1 PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V. Verwendung von Biokraftstoffen Motoranpassung – Kraftstoffstandards - Kontrollsysteme Die Produktionsentwicklung

PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V. 1

Verwendung von BiokraftstoffenVerwendung von BiokraftstoffenMotoranpassung – Kraftstoffstandards - Motoranpassung – Kraftstoffstandards -

KontrollsystemeKontrollsysteme

Die Produktionsentwicklung der BioenergieDie Produktionsentwicklung der BioenergieEine deutsch - litauische Konferenz am 4. Oktober 2007 in Eine deutsch - litauische Konferenz am 4. Oktober 2007 in

KaunasKaunas

Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e.V. (PPM)

Dr. Hans-Gerd Brandt

Berliner Chaussee 66D-39114 Magdeburg

Phone: +49 391 8189 171 e-mail: [email protected] Fax: +49 391 8189 299 [email protected] Mobil: +49 172 531 666 3 URL: www.ppm-magdeburg.de www.narossa.de (Biokraftstoffe)


InhaltInhalt

Biokraftstoffe allgemeinBiokraftstoffe allgemein

BiodieselBiodiesel

PflanzenölPflanzenöl


InhaltInhalt

Biokraftstoffe allgemeinBiokraftstoffe allgemein

Biodiesel

Pflanzenöl


Biodiesel BioethanolPflanzenöl-kraftstoff

BtL Biogas

B 100

B 5

20/30 %

ETBE Produktion

E 50/E 85

E 5 (E 10)

O2-Diesel

Biodiesel als Ethylester

100 %

(25-30 %)

Mischungenmit Benzin

Mischungenmit Diesel

Mischungenmit Erdgas

100 %Diesel oder Benzin

100 %

(BMELV, 2006)

Biokraftstoffe der 1. und 2. Biokraftstoffe der 1. und 2. GenerationGeneration

Bio- und Solarwasserstoffmit Brennstoffzelle Biokraftstoffe der 3. GenerationBiokraftstoffe der 3. Generation


Eigenschaften von Eigenschaften von BiokraftstoffenBiokraftstoffen

Es gibt Diesel- und Ottokraftstoff ersetzende Biokraftstoffe.

Nicht immer können sie ohne Umrüstung des Motors eingesetzt werden.


Biokraftstoffe im VergleichBiokraftstoffe im Vergleich

Biokraftstoffe der 2. Generation haben eine höhere Flächeneffektivität.

Sie sind aber bisher noch nicht wirtschaftlich herstellbar.


Herstellung und Verwendung Herstellung und Verwendung von Biokraftstoffen der von Biokraftstoffen der 1.Generation1.Generation

DIN EN 15376


BiokraftstoffmarktBiokraftstoffmarkt


Inhalt

Biokraftstoffe allgemein

BiodieselBiodiesel

Pflanzenöl


Entwicklung des Biodiesels in Entwicklung des Biodiesels in DeutschlandDeutschland

Biodiesel-Produktionskapazität erreicht 2007 ca. 5 Mio. Tonnenca. 5 Mio. Tonnen.

Beimischungspflicht Beimischungspflicht lt. Biokraftstoff-Quotengesetz deckt nur ca. 1,5 Mio. Tonnen ab. Rest muss als Reinkraftstoff abgesetzt werden.

TeilbesteuerungTeilbesteuerung verteuert den Biodiesel und führt zum Absatz- einbruch und zu Kapazitätsstillegungen.

Biodieselverkauf erfolgt an ca.1.900 ca.1.900 TankstellenTankstellen, in der Regel keine Markentankstellen sondern Freie Tankstellen.

Nur normgerechternormgerechter Biodiesel ist steuer- und quotenbegünstigt.steuer- und quotenbegünstigt.


Biodieselmarkt in Biodieselmarkt in DeutschlandDeutschland

Einsatzmöglichkeiten:

• Beimischung (Blend) als B5

(Serienfahrzeuge)

• Reinkraftstoff (B100)

(Freigabe oder Umrüstung)


Biodieseltauglichkeit der FahrzeugeBiodieseltauglichkeit der Fahrzeuge

http://www.ufop.de/downloads/RZ_Freigaben_120906.pdfhttp://www.ufop.de/downloads/RZ_Freigaben_120906.pdf


Beispiel für FreigabenBeispiel für Freigaben


FreigabebedingungenFreigabebedingungen

Mit der Freigabe werden durch den Hersteller VorgabenVorgaben festge-schrieben, die zur Wahrung des Garantieanspruchs eingehalten werden müssen. Das sind:

Häufigkeit der Ölwechselintervalle Einhaltung der Kraftstoffqualität nach DIN 14214 Inspektionsintervalle und andere Vorgaben

Die Freigaben der Fahrzeughersteller beziehen sich in der Regel direkt auf die alleinige Verwendung von RapsmethylesterRapsmethylester (RME)(RME),, nicht auf den Einsatz aller der DIN EN 14214 entsprechenden Fettsäuremethylester (FAME).


