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Audi A4 8E 3.0i auf LPG

Warnung: Dieser Blog gefährdet Ihre Dummheit. Nicht für Bildzeitungsleser geeignet! Als LPG-Umbaublog angefangen liegt der Schwerpunkt nun auf Verbrennungstechnik bei Otto- und Dieselmotoren.

18.10.2015 12:24    |    GaryK    |    Kommentare (19)    |   Stichworte: Stickoxide

So, nach diversen Diskussionen mit resistenten / renitenten Stammtisch-Wissenschaftlern hab ich mir an einem fürs Motorradfahren und Fliegen nicht nutzbar kalten und diesigen Wochenende die Mühe gemacht, eine persönliche "Ökobilanz" eines Elektrofahrzeugs aufzustellen. Wie dreckig oder sauber sind die nun?

 

Vorwort / Editorial: Ökobilanzen sind immer heikel - je nach Bilanzraum kommt am Ende immer das gewünschte Ergebnis raus. Betrifft spätestens "externe Kosten" wie Umweltschäden am Arsch der Welt. Wo zum Beispiel beim Erzabbau ein Riesenloch im Boden ist. Wertminderung von Grundstücken durch z.B. Lärm und andere bilanztechnische Kunstgriffe sind auch ein probates Mittel. Vergessen wird, dass die leisen Grundstücke am verkehrstechnischen Ende der Welt nix kosten. Oder volkswirtschaftliche Kosten der Verkehrstoten. 'Vergessen' wird gegenzurechnen, wie viele Menschen überleben WEIL ein Krankenwagen jemanden in die Notaufnahme fahren kann. Die 'älteren Säcke und SäckInnen' unter uns werden sich noch an die Grünen mit der "Benzin muss 5 DM/l kosten" Studie des UPI Freiburg erinnern, die passend zu einer Wahl rausgekommen ist. Da war auch der Posten "Lärmschaden" und "Verkehrstote" enthalten, die Beispiele sind nicht aus der Luft gegriffen.

 

Ebenfalls toll: die "Berechnung der Atom- und Kohlesubventionen", wo die verringerte bis nicht existente Steuer auf Kohle/Nulkearmaterial als Kraftwerks-Brennstoff mit der aus Ende der 70er Jahre stammenden "Strafsteuer" auf das Verstromen von Mineralölen als 'Subvention' (weil Einnahmeausfall des Staates) verrechnet wurde. Wäre der gesamte Strom aus Öl gekommen, hätte der Staat xxx Mrd Euro eingenommen, mit der geringeren Steuer auf Kohle und Nuklearmaterial wars weniger. Die Differenz wird als Subvention betrachtet. Formal korrekt, denn Mineralöl hat nunmal den höchsten Steuersatz aller Energieträger. Diese Brennstoff-Steuer sollte allerdings Ölkraftwerke Ende der 70er Jahre unattraktiv machen - nicht dass bei einer nächsten Ölkrise der böse Scheich dem deutschen Wähler nicht nur das Auto stilllegt, sondern auch den TV und Herd mit abschaltet. Also wie immer bei Studien jeglicher Art: Bilanzräume beachten. Originalartikel suchen und lesen hilft. Denn sonst ist selbst schwefelarmes Benzin "subventioniert". Schwefelreich kostet dieses nämlich einen deutlichen Steueraufschlag. Siehe §2(1) Energiesteuergesetz.

 

Sarkasmus bei Seite, ich machs mir also einfach: Treibstoff (Benzin/Strom) wird ab Eingang Raffinerie berechnet, Herstellung der Fahrzeuge und z.B. Akkus sowie deren Erzeugung sind außen vor. Und ich guck mir neben CO2 auch die aktuell in der Presse dominierenden NOx Emissionen an. Das macht den tollen (Sommer)Smog und kommt auf der Lunge (vor allem als Stickstoffdioxid) richtig gut. So viel Energie geht in der Akkuherstellung gar nicht drauf. Und einmal produziert lässt sich das Lithium-Geraffel gut recyceln.

 

Erste Frage: Wieviel verbrauchen eigentlich Autos?

Glaubenskrieg. Hier nehme ich der Einfachheit halber den Spritmonitor und schränke die Suche auf alle Fahrzeuge ein, deren Verbrauchswerte für mindestens 20.000 km gepflegt wurden.

