METHAN ALS KRAFTSTOFF FÜR FAHRZEUGE

Ein expandierender Kraftstoff

Das aus dem Kivusee gewonnene Methangas kann auch hervorragend als Kraftstoff für Strassenfahrzeuge genutzt werden. In Frankreich ist solcher Kraftstoff als GNV bekannt: Gaz de Natur pour Vehicule. Es wird in Spezialbehältern bei 200 bar komprimiert und in gasförmiger Form gespeichert. Die Gasmenge von 1 m3 bei 1 bar Druck und 20°C Temperatur entspricht ungefähr einem Liter Dieselkraftstoff. Die thermische Energiemenge (is) des Methangases beträgt 8.9 bis 12.8 kWh/m3, abhängig von anderen Gasanteilen, insbesondere von CO2.

Wegen der eingeschränkten Größe von Hochdrucktanks in Fahrzeugen ist deren Reichweite auf kürzere Entfernungen begrenzt. Trotzdem bietet Methankraftstoff eine attraktive Alternative für Busse, Taxis, Zuliefererfahrzeuge usw.

Umweltbeeinflussende Vorteile

Die Verbrennung von Naturgas hinterläßt weniger giftige Verschmutzungen. Kein Schwefel, Blei oder Benzene. Keine meßbaren Partikel. Kein Gestank oder schwarzer Rauch aus Abgasrohren.
Mögliche Reduzierung globaler CO2-Emissionen, weil dieser Kraftstoff die kleinste Kohlenwasserstoff-Formel enthält.

Chemische Gleichung für die Verbrennung von Methangas in Luft: CH4 + 2(02 + 3.76 N2) = 2 H2O + CO2 + 2 53.76 N2) + Energie

Chemische Gleichung für die Verbrennung von Dieselöl in Luft: C12 H26 + 37/2(02+3.76N2) = 12 CO2 + 13 H2O + 37/2 (3.76 N2) + Energie

Gasbetriebene Fahrzeuge

Methangas ist sehr hochoktanisch (120 - 130), was die Verwendung in funkengezündeten Maschinen hoher Leistung erlaubt. Die Oktanzahl gewöhnlichen Treibstoffes in Frankreich beträgt zum Vergleich nur 95. Die Oktanzahl bemißt das Widerstreben eines Kraftstoffes gegen die Selbstzündung, wenn er komprimiert und erhitzt wird. Je größer sie ist, umso besser ist die Eignung in Maschinen hoher Leistung.

Mit Naturgas angetriebene Leichtfahrzeuge haben Benzinmotoren mit Gaseinspritzung. Damit sie mit beiden Kraftstoffen, sowohl mit Benzin als auch mit Gas, betrieben werden können, ist das Volumenverhältnis auf Benzin eingestellt. Dies erlaubt jedoch keinen Betrieb gemäß der Oktanzahl von Methangas - mit einer für den Gasbetrieb angepassten Maschine wird der Verbrauch geringer ausfallen.

Schwere Fahrzeuge sind mit umgerüsteten gezündeten Dieselmaschinen ausgestattet: Verringerung des Volumenverhältnisses, spezielle Einrichtungen für das Anlassen und die Gaseinspritzung (der Maschinenzyklus ist nicht mehr der des Dieselmotors, sondern der des Zündungsmotors). Hierbei wird das ganze Leistungspotenzial des Gases erreicht, aber eine Verbrennung im Parallelbetrieb ist nicht möglich.

Gasspeicherung in Fahrzeugen

Die Gastanks in französischen Stadtbussen sind in Behälter-Gebinden zu sieben gruppiert (Erweiterungsmöglichkeit für 9), mit einem Gesamtvolumen von 882 Litern (Einzelbehältervolumen 126 Liter) bei 200 bar, was einem Gasvolumen von 210 m3 bei Normalbedingungen entspricht. Diese Menge ist das Äquivalent von 210 Litern Dieselkraftstoff und erlaubt einem Bus eine Reichweite von 300 bis 400 km. Diese Tanks aus Kohlenstofffasern und Epoxydharz (oder Aluminium) sind für einen maximalen Betriebsdruck von 288 bar und einem minimalen Arbeitsdruck von 20 bar ausgelegt. Der höchstzulässige Druck beträgt 600 bar.

Bei Leichtfahrzeugen ist der Tank hinter den Vordersitzen montiert. Einige Hersteller bringen den Tank im Fahrzeugboden unter, um den Nutzraum nicht zu verringern (siehe PKW oben auf der Seite).

Verteilung von Methan-Brennstoff

Eine Tankstelle für Naturgas ist komplexer als ihre traditionelle Schwester, weil das Gas in komprimierter Form vorliegt.

Zwei Arten von Abfüllstationen sind möglich:

Einfache Komprimierung bei 200 bar. Der Füllvorgang verläuft ziemlich langsam (mehrere Stunden). Stellplätze zum Zwecke der Abfüllung müssen vorgesehen werden.

Schnellabfüllung mit anschließender Lagerung bei hohem Druck (250 bar) erlaubt das Befüllen auf vorgesehenen Fahrstreifen. Diese Variante ist offensichtlich teurer als die vorherige. Eine Abfüllstation mit hoher Kapazität (ungefähr 500 Fahrzeuge) kostet etwa 500 K€. Eine Station mittlerer Kapazität (50 Fahrzeuge) kostet 80 K€.

Der Einzel-Kompressor

Dieses Gerät geringer Dimension erlaubt das Befüllen eines Privat-PKWs in wenigen Stunden (ungefähr 5 Stunden). Es ist für kleine Fuhrparks vorgesehen. In Frankreich kostet es etwa 5.000 €.

Sicherheitsvorkehrungen

Wegen seiner Zusammensetzung ist Naturgas nicht giftig und leichter als Luft (Dichte 0,55). Es steigt daher sehr schnell in die Atmosphäre auf (0,8 m/s), was eine Ansammlung in Bodennähe im Falle einer Leckage verhindert. Nicht zu verwechseln mit GPL (Gaz de Petrole sous form Liquide: eine Mischung aus Butan und Propan), das eine Dichte von 2,15 aufweist und sich im Falle eines Lecks in Bodennähe ausbreitet.

Risiko durch Feuer oder Explosion

Zur Verbrennung von Naturgas bedarf es:
- eines Gas-Luft-Mischungsverhältnisses zwischen 5% und 15 %,
- einer spontanen Zündtemperatur von 540°C,
- eines abgegrenzten Raumes.

Die Mischung aus Luft und Naturgas hat einen sehr geringen zündungsfähigen Bereich und die nötige Temperatur für eine Selbstzündung ist sehr hoch. Eine Entflammung beim Betrieb von Fahrzeugen ist sehr unwahrscheinlich.

Tests haben gezeigt, dass Methangas einer der sichersten Brennstoffe ist.

Risiko durch Atemlähmung oder Ersticken

Naturgas ist ungiftig
- 80 bis 95% Methan
- keine giftigen Anteile
- kein Kohlenmonoxid
Im Falle einer Leckage verdrängt Naturgas die Luft und schneidet einer Person in einem geschlossenen Raum die Sauerstoffzufuhr ab.

Wegen der raschen Ausbreitung von Naturgas ist dieses Risiko in gut belüfteten Räumen jedoch sehr gering und für Fahrzeugnutzer im Freien noch geringer.