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The engine company. DEUTZ®

Anforderungen an Kraftstoffe für DEUTZ Motoren

DEUTZ Motoren werden heute in vielen verschiedenen Applikationen global eingesetzt. Die Qualität der Kraftstoffe ist dabei entscheidend für die Langlebigkeit der DEUTZ Aggregate und für eine Minimierung der Servicekosten.

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Außerdem beeinflusst der Kraftstoff den wohl wichtigsten Aspekt moderner Verbrennungsmotoren: das Emissionsverhalten. So kann zum Beispiel durch den Einsatz von Biogenen Kraftstoffen oder Flüssiggas der Schadstoff- und CO2-Ausstoß deutlich reduziert werden. Langfristig ist sogar ein CO2-neutraler Motorenbetrieb mit sogenannten E Fuels (synthetische Kraftstoffe) möglich.

Diesel

Dieselkraftstoff ist ein Gemisch aus verschiedenen Kohlenwasserstoffen. Die Qualität der Kraftstoffe ist dabei länderspezifisch geregelt. In Staaten wie den USA oder Japan bzw. in der Europäischen Union sind die Dieselkraftstoffe auf die besonderen Herausforderungen hinsichtlich niedriger Emissionen und dem Einsatz von Abgasnachbehandlungssystemen optimiert. In anderen Staaten gibt es aber noch weiterhin Kraftstoffe von geringerer Qualität hinsichtlich Schwefelgehalt, Verschmutzung sowie Cetanzahl als Maß für das Verbrennungsverhalten.

Biogene Kraftstoffe für DEUTZ Motoren

Ein wichtiger Baustein zur Minderung der Kohlendioxid-Emission und Schonung der fossilen Ressourcen ist die Substitution mineralölbasierter Kraftstoffe durch Biokraftstoffe. Kraftstoffe aus nachwachsenden, nachhaltig produzierten Biorohstoffen ermöglichen einen weitgehend geschlossenen CO2-Kreislauf, weil die Pflanzen, aus denen der Biokraftstoff erzeugt wird, bei ihrem Wachstum CO2 aus der Luft entnehmen. Deshalb kompensieren Biokraftstoffe im Vergleich zu fossilen Kraftstoffen zum großen Teil die Treibhausgaswirkung der CO2-Emissionen, die bei der Verbrennung im Motor entstehen. Biokraftstoffe müssen als Voraussetzung für den Marktzugang in die Europäische Union und als Ergebnis einer Zertifizierung, die auch den Anbau einbezieht, gesetzlich vorgegebene Nachhaltigkeitsanforderungen erfüllen. Diese Anforderungen sind verankert in der EU-Richtlinie 2009/28/EG „zur Förderung der Verwendung von Energien aus erneuerbaren Quellen“. Diese schließen auch den Nachweis der Treibhausgasminderung ein, der ab 2018 mindestens 50 Prozent gegenüber fossilen Kraftstoff betragen muss. In Deutschland wird inzwischen eine Treibhausgasminderung von durchschnittlich etwa 70 Prozent erreicht. Da auch der Transportsektor bzw. die Landwirtschaft gefordert sind, ihren Beitrag zur Treibhausgasminderung, nicht zuletzt infolge der Beschlüsse des Klimaschutzabkommens in Paris vom Dezember 2015, zu leisten, sind Biokraftstoffe eine der Alternativen neben der Verbesserung der motorischen Effizienz.

Zusätzlich begünstigen steigende Preise für fossile Kraftstoffe sowie nationale Steuervorteile und Biokraftstoffquoten eine wachsende globale Nachfrage an Biokraftstoffen. In Deutschland, Europa, aber auch vielen anderen außereuropäischen Ländern wie USA, Mexico, Brasilien, Argentinien, Malaysia und Indonesien werden momentan hauptsächlich Biodiesel als Dieselkraftstoff/Biodiesel-Blends, z. T. aber auch als Reinkraftstoffe eingesetzt.

Beim Biodiesel oder FAME (Fettsäure-Methyl-Ester) handelt es sich um sogenannte umgeesterte Pflanzenöle, die dadurch den Eigenschaften von Dieselkraftstoff angepasst wurden. In Deutschland bildet oft Rapsöl die Rohstoffbasis, sodass auch häufig von Rapsöl-Methylester (RME) gesprochen wird.

Biodiesel kann in geeigneten Motoren in reiner Form (B100) oder als Mischung mit Mineralöldiesel z. B. als B7 verwendet werden.

Selbstverständlich sind alle DEUTZ Motoren für die in Europa und den USA zulässigen Dieselkraftstoff/Biodiesel-Blends nach EN 590 (bis 7 %) bzw. ASTM D 975 (bis 5 %) freigegeben. Darüber hinaus liegen aber auch in hohem Umfang Freigaben für höhere Biodiesel-Mischungsanteile (EN 16734 / EN 16709 / ASTM D 7467) und für Reinkraftstoffe gemäß EN 14214 vor.

Zusammen mit der Entwicklung der DEUTZ Natural Fuel Engine® als erstem Industrieseriendieselmotor, der ausschließlich mit 100% Rapsöl betrieben werden kann, unterstreicht DEUTZ seine führende Stellung im Bereich biogener Kraftstoffe und unterstützt somit direkt die Vermarktung und den Absatz von Biokraftstoffen, um einen Beitrag für den in der Zukunft immer mehr zunehmenden Ersatz fossiler Kraftstoffe durch regenerative Kraftstoffe sowie für die sich daraus ergebenden Minderungen des Treibhauseffekts zu leisten.

