Kfz- Umrüstung allgemeine Anmerkungen:

Zum Ersten erlischt die Garantie des Herstellers, wenn unsachgemäße oder nicht vom Hersteller authorisierte Änderungen am Fahrzeug vorgenommen werden.
Zum Zweiten  erlischt die Betriebserlaubnis und der Versicherungsschutz aus rechtlicher Sicht, wenn Änderungen an vorgeschriebenen Fahrzeugteilen vorgenommen wurden, oder sich das Abgasverhalten ändert (§19Stvzo).
Da aber bei einer seriösen Umrüstung diesbezüglich Änderungen nötig sind, muss das Umrüstunternehmen über Typengutachten und ein Qualitätsmanagementsystem verfügen (Zertifizierung).
Eine TüV-Eintragung ist zudem erforderlich!
Bei Pflanzenölen und Diesel handelt es sich grundsätzlich um Kohlenwasserstoffgemische und sie sind deshalb zum Betrieb eines Dieselmotors geeignet.

Einen Qualitätsstandard für Pflanzenöle ähnlich der für petrochemische Kraftstoffe gibt es noch nicht. Nur für Rapsöl  wurde die Qualität im Ansatz standardisiert:
Stichwort: „TU Weihenstephan“

Allerdings kann Pflanzenöl nicht unter Einhaltung der Abgasnorm in einem unmodifizierten Dieselmotor verbrannt werden, die die chemischen und physikalische Eigenschaften doch stark abweichen.
Die Viskosität des Pöls ist bei gleicher Temperatur wesentlich höher als die von Diesel. Somit ist eine Vorwärmung des Pöls erforderlich.

Pöl hat eine völlig anders verlaufende Siedekurve, deshalb läuft die Verbrennung auch anders ab. Ferner hat Pöl eine andere Dichte und einen unterschiedlichen Heizwert im Vergleich zum Diesel, was sich auf die Motorleistung auswirkt.
Alle Änderungen im Motorumfeld haben daher keine Auswirkung auf die Verbrennung und Abgasnorm, somit sind im Motor selbst Änderungen zur Optimierung der Verbrennung von Pöl unerlässlich.
Wird Pöl in einem nicht modifizierten Dieselmotor verbrannt , kann es zu Ablagerungen von Koks im Motor kommen und diesen schädigen.

Viskosität:

Aus dem Diagramm geht hervor, dass die Viskosität von Pöl sehr stark von der Temperatur abhängig ist, wohingegen die von Diesel nahezu konstant niedrig bleibt. Bei einer Temperatur von fast 80°C  ist die Viskosität von Pöl so weit gesunken, dass es sich den Fließeigenschaften von Diesel angleicht (die Viskosität von Pöl beträgt bei dieser Temperatur 10 mm2/s, Diesel ca 2 mm2/s ).
Bei Planzenölen handelt es sich um Tri- Fettsäureester des Glycerins, Diesel hingegen, wird aus Rohöl gewonnen und besteht aus einem Gemisch von Alkanen, Aomaten, Paraffinen,...

Aufgrund der im Vergleich zu Dieselkraftstoff wesentlich höheren mittleren Molmasse ist die Viskosität der Pflanzenöle um ein Vielfaches höher und nähert sich erst bei höheren Temperaturen der von Dieselkraftstoff an. Die Filtrierbarkeit  ist be­reits ab relativ hohen Temperaturen nicht mehr gegeben. Für einen sicheren Motorbe­trieb muss daher das Kraftstoff- und Einspritzsystem auf die veränderten Anforderungen angepasst werden. 

