Kraftstoff

Ein Kraftstoff (auch Treibstoff) ist ein Brennstoff,dessen chemische Energie durch Verbrennung inVerbrennungskraftmaschinen (Verbrennungsmotor,Gasturbine, …) und Raketentriebwerken in Antriebs-kraft umgewandelt wird.Kraftstoffe werden überwiegend zum Antrieb vonFortbewegungsmitteln (Kraftfahrzeug, Flugzeug, Schiff,Rakete) verwendet. Da sie jeweils mittransportiert wer-den müssen, werden häufig Stoffe mit einer hohenEnergiedichte eingesetzt. Aber auch stationäre Verbren-nungsmotoren werden mit ihnen betrieben.Bei der Verbrennung wird als Oxidator meist der Luft-Sauerstoff verwendet, teils, vor allem bei Raketen, aberauch ein eigener Oxidator wie verflüssigter Sauerstoff,Lachgas oder Salpetersäure.

1 Nomenklatur

Die Abgrenzung des Begriffes Kraftstoff zu dem BegriffTreibstoff ist nicht durchgängig einheitlich geregelt:

• Als Kraftstoff wird normalerweise ein Stoff be-zeichnet, der zur direkten Verbrennung in ei-ner Verbrennungskraftmaschine genutzt wird. Be-sonders gängig ist der Begriff im Bereich derKraftfahrzeugtechnik.

• Als Treibstoff wird normalerweise ein Stoff be-zeichnet, der zum Antrieb eines Fortbewegungsmit-tels, seltener auch einer stationären Maschine, ver-wendet wird. Somit schließt der Begriff die Kraft-stoffe mit ein. Besonders gängig ist der BegriffTreibstoff im Bereich der Schifffahrt und der Luft-und Raumfahrt.

In den meisten anderen Sprachen gibt es die Unterschei-dung so nicht. So bedeutet z. B. im Englischen der Be-griff fuel allgemein Brennstoff. Dies schließt Kraftstoffe(manchmal motor fuel genannt) und Treibstoffe (manch-mal propellant genannt) mit ein.Nicht als Kraftstoff bezeichnet werden üblicherweiseStoffe, die zwar als Energieträger für einen Antrieb die-nen, bei denen aber keine chemische Energie freigesetztwird, z.B. Wasser für eine Wasserturbine oder Uran fürden Kernreaktor eines Nuklearantriebs.

2 Arten von Kraftstoffen

2.1 Flüssige Kraftstoffe

• Kerosin, Motorpetroleum bzw. Petroleum

• Benzin (Ottokraftstoff)

• Zweitaktgemisch (Ottokraftstoff mit Ölzusatz)

• Benzin-Benzol-Gemisch (Bibo) (Ottokraftstoff)

• Dieselkraftstoff

• Biodiesel

• XtL-Kraftstoffe, darunter GtL-Kraftstoff (Gas-to-Liquid), BtL-Kraftstoff (Biomass-to-Liquid) undCtL-Kraftstoff (Bsp.: Deutsches synthetisches Ben-zin (Coal-to-Liquid))

• Emulsionskraftstoff (meist Wasser in Diesel, zurSchadstoffminderung durch Temperaturabsenkung)

• Leichtbenzin

• Alkylatbenzin

• Ethanol-Kraftstoff, darunter Bioethanol undCellulose-Ethanol

• Butanol, darunter Biobutanol

• Flüssigerdgas (auch: LNG Liquified Natural Gas)

• Flüssiggas (Propan/Butan-Gemisch, auch: Autogasoder LPG bzw. Liquified Petroleum Gas)

• Methanol

• Pflanzenöl

• Schweröl

• Benzol

• Gasöl

2.2 Gasförmige Kraftstoffe

• Erdgas – auch: Methan, CNG (Compressed NaturalGas) oder LNG (Liquid Natural Gas)

• Kompogas

• Biogas

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2 5 ALTERNATIVE KRAFTSTOFFE

• Methan - auch: Erdgas, darunter Biomethan

• Ethan

• Dimethylether

• Wasserstoff, darunter Biowasserstoff

• Holzgas

• Deponiegas

• Blaugas, ein nach dem Chemiker Hermann Blau be-nanntes Gas, das dem Flüssiggas ähnlich war (sieheAuftriebsausgleich für Luftschiffe)

2.3 Feste Kraftstoffe

• Festbrennstoffe (zum Beispiel für Antriebe vonFeststoffraketen)

3 Verfahren zur Herstellung oderGewinnung von Kraftstoffen

• Kohlevergasung

• Holzvergasung

• Elektrolyse (für Wasserstoffherstellung)

