Pflanzenöl-KraftstoffPflanzenöle, 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 Kraftstoff 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. GeschichteDer 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. Verwendbare PflanzenölsortenPflanzenölkraftstoff wird oft mit Rapsöl gleichgesetzt. Je nach Interessensgruppe gibt es jedoch bis zu über 1000 anbauwürdige Ölpflanzen. Es existieren in den meisten Regionen der Erde heimische Pflanzen, die zur Ölgewinnung genutzt werden können. Grundsätzlich sind alle Pflanzenölsorten und auch tierische Öle zum Betrieb in umgerüsteten Fahrzeugen geeignet. Vereinzelt setzen Autofahrer auch gefilterte Altöle und flüssige Speisefette ein. Sie müssen jedoch vor der Nutzung sorgfältig gereinigt werden. So fährt beispielsweise ein Taxiunternehmer in Berlin seit einigen Jahren ohne Schaden ausschließlich mit gebrauchtem Fritteusen-Öl, das in einem einfachen Schleuderverfahren gereinigt wird. Lediglich zum Starten des kalten Motors wird aus einen kleinen Zweittank normaler Dieselkraftstoff verwendet.Alt-Pflanzenöl sollte vor seiner motorischen Verwendung umgepumpt und gefiltert werden. Empfohlen werden Kerzenfilter mit <1 Mikrometer Weite, um die Aggregate nicht zu schädigen. Verwendung als KraftstoffUm Pflanzenöl in Motoren zu verbrennen gibt es zwei Strategien:
Nach Auskunft der Firma Unicar in Aachen halbiert sich in etwa der Ausstoß von Rußpartikeln bei der Pflanzenölverbrennung gegenüber der Dieselverbrennung. Nur bei kaltem Motor und unzureichender Vernebelung im Zylinder ist der Ausstoß sichtbar erhöht. Es gibt weniger Emissionen von Feinstaub, als bei Dieselbetrieb. Verunreinigungen durch Schwefel und Schwermetalle entfallen weitgehend. Pflanzenöltaugliche Motoren/UmrüstungMit entsprechend angepassten Motoren kann Pflanzenöl in reiner Form verwendet werden. Speziell für diesen Zweck entwickelte Motoren, wie der Elsbett-Motor konnten sich jedoch, ebenso wie Vielstoffmotoren nicht in größerem Maßstab durchsetzen. Heutzutage werden dieselbetriebene Fahrzeuge üblicherweise mit Umrüstsätzen pflanzenöltauglich gemacht. Die Umrüstung umfasst hauptsächlich folgende Maßnahmen:
Nach einem Umbau ist es dann möglich, neben Diesel auch mit Pflanzenöl zu fahren. Die Technik kann als ausgereift angesehen werden, da sie seit mehr als 20 Jahren im Einsatz ist, bei den Herstellern langjährige Erfahrungswerte vorliegen und sie stetig weiterentwickelt wurde. Verschiedene Firmen bieten heute für fast alle dieselgetriebenen Fahrzeuge und für fast jede Einspritztechnik Umrüstsätze an. Der Einbau erfolgt in der Regel durch Partner der Herstellerfirmen oder kann auch in Eigenleistung durchgeführt werden. Die aktuelle Technik kompensiert so weit wie möglich die hohe Viskosität im Winter und auch die mangelnde Zündfreudigkeit. Dazu wird das Pflanzenöl durch einen Wärmeübertrager auf 60 °C erwärmt. Beim Start geschieht dies elektrisch, bei warmem Motor über das Kühlwasser. Die Hersteller berichten von Anlassproblemen unter -8 °C im Winter. Das Vorglühen und Anlassen dauert dann etwas länger. Die Grenze im Winterbetrieb stellt die Gefahr des Einfrierens dar. Da die Erstarrung unten im Tank beginnt, also dort wo der Kraftstoff austritt, kann die Treibstoffzufuhr unterbrochen werden. Durch Beimischung von Diesel oder Leindotteröl, welches länger als Rapsöl flüssig bleibt, aber dafür etwas teurer ist, kann diese Gefahr verringert werden. 