Bei Fahrzeugen, die nicht vom Hersteller für Biodiesel freigegeben sind, ist der Einbau biodieseltauglicher Kraftstoffleitungen und biodieseltauglicher Kraftstoffleitungen und DichtungenDichtungen erforderlich.

Zur Einhaltung der EURO IV-AbgasnormEURO IV-Abgasnorm ist der Einbau eines Biodieselsensors erforderlich.

Auch nach einer Umrüstung sind die Vorgaben hinsichtlich Kraftstoffqualität und Kraftstoffqualität und ÖlwechselintervallÖlwechselintervall einzuhalten.

Die Umrüstung sollte in einer FachwerkstattFachwerkstatt erfolgen

Umrüstung bei nicht Umrüstung bei nicht freigegebenen Motorenfreigegebenen Motoren


Biodieselnorm (FAME) DIN EN Biodieselnorm (FAME) DIN EN 1421414214GrenzwerteGrenzwerte


Qualitätsmanagement Qualitätsmanagement BiodieselBiodiesel

Ziel:Ziel: Sicherstellung der Mindestqualitätsansprüche entsprechend den Parametern der Europäischen Biodieselnorm DIN EN 14214

Sicherstellung der Biodieselversorgung für Großverbraucher und Tankstellen mit Qualitätsbiodiesel

Präsentation des Qualitätsproduktes Biodiesel zur Vertrauensbildung bei Verbrauchern und Fahrzeugherstellern

Das Qualitätsmanagement beinhaltet:

Produzenten

Handelsorganisationen und –unternehmen

Transport und Lagerung

Kontrollen: Qualitätskontrollen auf allen Ebenen (repräsentative Stichproben)

Kontrolle der Lager- und Transporttanks

Dokumentation der Produktion und des Transportes von der Biodieselproduktionsstätte bis zur Tankstelle

Durch die Arbeitsgemeinschaft Qualitätsmanagement Biodiesel e.V. (AGQM) wird ein 5stufiges Kontrollsystem5stufiges Kontrollsystem bundesweit angewandt, das die Biodieselqualität vom Hersteller bis zur Tankstelle überwacht.

Auf Antrag wird den Tankstellen von der AGQM ein Kontrollzeichen verliehen. Angebracht neben dem DIN-Aufkleber an der Zapfsäule wird dem Kunden so angezeigt, dass nur gütegesicherte Ware bezogen und angeboten wird.


Qualitätssicherung bei Biodiesel Qualitätssicherung bei Biodiesel (RME)(RME) Komponenten des Qalitäts-Management-Komponenten des Qalitäts-Management-Systems (QMS)Systems (QMS)

Stufe

Betriebl.QM-Konzept

Unange-meldete Produkt-kontrolle

QS-Audit

Ring-versuche

Weiter-bildung für QS- undLabor-mitarbeiter

Fachinfor-mation zum Umgang mit dem Produkt

Marken-lizenz-vertrag

Herstellung

Zwischen-lagerung

Handel/ Transport

Tankstelle

(Bockey, ufop 2005)


Qualitätssicherung bei Biodiesel Qualitätssicherung bei Biodiesel

(RME)(RME)

Kennzeichnung von Biodiesel bei Kennzeichnung von Biodiesel bei LizenzvergabeLizenzvergabe


InhaltInhalt

Biokraftstoffe allgemein

Biodiesel

PflanzenölPflanzenöl


Eigenschaften von PflanzenöleEigenschaften von Pflanzenöle

• Eigenschaften der Pflanzenöle unterscheiden sich stark vom Diesel

• Rapsöl unter deutschen Bedingungen am besten geeignet

EinspritzverhaltenEinspritzverhalten KälteverhaltenKälteverhalten OxydationsstabilitätOxydationsstabilität


höherer Flammpunkthöherer Flammpunkt als Diesel (deshalb frittierfähig!)

