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--- treibstoffe_fuer_verbrennungsmotore [2023-10-08 11:26:40] – [Diesel-Motor-Treibstoff] manfred
+++ treibstoffe_fuer_verbrennungsmotore [2025-07-23 17:26:35] (aktuell) – [Otto-Motor-Treibstoff] manfred
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+====== Treibstoffe für Verbrennungsmotore ======
+: wurden fast 130 Mio. Liter Benzin+Diesel pro Tag getankt
+===== Die Besten Treibstoffe für das Konzept der üblichen Verbrennungsmotore =====
+Keines dieser Treibstoffe würde, bei einem Unfall, eine so große Umweltschädigung verursachen können, wie Benzin oder Diesel:
+  - [[https://de.wikipedia.org/wiki/Propan|Propan]] (gasförmig) - ein Hauptbestandteil im Flüssiggas (Feuerzeug, Campingkocher und LPG bzw. Autogas) und ist klopffester als Benzin
+  - [[https://de.wikipedia.org/wiki/Butan|Butan]] (gasförmig) - ein Hauptbestandteil im Flüssiggas (Feuerzeug, Campingkocher und LPG bzw. Autogas) und ist klopffester als Benzin
+  - [[https://de.wikipedia.org/wiki/Methanol|Methanol]] (flüssig) - ist klopffester als Benzin und __kann auch in entsprechenden Brennstoffzellen von E-Autos verbraucht werden__
+  - [[https://de.wikipedia.org/wiki/Ethanol|Ethanol]] (flüssig) - ist klopffester als Benzin und __[[https://youtu.be/mf2-OgrbUbY|kann deutlich effektiver aus]] [[https://de.wikipedia.org/wiki/Rutenhirse|Rutenhirse (switchgrass)]] hergestellt werden als z.Z. Methanol aus Mais hergestellt wird__
+//Methan (Erdgas) ist nochmal deutlich klopffester als Methanol oder Autogas (LPG) aber leider auch deutlich schwieriger zu speichern, weil man dafür einen extrem hohen Druck und Kühlung braucht.//
+Pauschal kann man sagen, dass alle Treibstoffe, die eine erhöhte Klopffestigkeit aufweisen, auch eine geringere Energiedichte aufweisen und auch eine schlechtere Kaltstartfähigkeit besitzen.
+===== gasförmige Treibstoffe =====
+[[https://www.youtube.com/watch?v=MT8t3TDx-P0|LPG & CNG: Die 11 größten Gasauto-Irrtümer - Bloch erklärt #54 | auto motor und sport]]
+  * [[https://de.wikipedia.org/wiki/Methan|Methan]] ist der beste Treibstoff für Otto-Motore
+    * es erreicht **Oktanzahlwerte von ca. 130 ROZ**
+    * ist auch vergleichsweise umweltfreundlich
+  * Erdgas
+    * **130 ROZ**
+  * Autogas (Flüssiggas, LPG)
+    * **105-115 ROZ**
+Von allen als Treibstoff eingesetzten Kohlenwasserstoffen hat Erdgas H-Gas (Methan) die größte Energiedichte (13 kWh/kg).
+Zum Vergleich, Diesel hat von den flüssigen Treibstoffen, mit ca. 11,9 kWh/kg die höchste Energiedichte.
+Reiner Wasserstoff hat dagegen eine fast dreimal so große Energiedichte (37 kWh/kg) als Erdgas.
+Allerdings gibt es bei der Speicherung von Wasserstoff enorm große Anforderungen an die Dichtungen.
+Erst nach 2010 war es möglich geeignete Dichtungen herzustellen.
+Trotzdem ist es nicht möglich, Wasserstoff sehr lange zu lagern, weil es nur durch abkühlen verflüssigt werden kann, nimmt es Wärme aus der Umgebung auf, dann kann es einen Druck aufbauen, der jeden Behälter sprengt.
+Deshalb wird es bei der Speicherung und Lagerung immer Verluste durch das nötige Überdruckventil geben müssen.
+Aus dem Grund pläriere ich für [[https://de.wikipedia.org/wiki/Methan|Methan]] oder Erdgas als Treibstoff der Zukunft.