 

Benziner: Siehe http://www.spritmonitor.de/.../0-Alle_Modelle.html?... und der Mittelwert liegt bei 7.87 Litern. 61.000 Datensätze. Großzügig runde ich auf 8l auf. Ob Durchschnitt oder Medianwert spielt hier faktisch keine Rolle.

 

Diesel: Siehe http://www.spritmonitor.de/.../0-Alle_Modelle.html?... ... 7.03 Liter im Mix, ich runde auf 7l ab. Deckt sich übrigens mit der ca 14%igen Dichtedifferenz der Kraftstoffe - 7.8l Super zu 0.74 kg/l sind etwa 5.8 Kilogramm Brennstoff, 7l Diesel mit einer Dichte von 0,85 kg/l sind 5.9 Kilo. Der theoretische Wirkungsgradvorteil des Diesels scheint praktisch im Fahrprofil nebst Gewicht und Gasfuß zu verpuffen.

 

Elektro: Hier habe ich erheblich weniger Datensätze. Sortiere ich die "fahrenden Gartenstühle" aus und filtere ab 30PS (Chance auf ein wetterfestes Dach), dann sind es 51 Datensätze: http://www.spritmonitor.de/.../0-Alle_Modelle.html?... ... die Statistik sagt 17 kWh/100km. Der Chevy Volt/Opel Ampera bzw. Tesla Model S sind in den USA mit 20-23 kWh/100km angegeben. Schöne Übersicht: https://www.fueleconomy.gov/feg/bymodel/2015_Tesla_Model_S.shtml ... der US Zyklus ist viel dichter an den realen Verbrauchswerten wie die europ. NEFZ Norm.

 

Einschub: Mein "Dicker" 3.0 V6 Benziner mit einem Normverbrauch von knapp unter 10l wird von mir im Alltag mit 10.8l Superequivalent überwiegend Autobahn mit Tempomat gefahren (Mittelwert über 'lediglich' 130 tkm). In der Stadt eher 13 komma X und X ist eher eine Neun als eine Vier. Seht selbst: https://www.fueleconomy.gov/feg/Find.do?action=sbs&id=18465&#tab1 ... man kanns mit dem "Peronalize Link" auf l/100km umstellen um nicht mit Indianer-Maßen rechnen zu müssen. Wer der NEFZ Norm nicht traut, die Werte aus dem Land der Spritvernichter passen besser.

 

Zurück zum Thema und zusammenfassend betrachtet: statistische Verbrauchswerte

  • 7l Diesel / 100km
  • 8L Benzin / 100km
  • 17-23 kWh Strom. 17 im Schnitt, 23 stehen im US "Highway" Zyklus auf der Uhr.

 

Zweite Frage: Wie hoch sind die CO2-Emissionen?

Die Umrechnung Verbrauch -> CO2 ist simpel:

 

  • Benzin: 1l gleich 2.32 kg CO2. 8l je 100km sind folglich 185 g/km.
  • Diesel: 1l sind 2.65 kg CO2. 7l sind 185 g/km.
  • Elektro: 1 kWh im DE mix sind incl. Atom und Öko bei 17 kWh je 100km sowie 576 g/kWh somit 98 g/km. Mit "Kohle" das doppelte, mit Wind/Solar gerechnet "nix". Mit mehr Überlandanteil und ggf. "Klimaanlage im Sommer" landen wir bei ner "tiefen hundert Gramm je km CO2".

 

Soviel zum Thema, dass Diesel deutlich CO2 einsparen. Im Normzyklus vielleicht, im Alltag ist davon nach Spritmonitor nicht viel zu sehen. Ganz davon abgesehen, dass der Verkehr insgesamt 15% der CO2 Emissionen ausmacht. PKW vielleicht die Hälfte. Von den PKW haben Diesel etwa ebenfalls die Hälfte der CO2 Emissionen aller PKW. Und von dieser "Hälfte der Hälfte" werden wenige Prozent (wenn überhaupt) eingespart. Also am Ende nix.

 

Dritte Frage: Wie hoch sind die Stickoxid-Emissionen der Fahrzeugtypen?

