Der Umbau von Fahrzeugen auf Erdgas

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1 Der Umbau von Fahrzeugen auf Erdgas Allgemeine Informationen: Fahrzeug: Bei Serienfahrzeugen trägt der Automobilhersteller allein alle Verpflichtungen gegenüber dem Kunden, die aus der Sachmängelhaftung entspringen. Eine Nachrüstung kann diese Verpflichtungen für das Antriebssystem außer Kraft setzen und sie auf den nachrüstenden Betrieb bzw. den Nachrüstsystemhersteller übertragen. Alle Komponenten der Gasanlage von Serienfahrzeugen unterliegen den hohen Qualitätsanforderungen der Automobilzulieferindustrie und sind mehrfach nach internationalen Standards auf ihre Langlebigkeit geprüft. Die Fahrzeuge durchlaufen im Entwicklungs- und Produktionszyklus die gleichen Sicherheits- und Crashtests wie die Fahrzeuge mit konventionellen Kraftstoffen. Dies ist bei nachgerüsteten Fahrzeugen nicht der Fall. Die Gastanks werden beim werksseitigen Einbau teilweise im Unterboden des Fahrzeugs montiert, so dass zumeist kein oder nur geringer Platzverlust im Kofferraum hingenommen werden muss. Nachrüstungen hingegen sind meist mit einem Platzverlust im Kofferraum verbunden. Die Motoren und der Katalysator können bei Serienfahrzeugen auf die höhere Verbrennungstemperatur und die höhere Klopffestigkeit von ERDGAS optimiert werden. Das Abgasverhalten wird in der Typgenehmigung und seit dem in der neuen Zulassungsbescheinigung (Teil 1), die den Kraftfahrzeugschein ersetzt, dokumentiert. Die Bestimmung des Abgasverhaltens bei individuell nachgerüsteten Fahrzeugen verbietet sich meist aus Kostengründen. Dies könnte möglicherweise dazu führen, dass Serienfahrzeuge steuerlich besser eingestuft werden. Verfügbarkeit des Tankstellennetzes in Deutschland: Dank eines ausgereiften Systems mit genormten Zapf- und Füllstutzen ist der Tankvorgang sicher und leicht zu handhaben. Er dauert genauso lang wie beim Benzin- oder Dieseltanken. Besonders angenehm ist, dass beim Erdgastanken keine giftigen Dämpfe entweichen können. Gegenwärtig stehen über 870 Erdgastankstellen zur Verfügung 85 % davon bereits als

2 öffentliche Marken-Tankstellen. Technologiestand heute: Erdgasfahrzeuge rechnen sich über die geringen Kraftstoffkosten. In der Anschaffung sind sie zwar teurer als die Dieselvariante, diese Mehrkosten amortisieren sich allerdings je nach Modell bereits ab einer jährlichen Laufleistung von km über den Verbrauch von vergleichsweise günstigerem Erdgas. Die Kosten liegen derzeit rund 50 Prozent niedriger als bei Superbenzin und etwa 30 Prozent unter dem aktuellen Dieselpreis. Auch gegenüber Flüssiggas beträgt die Kostenersparnis beim Tanken von Erdgas bezogen auf den Energiegehalt rund 20 Prozent. Erdgas ist als Kraftstoff gemäß neuem Energiesteuergesetz (2006) bei der Mineralölsteuer bis 2018 begünstigt. Damit bleibt Erdgas tanken auch dauerhaft preiswert. Ferner bieten viele Energiedienstleister Fördermittel für die Anschaffung von Erdgasfahrzeugen an. Seit 2009 gibt es eine neue Motorengeneration für Erdgasfahrzeuge auf dem Markt, die u.a. als Turbo-CNG oder TNG (Turbo Natural Gas) beworben wird. Hierzu wurden bereits existierende Turbo-Benziner-Motoren weiterentwickelt und die bekannten Komponenten von Benzin Motoren, beispielsweiße ein Abgasturbolader (ATL), angepasst. In anderen Modellen kommt außerdem ein Kompressor zum Einsatz, der durch die erhöhte Verdichtung und durch den Aufbau von zusätzlichem Ladedruck den Wirkungsgrad bedeutend steigert. Zu den aktuellen und früheren Modellen, die Serienmäßig auch als CNG- Version angeboten werden Zählen BMW: 316g, 518g Citroen: Berlingo, C3 Chevrolet: Aveo, Cavalier Fiat: Punto, Punto Evo,Panda,Siena Ford: Focus, Mondeo, Transit, C-Max Honda: Civic Hyndai: Santro Merzedes-Benz: E200, Sprinter, B-Klasse Opel: Zafira, Astra Peugeot: Partner, Boxer Renault: Kangoo, Espace Toyota: Corolla, Innova Volkswagen: Caddy, Touran, Passat, Golf Volvo: S80, S70, S6