Probleme beider Nutzung

reinen Pflanzenöls

Technische Maßnahmen

Erwärmung Erwärmung von Motor und Leitungssystem KraftstoffqualitätKraftstoffqualität variiert, anders als beim DIN-Diesel

höhere Viskositäthöhere Viskosität (d.h. niedrigere Fließfähigkeit)

Anpassung der KraftstoffleitungenKraftstoffleitungen

Integration zusätzlicher FilterstufenFilterstufen

Anpassung der elektronischen Steuerungelektronischen Steuerung

ggf. Anpassung der EinspritztechnikEinspritztechnik

BedienelementeBedienelemente und RelaisRelais

Einhaltung des PflanzenölstandardsPflanzenölstandards

Technische Technische UmrüstmaßnahmenUmrüstmaßnahmen

(Elsbett, 2006)


Umrüstung auf PflanzenölUmrüstung auf Pflanzenöl

Pflanzenölnutzung in Ein- und Zweitanksystemen: Kraftstoffe in verschiedenen Betriebszuständen (nach Wichmann 2005)

Bei der Umrüstung auf Pflanzenölbetrieb wird von den Umrüst-Bei der Umrüstung auf Pflanzenölbetrieb wird von den Umrüst-firmen an verschiedenen Stellen in den Motor bzw. das Kraft-firmen an verschiedenen Stellen in den Motor bzw. das Kraft-stoffsystem eingegriffen.stoffsystem eingegriffen.

Garantie ?Garantie ?

Betriebserlaubnis ?Betriebserlaubnis ?


Normung von Normung von RapsölkraftstoffenRapsölkraftstoffen

RK-Qualitätsstandart 05/2000RK-Qualitätsstandart 05/2000 DIN E 51605 (06/2005)DIN E 51605 (06/2005)

NormungsversucheNormungsversuche KompromissKompromiss

Norm gilt nur für Rapsöl und nur für umgerüstete Motoren.

Nur normgerechtes Rapsöl ist steuer- und quotenbegünstigt.


Beschreibung der Kennwerte Beschreibung der Kennwerte der DIN V 51605 (06/2005)der DIN V 51605 (06/2005)

Eigenschaft/Inhaltsstoff Einheit Grenzwert min. Grenzwert max.

Dichte (15 °C) kg/m³ 900 930

Kinematische Viskosität (40 °C) mm²/s 36

Flammpunkt (nach Pensky-Martens) °C 220

Heizwert kJ/kg 35.000

Zündwilligkeit (Cetanzahl) Prüfbedingungen werden erarbeitet

Kälteverhalten Prüfverfahren wird evaluiert

Koksrückstand (nach Conradson) Masse-% 0,4

Iodzahl g/100g 95 125

Schwefelgehalt mg/kg 10

für Rapsöl charakteristische Eigenschaftenfür Rapsöl charakteristische Eigenschaften


Eigenschaft/Inhaltsstoff Einheit min. max. RapsölRaffinat

RapsölKalt

gepresst

Gesamtverschmutzung mg/kg 24 5 11

Neutralitätszahl Mg HOH/g 2,0 0,23 1,51,5

Oxidationsstabilität h 6 9,1 6,56,5

Phosphor-Gehalt mg/kg 12 2,0 8,08,0

Summe Magnesium- und Calcium-Gehalt

mg/kg < 20 1,4 15,0

Aschegehalt Masse-% 0,01

Wassergehalt Masse-% 0,075 0,039 0,0620,062

Hassel u.a. 2005

variable Eigenschaften (große motor-technische Relevanz)variable Eigenschaften (große motor-technische Relevanz)

Beschreibung der Kennwerte Beschreibung der Kennwerte der DIN V 51605 (06/2005)der DIN V 51605 (06/2005)


Beeinflussung der KennwerteBeeinflussung der Kennwerte

(Hassel 2005)

Einflussfaktoren auf die RapsölqualitätEinflussfaktoren auf die Rapsölqualität


Qualitätsmanagement zur Qualitätsmanagement zur Einhaltung der Normwerte in Einhaltung der Normwerte in dezentralen Ölpressendezentralen Ölpressen

http://www.biokraftstoff-portal.de/st/index.php?tpl=aktn&red=aktlistn&id=2804


Vielen Dank für Vielen Dank für Ihre Ihre

AufmerksamkeitAufmerksamkeit


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InhaltInhalt Biokraftstoffe allgemein

Biodiesel

Pflanzenöl

BioethanolBioethanol

Kraftstoffbesteuerung und Normung

Biogas und BtL


BioethanolBioethanol

Bioethanol wird in Deutschland als Reinkraftstoff nicht angeboten, ist aber im Ottokraftstoff enthalten

als DirektbeimischungDirektbeimischung bis zu 5 Prozent (E5E5) zukünftig bis 10 Prozent (E10),

als Ether (ETBEETBE), ein Anti-Klopf-Additiv, der zur Hälfte aus Ethanol besteht, bis zu 15 Prozent

oder in höheren Anteilen als E50 oder E85E50 oder E85


Flexible Fuel Vehicles (FFV)

Ethanol wird in Deutschland bislang nur an ausgewählten Tankstellen angeboten.