• Steam-Reforming zur Herstellung von Wasserstoffaus Kohlenwasserstoffen, wie beispielsweise Bio-masse

• Erdölraffinerie

• Kohleverflüssigung

• Gas-to-Liquids

• Alkoholische Gärung

• Ölmühle

• Methanolsynthese aus Erdgas bzw. Synthesegasenoder aus recycletem CO2 in Kombination mit Was-ser, siehe Methanolwirtschaft

• Fraktionierte Destillation

• Umesterung

• Biogasaufbereitung

4 Vergleich von Kraftstoffen

Für die Reichweite eines Fahrzeugs sind neben demWir-kungsgrad seiner Aggregate u. a. das Volumen des Tanksund die darin gespeicherte Energie ausschlaggebend. Derphysikalische Vergleich der Heizwerte (kWh pro m³)zeigt, dass flüssige Treibstoffe optimal sind. Bei Gasenhängt der Energieinhalt stark vom Druck ab.Die Möglichkeit, einen Treibstoff in einem Motor ein-zusetzen, hängt nicht nur von Brenneigenschaften ab,sondern auch von der Auslegung des Motors und sei-ner Treibstoffzufuhr für die jeweiligen chemischen Ei-genschaften des Treibstoffes und der ihm beigemisch-ten Additive. Z. B. können sich Ventile und Ventilsitze,die nur für die Additive von Benzin ausgelegt wordensind, bei Betrieb mit Erdgas oder Autogas (keine Beimi-schung von Additiven) schneller abnutzen, deshalb rüs-ten verschiedene Fahrzeughersteller ihre Erdgasfahrzeu-ge mit speziellen für Erdgasbetrieb ausgelegten Motorenaus.Darüber hinaus muss nach dem Zündungsprinzip unter-schieden werden, ob also Selbstzündung (Dieselmotor)oder Fremdzündung (Ottomotor) verwendet wird, beiLetzterem spielt die Klopffestigkeit eine wichtige Rolle.

5 Alternative Kraftstoffe

Als Alternative Kraftstoffe werden Kraftstoffe be-zeichnet, die herkömmliche aus Mineralöl hergestellteKraftstoffe ersetzen können. Hierbei wird unterschiedenzwischen Kraftstoffen aus fossilen Energieträgern undsolchen, die aus biogenen Energieträgern hergestellt sind.

• Erdgas (CNG) ist seit den 1990er Jahren inDeutsch-land verfügbar. In Argentinien, Brasilien und Italienfahren bereits Millionen Automobile damit.

• Ethanol-Kraftstoff (Bio-Ethanol) wird aus Zucker-rüben, Zuckerrohr oder Weizen gewonnen. Seit2005 wird es in Deutschland in geringen Men-gen dem normalen Benzin beigemischt. In Brasi-lien fahren bereits viele Automobile damit, sieheFlexible Fuel Vehicle. Verfahren zur Gewinnungvon Cellulose-Ethanol aus pflanzlicher Biomasse be-finden sich in der Entwicklung.

• Biodiesel wird aus mit Methanol veresterten Pflan-zenölen hergestellt. Basis der Pflanzenöle ist unteranderem der Samen der Rapspflanze. Er wird auchdem mineralischen Diesel aus Klimaschutzgründenbeigemischt. Da die Eigenschaften von Biodieselin vielen Punkten denen von mineralischem Die-sel sehr ähnlich sind, können auch nicht umgerüs-tete Dieselmotoren mit diesem Kraftstoff betriebenwerden. Da sich Biodiesel wie ein leichtes Lösungs-mittel verhält, können unter Umständen Dichtun-

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gen und Schläuche im Kraftstoffsystem angegrif-fen werden, wenn diese nicht beständig gegen Bio-diesel sind. Nachteilig ist der hohe Aufwand zurHerstellung und die geringe Dezentralität der inDeutschland betriebenen Biodieselanlagen. Zudemkann Biodiesel eine große Menge Wasser aufneh-men, was zu Korrosionsproblemen an der Einspritz-ausrüstung führen kann.

• Biogas kann für stationäre Motoren und zu Heiz-zwecken in der Nähe der Erzeugeranlagen eingesetztwerden, aber auch Erdgasfahrzeuge können damitbetankt werden.

