Pflanzenölkraftstoff

Pflanzenöle, auch als Pöl bezeichnet, können als Kraftstoff für Dieselmotoren verwendet werden. Sie zählen zu den erneuerbaren Energieträgern. Aufgrund der gegenüber Dieselkraftstoffen höheren Viskosität und der geringeren Cetanzahl sind in der Regel Anpassungsmaßnahmen an gewöhnlichen Dieselmotoren notwendig. Diese beinhalten im wesentlichen einen Wärmetauscher zur Erhitzung des Kraftstoffes, um die Viskosität unmittelbar vor dem Eintritt in die Einspritzanlage zu senken. Diese Technologie ist bereits von Vielstoffmotoren bekannt.

Ein großer Vorteil der Verwendung von Pflanzenölen als Treibstoff ist die CO₂-Neutralität, das heißt, dass bei der Verbrennung im wesentlichen die Menge CO₂ freigesetzt wird, die die Pflanzen vorher durch Photosynthese aus der Atmosphäre entnommen haben, und nur die Emissionen bei der Herstellung schlagen zu Buche. Im Zuge der zunehmenden Nutzung als Treibstoff werden Ölpflanzen auch als Energiepflanzen bezeichnet.

Entwicklung

Der erste selbstzündende Verbrennungsmotor von Rudolf Diesel lief erfolglos mit Benzin. Später wurden erfolgreichere Versuche mit Lampenpetroleum und verschiedenen Ölen, auch Pflanzenöl gemacht. Erdöl war nur begrenzt verfügbar und sehr teuer. Später war der Überfluss billigen Erdöls der Grund, dass Pflanzenöl lange Zeit nicht als Kraftstoff verwendet wurde.

Erst nach den Ölkrisen der 1970er Jahre begann man verstärkt sich nach alternativen Kraftstoffen umzusehen. Das steigende Umwelt- und Klimaschutzbewusstsein zum Ende des 20. Jahrhunderts brachte vor allem die erneuerbaren Energieträger wieder in die Diskussion.

Reines Pflanzenöl wird bei niedrigen Temperaturen zähflüssig, hat also eine höhere Viskosität. Dadurch erhöht sich gegenüber dem Dieselkraftstoff der Durchflusswiderstand der Kraftstoffleitungen, der Einspritzpumpe und der Einspritzdüsen. Abhilfe schafft die Vergrösserung der Leitungsquerschitte und/oder Anwärmen des Pflanzenöls. Zudem ist die Zündwilligkeit (Cetanzahl) allgemein eingeschränkt, da bei normalen Außentemperaturen das Pflanzenöl von der Einspritzdüse nur unzureichend im Brennraum vernebelt wird. Die üblichen für Dieselkraftstoff aus Mineralöl entwickelten Einspritzsysteme sind für Pflanzenöl nicht ausgelegt und benötigen daher eine geeignete Vorheizung. Als Abhilfe wurde der sogenannte Biodiesel entwickelt.

Stand der Technik

Für die Probleme mit der Dickflüssigkeit des Pflanzenöls, besonders beim Winterbetrieb, gibt es heute gute technische Lösungen. So wird die Viskosität im Winter z. B. durch das Hinzumischen mineralischen Diesels verbessert. Prinzipiell kann ein großer Teil aller Dieselaggregate für einen Betrieb mit Pflanzenöl umgerüstet werden. Je nach Methode bleibt der „Motor“ völlig unverändert oder wird modifiziert. Tatsächlich ist nicht der Motor das Problem, sondern die Aggregate am Motor.

Die Umrüstung kann auf ein 1-Tank-, oder 2-Tank-System erfolgen: Beim Eintanksystem befindet sich der Kraftstoff für den Motor in einem einzigen Tank, und bei tieferen Temperaturen werden Dieselanteile beim Betanken dem Pflanzenöl zugemischt. Zu den hilfreichen Modifikationen gehören ein vergrößerter Leitungsquerschnitt für den Kraftstoff, ein System zur Vorwärmung der Zuleitungen, des Kraftstofffilters und der Einspritzpumpe. Je nach Bauart und thermischer Umgebung des Motors sind nur einige der Maßnahmen erforderlich. Beim Zweitanksystem wird der Motor mit Dieselkraftstoff aus einem separaten Tank gestartet und warmgefahren. Die entstehende Abwärme heizt das übrige System vor. Anschließend wird auf den Pflanzenöltank umgeschaltet. Vor dem längeren Abstellen des Motors sollte rechtzeitig umgeschaltet werden, damit das Einspritzsystem beim erneuten Starten wieder mit Diesel gefüllt ist.