In Deutschland bieten derzeit Ford und Saab und künftig auch Volvo Flexible Fuel Vehicles (FFV) an.

Ethanolkraftstoff in DeutschlandEthanolkraftstoff in DeutschlandE85- bzw. E50-KraftstoffE85- bzw. E50-Kraftstoff

Bioethanol E85/E50Bioethanol E85/E50


Die FFV-TechnologieDie FFV-TechnologieDie FFV-Technologie unterscheidet sich nur geringfügig von der

„konventioneller“ Benzinfahrzeuge:

Ventile und Ventilsitze des FFV-Motors sind aus härterem Stahlhärterem Stahl. Außerdem bestehen alle kraftstoffführenden Teile und auch der Kraftstofftank selbst aus besonders korrosionsbeständigen korrosionsbeständigen MaterialienMaterialien.

Die MotorsteuerungMotorsteuerung erkennt das Benzin-Ethanol-Mischungsverhältnis und passt die Zündzeitpunkte automatisch daran an. Im Unterschied zu bivalenten Fahrzeugen mit ihren separaten Kraftstofftanks ist ein eigener Ethanoltank nicht erforderlich, es genügt der serienmäßige serienmäßige TankTank.

Eine effektive Zylinderblock-Vorwärmungeffektive Zylinderblock-Vorwärmung stellt sicher, dass sich die FFV-Autos auch bei Temperaturen unter minus 15 Grad Celsius problemlos starten lassen. Ethanol hat schlechtere Kaltstarteigenschaften als Benzin.

Die Umrüstung vorhandener Fahrzeuge auf Ethanol (E85) ist möglich. Nachrüst-ElektronikNachrüst-Elektronik gibt es unter den verschiedensten Handelsnamen.



Bioethanolnorm DIN EN 15376Bioethanolnorm DIN EN 15376

2)





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InhaltInhalt Biokraftstoffe

(Generationen, Eigenschaften, Markt)

Biodiesel

Pflanzenöl

Bioethanol

Kraftstoffbesteuerung und NormungKraftstoffbesteuerung und Normung

Biogas und BtL


Energiesteuergesetz Energiesteuergesetz (EnergieStG)(EnergieStG)

Jahr BiodieselB 100

Pflanzen-öl

EthanolE 85

Aug 2006

9 0 0

2007 9 0

2008 15 10 Steuerfrei

2009 21 18 bis 2015

2010 27 26

2011 33 33

ab 2012

45 45

Inkrafttreten: 1. August 2006

Regelung der Besteuerung für ReinkraftstoffeRegelung der Besteuerung für Reinkraftstoffe

Energiesteuer auf reine Biokraftstoffe (Cent/l)

Statt faktischer Steuerbefreiung eine stufenweise Erhöhung der Steuerbelastung unabhängig von einer Über- oder Unterkompensation.

Bioethanol E 85Bioethanol E 85 und die und die Biokraftstoffe der Biokraftstoffe der 2. Generation 2. Generation bleiben bis 2015 bleiben bis 2015 steuerfreisteuerfrei.4


Biokraftstoffquotengesetz Biokraftstoffquotengesetz (BioKraftQuG)(BioKraftQuG)

Jahr Gesamt-Quote

Diesel-Quote

Benzin-Quote

2007 - 4,4% 1,2%

2008 - 2,0%

2009 6,25% Unterquote 2,8%

2010 6,75% gilt auch für 3,6%

2011 7,00% Folgejahre

2012 7,25% Unterquote

2013 7,50% gilt auch für

2014 7,75% Folgejahre

2015 8,00%

Biokraftstoffquoten ab 2007 *

* Quoten beziehen sich auf den Energiegehalt der Kraftstoffe

Inkrafttreten: 1. Januar 2007

Mindest- bzw. Unterquoten für Diesel und Mindest- bzw. Unterquoten für Diesel und Benzin sowie Gesamtquote ab 2009Benzin sowie Gesamtquote ab 2009Ordnungsrechtliche Verpflichtung

Quote wird voll besteuert.

Die Verpflichtung kann vertraglich auf Dritte übertragen werden.

Bei Verstoß gegen die Quotenpflicht werden Sanktionen fällig (60ct/l bei Diesel und Gesamtquote und 90ct/l bei Benzin).

Quoten gelten auch für Quoten gelten auch für Reinkraftstoffe.Reinkraftstoffe.