+===== flüssige Treibstoffe =====
+==== synthetische Treibstoffe ====
+=== Fischer-Tropsch-Synthese ===
+**//Kurzfassung: Kohlenwasserstoffe mit einem Katalysator aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff erzeugen, aus denen dann alle möglichen Arten von Benzin- oder Diesel-Kraftstoffen gewonnen werden können.//**
+  * [[https://www.aerointernational.de/aviation/52895.html]]
+  * [[https://www.chemie-schule.de/KnowHow/Fischer-Tropsch-Synthese]]
+Das grundsätzliche Verfahren zur Herstellung von E-Fuels ist uralt. Im Fachjargon heißt es Fischer-Tropsch-Synthese. Sie wurde von Franz Fischer und Hans Tropsch in den 1920er Jahren entwickelt. Dabei ging es um die __Umwandlung von sogenanntem Synthesegas in flüssige Kohlenwasserstoffe__. Das Verfahren diente ursprünglich zur Verflüssigung von Kohle.
+Synthesegas ist ein Gemisch aus Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H2). Es entsteht bei hohen Temperaturen aus Kohle, Sauerstoff und Wasser. __Unter hohem Druck und mit Hilfe von eisenhaltigen Katalysatoren (meist mit Cobalt, Eisen-Oxide, Eisen-Carbide, Nickel und Ruthenium) reagiert der Wasserstoff mit dem Kohlenmonoxid. Daraus entstehen verschiedene Kohlenwasserstoffe, aus denen alle möglichen Arten von Benzin- oder Diesel-Kraftstoffen gewonnen werden können.__
+Das typische Fischer-Tropsch-Produkt enthält rund __10–15 % Flüssiggase (Propan und Butane)__, __50 % Benzin__, __28 % Kerosin__, __6 % Weichparaffin (Paraffingatsch)__ und __2 % Hartparaffine__.
+Die Kettenlängenverteilung der während der Reaktion gebildeten Kohlenwasserstoffe folgt einer Schulz-Flory-Verteilung.
+In Deutschland wurden damit vor allem im Zweiten Weltkrieg Kraftstoffe hergestellt. Wegen des hohen Energieeinsatzes waren diese aber langfristig nicht konkurrenzfähig mit erdölbasierten Kraftstoffen. In Südafrika hatte das Verfahren eine große Bedeutung für die Versorgung des Landes mit Kraftstoffen aufgrund der großen und vor allem billigen Kohlevorkommen.
+=== HELMETH ===
+**//Kurzfassung: Aus Wasserstoff und Kohlendioxid soll Methan hergestellt werden. Hierbei besteht die besondere Herausforderung aber darin, dass unter Einsatz von möglichst wenig Energie auch gleich der benötigte Wasserstoff aus Wasser zu erzeugen und das benötigte Kohlendioxid aus der Umgebungsluft zu gewonnen werden soll.//**
+[[https://de.wikipedia.org/wiki/Power-to-Gas#Europ%C3%A4isches_Forschungsprojekt_HELMETH]]
+Im April 2014 wurde das von der EU geförderte und vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) koordinierte Forschungsprojekt HELMETH (Integrated **H**igh-Temperature **EL**ectrolysis and **METH**anation for Effective Power to Gas Conversion) gestartet.
+Das Ziel des EU-Projekts ist, die Machbarkeit eines hocheffizienten Power-to-Gas-Prozesses mit thermischer Integration von Hochtemperaturelektrolyse (SOEC) und CO2-Methanisierung zu demonstrieren. Durch die thermische Integration von exothermer Methanisierung und Verdampfung für die Wasserdampfelektrolyse sind Wirkungsgrade von über 85 % (Brennwert des erzeugten Methans bezogen auf die eingesetzte elektrische Energie) theoretisch möglich. Das Projekt wurde Ende 2017 abgeschlossen und erreichte einen Wirkungsgrad von 76 % für den Prototyp mit einem angegebenen Potenzial von 80 % für Anlagen im industriellen Maßstab. Die Betriebsbedingungen der CO2-Methanisierung sind ein Gasdruck von 10 – 30 bar, eine SNG (Synthetic Natural Gas) Produktion von 1 – 5,4 m3/h (NTP) und ein Eduktumsatz der SNG mit H2 < 2 vol.-% bzw. CH4 > 97 vol.-% erzeugt. Damit wäre das erzeugte Erdgassubstitut in das gesamte deutsche Erdgasnetz ohne Einschränkungen einspeisefähig. Als Kühlmedium für die exotherme Reaktion wird siedendes Wasser bei bis zu 300 °C benutzt, was einem Wasserdampfdruck von rund 87 bar entspricht. Die SOEC arbeitet mit einem Druck von bis zu 15 bar, Dampfumsätzen von bis zu 90 % und erzeugt aus 3,37 kWh Strom einen Normkubikmeter Wasserstoff als Ausgangsstoff für die Methanisierung.