Benzin/Diesel: Bei "fossilen" Fahrzeugen rechne ich ab Raffinerie. Supertanker brauchen einiges an Sprit (je nach Speed 50t/Tag), aber bei 250.000t Zuladung fallen bei 30 Tagen Reisedauer rund 1500t kummulierter Schwerölverbrauch kaum ins Gewicht. Selbst wenn der 10 bis 20 mal mehr NOx emittiert wie ein Diesel (siehe unten), bei 5 Promille des transportierten Öls als Eigenverbrauch geht das trotzdem unter. Die lokal emittierten NOxe gehen zudem mangels Bevölkerung gesundheitlich unter.

 

Raffinerie: Die Raffinerie Ingolstadt emittiert bei 4.2 Mio Tonnen verarbeiteter Materialien 700t Stickoxide bei ca 4 Mio Tonnen Produkten (Eigenverbrauch etwa 6% des Öls). Somit reden wir über 166 ppm der Öl- und damit Brennstoffmasse, die bereits in der Raffinerie als NOx endet. Und 5% des Brennstoffs sind somit ganz grob als Raffinerieverlust aufzuschlagen.

 

Bei 8l Benzin / 7l Diesel und damit rund 59 Gramm Brennstoff je km müssen somit 10 Milligramm NOx je km für die Raffinerie aufgeschlagen werden.

 

Wieviel emittiert der Wagen? Je nach Last und Messzyklus sowie "Regelstrategie" des Herstellers (siehe VW Skandal) unterschiedlich. Ottomotoren kommen unabhängig vom Hersteller unter 100 mg/km raus. UPDATE: Siehe http://www.motor-talk.de/.../nox-und-autogas-t5624549.html ...

 

Emissionen von Ottos/Dieselmotoren: Wer mag kann sich die Literatur der "Real World Driving Emissions" reinpfeifen, dazu gibts seit etwa 10 Jahren brauchbare Untersuchungen. Bei denen Diesel nicht zum ersten mal im Alltag negativ aufgefallen sind. Hat nur die Politik nicht interessiert und in den politischen Stabsstellen der Amtsstuben wurde tief und fest geschlafen. Bzw. an der eigenen (politischen) Karriere gearbeitet, man muss Prioritäten setzen.

 

Siehe http://www.transportenvironment.org/.../...osition%20paper%20FINAL.pdf sowie http://www.theicct.org/.../..._NOx-control-tech_revised%2009152015.pdf neben http://publications.tno.nl/.../TNO-2015-R10702.pdf und http://www.seefed.eu/uploads/5/5/1/2/5512416/lbna24697enc_002.pdf als Einführung.

 

Das "80 mg" Limit ist beim Diesel für die Füße, Überschreitungen bis Faktor 10 sind keine Ausnahme. Je höher die Last des Diesels, desto dreckiger. Das betrifft vor allem "kleine" Diesel, die ganz schnell in Bereichen arbeiten, wo innermotorische NOx Verminderung durch Abgasrückführung und/oder Mehrfacheinspritzung nicht mehr funktioniert. Je größer der Motor und je entspannter / langsamer gefahren, desto sauberer. 200-500 mg/km sind bei den meisten Dieselmotoren kein Problem, bis 2000 mg/km bei Vollgas durchaus "Peak" drin.

 

Ottos liegen auch bei höherer Last als im Prüfzyklus eher um/unter 100 mg und halten die jeweiligen Grenzwerte auch im Alltag ein.

Zitat:

By comparison, on-road NOx emissions of gasoline vehicles as well as CO and THC (total hydrocarbon) emissions of both diesel and gasoline vehicles generally stay within Euro 3-5 emission limits.

Hat sich bis heute auch nichts dran geändert: http://www.duh.de/.../...richt_NOx_und_CO2-PEMS-Messungen_20160913.pdf ... der 1.8er Prius liegt real gemessen bei 15 mg/km. Die Astra 1.4T wurden im Saarland mit 1/100stel der NOx Emissionen eines Diesels gemessen. Siehe im Blog einen Artikel weiter oben.