Eigenschaften

Pflanzenöl stellt eine der dichtesten Energieformen dar, die durch Photosynthese entstehen. Die Energiedichte beträgt rund 9,2 kWh je Liter und liegt damit zwischen Benzin mit 8,6 kWh/l und mineralischem Dieselöl mit 9,6 kWh/l.

Der Rußausstoß ist bei der Pflanzenölverbrennung gegenüber der Dieselverbrennung erheblich reduziert. Nur bei kaltem Motor und unzureichender Vernebelung im Zylinder ist der Ausstoß sichtbar erhöht. Es gibt weniger Emissionen der beim Diesel so gefürchteten Feinst-Rußpartikel, die sich in der Lungen festsetzen. Verunreinigungen durch Schwefel und Schwermetalle entfallen weitgehend. Die Probleme der Toxizität (Giftigkeit), Wassergefährdung und Feuergefährlichkeit, wie sie bei herkömmlichen Kraftstoffen auftreten, gibt es beim reinem Pflanzenöl nicht. Es ist vollkommen biologisch abbaubar. Pflanzenöl ist nicht explosiv, und aufgrund eines Flammpunktes von über 250°C bei Normaltemperatur kaum entflammbar. Selbst eine Lagerung in offenen Behältern stellt weder eine Gefährdung noch eine unangenehme Geruchsbelästigung dar. Reiner Pflanzenöl-Kraftstoff kann, da nur lebensmittelrechtlichen Bestimmungen unterworfen, auch in größeren Mengen ohne gesetzliche Auflagen gelagert werden.

Hingegen ist gebrauchtes Pflanzen-Frittier-Öl ("Alt-PÖL") als grundwassergefährdende Substanz kategorisiert; zu seiner Lagerung und Verarbeitung werden Doppelbehälter verwendet bzw. Behälter mit Sicherheits-Wanne. Alt-Pöl sollte vor seiner motorischen Verwendung umgepumpt und hierbei gefiltert werden, empfohlen werden Kerzenfilter mit <1 Mikrometer Weite, denn größere Partikel könnten die feinstbearbeiteten Innereien von Einspritzpumpen beschädigen.

Bei der Verbrennung von Pflanzenöl wird kein zusätzliches CO₂ in die Atmosphäre eingebracht, da ungefähr nur die Menge frei wird, die die Pflanze zuvor während ihres Wachstumsprozesses aufgenommen hatte.

Als Richtwert für Rapsöl hat am 23. Mai 2000 der "LTV-Arbeitskreis Dezentrale Pflanzenölgewinnung, Weihenstephan" einen "Qualitätsstandard für Rapsöl als Kraftstoff (RK-Qualitätsstandard)" mit folgenden Vorgabewerten formuliert:

Eigenschaften / Inhaltsstoffe	Einheit	Grenzwerte		Prüfverfahren
Eigenschaften / Inhaltsstoffe	Einheit	min	max
für Rapsöl charakteristische Eigenschaften
Dichte bei 15°C	kg/m³	900	930	DIN EN ISO 3675, DIN EN ISO 12185
Flammpunkt nach P.-M.	°C	220		DIN EN 22719
Heizwert	kJ/kg	35 000		DIN 51900-3
Kinematische Viskosität bei 40°C	mm²/s		38	DIN EN OSO 3104
Kälteverhalten				Rotationsviskosimetrie (Prüfbedingungen werden erarbeitet)
Zündwilligkeit (Cetanzahl)				(Prüfverfahren wird entwickelt)
Koksrückstand	Masse-%		0,40	DIN EN OSO 10370
Iod-Zahl	g/100g	100	120	DIN 53241-1
Schwefelgehalt	mg/kg		20	ASTM D5453-93
variable Eigenschaften
Gesamtverschmutzung	mg/kg		25	DIN EN 12662
Neutralisationszahl	mg KOH/g		2,0	DIN EN ISO 660
Oxydationsstabilität bei 110°C	h	5,0		ISO 6886
Phosphorgehalt	mg/kg		15	ASTM D3231-99
Aschegehalt	Masse-%		0,01	DIN EN ISO 6245
Wassergehalt	Masse-%		0,075	pr EN ISO 12937
Diese Werte stellen bisher keine Norm dar, obwohl manche Quellen sie als „Weihenstephaner Norm“ zitieren!

