Verbrennungsmotoren noch auf Jahrzehnte die dominierende Technik

07.09.2010 | Bochum
Grenzenlose Mobilität: Schon heute verursacht der Transportsektor rund 20 Prozent aller CO2-Emissionen. Bis zum Jahr 2050 wird der globale Pkw-Bestand von derzeit 700 Millionen Fahrzeugen auf rund zwei Milliarden Autos explodieren. Innerhalb der nächsten zwei Jahrzehnte steigt parallel dazu auch der Kraftstoffverbrauch im Transport-Sektor um mehr als 50 Prozent.

Um vor diesem weltweiten Mobilitätsszenario dennoch die Ziele des Umweltschutzes und insbesondere der CO2-Reduzierung zu erreichen, braucht es auch in der Kraftstoffentwicklung neue Ansätze.

Langfristige Ziele sind dabei auch, die Abhängigkeit vom Rohöl zu reduzieren und gleichzeitig eine langfristige Versorgungssicherheit zu gewährleisten.

"Bei aller berechtigten Diskussion um neue Antriebstechnologien, die Otto- und Dieselmotoren ersetzen sollen, sind wir davon überzeugt, dass der Verbrennungsmotor in den nächsten Dekaden die wesentliche Antriebsquelle bleiben wird", sagt Wolfgang Dörmer, Kraftstoffexperte der BP Kraftstoffforschung.

Deshalb konzentriert sich die BP Forschung nicht nur auf die Entwicklung völlig neuer Kraftstoffe, sondern auch auf die Optimierung der aktuellen Energieträger als Brückentechnologie hin zu nachhaltigeren Konzepten.

Dörmer: "Dazu gehört auch die Beimischung von Biokomponenten, doch einen echten Technologiesprung und eine erheblich verbesserte CO2-Bilanz versprechen erst Biokraftstoffe der zweiten Generation."

Die beiden heute im Wesentlichen verfügbaren Bio-Komponenten der ersten Generation - FAME (Fettsäuremethylester) als Diesel- und Ethanol als Ottokraftstoff-Ergänzung - leisten bereits ihren Beitrag zur Senkung der Emissionen, doch sowohl die Leistungsfähigkeit der Zusätze als auch die Produktionskapazitäten sind begrenzt.

So beeinträchtigen die Bio-Komponenten einige Kraftstoffeigenschaften und führen mitunter zu Problemen bei der aktuellen Fahrzeugtechnik. Und so stößt die Vorgabe der EU-Kommission zur Einführung von Dieselkraftstoff mit bis zu zehn Prozent Biodiesel (FAME) und Ottokraftstoff mit bis zu zehn Prozent Ethanol auf erhebliche Kritik bei den Fahrzeugherstellern.

Vor diesem Hintergrund wurden in Deutschland eigenständige Normen erarbeitet, die seit 2009 die Einführung von Dieselkraftstoff mit bis zu sieben Prozent FAME (vorher fünf Prozent) und ab Ende 2010 Ottokraftstoff mit bis zu zehn Prozent Ethanol gestatten.

In Österreich werden dem Benzin derzeit fünf Prozent Bioethanol beigemischt; bei Diesel liegt die Bioquote bei sieben Prozent.

In der Schweiz gibt es dagegen kein flächendeckendes Kraftstoffangebot mit Bio-Komponenten.

BP investiert 1,5 Milliarden US-Dollar in Forschung und Entwicklung

Da die Bio-Komponenten der ersten Generation weder aus Umwelt- noch aus Anwendungssicht das Optimum darstellen, setzt BP mittelfristig auf die Entwicklung neuer Biokraftstoffe der zweiten Generation und investierte seit 2006 mehr als 1,5 Milliarden US-Dollar in die Forschung, Entwicklung und Produktion.

Die strategischen Schwerpunkte von BP richten sich auf:

• Bioethanol aus Zuckerrohr als Übergangslösung. Dieser Kraftstoff ist wirtschaftlich rentabel und bietet von allen Biokraftstoffen der ersten Generation das höchste CO2-Vermeidungspotential (bis zu 90 Prozent).
• Entwicklung und Kommerzialisierung von fortgeschrittenen Biokraftstoffen wie Biobutanol. Es weist 30 Prozent mehr Energieinhalt als Ethanol auf, reduziert damit den CO2-Ausstoß und kann zudem in Ottokraftstoffen bis zu 15 Volumenprozent problemlos beigemischt werden.
• Herstellung von Bioethanol bzw. Biobutanol aus Lignozellulose. Sie ermöglicht die Ganzpflanzennutzung von speziellen Energiegräsern.