 

Zwischenfazit: Ottos sind auch im Alltag relativ sauber und haben tiefe bis mittlere zweistellige Milligramm NOx je km, beim Diesel hängts stark am Lastprofil und der Strategie des Herstellers wie die Abgasnormen am Ende eingehalten werden. Hoch dreistellige mg/km und bei den ganz heftigen auch satt vierstellig sind die Regel. Im Vergleich zu den Motoremissionen kann man die Anteile der Raffinerie "knicken".

 

NOx bei "Strom": Hier rechne ich mit dem deutschen Strommix, also Wind, Sonne, Fossil/Gas und Atom zusammen. In jedem Moment muss genau so viel Strom erzeugt wie verbraucht werden, egal ob wir formal Atomstrom nach Norwegen verkaufen und zugleich dessen Wasserkraft unter "grünem Logo" zurückkaufen. So als kleines Beispiel wie Strom administrativ 'saubergewaschen' werden kann. So lange jemand als Endverbraucher 'ökologisch' äh blöd genug ist für sauberen Strom mehr zu bezahlen als die Transaktion am Strommarkt kostet wird sich daran auch wenig ändern. Einzelne nur heimische Wasser/Wind/Solarstrom aufkaufende Anbieter explizit ausgenommen.

 

Unsere Energiewirtschaft hatte 2012 360 Mt CO2 produziert und 329 kt NOx produziert. Strommenge 2012: 629 TWh laut (Wikipedia, https://de.wikipedia.org/wiki/Stromerzeugung). Das sind etwas über 570g / kWh CO2 (incl. Sonne/Wind/Atom, deckt sich mit allen offiziellen Zahlen), daher sind 0.9 Promille der CO2 Masse am Ende die Stickoxide.

 

Bedeutet: die typischen 17 kWh Strom je 100km eines Stromers sind mit statistischem Strom im DE Mix geladen 97 g/km CO2 sowie 90mg Stickoxide. Damit mehr als ein Prüfzyklus-konformes Fahrzeug nach Euro-4 (Otto) bzw. Euro-6 (Diesel) ausstoßen darf/dürfte. Bei 23 kWh/100km wie beim US Highway Zyklus ist der NOx Unterschied zum statistischen Otto deutlicher - zu Lasten des Elektroautos. Mit Fossil erzeugtem Strom (egal wie) sowieso.

 

Die Stickoxide der Kraftwerke sind nahezu unabhängig von der Brennstoffart, da Erdgas, Kohle/Braunkohle ALLE gemäß TA Luft und anderer kraftwerksrelevanter technischer Regelwerke die jeweiligen Abgase entsticken müssen. Es sind analog zu den Euro-Normen der PKW Grenzwerte je m³ emittierter Luft vorgeschrieben. Die NOxe je kWh Strom sind alle im selben Bereich und hängen mehr am Baujahr/Technik als am Brennstoff.

 

Vorteile Stromer: Der Nissan Leaf wurde in der Stadt mit 21 kWh je 169km gemessen, siehe https://en.wikipedia.org/wiki/Nissan_Leaf ... 12 kWh/100km - auch bei 40% Kraftwerks-Wirkungsgrad und rein fossiler Feuerung wären das 30kWh Brenn-/Primärleistung, was gerade 3.6l Benzin entspricht. Abzüglich "Ökostrom". Klare technische Vorteile durch Rekuperation und einen nahezu lastunabhängigen Wirkungsgrad des Antriebs. In der Stadt ist der Stromer emissionstechnisch kaum zu schlagen, die Abgase entstehen halt auf der grünen Wiese und die Abwärme verpufft im Kühlturm.

 