Verbrennung:
Pflanzenöl hat eine stark vom Dieselkraftstoff abweichende Siedekurve, was sich auf die Verbrennungsabläufe auswirkt.
Die Cetanzahl als Maß für die Zündwilligkeit des Kraftstoffs ist bei Pflanzenölen geringer als bei Diesel, was ein schlechteres Startverhalten bedingt. Abhilfe schafft hier eine Veränderung der Vorglühanlage und des Einspritzsystems, sowie eventuell ei­ne Erhöhung des Kompressionsverhältnisses.
Besonderes Augenmerk muss auf die thermische Zersetzung von Pflanzenölen gelegt werden, diese findet schon vor Erreichen der Siedetemperatur mit der Folge der Ölkohlebildung statt. Im Gegensatz zu Dieselkraftstoff sind kaltgepresste Pflanzenöle keinem Destillationspro­zess unterworfen und enthalten daher auch Bestandteile, die sich vor dem Verdampfen zersetzen und Ölkohle bilden können. Vor allem bei di­rekteinspitzenden Motoren treten Verkokungen an den Einspritzdüsen auf, die die Kraft­stoffstrahlaufbereitung stark beeinträchtigen. Zudem kann es zum Feststecken der Kol­benringe und infolgedessen zum Ausfall des Motors kommen.

Anpassungen:
Grundsätzlich sind Vor- und Wirbelkammermotore mit indirekter Einspritzung leichter umzurüsten, da diese älteren Motortypen auch robuster gebaut sind und Abweichungen des Kraftstoffs ohne Schaden verkraften.
Die Umrüstmaßnahmen für den Betrieb mit Pflanzenölen lassen sich nach Eintank- und Zweitanksystemen unterscheiden. Bei letzteren erfolgt der Startvorgang mit Dieselkraftstoff, die Umschaltung auf Pflanzenöl findet erst nach Erreichen der Betriebstemperatur statt.

Vor dem Abstellen des Motors wird wieder auf Diesel umgeschaltet, damit Einspritzleitungen und -düsen gespült werden und für den nächsten Startvorgang mit Diesel gefüllt sind, so dass sich keine Pflanzenölablagerun­gen bilden können. Die Umbauten beim Zweitankprinzip betreffen meist nur die Kraft­stoffperipherie, Eingriffe in den Motor als solches sind nicht notwendig. Beim Eintanksystem werden die Motoren vollständig an die Erfordernisse von Pflanzenöl angepasst, so dass hier auch der Start- und Abstellvorgang mit Pflanzenöl erfolgen kann.

Die Umbauten an der Kraftstoffperipherie umfassen meist den Austausch nicht pflan­zenöltauglicher Materialien (z.B. Schläuche, Dichtungen) und den Einbau von Kraft­stoffleitungen mit größerem Querschnitt. Für Kraftstoffdurchflüsse von 3 – 30 l/h haben sich dabei Rohrleitungen mit einem Innendurchmesser von 10 – 12mm bewährt, wobei auf keinen Fall katalytisch wirksame Materialien wie Kupfer und Messing eingesetzt werden sollten (Förderung der „Trocknung“ von Pflanzenölen, Härtung durch Anlagerung von Sauerstoff an die ungesättigten Fettsaäurresten).

Die ausreichende Versorgung des Motors mit Kraftstoff wird üblicherwei­se durch eine Kraftstoffvorwärmung oder den Einbau einer stärkeren Kraftstoff­pumpe sichergestellt.
Die Viskosität des Pflanzenöls muß erniedrigt werden, z.B. durch Erhitzen auf 60 – 80°C oder durch Mischen mit Methylester, Diesel, Benzin oder Alkoholen.
Die Kraftstoffvorwärmung kann elektrisch erfolgen oder über einen Wärmetauscher mit dem Kühlwasser des Motors erfolgen. Auf eine Vorwärmung des Kraftstoffs im Tank sollte, sofern dabei die Raumtemperatur überschritten wird, ver­zichtet werden, da dies zu einer irreversiblen Alterung  des Pflanzenöls führt ( Pöl wird ranzig).
Bevor das Pflanzenöl in den Autotank gelangt, muß es durch einen sehr feinen Filter gefiltert werden um feine Schwebteilchen zurückzuhalten (< 1µm). Weiterhin muß das Öl frei von gehärteten Ölanteilen (Frittenöl enthält Talk und andere Schweinereien) sein, da diese bei niederen Temperaturen ausflocken und den Kraftstofffilter verstopfen.