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. KraftstoffeigenschaftenPflanzenöl 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.Reines Pflanzenöl besteht überwiegend aus reinen Kohlenwasserstoffen und ist schwerer entflammbar als Diesel. Die Zündwilligkeit (Cetanzahl) ist allgemein eingeschränkt, da bei normalen Außentemperaturen das Pflanzenöl von der Einspritzdüse nur unzureichend im Brennraum vernebelt wird. Aufgrund seiner höheren Viskosität, die bei sinkender Temperatur noch weiter ansteigt, erhöht sich der Durchflusswiderstand in den Kraftstoffleitungen, der Einspritzpumpe und den Einspritzdüsen gegenüber dem von Dieselkraftstoff. Im Gegensatz zu Biodiesel ist Pflanzenöl nicht toxisch (giftig). Sowohl Wassergefährdung als auch Feuergefährlichkeit, wie sie bei herkömmlichen Kraftstoffen auftreten, spielen bei reinem Pflanzenöl keine Rolle. Es ist vollkommen biologisch abbaubar und aufgrund eines Flammpunktes von über 250 °C bei Normaltemperatur kaum entflammbar und nicht explosiv. Eine Lagerung in offenen Behältern, selbst in Garagen oder Wohnräumen, ist prinzipiell möglich, da es nur lebensmittelrechtlichen Bestimmungen unterworfen ist und somit auch in größeren Mengen ohne gesetzliche Auflagen gelagert werden kann. Gebrauchtes Pflanzen-Öl (z.B. aus Fritteusen) ("Alt-Pflanzenöl") wird jedoch als grundwassergefährdende Substanz kategorisiert. Zu seiner Lagerung und Verarbeitung werden Doppelbehälter verwendet bzw. Behälter mit Sicherheits-Wanne. Die Eigenschaften des Pflanzenöls unterscheiden sich je nachdem aus welcher Pflanze sie gewonnen wurden, so ist z.B. Leindotteröl länger flüssig als Rapsöl. Während für Dieselkraftstoffe einheitliche Qualitätsstandards gewährleistet werden können, ist dies bei Pflanzenöl nicht so einfach. Es liegt nicht als genormte Flüssigkeit vor und es existiert kein globaler Markt, der sich auf zentrale Tanklager stützt. Obwohl Leindotteröl bessere Eigenschaften hat, überwiegt der Anteil des Rapsöls. Dies ist hauptsächlich auf politische Entscheidungen zurückzuführen. QualitätsstandardUm für das sehr häufig verwendete Rapsöl einheitliche Qualitätsstandards zu schaffen, hat als Richtwert am 23. Mai 2000 der "LTV-Arbeitskreis Dezentrale Pflanzenölgewinnung, Weihenstephan" einen "Qualitätsstandard für Rapsöl als Kraftstoff (RK-Qualitätsstandard)" mit folgenden Vorgabewerten formuliert:
Der Volumenverbrauch und die Leistungscharakteristika sind bei beiden (?) Kraftstoffen annähernd gleich. Pflanzenöl verbrennt jedoch etwas "weicher", da die Verbrennung langsamer abläuft. Verbreitung und KostenIn Mitteleuropa gibt es nach verschiedenen Schätzungen mehrere tausend Fahrzeuge, die mit Pflanzenöl fahren. Das Öl ist mit einem Einzelhandelspreis von 0,75 ?/l (Stand Ende 2004) preiswerter als Diesel und Biodiesel. Der Preis liegt seit einigen 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, wie 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 AuswirkungenPflanzenöl als Kraftstoff ist ein Teil in der Vielfalt der erneuerbaren Energien.Insgesamt kann die Nutzung von Pflanzenöl als Kraftstoff heute nur einen relativ geringen Beitrag zur Deckung des weltweiten Energiebedarfs leisten. 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 eine Million Tonnen Rapsöl gepresst. Mit dieser Menge lässt sich nur weniger als ein Prozent des Mineralöls ersetzen. In Mitteleuropa besteht theoretisch die Möglichkeit, höchstens 10 bis 15% des Mineralöls durch Pflanzenöl zu ersetzen. In der mitteleuropäischen Klimazone sind nur Ölerträge 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. Diese Flächen gingen zwar für die Lebensmittelproduktion und Tierhaltung der einheimischen Bevölkerung weitgehend verloren, jedoch ergeben sich deutlich bessere Einkommensmöglichkeiten für die einheimische Bevölkerung, was wiederum Armut und Hunger weitgehend zurückdrängen würde. 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. 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 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. 