+=== E-Fuels ===
+**//Kurzfassung: Die Erzeugung von synthetischen Treibstoffen (Benzin / Diesel) aus erneuerbarer Energie (z.B. Windkraft) und dem Kohlendioxid aus der Umgebungsluft. Das wird z.Z. üblicherweise mit einer abgewandelten Fischer-Tropsch-Synthese im Rahmen des Forschungsprojektes HELMETH praktiziert.//**
+==== Otto-Motor-Treibstoff ====
+  * **ROZ** bedeutet **Researched Oktanzahl**
+    * als Referenz für diese Bemessungsangeben dienen die Eigenschaften von Isooktan und Normalheptan
+      * Isooktan ist auf **OZ = 100** festgelegt
+      * Normalheptan ist auf **OZ = 0** festgelegt
+  * In Amerika wird AON = (ROZ+MOZ)/2 angegeben. Oft wird AON mit RON bezeichnet. Daher ist die Oktanzahl dort geringer für dieselbe Qualität. Hier die Werte im Vergleich:
+    * __Normal 91 ROZ__ = (91ROZ+82,5MOZ)/2 = __87,75 AON__
+    * __Super 95 ROZ__ = (95ROZ+85MOZ)/2 = __90 AON__
+    * __Plus 98 ROZ__ = (98ROZ+88MOZ)/2 = __93 AON__
+  * [[https://de.wikipedia.org/wiki/Methanol|Methanol]] ist der beste flüssige Treibstoff für Otto-Motore -> [[https://de.wikipedia.org/wiki/Methanol#Methanol_als_Kraftstoff|Methanol als Kraftstoff]]
+    * es hat eine **Oktanzahl von 106**
+    * ist auch vergleichsweise umweltfreundlich
+    * der Energiegehalt liegt bei ca. 17 MJ/l
+    * Methanol kann auch als Treibstoff für Elektroautos genutzt werden, wenn man eine //[[https://www.youtube.com/watch?v=FaGzN3tZB2k|Direktmethanolbrennstoffzelle]]// einsetzt.
+      * [[https://www.youtube.com/watch?v=TswNLBnAPjU|Die deutsche Automobilindustrie hat 2017 die Entwicklung an der Brennstoffzelle aufgegeben]] aber trotzdem gibt es deutsche Einzelstücke, die nach diesem Konzept konstruiert wurden:
+        * //pure german speed: [[https://www.youtube.com/watch?v=-UH-gLMFjRo|Roland Gumpert "Nathalie" - Elektrosportwagen mit Methanol-Brennstoffzelle]]//
+          * //>300 km/h Höchstgeschwindigkeit//
+          * //850 km Reichweite bei 80 km/h//
+          * //in 3 Minuten vollgetankt//
+          * //< 2,5 Sekunden von 0 auf 100 km/h//
+        * [[https://www.youtube.com/watch?v=--Kz3CTBZkk|Versuchs-Pkw mit Otto-Motor, der mit Methanol fährt (1975)]]
+      * __Methanol greift Aluminium sehr stark an! Hier sind Motorblöcke und Zylinderköpfe aus Stahl- oder Gusseisen viel besser geeignet.__
+  * [[https://de.wikipedia.org/wiki/Ethanol|Ethanol]] kann theoretisch als Sonnenenergiespeicher verwendet werden -> [[https://youtu.be/srmjRkHUNFs|Alternativer Kraftstoff CO2?]]
+    * es hat eine **Oktanzahl von ca. 104**
+    * ist auch vergleichsweise umweltfreundlich
+    * //2010-06-04:// [[https://www.spiegel.de/auto/aktuell/automarkt-brasilien-aufholjagd-mit-alkohol-a-698477-amp.html|Brasilien gibt mächtig Gas: In diesem Jahr werden dort wohl erstmals mehr Autos verkauft als in Deutschland. Für die CO2-Bilanz ist das jedoch keineswegs fatal, denn mehr als die Hälfte des Treibstoffs in Südamerikas Supermacht wird klimaneutral aus Zuckerrohr gewonnen. => An allen Tankstellen Brasiliens wird Ethanol angeboten.]]