Sollte gebrauchtes Frittieröl verwendet werden, so ist dies erst aufzubereiten und keinesfalls „as is“ in den Tank gekippt werden!
Aufgrund der schlechteren Filtrierbarkeit von Pflanzenölen im Vergleich zu Diesel muss die Kapazität des Kraftstofffilters erhöht werden, indem der ursprüngliche Kraftstofffilter ersetzt, bzw. ein zusätzlicher Filter eingebaut wird.
Am Motor selbst sind auch einige mechanische Veränderungen an der Einspritzpumpe, Schläuche/ Dichtungen, Kraftstoffleitungen, Vorglühanlage, Düsen und am Verbrennungsraum (Pflanzenölmotor, höhere Kompression) nötig. Vor- und Wirbelkammermotore sind einfacher umzubauen als direktte Einspritzer. Zu diesem Thema kann bei einschlägigen Firmen „ Elsbett“, „Biocar“, „Vereinigte Werkstätten für Pflanzenöltechnologien“, 3E-Pflanzenöltechnik, „OIKO Energy GmbH“, “KPM Krahwinkel“,usw nachgelesen werden.

Daneben kann der Kaltstart durch Modifikationen bzw. Austausch der Glühkerzen und verlängerte Vorglüh- und Nachglühzeiten verbessert werden. Dabei ist es vorteilhaft den Kraftstoffstrahl möglichst nah an die heißen Zonen der Glühkerze zu führen, so dass er leichter verdampfen kann.

Durch eine Erhöhung des Einspritzdrucks in Verbindung mit Einspritzdüsen spezieller Geometrie kann eine bessere Zerstäubung des Kraftstoffs erreicht werden. Besonders bewährt haben sich Zapfendüsen, die im Gegensatz zu Mehrlochdüsen eine geringere Verkokungsanfälligkeit aufweisen. Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der Ge­mischaufbereitung besteht im Einsatz von Prallstiften oder der Ausrichtung der Glühker­ze in den Bereich des Einspritzstrahls, so dass dieser direkt auftrifft und besser zer­stäubt wird. Eine Vorverlegung des Einspritzbeginns kann den Selbstzündungsvorgang verlängern, um so die bei höhe­ren Temperaturen verdampfenden Pflanzenölmoleküle möglichst vollständig zu oxidie­ren.
Pflanzenölen verbrennen mit höhere Temperaturen als Diesel, somit ist eine ausreichende Kühlung bzw. thermische Stabilität von Kolben und Zylinder notwendig, so dass diese evtl. ausgetauscht werden müssen bzw. Anpassungen des Kühlsystems nötig werden.

Um dem Eintrag des Pflanzenöls in das Motorschmieröl entgegenzuwirken (insbesondere bei kaltem Motor), wurde ein System zum kontinuierlichen Schmierölaus­tausch speziell für stationäre Motoren entwickelt. Die Einsatzdauer des Motorenöls durch einen kontinuierlichen Austausch kurz gehalten. Et­wa 2% des Motorenöls werden ständig aus der Ölwanne abgezogen, in den Kraftstoff­vorlauf zugemischt und im Motor mit verbrannt, wobei die verbrannte Menge Öl konti­nuierlich nachgefüllt wird.