Darüber hinaus verfolgt BP die Herstellung von biologischem Diesel aus Zucker/Stärke. Dazu sind aber noch weitere Forschungsarbeiten notwendig.

In Europa spielen im Dieselbereich aus anwendungstechnischer Sicht auch hydrierte Pflanzenöle eine zunehmende Rolle. Die heutige Herstellung von Biodiesel aus Pflanzenölen stößt aber aus Umweltschutz- und Kostengründen an ihre an ihre Grenzen.

Deshalb investiert BP 500 Millionen US-Dollar über einen Zeitraum von zehn Jahren in die Biokraftstoffforschung am Bio-Wissenschaftlichen Energieforschungsinstitute (EBI).

Keine Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion

Die anwendungstechnischen Vorbehalte gegen Biokraftstoffe der ersten Generation sind bei denen der zweiten Generation nicht zu befürchten - und sie weisen zudem noch weitere Vorteile hinsichtlich der CO2-Einsparung auf.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil: Im Gegensatz zu Biokomponenten der ersten Generation stehen die Nachfolgeprodukte nicht in Konkurrenz zur Nahrungsmittelerzeugung. Ihre Herstellung in industriellen Maßstäben ist allerdings noch nicht ausgereift.

Um die CO2-Emissionen pro Fahrzeug möglichst rasch zu senken, ist der nächste Entwicklungsschritt die Optimierung konventioneller Antriebstechnologien.

Stand Mitte des vergangenen Jahrhunderts noch die Leistungsoptimierung ganz im Fokus, gewann der Umweltschutz bereits mit Beginn der 70er Jahre an Bedeutung. Entsprechend sanken der Anteil von Benzol, Aromaten oder Schwefel.

Allein der Schwefelanteil reduzierte sich von 500 ppm (Parts per Million) vor zehn Jahren auf aktuell unter 10 ppm und machte damit den Weg frei für die Einführung effizienter Abgasnachbehandlungssysteme.

50 Prozent Verbrauchsreduzierung bei konventionellen Antrieben möglich

Um den Wirkungsgrad von Otto- und Benzinmotoren weiter zu verbessern, sind auch veränderte Kraftstoffe notwendig. Hierzu zählen Ottokraftstoffe mit besonders guter Klopffestigkeit (hohe Oktanzahlen), die eine hohe Verdichtung des Kraftstoffs im Motor ermöglichen.

Der Dieselmotor benötigt prinzipbedingt einen Kraftstoff, der besonders zündwillig ist und demnach eine hohe Cetanzahl aufweist. Nur so kann eine leise, vollständige und schadstoffarme Verbrennung gewährleistet werden.

Schätzungen gehen davon aus, dass Verbesserungen in der Antriebstechnik und der Einsatz von Hybrid-Aggregaten sowie Optimierungen an den Fahrzeugen selbst wie eine Reduktion des Gewichts oder des Rollwiderstands den Verbrauch um rund 50 Prozent reduzieren können - sowohl bei Otto- als auch bei Dieselfahrzeugen.

BP begleitet diese Entwicklung seit Jahren und führte bereits 2004 einen Dieselkraftstoff mit über 60 Cetan und einen Ottokraftstoff mit 100 Oktan im Markt ein.

Ein verbessertes SuperPlus-Benzin und die Weiterentwicklung des Premium-Ottokraftstoffs Ultimate auf nunmehr 102 Oktan in Deutschland sind weitere Schritt zur Erfüllung heutiger und zukünftiger Anforderungen.

Gleichzeitig bilden die hochwertigen Kraftstoffe auch die Basis für weitere Innovationen in der Motorentechnik und für die Optimierung des Ottomotors hin zu mehr Effizienz.

"Moderne Konzepte mit Verbrennungsmotoren in Kombination mit den richtigen Biokraftstoffen bieten noch enormes Potential. Deshalb forciert BP sowohl die Verbesserung der derzeit verfügbaren Verbrennungstechnik auf Basis moderner Kraftstoffe als auch die Produktion nachhaltig hergestellter Biokraftstoffe. Für einen dauerhaften Erfolg benötigen wir aber auch verlässliche, gesetzliche Rahmenbedingungen", erklärt Dörmer.

Quelle: Pressemeldung Deutsche BP AG

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