3 Vorteile von Erdgas: Erdgas ist deutlich günstiger als Benzin- oder Dieselkraftstoff. Für 1 Kilo Erdgas zahlt man im Schnitt ca. 80 Cent. Dabei entspricht der Energiegehalt von einem Kilo Erdgas in etwa dem von 1,5 Liter Benzin. Erdgasfahrzeuge können also mit einem Kilo Erdgas weiter fahren als Benziner mit einem Liter Super. Mit einem Erdgas Fahrzeug lassen sich je nach Modell und Fahrzeugklasse mindestens 500 Euro pro Jahr sparen. Der Erdgasantrieb rentiert sich damit ab einer Jahreslaufleistung von ca Kilometern. Die erhöhten Anschaffungskosten gegenüber einem rein benzinbetriebenen Fahrzeug haben sich also schnell wieder amortisiert. Mit einem Erdgasbetriebenen Fahrzeug lässt sich aber nicht nur eine Menge Geld sparen, sondern man schont auch die Umwelt! Denn der Schadstoffausstoß bei erdgasbetriebenen Fahrzeugen ist im Vergleich zum Benzin- oder Dieselfahrzeugen deutlich geringer. Mit Erdgas betriebene Motoren sind deutlich leiser als Benzin- oder Dieselmotoren und haben wegen der besonders sauberen Verbrennung eine höhere Lebensdauer. Funktionsweise des Erdgasantriebs Der Antrieb funktioniert eigentlich wie bei einem Ottomotor (Benzinmotor) auch. Statt Benzin-Luftgemisch wird Gas-Luftgemisch in den verbrennungsraus eingelassen. Dazu brauchen wir eine Zusätzliche Gasleitung. Entzündet wird das Gas-Luftgemisch wie bei einem Ottomotor auch durch die Zündkerze.

4 Die Erdgas Umrüstung Die meisten Fahrzeuge können problemlos auf Erdgasbetrieb umgerüstet werden. Die Fahrzeuge werden mit einem sogenannten Umrüstsatz bzw. ein Umrüstkit ausgestatten. Für die Erdgas Umrüstung brauchen wir. Einen Gastank Ein Gemischaufbereitungssystem Eine Elektronische Steuerung Es gibt Zwei Möglichkeiten Bivalente Fahrzeuge (auch bifuel genannt) können sowohl mit dem Treibstoff Erdgas als auch mit Benzin fahren. Durch Betätigen eines Schalters oder automatisch kann der Betrieb zwischen den Kraftstoffen jederzeit gewechselt werden. Dadurch ist die Reichweite der Fahrzeuge vergleichbar mit konventionell angetriebenen Personenkraftwagen. Der Umschalter von Gasbetrieb auf Kraftstoffbetrieb Monovalente Fahrzeuge (monofuel) werden nur mit komprimiertem Erdgas betrieben oder haben einen zusätzlichen Nottank für maximal 15 Liter Benzin. Die Motoren bei monovalenten Fahrzeugen sind auf den Erdgasbetrieb technisch besser abgestimmt, der einen optimierten Kraftstoffverbrauch und geringere Schadstoffemissionen bietet. Einblick in die Technik Erdgas (CNG) = CNG heißt Compressed Natural Gas. Erdgas ist hauptsächlich Methan (CH 4 ).