5


Definition der Biokraftstoffe für die Definition der Biokraftstoffe für die Steuerbegünstigung und die Steuerbegünstigung und die QuotenerfüllungQuotenerfüllung Fettsäuremethylester (FAME)Fettsäuremethylester (FAME) gelten in vollem Umfang als Biokraft-

oder Bioheizstoffe, wenn sie durch Veresterung von pflanzlichen oder tierischen Ölen oder Fetten gewonnen werden, die selbst Biomasse im Sinne der Biomasseverordnung sind, und wenn ihre Eigenschaften mindestens den Anforderungen der DIN EN 14214 (Stand: November 2003) entsprechen.

Pflanzenöl gilt nur dann als Biokraftstoff, wenn seine Eigenschaften mindestens den Anforderungen der Vornorm DIN V 51605 (Stand: Juli

2006) entsprechen.

BioethanolBioethanol gilt nur dann als Biokraftstoff, wenn es sich um Ethylalkohol ex Unterposition 2207 10 00 der Kombinierten Nomenklatur mit einem Alkoholanteil von mindestens 99 Volumenprozent handelt und seine Eigenschaften mindestens den Anforderungen des Entwurfes der DIN EN 15376 (Stand: Mai 2006) entsprechen.


Einhaltung von NormenEinhaltung von NormenErlass des BMF vom Erlass des BMF vom 17.01.200717.01.2007

III. Zur Biokraftstoffeigenschaft in § 37b BImSchG und § 50 Abs. 4 EnergieStG1. Einhaltung der QualitätsnormenFür die Berücksichtigung der Biokraftstoffe bei der Biokraftstoffquote nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz und für die Gewährung der Steuerentlastung für Biokraft- und Bioheizstoffe nach § 50 EnergieStG müssen künftig die in § 50 Abs. 4 EnergieStG und in § 37b BImschG genannten Qualitätsnormen erfüllt werden.Hierzu ist es erforderlich, dass die Biokraft - und Bioheizstoffe mindestens den in der Anlage zu § 4 der 36. BImSchV bzw. der Anlage 1a zu § 94 Abs. 3 der EnergieStV genannten Qualitätsparameternentsprechen. Werden diese Qualitätsparameter Werden diese Qualitätsparameter eingehalten, so gelten dieeingehalten, so gelten dieNormen hinsichtlich der Normen hinsichtlich der Quotenanrechenbarkeit und der Quotenanrechenbarkeit und der energiesteuerlichen Anforderungenenergiesteuerlichen Anforderungenals erfüllt.als erfüllt.Verordnung zur Durchführung des Bundes-

Immisionsschutzgesetzes und zur Änderung der Energiesteuerdurchführungsverordnung

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Es wurde nachträglich seit Juni 2007 auch hier die Jodzahl aufgenommen


InhaltInhalt Biokraftstoffe

(Generationen, Eigenschaften, Markt)

Biodiesel

Pflanzenöl

Bioethanol

Kraftstoffbesteuerung und Normung

Biogas und BtLBiogas und BtL


Normung für BiogasNormung für BiogasBiogas zu BiomethanBiogas zu BiomethanBevor Biogas als Kraftstoff eingesetzt werden, kann muss es auf Erdgasqualität aufgereinigt also zu Biomethan umgewandelt werden

Die Einteilung der Gasbeschaffenheit ist im DVGW-Arbeitsblatt DVGW-Arbeitsblatt G260G260 festgelegt.

Unterscheidung der GasqualitätUnterscheidung der GasqualitätErdgas ist nicht gleich Erdgas. In Deutschland werden zwei Qualitäten angeboten: H-Gas (GUS-Länder und Norwegen) sowie L-Gas, das aus Deutschland stammt.

H-Gas und L-GasH-Gas und L-GasH-Gas (High caloric-Gas) hat einen Methananteil zwischen 87 und 99,1 Vol.-% und L-Gas (Low caloric-Gas) nur zwischen 79,8 und 87 Vol.-%. Außerdem hat H-Gas einen geringeren Stickstoff-(N2) und Kohlendioxidanteil (CO2).

Egal ob man H-Gas oder das etwas günstigere L-Gas tankt - beides beides eignet sich hervorragend als Kraftstoffeignet sich hervorragend als Kraftstoff. Moderne Motoren passen sich automatisch an die jeweilige Gasqualität an.


Normung BtL (Normung BtL (Biomass-to-Biomass-to-LiquidLiquid)) Synthese von optimierten Kraftstoffenoptimierten Kraftstoffen

bisher noch keine Normkeine Norm

BtL-Kraftstoffe müssen jedoch mindestensmindestens die Normen von Otto- (DIN EN 228) und Dieselkraftstoffen (DIN EN 590) einhalten





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