Pflanzenölsorten

Grundsätzlich sind alle Pflanzenölsorten, ja sogar tierische Öle geeignet. Selbst gefilterte Altöle und flüssige Speisefette werden von einigen Fahrern verwendet. Sie bergen jedoch das Risiko einer Motorschädigung, wenn die Reinigung der gebrauchten Öle unzulänglich ist. So fährt beispielsweise ein Taxiunternehmer in Berlin seit einigen Jahren ohne Schaden ausschließlich mit gebrauchtem Fritteusen-Öl, das in einem simplen Schleuderverfahren gereinigt wird. Lediglich zum Starten des kalten Motors wird aus einen kleinen Zweittank normaler Dieselkraftstoff verwendet.

Ist Pflanzenöl nicht ausreichend vorhanden, lässt sich normaler Dieselkraftstoff in jedem Mischungsverhältnis dazutanken.

Der Volumenverbrauch und die Leistungscharakteristika sind bei beiden Kraftstoffen annähernd gleich. Pflanzenöl verbrennt jedoch etwas "weicher", da die Verbrennung langsamer abläuft.

Verbreitung und Kosten

Bereits jetzt fahren in Mitteleuropa etliche tausend Fahrzeuge mit Pflanzenöl. Pflanzenöl ist mit einem Einzelhandelspreis von 0,75 €/l (stand Ende 2004) günstiger als Diesel und Biodiesel. Der Preis liegt seit Jahren etwa 20 - 25 % unter dem Diesel-Preis, so dass sich die Investition in den Motorumbau langfristig rentiert. Es gibt allerdings bis jetzt kaum Tankstellen und nur wenige Lieferanten, die Pflanzenöl in für die Betankung gängigen Mengen anbieten. Die Alternativen: Das Tanken von „Salatöl“ aus 1-Liter-Flaschen des Einzelhandels ist überall möglich, jedoch unkomfortabel. Viele Pflanzenölfahrer haben sich daher einen Vorratsbehälter mit Pumpe zu Hause angeschafft. Eine übliche Größe ist etwa 1 m³. Da die Tanks keinen besonderen Sicherheitsanforderungen genügen müssen, sind sie bereits für rund 100 € erhältlich.

Für landwirtschaftliche Erzeuger ist Rapsöl preiswerter als Agrardiesel. Bereits 2001 war ein mit 5,6 Mio. DM vom Verbraucherschutz-Ministerium gefördertes Programm gestartet worden, 100 Ackerschlepper auf Pflanzenöl umzurüsten und Betriebserfahrungen zu sammeln. Das Projekt wurde vom Institut für Energie- und Umwelttechnik der Universität Rostock betreut.

Die Kosten (inkl. MWSt.) für eine Umrüstung betragen je nach Methode von 360 € (1-Tank) bzw. 1.500 € (2-Tank) bis 4.000 € pro Motor bzw. Fahrzeug oder stationärem Aggregat. Für Selbsteinbauer sind Sets ab 260 € (1-Tank) bzw. 600 € (2-Tank) erhältlich. In einigen Regionen werden auch öffentliche Förderungen bis zur Hälfte der Nettoumbaukosten angeboten.

Ökologische und wirtschaftliche Auswirkungen

Argumente für Pflanzenöl

Pflanzenöl kann nahe dem landwirtschaftlichen Erzeuger mit relativ einfachen Mitteln auch von kleinen Ölmühlen hergestellt werden. Bei verstärkter Nachfrage bietet sich die Rekultivierung stillgelegter Agrarflächen an. Der Transportweg vom Erzeuger zum Verbraucher ist vergleichsweise kurz. Die Energiebilanz bei der Herstellung pflanzlicher Öle liegt niedriger als bei der Raffination mineralischer Kraftstoffe. Selbst das Nebenprodukt der Erzeugung, der Öl- oder Presskuchen, ist als hochwertiger Eiweiß- und Energieträger in der Tiermast verwendbar. Es ist sicherlich sinnvoller mit Steuergeldern die Agrarproduktion zu stützen, als Flächenstillegungen zu finanzieren.

