Für eine CO2-neutrale Zukunft

Kraftstoffe
der
Zukunft

DEUTZ Motoren werden weltweit in vielen verschiedenen Anwendungen eingesetzt. Die Qualität des Kraftstoffs ist entscheidend für die Lebensdauer der DEUTZ Motoren und für die Minimierung der Servicekosten. Auch für die Emissionen moderner Verbrennungsmotoren spielt der Kraftstoff eine entscheidende Rolle.

Kraftstoffe der Zukunft

Große Traktoren und Baumaschinen benötigen aufgrund ihrer hohen Nutzlasten und langen Einsatzzeiten Energieträger mit hoher Energiedichte und kurzen Betankungszeiten. Darüber hinaus ist aufgrund der verschärften Klimaschutzziele zukünftig ein CO2-neutraler Betrieb der Verbrennungsmotoren von entscheidender Bedeutung. Dies kann durch den Einsatz alternativer Kraftstoffe, so genannter ReFuels, erreicht werden.

ReFuels werden auf Basis erneuerbarer Energien hergestellt. Dazu zählen Wasserstoff, synthetisch hergestellte Kohlenwasserstoffe und fortschrittliche Biokraftstoffe im Sinne der RED II (Renewable Energy Directive). Für fortschrittliche Biokraftstoffe werden Rohstoffe verwendet, die nicht in Konkurrenz zum Nahrungsmittelanbau stehen.

So besteht zum einen für Dieselmotoren die Möglichkeit, HVO (Hydrotreated Vegetable Oil) einzusetzen, das ohne fossile Ressourcen durch Hydrierung nachhaltiger biogener Reststoffe hergestellt wird. Damit können die Schadstoff- und CO2-Emissionen deutlich um bis zu 95 % reduziert werden.

Zum anderen ist perspektivisch sogar ein CO2-neutraler Motorbetrieb mit sogenannten E-Fuels möglich. E-Fuels sind synthetische Kraftstoffe, die mit Hilfe von Strom aus Wasserstoff und Kohlendioxid hergestellt werden. Synthetische Kraftstoffe unterscheiden sich von konventionellen Kraftstoffen durch den Herstellungsprozess und die damit verbundene Veränderung der chemischen Struktur. Sie können aus erneuerbaren Quellen gewonnen werden und werden dann als RFNBO (Renewable Fuels of Non-Biological Origin) bezeichnet.

Überblick über die verschiedenen Arten von Kraftstoffen

Herkömmliche Kraftstoffe

Paraffinische Dieselkraftstoffe werden in industriellem Maßstab nach dem Fischer-Tropsch-Verfahren auf der Basis von Synthesegas hergestellt. Grundsätzlich können bei diesem Verfahren fossile Rohstoffe wie Erdgas (GtL - Gas-to-Liquid) oder Biomasse (BtL - Biomass-to-Liquid) verwendet werden.

Künftig soll das gleiche Verfahren zur Herstellung von eDiesel unter Verwendung von regenerativ erzeugtem Wasserstoff und CO2 aus Verbrennungsprozessen oder der Luft eingesetzt werden, um einen CO2-neutralen Betrieb von Verbrennungsmotoren zu ermöglichen. Derzeit wird durch die Hydrierung von nachhaltigen biogenen ölhaltigen Reststoffen ein großer Teil des paraffinischen Kraftstoffs als HVO erzeugt. Diese sogenannten XtL-Kraftstoffe zeichnen sich nicht nur durch reduzierte CO2-Emissionen, sondern auch durch geringere Emissionen (NOx, Partikel) und eine bessere Kraftstoffqualität hinsichtlich Kälteverhalten und Oxidationsstabilität im Vergleich zu herkömmlichem Dieselkraftstoff aus.

Der so hergestellte Kraftstoff / HVO erfüllt die Spezifikationen der EN 15940 bzw. ASTM D975. DEUTZ bietet fast alle Baureihen bis zur EU V und US Tier 4 Abgasnorm an. Aufgrund ihrer Zusammensetzung können diese Kraftstoffe auch in jedem Verhältnis mit fossilem Diesel gemischt werden. Der Einsatz von HVO in allen bestehenden Motoren ist praktisch eine Selbstverständlichkeit und kann - zukünftig ergänzt durch eDiesel - einen entscheidenden Beitrag zur Defossilisierung von Dieselmotoren leisten.

Dieselkraftstoff ist ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffen. Die Qualität des Kraftstoffs ist von Land zu Land sehr unterschiedlich. In Ländern wie den USA, Japan oder der Europäischen Union sind die Dieselkraftstoffe für die besonderen Herausforderungen niedriger Emissionen und den Einsatz von Abgasnachbehandlungssystemen optimiert. In anderen Ländern hingegen gibt es noch Kraftstoffe von geringerer Qualität (Schwefelgehalt, Schmierfähigkeit, Verunreinigungen und Cetanzahl als Maß für das Verbrennungsverhalten).

