausklammern darf. Unter dieser ganzheitlichen Betrachtungsweise werde die Überlegenheit moderner Bio-Technik gegenüber Mineralöl-Produkten deutlich. Quelle.
Eine weitere Möglichkeit bestünde laut den Befürwortern im extensiven Anbau von Erucasäure-reichem Naturraps, der als Kraftstoff besser geeignet sei als der momentan angebaute Erucasäure-frei gezüchtete Raps (sog. OO-Sorten, die als Züchtungsziel die Erzeugung eines guten Speiseöls haben).
Es wird weiterhin von Befürwortern eingewandt, dass in der Diskussion andere Ölpflanzensorten, die extensiv in Deutschland anbaufähig wären wie Sonnenblume, Ölrauke, Ölrettich, Ackersenf, Rübsen, Leindotter, Öllein oder Hanf, zu wenig in Betracht gezogen werden.
Pflanzenöl kann von Landwirten mit Hilfe von kleineren Ölpressen zu erschwinglichen Kosten dezentral erzeugt werden. Bei weiter steigenden Kraftstoffpreisen ist zu erwarten, dass die Erzeugung von Pflanzenöl für Landwirte deutlich attraktiver wird und damit die Zahl der Tankmöglichkeiten schnell zunimmt.
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