Mein Fazit

  • Stromer sind nicht zwingend sauber bzw. bezüglich NOx und CO2 sparsam. Vor allem wenn fossile Energieträger verstromt werden.
  • Stromer sparen hauptsächlich in der Stadt, je mehr "Strecke" desto "dreckiger" werden die.
  • Die Emission an NOx ist beim Strom dezentral, eine Verbesserung / Nachrüstung von Kraftwerken nunmal leichter möglich als bei einem KFZ Bestand. Naturgemäß sind die Stromer-Emissionen unabhängig vom Lastprofil.
  • NOx Emissionen der Raffinerie und Ölverluste bei der Brennstoff-Herstellung sind nahezu vernachlässigbar.
  • Auf Strecke geht aktuell beim NOx wenig über einen modernen Ottomotor. Beim CO2 vom Stromer um etwa Faktor zwei geschlagen, beim NOx schlägt dieser den Stromer um Faktor zwei. Hätte ich aus dem Bauch heraus übrigens nicht erwartet.
  • Auf Strecke hat der Diesel beim CO2 eigentlich Vorteile, die statistisch jedoch nicht wirklich auffallen. Beim NOx liegen die besten Diesel im Alltag ca Faktor zwei bis drei über den gleich alten Ottomotoren, auch der Stromer schlägt den Diesel beim NOx deutlich. Vor allem bei Knallgas. Ein Diesel bei Knallgas emittiert je km genau so viel wie 10-20 Fahrzeuge mit Ottomotor.

 

Was ich noch suche: Kurve mit NOx in g/km versus Geschwindigkeit in km/h. Die Daten müssen als Rohwerte existieren, sind jedoch bisher nicht auffindbar bzw. publiziert worden.

 

Übrigens emittieren Diesel eher NO2 als NO. NO ist relativ "tot", das NO2 hingegen agressiv. Diese Agressivität wird bei Dieselpartikelfiltern ausgenutzt, denn NO2 fackelt den Ruß ab - NO macht nichts. Der Oxi-Kat vor dem DPF tendiert jedoch dazu eher NO2 zu produzieren und somit schlüpft das nicht Genutze durch. Dieses kann jedoch bei einem nachgeschalteten SCR Kat ('Bluetech'/Harnstoff) entfernt werden. Den erst wenige Euro-6 Fahrzeuge haben.

 

Schlussbemerkung:

Ich bin nicht gegen Stromer oder Diesel. Man baue mir einen max. 1600kg Hybrid mit 10-15 kWh Akku (deckt die Masse meiner Fahrten ab) und etwa 100-150kW elektrischer Peak/Antriebsleistung mit einem etwa 30kW Range Extender. Die kW ziehen meine Mundwinkel nach oben und der RE deckt auch die längeren Fahrten ab, für die der "Alltags-Akku" nicht reicht. Zudem ist ein Akku teuer und mit 0.1 kWh/kg gespeicherter Energie schwer. Benzin mit 11 kWh/l sind auch bei 25-30% Wirkungsgrad bereits 3 kWh Strom je Kilo - auf "Strecke" ein klarer Vorteil. Achja, und bitte das "Benzin" durch LPG/CNG/Ethanol ersetzen.

 

Wer auf die Kosten schaut ... wir zahlen alle zusammen über das EEG etwa 9 Mrd Euro für 27 TWh Solarstrom. Bei über 600tWh total sind das aufgerundet 5% der Gesamtstromerzeugung, die jedoch dem Erzeuger im Mittel mit Netto(!) 33 Cent/kWh vergütet wird. Für die 'Mäuse' wären CAES Stromspeicher um den weit günstigeren Wind zu puffern sinniger gewesen. Der "Windspargel" sieht in der Landschaft scheiße aus, kostete aber beim Strom nur die Hälfte an EEG Subvention wie Solar und das bei über 50 TWh Jahresstromerzeugung. Macht je kWh etwa 1/4 der Kosten von Solarstrom. Wenn die 17 kWh eines Stromers also aus Wind erzeugt werden, so stecken dort bei 4.5 Cent/kWh Börsenpreis etwa 17 kWh mal (8,5-4,5 Cent) und damit 68 Cent Nettosubvention über das EEG drin. Bei Solar sprechen wir von 17 kWh mal 33-4,5 Cent und damit 4,84€ je 100km als EEG-Nettosubvention. Strom extra.

 

Wer lachen will: Wenn jemand ein Pumpspeicherkraftwerk oder CAES bauen würde um Wind/Sonne zu puffern, dann muss dieser für seine Speicheranlage die volle EEG Umlage auf den verbrauchten Strom bezahlen. Was bei 6 Cent/kWh Umlage, 4.5 Cent/kWh Börsenerlös und Wirkungsgraden der Anlagen unter 100% richtig weh tut und den Gedanken an eine irgendwie geartete Rendite im Ansatz tötet. Zwar ist die EEG Umlage bei Großverbrauchern gedeckelt, aber ein paar Prozent Bruttomarge kostet sowas und viel mehr ist bei der Idee nicht drin. Auf so eine grandiose Idee kommen auch nur deutsche Verwaltungsfachbürokraten.