5 Erdgas wird aus fossilen Lagerstätten gewonnen. Erdgas wird unter hohem Druck ( bar) gasförmig im Tank gespeichert. Erdgastanks und -Leitungen müssen für hohen Druck ausgelegt sein. Je nach Modell variieren die Tankgrößen stark; oft sind bei einem Modell mehrere Tankgrößen wählbar Vergleich CO 2 Ausstoß bei einem Diesel/Erdgas Pkw Erdgas 157g/km * 100 = 15700g/100km = 15.7 kg/100km Diesel 149g/km * 100 = 14900g/100km = 14.9 kg/100km 15.7 kg/100km * 70 = 1099 kg/7000km 14.9 kg/100km * 70 = 1043 kg/7000km 1Fahrzeug im Monat 1099 kg/7000km * 12 = kg 1043 kg/7000km * 12 = kg 1Fahrzeug im Jahr kg * 30 = kg kg * 30 = kg 30 Fahrzeuge im Jahr Erdgas Tonnen Co2 Ausstoß bei 30 Fahrzeuge im Jahr Diesel Tonnen Co2 Ausstoß bei 30 Fahrzeuge im Jahr Kostenvergleich Im nachfolgenden Punkt wird unter anderem ein Kostenvergleich zwischen Dieselantrieb und Erdgasantrieb durchgeführt. Ebenso wird kurz auf Gesundheitsgefährdung und Schadstoffbelastung eingegangen. Beschaffung der Vergleichsdaten: Die für die Rechnungen verwendeten Daten stammen einerseits aus Angaben die von den Ausbildungsbetrieben zur Verfügung gestellt wurden, andererseits aus eigenständigen Internetrecherchen. Da nicht für alle Bereiche Daten zur Verfügung standen musste für manche Angeben Schätzungen vorgenommen werden. Auf die genaue Herkunft (Einzelnachweis) der Daten wird verzichtet, jedoch wurden alle Verwendeten Internetseiten in den Quellenangabe aufgelistet. Als Ausgangssituation wird von einem mittelständischen Unternehmen in der Automatenbranche ausgegangen, das für Kundendienste eine Fahrzeugflotte von 30 Technikerautos unterhält. Diese soll auch zukünftig in gleicher Stärke beibehalten werden. Die Fahrzeuge sind vom Typ VW Caddy und mit einem 1,61 TDI Dieselmotor mit 75 KW ausgestattet. Die durchschnittliche monatliche Laufleistung liegt bei 7000 Km, also ca Km/Jahr.

6 Listenangaben des Herstellers zu Folge hätte das Fahrzeug bei einer Kombinierten Nutzung von Stadt und Überlandfahrten einen Verbrauch von 5,7l / 100 Km, Dieselkraftstoff. Praxiswerte liegen jedoch bei 6 8l / 100 Km. daher wird folgend mit einem Verbrauch von 7,0l / 100km ausgegangen. Da die Umrüstung beziehungsweise Erweiterung auf Erdgas bei einem mit Dieselkraftstoff betriebenen Fahrzeugs nicht möglich oder wirtschaftlich unsinnig ist, wird im Weiterem nicht näher darauf eingegangen. Die Umrüstkosten belaufen sich je nach Modell auf Beträge zwischen 1500 Euro und 4500 Euro Anschaffungskosten: Der Anschaffungspreis von Fahrzeugen, die mit Erdgas bzw. der Kombination Erdgas und Benzin (als Reservekraftstoff) betrieben werden, ist höher als der von Dieselfahrzeugen. Die Mehrkosten befinden sich in der Größenordnung zwischen 1000 Euro und 3000 Euro Unser Beispiel: VW Caddy 1,61 l TDI 21118,45 VW Caddy 2,0 l Maxi ECO Fuel 22883,70 Differenz 1765,25 Wurden jeweils die Grundpreise aus der Verkaufspreisliste ausgewählt. Es wurden keine weiteren Ausstattungsmerkmale dazu gebucht. Die Mehrkosten für zusätzliche Ausstattung ist bei beiden Fahrzeugtypen gleich. Die Preisdifferenz liegt in der Spanne die als allgemeine Angabe im Internet recherchiert wurde. Für Großkunden bestehen weitere Rabattangebote die sind jedoch ebenfalls auf beide Fahrzeugtypen anwendbar. KFZ-Steuer Die KFZ- Steuer wird für diese beiden Fahrzeuge, welche beide die Abgasnorm Euro 5 erfüllen, wie folgt berechnet. Pro 100ccm Hubraum werden 6,75 berechnet TDI Motor ccm 16 x 6,75 = 108,00 /Jahr Erdgas Motor ccm 20 x 6,75 = 135,00 / Jahr Es gibt Modelle mit geringer Leistung, die weniger CO² pro gefahrenem Km ausstoßen. Diese sind in der Steuer um sehr viel günstiger. In unserem Fall trifft dies aber auf beide Modelle nicht zu. Versicherung: Für unsere Recherchen wurde ein Angebot über einen Online Versicherungsrechner erstellt. Es wurden die gleichen Rahmenangaben gesetzt. Der Verwendete Rechner war am Bedienungsfreundlichsten und soll lediglich den Kostenunterschied darstellen. Es bestehen sonst keine weiteren Beziehungen zu diesem Anbieter. Es gibt sowohl günstigere als auch teurere Anbieter. TDI Motor 1629,54 Erdgas Motor 1680,52