Da der Energiegehalt des Öls um etwa 12% geringer ausfällt als beim Diesel wird die Motorleistung auch etwa um 12% geringer.
Naturbelassenes Pflanzenöl ist aufgrund seiner höheren Viskosität, schlechteren Zündwilligkeit und seinem hohen Flammpunkt als Kraftstoff für moderne, direkteinspritzende Dieselmotoren nicht geeignet. Deshalb sind motorseitig Anpassungen notwendig, die einen störungsfreien Motorbetrieb bei zulässigen Schadstoffemissionen er­möglichen.
Weiterhin besteht beim Abstellen des Motors die Gefahr, dass das in den Einspritzdüsen befindliche Pflanzenöl verklebt, und so ein Starten des Motors nicht mehr möglich ist. Um dies zu vermeiden, muss der Wärmeeintrag in die Einspritzdüsen minimiert werden.
Beim Betrieb mit Pflanzenölkraftstoffen kann je nach Ventil- Ventilsitz-Werkstoffpaarung mit erhöhtem Verschleiß gerechnet werden. Dies kann durch den sehr geringen Schwefelgehalt der Pflanzenöle erklärt werden (Schwefel im Dieselkraftstoff wirkt als Schmiermittel). Abhilfe schafft hierbei eine Änderung der Werkstoffpaarung.

Nachteile:
Teurer Umbau, der sich erst in einigen Jahren amortisiert
Wenige Pflanzenöltankstellen
Nicht alle Dieselmotore sind geeignet

Vorteile:
- Pflanzenöl ist billiger als Diesel und der Dieselpreis wird noch enorm steigen
- Pflanzenöl ist ein Nachwachsender Rohstoff und auch nach dem baldigen  
  Auslaufen der Petroleum- Ära verfügbar!
- Planzenöl enthält keinen Schwefel, produziert somit kein Schwefeldioxid (saurer  
  Regen) und die Auspuffanlage hält länger, da keine Säuren im Abgas vorhanden 
  sind.
- Oxidierende Katalysatoren haben eine längere Lebensdauer und arbeiten effektiver
- Der Ausstoß von Rußpartikeln verringert sich um die Hälfte (Ruß aus Pflanzenöl hat
   keine pathogene Wirkungen wie Dieselruß, da keine polyzyklischen Verbindungen
   entstehen)
- Pflanzenöl ist CO2 neutral
- Bei Unfällen/ Verschütten wird Pflanzenöl biologisch abgebaut und ist nicht
  wassergefährdend
- einfacher Herstellungsprozeß
- gefahrlose Lagerung
- Pflanzenöle können regional erzeugt werden
- der Anbau von pflanzenölliefernden Pflanzen sichern Arbeitsplätze in
  strukturschwachen Regionen

Frittenöl:
Frittenöl von Macwürg, Kotzlöffel und dem „schmierigen Fred um die Ecke“ ist ohne vorhergehende Reinigung nicht zum Betrieb eines Dieselmotors geeignet. Am Besten man macht Biodiesel daraus!
Es enthält Verunreinigungen wie Salze, Gewürze, Eiweiße, Stärke, Ruß, Wasser, gehärtete Fette, Talk, usw., mit dem Stoff im Tank erreicht man die enorme Fahrleistung von höchstens 300m.
Zuerst muß das Frittenöl auf ca 5°C abgekühlt werden, um den ausflockenden Talkanteil antrennen zu können. Danach erhitzt man das ganze für 2 Stunden auf 120°C um das Wasser auszutreiben ( hierbei wird das Pöl aber teiloxidiert, eine Stickstoffatmosphäre ist ratsam, um den Sauerstoffzutritt zu verhindern). Nun erfolgt noch eine Filtrierung durch einen 1µm Filter unter Druck um Schwebstoffe abzusondern oder ökonomischer kann eine selbstgebaute Zentrifuge diesen Zweck besser und für größere Volumina erfüllen. Eine gute Zentrifuge kann Fremdstoffe wie Wasser, Salze, usw in einem Arbeitsgang abtrennen. Nun kann es verwendet werden. Noch besser wäre eine abschließende Destillation imVakuum.
Die angetrennten Talkanteile lassen sich immer noch zu Biodiesel verestern (siehe dort).

Einen Rat zum Abschluß, Frittenöl  besser immer zu Biodiesel weiterverarbeiten!

 

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