Alternative Kraftstoffe

Bei Biodiesel oder FAME (Fettsäuremethylester) handelt es sich um so genannte umgeesterte Pflanzenöle, die dadurch den Eigenschaften von Dieselkraftstoff angepasst wurden. In Europa bildet häufig Rapsöl die Rohstoffbasis, so dass häufig auch von Rapsölmethylester (RME) gesprochen wird. Daneben werden in großem Umfang aufbereitete Altöle als Rohstoff eingesetzt.

Biodiesel wird in Europa, aber auch in vielen außereuropäischen Ländern wie USA, Mexiko, Brasilien, Argentinien, Malaysia und Indonesien überwiegend als Diesel-Biodiesel-Blend bis zu 40 %, teilweise aber auch als Reinkraftstoff eingesetzt. Grundsätzlich sind alle DEUTZ Motoren in Europa und den USA für die zulässigen Regelkraftstoffe nach EN 590 bzw. ASTM D975 freigegeben, die Blendanteile bis 7 % bzw. bis 5 % zulassen. Darüber hinaus liegen zahlreiche Freigaben für Motoren der Abgasstufen Tier 4, EU IV und V für höhere Biodiesel-Blendanteile (z.B. EN 16734 / EN 16709 / ASTM D7467) und für Reinkraftstoffe nach EN 14214 vor.

Unter Flüssiggas oder LPG (Liquified Petroleum Gas) versteht man Propan-Butan-Gemische, die bei Raumtemperatur und geringer Kompression (< 10 bar) flüssig sind. Wesentliche Vorteile von LPG sind die hohe Energiedichte im Gastank und die gegenüber Dieselmotoren vergleichbarer Größe geringeren CO2-Emissionen bei der Verbrennung im Motor. LPG fällt in der Regel bei der Erdölraffination an. Es wird aber auch bei der Herstellung von HVO (Hydrotreated Vegetable Oils) als Bio-LPG oder perspektivisch als ePropan mit einem sehr geringen Treibhausgasemissionspotenzial erzeugt.

Der Hauptbestandteil von Erdgas ist Methan. Je nach Lagerung, Transport und Betankung spricht man von CNG (Compressed Natural Gas) oder LNG (Liquified Natural Gas), wenn das Erdgas durch starke Abkühlung verflüssigt wird und dann in einem entsprechenden Lagerbehälter flüssig gehalten werden kann. Aufgrund der sauberen Verbrennung und des geringeren CO2-Ausstoßes gegenüber Dieselmotoren mit vergleichbarer Leistung ist Erdgas in den letzten Jahren verstärkt in den Fokus von Verbrennungsmotoren gerückt. Neben den fossilen Gasquellen kann Methan auch durch Vergärung von Biomasse oder durch Methanisierung von regenerativ erzeugtem Wasserstoff mit CO2 gewonnen werden. Man spricht dann von Biomethan oder eMethan.

Wasserstoff kann durch Elektrolyse mit regenerativem Strom erzeugt werden. Dabei wird Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Eine weitere Möglichkeit, Wasserstoff im Verkehr einzusetzen, ist die Herstellung synthetischer gasförmiger und flüssiger Kraftstoffe. Dabei wird Wasserstoff als Zwischenprodukt für die Herstellung von synthetischem Methan (Power-to-Gas-Methan/PtG-Methan) oder eFuels (auch Power-to-Liquids/PtL) verwendet.

Hydrotreated Vegetable Oil (HVO) ist ein so genannter paraffinischer Dieselkraftstoff, der aus nachwachsenden Rohstoffen wie pflanzlichen Ölen oder tierischen Fetten hergestellt wird. HVO ist ein umweltfreundlicher Kraftstoff, der dazu beiträgt, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern und die CO2-Emissionen im Verkehrssektor zu reduzieren. Er kann ohne Modifikationen in nahezu allen modernen DEUTZ-Motoren eingesetzt werden und bietet eine nachhaltige Alternative zu fossilem Dieselkraftstoff. Typischerweise werden an öffentlichen Tankstellen bis zu 26% HVO zusammen mit 7% Biodiesel dem Dieselkraftstoff beigemischt, der dann unter die aktuelle Dieselnorm EN 590 fällt.

Die Kohlenstoffintensität von erneuerbarem Propan - d. h. der Kohlenstoffausstoß für jede erzeugte Energieeinheit - ist geringer als bei herkömmlichem Propan, da es aus biobasierten oder erneuerbaren Quellen hergestellt wird. Es kann aus einer Vielzahl von erneuerbaren Rohstoffen hergestellt werden. Die heute gängigste Form von erneuerbarem Propan ist ein Nebenprodukt von erneuerbarem Diesel (HVO) und nachhaltigem Flugbenzin, das hauptsächlich aus Pflanzen- und Pflanzenölen, tierischen Fetten oder gebrauchtem Speiseöl hergestellt wird. Da es molekular identisch mit herkömmlichem Propan ist, kann es in bestehenden propanfähigen Motoren ohne jegliche Modifikation verwendet werden.