7 Differenz 50,98 Kraftstoffverbrauch: Für die Verbrauchskosten wurde ein Durchschnittswert der letzten Wochen ermittelt. Dieselkraftstoff Erdgas 1,459 /Liter 0,949 /Liter 1 Kg Erdgas als Kraftstoff entspricht etwa 1,2 1,3 Liter Dieselkraftstoff. Der Energiegehalt zählt. Um die Angaben vergleichen zu können muss man den Heizwert der Brennstoffe miteinander vergleichen. Bei Erdgas liegt dieser bei 11,3 13 KWh /kg bei Diesel liegt dieser bei 11,8 KWh / kg Um den Gleichen Heizwert zu erlangen wie 5 kg Erdgas braucht man 6 Liter Diesel. Erdgas ist derzeit als Kraftstoff konkurrenzlos günstig. Das liegt daran, dass es bis 2018 in der Öko- Mineralölsteuer einen vergünstigten Tarif hat. TDI Motor: 7000 km Laufleistung pro Monat x12 Monate = km/ Jahr gerundet auf 85000/Jahr. Verbrauch von 7,0 Liter/ 100km Fahrleistung. = x 7 Liter = 5950 Liter 5950 Liter x 1,4599 /Liter =8681,05 Euro Erdgas Motor: Laut Herstellerangaben verbraucht der Motor bei gemischter Fahrweise ( Stadt + Überland) 5,8 kg auf 100km. Dieser Wert wurde Fairness halber wie bei Diesel auch auf ein realistisches Niveau angehoben auf 7,0kg / 100km 5950 kg x 0,949 /kg = 5646,55 Differenz = 3034,50 In der Praxis werden Firmen mit großen Kraftstoffverbrauch ein Rabatt gewährt. Dies wurde uns bei Diesel von den Ausbildungsbetrieben bestätigt. Die Forschungen haben ergeben, dass dies auch für Erdgas zutrifft. Also dadurch keine Vorteile für einen Kraftstoff. Zur Verdeutlichung ein Beispiel:

8 Wenn man für 10,00 tankt: Mit Erdgas kommt man Mit Diesel kommt man Differenz: Jährliche Kosten 150,53 Km 97,91 Km 52,62 Km TDI Erdgas Differenz Kraftstoff 8681, , ,50 Steuer 108,00 135,00 127,00 Versicherung 1629, ,52 50, , , ,52 Anschaffungskosten 21118, , ,25 Alle Angaben Bruttopreise incl. Steuern Abgaswerte: Bei der Verbrennung von Dieselkraftstoff werden Rückstände verschiedenster Art gebildet. Abhängig sind diese u.a. von der Motorleistung, der Arbeitslast und der Motorauslegung. Durch vollständige Verbrennung des Kraftstoffes kann die Schadstoffbildung enorm gesenkt aber nicht ganz eingedämmt werden. Dazu tragen z.b. eine exakte Einspritzung, eine sorgfältige abgestimmtes Kraftstoffgemisch, aber auch dessen optimale Verwirbelung bei. Bei einer realen Verbrennung entstehen primär Wasser (H 2 O) und ungiftiges (CO 2 ) Kohlenstoffdioxid. Sekundär entstehen jedoch auch Kohlenstoffmonoxid (CO); unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC), Stickoxide (NO x ), Schwefeldioxid (SO 2 ), Schwefelsäure (H 2 SO 4 ) und Ruß vor allem Rußpartikel Bei einer vollständigen Verbrennung von Erdgas auch als CNG (Compressed Natural Gas) bezeichnet, entsteht aus CH 4 die Produkte Wasser und CO 2 Bei der Verbrennung von Kraftstoff emittiert der Dieselmotor den wahrscheinlich gefährlichsten Schadstoff, der bei der Verbrennung von Kraftstoffen entsteht. Dieselruß. Der Ruß ist deshalb so gefährlich, weil die Partikel Größe (Durchmesser < 1 Mikrometer = mm ) so klein sind und beim Einatmen tief in die Lunge eindringen. Daher ist der Ruß stark Krebserregend Pro Liter Diesel werden 13% mehr CO 2 Emissionen ausgestoßen als bei der Verbrennung von 1 Liter Benzin Anfang der 90er Jahre lag der Anteil von Dieselfahrzeugen bei 15% (gemessen an der Zahl der Neuzulassungen) Heute liegt sie bei 45% der Neuzulassungen. In Deutschland sind derzeit ca Erdgasfahrzeuge in Betrieb von Weltweit ca das sind 1% Die CO 2 Abgaswerte für unseren Vergleichsfahrzeuge liegen bei: TDI 1,6 l Motor mit 75 KW : 149 g/km Erdgas 2,0 l Motor mit 80 KW : 157 g/km