Dagegen sind die meisten Rohstoffvorkommen sind weit von den Hauptverbrauchern, den Industrieländern, entfernt. Viele bedeutende Erdölfelder befinden sich in oder nahe bei Krisenregionen. Politische Interessen können die Versorgung empfindlich stören und die Preisgestaltung negativ beeinflussen. Eine ökonomisch sinnvolle Produktion ist fast nur durch Großbetriebe und internationale Konzerne möglich. Trotzdem sind Mineralöle ohne den Steueranteil deutlich billiger als Pflanzenöl.

Bei der Verbrennung von fossilen Energieträgern, wie Erdöl wird der gespeicherte Kohlenstoff, der vor langer Zeit in Form von Biomasse unterirdisch abgelagert wurde, zusammen mit Luftsauerstoff als CO₂ in die Atmosphäre freigesetzt. Kohlendioxid ist ein Treibhausgas.

Der Einsatz von naturnah produzierten Energieträgern führt großräumig und langfristig gesehen zu einer geringeren CO₂-Belastung im Vergleich zum Erdöl. Das bei der Verbrennung entstehende Kohlendioxid wird von den nachwachsenden Erzeugerpflanzen wieder aufgenommen und in neue Energie umgesetzt. Im Hinblick auf sich erschöpfende fossile Ressourcen erlangen in Zukunft Rohstoffe für die Energiebereitstellung als auch für die chemische Industrie, die verstärkt von der Landwirtschaft erzeugt werden eine größere Bedeutung. Auch die Mineralölkonzerne berücksichtigen diese Entwicklung und investieren in entsprechende Forschungen. So haben beispielsweise die Konzerne BP und Shell bereits große landwirtschaftlichen Flächen in der ehemaligen DDR aufgekauft.

Eine weitere unbegrenzte Nutzung von Erdöl ist langfristig nicht möglich. Die nutzbaren Vorkommen werden auch nach großzügigen Schätzungen und Einbeziehung vermuteter, aber keinesfalls bestätigter Vorkommen innerhalb dieses Jahrhunderts erschöpft sein. Schon vorher müssen alternative Energien in ausreichender Menge zur Verfügung stehen. Pflanzenöl als Kraftstoff ist ein Teil in der Vielfalt der erneuerbaren Energien.

Argumente gegen Pflanzenöl

In Deutschland werden jährlich etwa 140 Millionen Tonnen Mineralölprodukte verbraucht. Es werden 3,5 Millionen Tonnen Rapssaat produziert, davon 3/4 zu Speisezwecken. Daraus werden etwa 1 Million Tonnen Rapsöl gepresst. Wenn man dies vollständig als Kraftstoff nutzte, würden weniger als 1 % des Mineralöls ersetzt. In Mitteleuropa besteht theoretisch die Möglichkeit, höchstens 10% bis 15% des Erdöls durch Pflanzenöl zu ersetzen. In dieser Klimazone sind nur Erträge von etwa 1.000 Liter Öl pro Hektar möglich. Zudem ist ein Fruchtwechsel erforderlich, was eine jährliche Nutzung der gleichen Flächen ausschließt. Global gesehen sind die Möglichkeiten etwas günstiger, wenn auch andere Ölpflanzen genutzt werden. So kann die afrikanische Ölpalme 10.000 Liter Pflanzenöl pro Hektar liefern. Rein rechnerisch würden 12% der Gesamtfläche Afrikas oder 2% der weltweiten Landfläche ausreichen, um den derzeitigen weltweiten Erdölbedarf zu ersetzen. Ein Anbau in solchen Ausmaßen wäre allerdings mit der Gefahr der Entstehung großer Monokulturen verbunden. Die ohnehin knappe vorhandene Fläche ginge für die Lebensmittelproduktion und Tierhaltung der einheimischen Bevölkerung weitgehend verloren. Auch sind aufgrund der Bodenqualität und der klimatischen Bedingungen nur sehr begrenzt Flächen für eine sinnvolle landwirtschaftliche Nutzung mit nennenswerten Erträgen geeignet.