+  * Benzin
+    * aus Rohöl destillierten Basiskraftstoffe: **50-70 ROZ**
+    * vor 1930: Oktanzahl von ca. **40-60**
+    * 1938: **__74__-78 ROZ** (über 78 ROZ war für die Panzertruppe und für Flugbenzin)
+      * Flugbenzine
+        * **87 ROZ**
+        * **100 ROZ**
+        * **105 ROZ**
+    * ~1950: **91-92 ROZ**
+    * ~1980 (UdSSR): ca. **75 ROZ**
+    * ~1980 (DDR)
+      * vor 1986: **88-94 ROZ**
+      * ab 1986: **88-95 ROZ** (gegen DM: 91-98 ROZ)
+    * ~2010 (USA): 87-93 AON, das entspricht ca. **91-98 ROZ** (in den unteren Montain Staaten gibt es auch 85 AON / in Kalifornien nur max. bis 91 AON)
+    * ~2010 (Deutschland): **95-102 ROZ**
+==== Diesel-Motor-Treibstoff ====
+[[https://youtu.be/RYe_D1168ZI|2-Taktöl mit dem Diesel mischen. Wem nutzt der Geheimtipp?]]
+In vielen Diesel-Motoren kann man auch [[https://de.wikipedia.org/wiki/JP-8|JP-8 (NATO-Code F-34 / 1978-2025)]] verfahren. [[https://de.wikipedia.org/wiki/JP-8|JP-8]] wird als Universalkraftstoff auch in militärischen Dieselmotoren eingesetzt. Da die Cetanzahl jedoch nicht spezifiziert ist, gibt es bei modernen hoch aufgeladenen Dieselmotoren Probleme mit dem Zündverzug bei Kaltstarts und im Leerlauf bei kaltem Motor. Ebenso ist die Schmierfähigkeit nicht spezifiziert. Deshalb ist dieser Flugzeugkraftstoff für den Einsatz in Common-Rail-Systemen nur bedingt geeignet. Sowohl die Cetanzahl als auch die Schmierfähigkeit können mit dem Multifunktionsadditiv S-1750 verbessert werden, der Kraftstoff bekommt dann die Bezeichnung [[https://www.bundeswehr.de/resource/blob/133416/5aa99c19142109ab4a3f1a64c83479d3/betriebsstoffliste-der-bundeswehr-data.pdf|F-63]] und ist für andere Anwendungen als Diesel-Motoren ungeeignet. Zudem gibt es einen Referenz- bzw. Abnahmekraftstoff nach MIL-DTL-46162 mit engeren Toleranzen und u. a. zusätzlich spezifizierter Cetanzahl. Zusätzlich zur Betankung von Flugzeugen wird [[https://de.wikipedia.org/wiki/JP-8|JP-8]] auch zum Betrieb von Heizgeräten oder Öfen, Panzern oder anderen Militärfahrzeugen eingesetzt.
+  * //[[https://de.wikipedia.org/wiki/Petrodiesel|Petrodiesel]]//
+    * ist der aus Rohöl ([[Mineralöl]]) am einfachsten herstellbare Treibstoff für Verbrennungsmotore
+      * geringe **Cetanzahl von 45-51**
+      * er enthält Schadstoffe wie
+        * Schwefel
+        * Stickstoff
+        * giftige Aromaten
+      * neigt zu Sedimentbildung
+      * beginnt bei circa 55 °C zu verdampfen
+      * der Energiegehalt liegt bei 36 MJ/l
+  * //[[https://de.wikipedia.org/wiki/Dieselkraftstoff#Synthetischer_Diesel|Synthetischer Diesel / SunDiesel / GtL-Diesel]] (Gas-to-Liquids)//
+    * wird aus Erdgas oder Methan hergestellt
+    * ist von deutlich besserer Qualität
+      * höhere **Cetanzahl von 75-80**
+      * bessere Schmiereigenschaften
+      * keine Schadstoffe wie
+        * Schwefel
+        * Stickstoff
+        * giftige Aromaten
+    * Er wird aus Biomasse, wie z. B. Holz oder Stroh gewonnen. BtL befindet sich noch in der Erprobungsphase und hat noch einen großen Forschungsbedarf. Bei ihm können alle Bestandteile der Pflanze genutzt werden und er besitzt eine hohe Energiedichte.