9 Diese Angaben sind Herstellerangaben für ein Kombienierte Fahrweise (Inner- und Außerorts verkehr) Der Erdgasmotor hat hier leicht höhere Werte. Dies ist mit seinem Großen Hubraum zu erklären. Diese Motorvariante ist jedoch die einzig angebotene. Weitere Vor- und Nachteile von Erdgasantrieb Vorteile Problemlose Einfahrten in Umweltzonen Motor verbrennt sparsamer und effizienter Kommunen und Energieversorger fördern oft den Umbau bzw. die Neuanschaffung grünes Image einer Firma kann beworben und positiv verkauft werden, dadurch Vorteile bei Kunden/Geschäftspartnern Partikelfreie Abgase Weniger Fahrgeräusche/Lärm Weniger Verbrauch an Motoröl wie Dieselmotoren Betrieb auch mit CO 2 neutralem Biogas möglich Gas wird in Pipelines transportiert, der wegfallende Transport mit LKW entlastet die Umwelt Nachteile schwerer Motor eingeschränkte Verfügbarkeit im benachbartem EU Ausland In Deutschland ca. 900 Tankstellen höhere Anschaffungskosten beim Fahrzeug

10 Persönliche Stellungnahme Unser Projekt hatte das Ziel herauszufinden, wie viel CO 2 man einsparen kann, wenn man alternative Kraftstoffe verwendet. Das Thema war jedoch sehr umfangreich und wurde auf Grund eines Zeitplans und der zu vergebenden Arbeiten auf den Kraftstoff Erdgas beschränkt. Hierzu wurden grob in 3 Fachgebiete unterteilt: Umweltaspekte, Technische Aspekte und Kostenrechnung. Diese Fachgebiete wurden eigenständig erarbeitet und am Ende zusammengefügt. Es wurden in mehreren Sitzungen die Ereignisse vorgestellt und diskutiert und am Ende eine gemeinsame Projektarbeit erstellt. Schwierigkeiten ergaben sich dadurch, dass das Thema absolutes Neuland für uns war und wir uns langsam mit einem komplett neuem Fachgebiet auseinander setzten mussten. Hierzu wurden die unterschiedlichsten Quellen herangezogen. Die Arbeit stellte daher eine Herausforderung dar. Diese wurde jedoch von uns mit Freude bearbeitet. Es liegt Ihnen nun eine Arbeit vor, die wir nach bestem Verständnis und Wissen zusammengestellt haben. Die Arbeit stellte sich als sehr interessant heraus, obwohl wir zu anfangs von nichts eine Ahnung hatten und nicht wussten wo wir anfangen sollten. Wir sind dadurch keine Experten geworden, könnten aber jetzt mit dem einen oder andern Fachbegriff etwas anfangen. Empfehlung Nach bearbeiten unseres Themas sind wir für uns zu dem Entschluss gekommen, das vieles für den Treibstoff Erdgas spricht, man aber trotzdem genau überlegen muss, ob es der richtige Antrieb für seine Ziele ist. Die CO 2 die direkt ausgestoßen werden sind nicht niedriger als bei einem vergleichbaren Diesel PKW. Jedoch die Gesamtbilanz ergibt, das der Erdgasmotor umweltfreundlicher ist. Für unsere beschriebene Ausgangssituation mit den 30 PKWs empfehlen wir eine Testphase durchzuführen. Die Mehrkosten für die Autoerdgasanschaffung amortisieren sich bereits innerhalb eines Jahres. Die Fahrzeuge haben eine Leasingzeit von 2-3 Jahren je nach Laufleistung. Also würden nach unseren Rechnungen sich garantiert Kosten einsparen. Daher schlagen wir vor, die nächsten fünf Fahrzeuge, die angeschafft werden sollten über Erdgasantrieb verfügen. Nur so kann man für sich persönlich herausfinden, ob es genügend Tankstellen gibt, ob ein Auto wartungsanfällig ist, man mit dem Antrieb und mit dem Fahrverhalten zufrieden ist.

11 Quellenangaben autokostencheck.de autogaszentrum-donau.de erdgas-mobil.de gib_gas.de erdgas-tanken.de sw-wallduern.de clever-tanken.de gas-tankstellen.de volkswagen.de erdgas-mobil.de KFZTech.de gas-tanken.info evf.de huk24.de