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. Schon heute zeichnet sich jedoch die Entwicklung ab, dass energetisch verwertbare Biomasse, z.B. als Brennstoff für Heizzwecke angebotenes Energiegetreide, höhere Preise erzielt als notwendige Lebensmittel. Auch eine Optimierung des Ertrages der Ölpflanzen mittels Gentechnik ist wahrscheinlich, wenn auch bei vielen Verfechtern einer ökologisch orientierten Landwirtschaft sehr umstritten. Die Energiebilanz bei der Herstellung pflanzlicher Öle liegt niedriger als bei der Raffination mineralischer Kraftstoffe. Fossile Energiequellen sind jedoch 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. Die Nutzung von Pflanzenölen als Kraftstoff hat ökologische Vor- und Nachteile, die nicht immer gegeneinander aufgerechnet werden können. 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." (Lit.: Kraus u.a., S. 21) Die Bedeutung der AnbaumethodeEine zentrale Bedeutung sowohl für die ökologische Bilanz als auch für die Wirtschaftlichkeit des Einsatzes von Pflanzenöl ist die Anbauform. Man kann hier zwischen zwei Arten unterscheiden:
Die meisten wissenschaftlichen Argumente (wie z.B. das Gutachten des UBA) basieren auf der Annahme, dass die notwendigen Pflanzenölmengen ausschließlich in intensiver Landwirtschaft durch Rapsanbau in Monokulturen mit hohem Düngemittel- und Pestizideinsatz erfolgen kann. Der Öffentlichkeit weniger bekannt sind seit 1997 in Bayern laufende Versuche mit Mischfruchtanbau in biologischer Landwirtschaft Link zum Projekt. Man versteht darunter den Anbau eines Gemisches verschiedener Feldfrüchte auf dem gleichen Feld zur gleichen Zeit. Wenn dabei Blattpflanzen mit Halmfrüchten, Tiefwurzler mit Flachwurzlern oder Pflanzen mit verschiedenen Nährstoffbedürfnissen gemeinsam auf einem Feld wachsen, ergänzen sie sich gegenseitig. So ist z.B. ein günstiger Effekt für Leindotter oder Raps mit Erbsen, Weizen oder Gerste nachgewiesen worden. Der Mischanbau benötigt hier weniger Dünger (die Erbsen liefern den Stickstoff) und macht den Einsatz von Herbiziden gegen Unkraut unnötig. Bei Getreide wurde aufgrund des geringerem Unkrautdrucks der gleiche Flächenertrag mit einem höherwertigerem Korn mit einem zusätzlichen Ertrag von ca. 80 bis 150 Liter Pflanzenöl pro Hektar erzielt. Kern des biologischen Ansatzes ist die weitgehende Nutzung aller Ressourcen. Aufgrund der gegenseitigen Begünstigung der Pflanzen kann neben Pestiziden auch weitgehend auf Düngung verzichtet werden. Die Sortierung der Feldfrüchte erfolgt direkt in der Erntemaschine. Übriggebliebenes Pflanzenmaterial kann als Grundlage für Faserwerkstoffe dienen oder als Biomasse zu Energie verarbeitet werden. Der aus dem Öl gewonnene Presskuchen kann als Tierfutter weiterverwendet werden und kann dann schlußendlich als Gülle zur Biogaserzeugung genutzt werden. Die ausgefaulten Rückstände können dann ebenfalls als Dünger wieder ausgebracht werden. Die Befürworter weisen hier darauf hin, dass der Anbau von Ölpflanzen deren stofflich und energetisch wertvollen Nebenprodukte nicht einfach ausklammern darf. Nur so könne die Technik ihre Überlegenheit gegenüber dem Rohstoff Öl ausspielen Quelle. Eine weitere Möglichkeit bestünde laut den Befürwortern im extensiven Anbau von Erucasäure-reichem Naturraps, der als Kraftstoff besser geeignet sei, als der momentan angebaute Erucasäure-frei gezüchtete Raps (sog. OO-Sorten, die als Züchtungsziel die Erzeugung eines guten Speiseöls haben). Es wird weiterhin von Befürwortern eingewandt, dass in der Diskussion andere Ölpflanzensorten, die extensiv in Deutschland anbaufähig wären wie z.B. Sonnenblume, Ölrauke, Ölrettich, Ackersenf, Rübsen, Leindotter, Öllein oder Hanf gar nicht in Betracht gezogen werden. Verfügbarkeit in DeutschlandDie 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.Siehe auch
LiteraturKatja Kraus, Guido Niklas, Matthias Trappe: Aktuelle Bewertung des Einsatzes von Rapsöl/RME im Vergleich zu Dieselkraftstoff. Texte 79/99. Umweltbundesamt, Berlin 1999, ISSN 0722-186XMAKOWSKI, N. & BRAND, D. (2000): "Mischanbau von Leindotter und Erbsen ist attraktiv" (Institut für Energie- und Umwelttechnik München, unveröff. Manuskript, 6 S.) Artikel WeblinksInformationen
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