+    * Auch konventionelle Dieselfahrzeuge können damit fahren. (im Gegensatz zu Biodiesel)
+  * //[[https://de.wikipedia.org/wiki/Biodiesel|Biodiesel]]//
+    * wird durch Umesterung pflanzlicher oder tierischer Fette und Öle
+      * Rapsöl
+        * hat bessere Schmiereigenschaften als Petrodiesel
+        * Rapsmethylester verdampft erst ab etwa 130 °C
+      * Sojaöl
+        * ist von schlechterer Qualität (es erfüllt nur die US-Norm "ASTM D 6751", nicht aber die EU-Norm "EN 14214")
+      * Palmöl
+        * ist von schlechterer Qualität (es erfüllt nur die US-Norm "ASTM D 6751", nicht aber die EU-Norm "EN 14214")
+      * Kokosöl
+      * Rizinusöl
+      * Sonnenblumenöl
+      * Jatrophaöl
+      * Alligatorfett
+      * Abfallfette aus der Hühnerverarbeitung
+      * Fett aus Algen (experimentell)
+    * mit einwertigen Alkoholen hergestellt
+      * Methanol
+      * Ethanol
+    * Biodiesel weist u.a. folgende Probleme auf:
+      * stärkere Bildung von Ölschlamm
+      * die Umesterung ist relativ Energieaufwendig
+    * Biodiesel enhält weniger Schadstoffe als Petrodiesel
+      * weniger Schwefel
+      * keine giftigen Aromaten
+    * Biodiesel ist unter anderem wegen des höheren Flammpunktes kein Gefahrgut
+    * Biodiesel hat Lösungsmitteleigenschaften und kann durch Beimischung die Sedimentbildung von Petrodiesel verringern
+    * Bei genügend langer Einwirkdauer kann Biodiesel Autolacke angreifen.
+    * Durch höhere örtliche Temperaturen im Schmierkreislauf zersetzt sich der Biodieselanteil allmählich unter Verkokung und Polymerisation, was zu festen oder schleimartigen Rückständen führt.
+    * der Energiegehalt liegt bei 33 MJ/l
+    * Eine Untersuchung der Darmstädter Materialprüfungsanstalt hat gezeigt, dass Korrosionsschutzschichten wie Verzinkung von Biodiesel angegriffen werden können. Kritisch war hierbei, dass Biodiesel leicht hygroskopisch wirkt und bei einem eventuellen Wassergehalt durch Esterhydrolyse freie Fettsäuren entstehen, die den pH-Wert senken und korrosiv wirken können. Durch eine Beimischung konventionellen Diesels wird dieser Effekt vollständig verhindert.
+=== Diesel-Skandal 2018 ===
+[[https://www.youtube.com/watch?v=DKJv-Il8gCo|Die 10 größten Diesel-Irrtümer - Bloch erklärt #35 | auto motor und sport]]
+Der Staat wusste seit 2005 von den "Schummeleien" auf den Prüfständen!
+Der TÜV-Nord hatte im Jahre 2005 im Auftrag des Umweltbundesamtes eine Untersuchung für eine Änderung der EU-Richtlinie 93/116/EU (Messung des Kraftstoffverbrauches und der CO2-Emission) angestellt.
+Und da steht drin: //"... Ein Fahrzeug war mit einem Dieselmotor ausgestattet. Bei diesem Fahrzeug waren die CO- und HC-Emissionen bei allen Zykle nahe Null. **Andererseits scheint die Strategie der NOx-Reduzierung auf den Prüfzyklus zur Typgenehmigung optimiert zu sein.** ..."//
+=== Bio-Diesel selbst gemacht ===
+Quelle: [[https://youtu.be/0VxYuYiZZZA|The simple way to make bio diesel.]]
+  - Das altes Speiseöl so lange stehen lassen, bis sich alles Schwebeteilchen abgesetzt haben.
+  - 10 Liter des klaren Öls abfüllen
+  - und auf eine Temperatur von 55-60°C erhitzen
+  - dann 50g Natriumhydroxid (NaOH) in 2 Liter Methanol auflösen (dauert ein wenig Zeit)
+  - die Natriumhydroxid-Methanol-Lösung dann in das erhitzte Speiseöl geben und gut verrühren (20-30 Minuten)
+  - nun in einen Behälter umfüllen, der am Boden eine Öffnung mit einem Hahn hat
+  - ca. einen Tag bei sommerlichen Temperaturen stehen lassen (bis sich ein dunkler Bodensatz gebildet hat)
+  - den dunklen Bodensatz durch den Hahn am Boden ablassen
+  - jetzt etwas Wasser (ca. 3-4 Liter) dazugeben, um den Bio-Diesel zu waschen
+  - einmal gut durchrühren
+  - ein paar Tage stehen lassen
+  - den Bodensatz ablassen und die Prozedur mit dem Wasser erneut für weitere 3 Male durchführen
+  - danach ist der Diesel sehr klar