Kraftstoff

Ein Kraftstoff, häufig auch Treibstoff genannt, ist ein Stoff, dessen Energieinhalt durch Verbrennung oder andere Energieumwandlungsformen für technische Systeme nutzbar gemacht wird. Viele Kraftstoffe werden häufig in Fortbewegungsmitteln (Fahrzeug, Flugzeug, Schiff...) verwendet. Da sie in diesen mit transportiert werden müssen, werden dort häufig Stoffe mit einer hohen Energiedichte eingesetzt.

Entwicklung der Kraftstoffpreise für Superbenzin in Deutschland seit 1950 (ab 1986 bleifreies Superbenzin)

Entwicklung der Kraftstoffpreise für Diesel in Deutschland seit 1950

Kraftstoffe werden Verbrennungsmotoren zugeführt, im Gegensatz dazu steht der Begriff Brennstoff, der auf die Verwendung zur Wärmegewinnung hinweist. Diese Definition der Begriffe ist unabhängig von der chemischen Zusammensetzung, so ist Diesel ein Kraftstoff, der chemisch fast unverändert unter der Bezeichnung 'Heizöl EL' als Brennstoff verwendet wird.

Arten von Kraftstoffen

Feste Kraftstoffe

Biomasse (Holz, Stroh...)
Kernbrennstoff (Uran, Plutonium)
Kohle in der Dampflok/Dampfschiff
Festbrennstoff (z.B. Feststoffrakete)
Wachs
Kohlestaub, wurde nach dem Dieselprinzip mittels Pressluft in den Brennraum eingeblasen und entzündete sich selbst. (Kohlestaubexplosion)

Flüssige Kraftstoffe

Kerosin bzw. Petroleum
Benzin (Ottokraftstoff)
Diesel
Alkylatbenzin
Biodiesel
Ethanol - Ethanol als Kraftstoff
Flüssigerdgas (auch: LNG Liquified Natural Gas)
Flüssiggas (auch: Autogas oder LPG bzw. Liquified Petroleum Gas)
Methanol
Pflanzenöl
Silan (in Entwicklung)
Emulsionskraftstoff (meist Wasser in Diesel, zur Schadstoffminderung durch Temperatursenkung)
Schweröl
Wasser

Gasförmige Kraftstoffe

Blaugas
Druckluft
Erdgas (auch: CNG Compressed Natural Gas)
Ethen = (auch Holzgas)
Wasserstoff

Verfahren zur Herstellung oder Gewinnung von Kraftstoffen

Kohlevergasung
Elektrolyse (für Wasserstoffherstellung)
Erdölraffinerie
Gas-to-Liquids
Alkoholische Gärung

Vergleich von Kraftstoffen

Superbenzin: Dichte 740 kg/m³ flüssig, Heizwert 12,0 kWh/kg
Diesel: Dichte 830 kg/m³ flüssig, Heizwert 11,8 kWh/kg
Ethanol: Dichte 789 kg/m³ flüssig, Heizwert 7,44 kWh/kg
Autogas (LPG/GPL): Dichte 540 kg/m³ flüssig, Heizwert 12,8 kWh/kg
Erdgas H-Gas (CNG/GNV): Dichte 0,81 kg/Nm³ (Normkubikmeter) gasförmig, Heizwert 13,0 kWh/kg
Erdgas L-Gas (CNG/GNV): Dichte 0,82 kg/Nm³ gasförmig, Heizwert 11,3 kWh/kg

Alternative Kraftstoffe

Als alternative Kraftstoffe werden Kraftstoffe bezeichnet, die herkömmliche aus Mineralöl hergestellte Kraftstoffe ersetzen können.

Bio-Ethanol wird aus Zuckerrüben oder Weizen gewonnen. Ab 2005 wird es dem normalen Benzin beigemischt. In Brasilien fahren bereits viele Automobile damit, siehe Flexible Fuel Vehicle und Ethanol als Kraftstoff. Problem: Erhöhte Abgaswerte.
Biodiesel wird aus mit Methanol veresterten Pflanzenölen hergestellt. Basis der Pflanzenöle ist unter anderem der Samen der Rapspflanze. Er wird auch dem mineralischen Diesel aus Klimaschutzgründen beigemischt. Da die Eigenschaften von Biodiesel in vielen Punkten denen von mineralischem Diesel sehr ähnlich sind, können auch nicht umgerüstete Dieselmotoren mit diesem Kraftstoff betrieben werden. Da sich Biodiesel wie ein leichtes Lösungsmittel verhält, können unter Umständen Dichtungen und Schläuche im Kraftstoffsystem angegriffen werden, wenn diese nicht beständig gegen Biodiesel sind. Nachteilig ist der hohe Aufwand zur Herstellung und die geringe Dezentralität der in Deutschland betriebenen Biodieselanlagen. Zudem kann Biodiesel eine große Menge Wasser aufnehmen, was zu Korrosionsproblemen an der Einspritzausrüstung führen kann.
Biogas kann wegen der Größe der Anlage zur Erzeugung bisher nur für stationäre Motoren und zu Heizzwecken eingesetzt werden.
BtL-Kraftstoff (Biomass to Liquid) wird auch von der Firma CHOREN Industries GmbH unter dem Markennamen SunDiesel vertrieben. Er wird aus Holz, Stroh oder anderer Biomasse gewonnen. BtL befindet sich noch in der Testphase und hat noch einen großen Forschungsbedarf. Vorteil: Die ganze Pflanze kann genutzt werden. Auch konventionelle Dieselfahrzeuge können damit fahren. Eine Gesamtenergiebilanz der BTL-Prozesse liegt derzeit noch nicht vor.
Reine Pflanzenöle z.B. aus Leindotter, Raps oder Sonnenblume, auch Pöl oder Naturdiesel genannt, können als Kraftstoff in Dieselmotoren eingesetzt werden. Insbesondere die höhere Viskosität gegenüber Dieselkraftstoff führt dazu, dass zum dauerhaften Betrieb von Dieselmotoren mit Pflanzenöl eine Anpassung des Kraftstoff- und Einspritzsystems notwendig wird. Die Vorteile von Pöl sind neben der CO₂-Neutralität die Möglichkeit der dezentralen Herstellung, die hohe Energiedichte, das geringe Gefahrenpotential für Mensch und Umwelt (nicht wassergefährdend, kein Gefahrgut, ungiftig, hoher Flammpunkt).
Wasserstoff kann auch aus regenerativen Energie mittels Elektolyse gewonnenwerden. Das Problem liegt beim Wasserstoff, für die Herstellung ist viel Energie nötig. Zudem ist ein Luft-Wasserstoffgemisch innerhalb eines weiten Mischungsverhältnisses explosiv. Als Abgas entsteht jeoch nur reines Wasser.
Holzgas war in den 1940er Jahren eine verbreitete Alternative unter dem Druck von akutem Kraftstoffmangel. In Finnland sind Fahrzeuge mit abenteuerlich konstruierten Holzvergasern auch heute noch recht häufig anzutreffen. Bei dem Verfahren verschwelt normales Holz, oft Holzabfälle, unter Luftabschluß in einem Druckkessel. Die entstehenden brennbaren Gase (überwiegend Ethen) werden dem Motor zugeführt. Stationäre Anlagen werden zunehmend zu Heizzwecken und in Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen eingesetzt.

Literatur

Geitmann, Sven: Erneuerbare Energien und alternative Kraftsotffe, 2. Auflage, Hydrogeit Verlag, Kremmen, Jan. 2005, ISBN 3937863052

Siehe auch