Bereits 2007 wurde auf der Agritechnica der DEUTZ Natural Fuel Motor vorgestellt, der als erster Industriedieselmotor der damals gültigen Abgasstufe EU IIIB ausschließlich mit 100 % Rapsöl gemäß DIN 51605 betrieben werden konnte. Dieser Motor war eine Weiterentwicklung auf Basis der bewährten DEUTZ Motorbaureihen TCD 2012 und besteht im Wesentlichen aus einem DEUTZ Common-Rail-System DCR für eine optimale Zerstäubung und Verbrennung des Rapsölkraftstoffs, einem 2-Tank-System mit automatischer Umschaltung von Diesel bzw. Biodiesel auf Rapsöl sowie dem patentierten DEUTZ Fuel Management DFM.

Flüssiggas

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 bei der Verbrennung im Motor verminderte CO2-Emission gegenüber Dieselmotoren vergleichbarer Größe.

LPG fällt i. d. R. bei der Erdölraffinierung an. Es wird aber auch bei der HVO-Herstellung (Hydrotreated Vegetable Oils) als Bio-LPG mit einem sehr niedrigen Treibhausgasemissionspotential erzeugt.

DEUTZ hat hier die Baureihen G 2.2 und G 2.9 entwickelt, die ab 2019 in der Stufe EU V im Markt verfügbar sind.

Erdgas

Die Hauptkomponente von Erdgas ist Methan. Abhängig von Lagerung, Transport und Betankung spricht man von CNG (Compressed Natural Gas, komprimiertes Erdgas) bzw. LNG (Liquified Natural Gas, verflüssigtes Erdgas), wenn das Erdgas durch starke Abkühlung verflüssigt wird und dann in entsprechendem Lagerbehälter flüssig gehalten werden kann.

Aufgrund der relativ sauberen Verbrennung und der niedrigeren CO2-Emission gegenüber Dieselmotoren vergleichbarer Leistung steht Erdgas in den letzten Jahren verstärkt im Fokus bei den Verbrennungsmotoren.

Neben den fossilen Gasquellen kann Methan auch durch Vergärung von Biomasse oder durch Methanisierung von regenerativ erzeugtem Wasserstoff mit CO2 erzeugt werden. Man spricht dann auch von Biogas bzw. von Power-to-Gas (PtG).

Für den stationären Einsatz sind hier die bewährten Motoren G 914 und TCG 2015 verfügbar.

Daneben hat DEUTZ in einem Demonstrationsprojekt an einem TCG 3.6 in Kooperation mit der Universität Rostock, SAME-DEUTZ-Fahr und dem Thünen-Institut sowie mit finanzieller Unterstützung der Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) gezeigt, dass Erdgas erfolgreich in einer Traktorapplikation eingesetzt werden kann.

Paraffinische Kraftstoffe

Paraffinische Dieselkraftstoffe werden aktuell schon großtechnisch auf Basis von Synthesegas aus fossilen Rohstoffen, wie Gas oder hydrierten Bio-Ölen hergestellt. Man spricht dann von GtL (Gas-to-Liquid) oder HVO (Hydrogenated Vegetable Oils). Diese Kraftstoffe zeichnen sich durch weniger Emissionen und einer besseren Treibhausgasemission im Vergleich zum herkömmlichen Dieselkraftstoff aus. So erzeugter synthetischer Diesel-Kraftstoff ist aufgrund seiner Beschaffenheit mit fossilem Diesel in jedem Verhältnis mischbar. DEUTZ hat alle Baureihen der Abgasstufe EU IV für den Einsatz von paraffinischen Dieselkraftstoffen gemäß EN 15490 freigegeben.

Darüber hinaus sind im hohen Umfang auch ältere Motorenbaureihen ohne Abgasnachbehandlung freigegeben.

E-Fuels

Als E-Fuels werden synthetische Kraftstoffe bezeichnet, die mittels Strom aus Wasser und Kohlendioxid (CO2) hergestellt werden. In Abhängigkeit vom erzeugten Kraftstoff (gasförmig / flüssig) wird dieser Prozess entweder als Power-to-Gas (PtG) oder Power-to-Liquid (PtL) bezeichnet.

Perspektivisch wird die Bereitstellung von E-Diesel auf Basis von regenerativem Strom einen klimafreundlichen, CO2-neutralen Motorenbetrieb ermöglichen.

Das Prinzip ist hierbei, dass bei der Erzeugung die gleiche Menge CO2 aus der Atmosphäre gebunden wird, wie beim Verbrennungsvorgang emittiert wird. Dazu wird zunächst in einer Elektrolyse mit Hilfe regenerativ erzeugtem Strom aus Wasser Sauerstoff und Wasserstoff hergestellt. Der so gewonnene Wasserstoff reagiert im nächsten Schritt mit CO2 zu einem Synthesegas. Auf dieser Basis können sowohl gasförmige (Power-to-Gas) als auch flüssige Kraftstoffe (Power-to-Liquid) hergestellt werden.

Der Vorteil ist, dass - gegenüber der reinen Elektromobilität - bei bestehender Infrastruktur (Tankstellen) die erforderliche Energiemenge bei Industrieanwendungen durch einen flüssigen oder gasförmigen Kraftstoff bereitgestellt werden kann. Die Energiedichte eines solchen Kraftstoffes ist dabei deutlich höher, als bei Batterien des aktuellen Industriestandards.