• BtL-Kraftstoff (Biomass to Liquid) wird auch unterdem Markennamen SunDiesel vertrieben. Er wirdaus Biomasse, wie z. B. Holz oder Stroh gewonnen.BtL befindet sich noch in der Erprobungsphase undhat noch einen großen Forschungsbedarf. Bei ihmkönnen alle Bestandteile der Pflanze genutzt wer-den und er besitzt eine hohe Energiedichte. Auchkonventionelle Dieselfahrzeuge können damit fah-ren. Eine Gesamtenergiebilanz der BTL-Prozesseliegt derzeit noch nicht vor.

• Reine Pflanzenöle z. B. aus Raps, Sonnenblume oderLeindotter, auch „Pöl“ oder Naturdiesel genannt,können als Kraftstoff in Dieselmotoren eingesetztwerden. Insbesondere die höhere Viskosität gegen-über Dieselkraftstoff führt dazu, dass zum dauer-haften Betrieb von Dieselmotoren mit Pflanzenöl ei-ne Anpassung des Kraftstoff- und Einspritzsystemsnotwendig wird. Die Vorteile von Pflanzenöl sindneben der CO2-Neutralität die Möglichkeit der de-zentralen Herstellung, die hohe Energiedichte unddas geringe Gefahrenpotential für Mensch und Um-welt (nicht wassergefährdend, kein Gefahrgut, un-giftig, hoher Flammpunkt).

• Wasserstoff kann aus Wasser (H2O) mittelsElektrolyse gewonnen werden. Kostengünstiger istallerdings die Gewinnung durch direkte chemischeUmwandlung von Erdgas (Steam-Reforming),wobei CO2 entsteht. Wasserstoff lässt sich mitVerbrennungsmotoren oder Brennstoffzellennutzen.

• Holzgas war in den 1940er Jahren eine verbreite-te Alternative unter dem Druck von akutem Kraft-stoffmangel. In Finnland sind Fahrzeuge mit selbst-gefertigten Holzvergasern auch heute noch anzu-treffen. Bei dem Verfahren verschwelt normalesHolz, oft Holzabfälle, unter Luftabschluss in ei-nem Druckkessel oder zersetzt sich unter Luftman-gelverbrennung. Die entstehenden brennbaren Ga-se (überwiegend Methan bei Luftabschluss, über-wiegend Kohlenstoffmonoxid, Wasserstoff und Me-than bei Luftmangelzersetzung) werden nach Küh-lung und Reinigung einem Motor zugeführt. Statio-näre Holzgasanlagen werden zu Heizzwecken und inKraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen eingesetzt.

6 Umwelt

Die bei der Verbrennung von Kraftstoffen freigesetz-ten Abgase bewirken Gesundheits- und Umweltschädenwie Sauren Regen und den Treibhauseffekt und somitdie globale Erwärmung. Insbesondere CO2, CO undStickoxide spielen dabei wichtige Rollen. Weiterhin istdas im Benzin befindliche Benzol erwiesenermaßen kar-zinogen. Art und Umfang der freigesetzten Schadstof-fe sind im Wesentlichen von der Zusammensetzung desKraftstoffes, der Bauart des Motors und (wenn genutzt)der Abgasnachbehandlung abhängig. In Deutschland re-gelt die 10. BImSchV die Zusammensetzung und Quali-tät der Kraftstoffe, um die Luftbelastungen zu mindern.Die Verordnung regelt die Beschaffenheit von Otto- undDieselkraftstoffen, Gasöl, Biodiesel, Ethanol, Flüssiggas,Erdgas, Biogas und Pflanzenölkraftstoff.[3]

7 Kraftstoffpreisentwicklung

Siehe auch: Motorenbenzin, Abschnitt Preise,Erdgasfahrzeuge, Abschnitt Kraftstoffpreise undMarkttransparenzstelle für Kraftstoffe

Kraftstoffpreise weltweit (Auswahl) in Euro (ohne Be-rücksichtigung von Lohnniveau und Lebenshaltungskos-ten):1 kg Erdgas entspricht ca. 1,5 Liter Super, ca. 1,3 Liter Diesel

Quelle: http://www.iru.org/en_services_fuel_prices (nur Ben-zin & Diesel), http://www.ngvjournal.com/en/statistics/item/925-worldwide-fuel-prices (Benzin-, Diesel- und CNG-Preise)

8 Siehe auch

• Brennstoff

• Entwicklung der Ottokraftstoffe

• Verbrennungsluftverhältnis

• Kraftstofftank

• Kraftstoffverbrauch

• Pflanzenöl-Kraftstoff

• Nutzpflanze

• Stöchiometrisches Kraftstoffverhältnis

• Biokraftstoff

• Raketentreibstoff

• Schiffstreibstoff

• Luftfahrtbetriebsstoff

4 11 WEBLINKS

9 Quellen[1] Eintrag zu Benzol in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA,

abgerufen am 13. April 2008 (JavaScript erforderlich)