Die Landmaschinen, die eingesetzten Dünger und Pflanzenschutzmittel benötigen fossile Energie und verbrauchen mineralische Rohstoffe. Dabei entstehen Schadstoffe, die die Ozonhülle der Erde gefährden, zum Smog u.a. Gesundheitsrisiken beitragen und Boden und Wasser versauern. Die Nutzung von Pflanzenölen als Treibstoff hat ökologische Vor- und Nachteile, die nicht gegeneinander aufgerechnet werden können. Es besteht kein Grund zur Euphorie bei der Verwendung von Rapsölkraftstoff und Biodiesel gegenüber Dieselkraftstoff. Das deutsche Umweltbundesamt stellt fest: "Aus Sicht des Umweltschutzes und aus ökonomischen Gründen ist eine Förderung des Einsatzes von Rapsöl und RME im Kraftstoffbereich auch weiterhin nicht zu befürworten." Vorlage:Lit

Schon heute zeichnet sich die bedenkliche Entwicklung ab, dass energetisch verwertbare Biomasse, z.B. als Brennstoff für Heizzwecke angebotenes Energiegetreide, höhere Preise erzielt als notwendige Lebensmittel. Auch eine Optimierung der des Ertrages der Ölpflanzen mittels Gentechnik ist wahrscheinlich, wenn auch bei vielen Verfechtern einer ökologisch orientierten Landwirtschaft sehr umstritten. Insgesamt kann die Nutzung von Pflanzenöl als Kraftstoff nur einen relativ geringen Beitrag zur Deckung des weltweiten Energiebedarfs leisten.

Die derzeitige Versorgung der Kraftfahrer mit Pflanzenöl in Deutschland ist problematisch. Etwa 100 Lieferanten bieten preisgünstige Großmengen an, die ggf. noch in heimischen Tanks zwischenzulagern sind. Die Betankung mit Pflanzenöl vom Lebensmittel-Einzelhandel (Salatölflaschen) ist unbequem und bedingt durch die kleinen Verpackungseinheiten auch sehr abfallintensiv. Spontanbedarf muss durch normalen Diesel von der Tankstelle gedeckt werden. Zudem sind beachtliche Aufwändungen für eine Fahrzeugumrüstung nötig, sofern der Fahrer nicht über ausreichende Erfahrung beim Betrieb des Motors mit Pflanzenöl bei unterschiedlichen Außentemperaturen verfügt. Pflanzenöl kann nur in dafür geeigneten Dieselmotoren verwendet werden.

Fossile Energiequellen sind zur Zeit immer noch ausreichend verfügbar. Eine bewährte Förder- und Transportlogistik und großtechnische Produktionsverfahren bieten qualitativ sehr hochwertige Kraftstoffe zu so günstigen Herstellungspreisen an, die von Erzeugnissen aus Ölpflanzen derzeit nicht erreicht werden können. Lediglich die unterschiedliche Steuerbelastung machen einige alternative Kraftstoffe für den Verbraucher interessant. Die Versorgung mit Mineralölen ist rund um die Uhr mit einem engmaschigen Tankstellennetz gewährleistet. Für jedes Fahrzeug ist der passende Kraftstoff verfügbar.

Siehe auch

Literatur

Katja Kraus, Guido Niklas, Matthias Trappe: Aktuelle Bewertung des Einsatzes von Rapsöl/RME im Vergleich zu Dieselkraftstoff. Texte 79/99. Umweltbundesamt, Berlin 1999, ISSN 0722-186X

Weblinks

Informationen

pflanzenoel-auto.de (sehr ausführlich private Internetseite)
rapsinfo.de Datenbank mit PÖL betriebener Autos
www.fmpo.de/poelforum Informationen zu vielen Themen rund um PÖL
pumpenfriedhof.tk Berichte negativer Erfahrungen

fmso.de Forum für Pflanzenölfahrer
fatty-fuels.de weiteres Forum zum Thema

Gesetze

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