 

Gerade CAES Speicher wären in der norddeutschen Tiefebene lokal machbar und sehen nicht mal hässlich aus. Weil unterirdisch. Im Ruhrgebiet könnte man sogar stillgelegte Bergwerke als Druckluft-Speicher nutzen. Wer sich damit beschäftigen mag - http://...umsicht-suro.fraunhofer.de/.../..._speicher_energiewende.pdf als Einführung. Ohne Aufwand fast 50% Wirkungsgrad bei CAES, mit adiabater Wärmerückgewinnung sind 70% denkbar. Auch ein Akku liegt kaum bei 80%, Elektrolyseanlagen für "Wasserstoff" haben 70-75% praktisch. Allerdings Richtung "Brennwert" des Wasserstoffs und nicht von Strom -> Puffer -> Strom.

 

Das größte Einsparpotenzial an CO2 hätten wir übrigens bei einer stärkeren Verbreitung von BHKW und Nahwärme. Die Abwärme eines BHKW reicht locker für Warmwasser im Nahbereich - somit wird die Abwärme der Großkraftwerke nimmer auf der grünen Wiese weggekühlt und zugleich heizt der kleine Otto Normal seinen Warmwasserkessel um nicht kalt Duschen zu müssen. Nur hätte er dann "seine" Stickoxide für den Strom des Elektro-Autos wieder vor der Nase. Bei Neubaugebieten wäre "Nahwärme" plus BHKW kein großes technisches Hindernis. Kanalisation und Strom muss sowieso gemacht werden und jeder spart sich seine eigene Hausheizung - mehr als ein Wärmetauscher und ne Umwälzpumpe wird im Haus nicht gebraucht.

 

PS: Der Spruch zur hiesigen kompetenten Energiepolitik lautet Ein Pessimist ist ein Optimist mit Lebenserfahrung. Gerade bei den Grünen ists mit Fachkompetenz nicht weit her. Kunststück wenn gefühlt die Hälfte der Mitglieder Sozialpädagogik studiert hat und beim Staat arbeitet. Morgens haben die recht, nachmittags frei und das Geld ist am Monatsende pünktlich auf dem Konto. Da kann man es sich leisten unsinnigen ökologischen Aktionismus zu bezahlen, Hauptsache es hört sich gut an.

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Der Schuldige

GaryK GaryK

Senior Chaos Engineer

BMW

Mittvierziger, GebrauchtfahrzeugbiszumTüvTod Fahrer.

 

Forenpate / Moderator "Alternative Kraftstoffe, Sportwagen, Rover, BMW"

Informationen

LPG macht süchtig.

 

Ehemals:

  • Honda Civic GT 1.5i, BJ 1985. Kein Gewicht, kein Fahrwerk.
  • Ford Escort 1.6 Ghia, viel Durst um nichts.
  • Vectra B 1.8/16V Edition 100, LPG Landi Renzo IGS, gekauft bei 66.000 km,verkauft bei 220.000 km. Zuverlässiger Poltergeist.
  • Audi A4 3.0i, LPG mit BRC Plug & Drive, gekauft mit 82 tkm und sofort auf LPG umgebaut. 247 tkm und "Tod durch abgerissene Zündkerze". Bei einer Inspektion. Statt "Kopf ab und ausbohren" geht die eben nach Polen. Die Karre zickte an allen Ecken, aber NICHT wegen LPG. Es sei denn, ein kaputtes Schaltsaugrohr / Schiebedach / Querlenker kommt von dessen negativer Aura.
  • BMW Z4 Coupe E86, 3.0SI, gekauft bei 83.000 km. LPG ist drin, rennt wie Hölle

 

(ehemalige) Motorräder:

  • GSX400E
  • XJ600 (51J)
  • YZF600R - hammergeile Ergonomie, Fahrwerk / Motor suboptimal
  • GSX-R 750 mit LSL Lenkerumbau. Geiler Motor und Fahrwerk, aber leider suboptimale Ergonomie.

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