[2] DIN 51605 – Rapsölkraftstoff“

[3] http://bundesrecht.juris.de/bundesrecht/bimschv_10_2010/gesamt.pdf Text der Verordnung

10 Literatur• K. Griesbaum, D. Hönicke: Kraftstoffe der Zukunft,Chemie in unserer Zeit, 14. Jahrg. 1980, Nr. 3, S.90-101, ISSN 0009-2851

• Sven Geitmann: Alternative Kraftstoffe – Womit fah-re ich am besten? Hydrogeit Verlag, Oberkrämer,November 2010, ISBN 9783937863153

11 Weblinks• Alternative Kraftstoffe Auflistung der Vor- &Nachteile von erneuerbaren Energien

• Infoportal für Biokraftstoffe InformationenAlternativ-Kraftstoff und Umrüstungen

• http://www.kraftstoffweb.de Eine Graphik, die dieKosten für Normal- / Superbenzin, Diesel und Au-togas gegenüberstellt

• Sparsam und nachhaltig mit Kraftstoff umgehen

• International Fuel Prices 2009 Informationen zuBenzin- und Dieselpreisen in mehr als 170 Ländernsowie zu Prinzipien der Kraftstoffbesteuerung

Normdaten (Sachbegriff): GND: 4073754-8

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12 Text- und Bildquellen, Autoren und Lizenzen

12.1 Text• Kraftstoff Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Kraftstoff?oldid=148079213 Autoren: Wst, Ben-Zin, Andre Engels, Aka, Mhlusi, Ma-thias Schindler, Filzstift, Herrick, Tsor, Odin, Sansculotte, Karl Gruber, Schusch, Hashar, Christian2003, Rjh, Hadhuey, Xeper, Wiegels,RokerHRO, Soebe, Sinn, Zundelfrieder, Peter200, Harry20, Gadacz, Q'Alex, Ralf Pfeifer, Ckeen, 1-1111, Leckse, H005, Quistnix, Bot-teler, Nicor, Adi86, Moguntiner, Heinte, Diba, Zahnstein, Renekaemmerer, He3nry, Froggy, FlaBot, Saperaud, -jha-, Leyo, O.Koslowski,Ellywa, St.Krekeler, Scooter, Itti, Gunnar1m, Olei, W!B:, Saehrimnir, Felix Stember, Hydro, Dachris, Hans Koberger, RobotQuistnix,CosmoKramer, GGraf, Karl-Heinz Tetzlaff, Löschfix, Hubersn, DerHexer, WAH, Bernd vdB, Mo4jolo, NEUROtiker, Allesmüller, Por-talBot, 888344, Jü, Tobnu, Roest, Charis, Burts, Aleksander Kr, BJ Axel, Wikifreund, Tönjes, Graphikus, Leumar01, Tetris L, Spuk968,Dr.cueppers, Linksfuss, Horst Gräbner, Siddharta.563, JAnDbot, Nicolas G., Herbertweidner, JensVonZobel, Schmendrik881, YourEye-sOnly, Tom md, Ralfo1704, ThomasZorn, JOE, Jbergner, Niteshift, Numbo3, Zollernalb, Cvf-ps, Diwas, Knoerz, Euphoriceyes, Avron,Complex, Taner16, PUdK, Christoph-Erdmann Pfeiler, Regi51, CeGe,Motorschaden, Synthebot, Aseufert, Lupo Curtius, Krawi, Eckhard-boles, Der.Traeumer, Abn Ibi Dschugali, Avoided, Florian Gerlach (Nawaro), Succu, Alnilam, Bezur, Denis Barthel (WMDE), Pittimann,Se4598, Achim Raschka (Nawaro), Wikinger08, Blutgretchen, Günter Barten (Nawaro), Wnme, Pfieffer Latsch, 112BKS, Vinceres99,24karamea, BKSlink, Justsail, Jivee Blau, Serols, Alraunenstern, Motorexperte, HiW-Bot, Didym, RunningGirl, MP-7, Trigonomie, Is-te Praetor, Tampion, Martinebisch, MerlIwBot, BeverlyHillsCop, Oguenther, Planetblue, Gleiten, Joes-Wiki, Mauerquadrant, Lukraw82,Dirkskonto, Addbot, Diopuld, Fettbemme, Henry Purcel, HeicoH, Schnabeltassentier und Anonyme: 166

12.2 Bilder

12.3 Inhaltslizenz• Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0