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Frage zu Erdgastank
Hallo
ich habe eine Frage zu dem Erdgastank im Auto. Man sagt das diesser ja ca. 3mal so gross sein müsste wie bei Autogas für die gleiche Reichweite.
Nun ist aber die Frage ob Erdgas bei 200bar im Tank flüssig ist oder gasförmig? Sowei ich googeln konnte wohl gasförmig, irgendwo hab ich dies aber auch anders gelesen....
Was ist denn physikalisch verantwortlich für den grossen Platzbedarf von Erdgas?
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13 Antworten
Der Methananteil ist immer gasförmig, solange wir von Temperaturen über -82,5°C sprechen (kritische Temperatur)
Ethan hätte bei 20°C einen Dampfdruck von 37,8 bar, ab 32,3°C (kritische Temperatur) ist es immer gasförmig.
Wie sich die Mischungen verhalten weiß ich nicht, Erdgas besteht zu 75-99% aus Methan, so dass wir eine Flüssigphase ausschließen können.
Zitat:
Original geschrieben von Feels
Was ist denn physikalisch verantwortlich für den grossen Platzbedarf von Erdgas?
Alle realen Gase haben eine kritische Temperatur. Unterhalb der kritischen Temperatur wird Gas oberhalb des kritischen Drucks flüssig. Somit der Druck begrenzt.
Ein Liter flüssiges LPG hat ca. 550 Gramm Masse. Um 550 Gramm Methan auf einen Liter zu komprimieren (bei 0°C) bräuchtest Du einen Druck von ca. 765 bar. Bei einem Druck von 200 bar brauchst Du 3,8 Liter Volumen für ein kg Methan.
Ich tus nur ungern, aber ich muss Xotzil widersprechen.
Das zun Autofahren verwendete Erdgas ist flüssig,
durch die hohe Kompression.
Zur Verbrennung wird es in einem Verdamfer wieder Gasförmig gemacht.
Zitat:
Original geschrieben von schleuti
Ich tus nur ungern, aber ich muss Xotzil widersprechen.
Das zun Autofahren verwendete Erdgas ist flüssig,
durch die hohe Kompression.
Zur Verbrennung wird es in einem Verdamfer wieder Gasförmig gemacht.
Falsch!!!
Zitat:
Original geschrieben von schleuti
Ich tus nur ungern, aber ich muss Xotzil widersprechen.
Das zun Autofahren verwendete Erdgas ist flüssig,
durch die hohe Kompression.
Zur Verbrennung wird es in einem Verdamfer wieder Gasförmig gemacht.
Nein, das Erdgas ist gasförmig im Tank, Xotzil hat vollkommen recht!
Du verwechselst das mit dem Wasserstoff, BMW hat den unter Tiefkühlung (-175°) flüssig in einem speziell dafür entwichelten Tank.
Ist in München in der BMW Welt hervorragend erklärt und ausgestellt!
Zitat:
Original geschrieben von schleuti
Ich tus nur ungern, aber ich muss Xotzil widersprechen.
Das zun Autofahren verwendete Erdgas ist flüssig,
durch die hohe Kompression.
Zur Verbrennung wird es in einem Verdamfer wieder Gasförmig gemacht.
Du möchtest bitte mal einen Blick in die Wikipedia werfen.
Ja, es gibt Fahrzeuge mit flüssigem Erdgas im Tank. Dazu wird es auf -162°C heruntergekühlt. Man spricht dann von LNG (Liquified Natural Gas). In der Regel fahren PKW mit CNG, also komprimiertem Gas.
Die mir bekannten Erdgas-PKW haben auch keinen Verdampfer, sondern lediglich einen Druckminderer.
Ohne jetzt klugscheißen zu wollen, ein kurzer Ausflug in die Thermodynamik:
Ein ideales Gas (im Sinne der Physik) lässt sich beliebig komprimieren.
Wenn wir mal annehmen wir bleiben mit der Temperatur immer bei 20°C, so hat bei einem bar absolutem Druck (normaler Luftdruck, in dem wir uns bewegen) eine bestimmte Menge eines Gases (ein Mol, die Bezeichnung braucht Ihr Euch nicht zu merken) ungefähr 28 Liter Volumen. (Eigentlich etwas über 27, aber mit 28 kann ich besser rechnen)
Presse ich diese 28 Liter jetzt auf 14 Liter zusammen und sorge dafür, dass die Temperatur gleich bleibt (kühlen), so sperre ich die gleiche Menge des Gases auf den halben Raum ein, ich verdopple also den Druck. Jetzt habe ich 2 bar.
Drücke ich das Gas auf 7 Liter zusammen, habe ich wieder den Druck verdoppelt, also 4 bar.
Bei einem Liter habe ich 1/28 des ursprünglichen Volumens, aber auch den 28-fachen Druck, also 28 bar.
Bei idealen Gasen könnte ich das Spielchen unendlich weitertreiben, ohne dass das Gas flüssig werden könnte, da ideale Gase nicht flüssig sind.
Dummerweise gibt es keine idealen Gase, sondern nur reale Gase. Bei realen Gasen ist irgendwann Schluss mit komprimieren. Sie haben die böse Eigenschaft irgendwann kein Gas mehr zu sein, denn wenn es denen zu eng wird, werden die Biester einfach flüssig. Kennt jeder aus dem Gasfeuerzeug, flüssiges Butan im Feuerzeug, gasförmiges Butan kommt oben raus.
Der Physiker hat nun die realen Gase untersucht udn festgestellt, dass es bei realen Gasen eine Temperatur gibt, die entscheidet, wie sich dieses Gas verhält. Man nennt diese Temperatur kritische Temperatur oder auch den den kritischen Punkt. Kritisch deshalb, weil es beim Unterschreiten dieser Tmeperatur eventuell gefährlich werden kann, dazu später.
Die kritische Temperatur ist bei jedem Gas unterschiedlich und kann experimentell bestimmt oder auch berechnet werden.
Kritische Temperatur ist die Temperatur, bei der das Gas sein Verhalten ändert. Unterhalb der kritischen Temperatur wird es beim Komprimieren flüssig. Das geschieht beim Erreichen des Dampfdrucks.
Oberhalb der kritischen Temperatur können wir drücken und komprimieren wie die Weltmeister, das Gas wird nicht flüssig, weil es sich wie ein ideales Gas verhält. Aber wenn wir oberhalb der kritischen Temperatur das Gas sehr hoch verdichten, kann es sein, dass es beim Abkühlen unter die kritische Temperatur als Flüssiggas ein höheres Volumen einnimmt als wir ihm vorher zugestanden haben. Dann haut es den Druckbehälter auseinander, denn Flüssigkeiten lassen sich nicht nennenswert komprimieren, der Druck wäre theoretisch unendlich groß, praktisch haut es den Druckbehälter/Tank auseinander.
Ein paar Zahlenwerte:
Bei Butan liegt die kritische Temperatur bei 152°C Oberhalb dieser Temperatur gibt es kein flüssiges Butan
Bei Methan liegt die kritische Temperatur -82,5°C. Eine Temperatur, die auf den mitteleuropäischen Straßen selten unterschritten wird.
Alle anderen Gas im Erdgas kenne ich nicht. Es können noch geringe Anteile Ethan sein, und die "Innertgase" können Edelgase sein, Stickstoff.....
Übrigens gibt es irgendwo im Netz einen Film eiens Experiments mit CO2 in eine Glaskapillare. CO2 hat eine kritische Temperatur von 31°C. Damit kann man in einem dickwandigen Glasrohr spielen. Bei Raumtemperatur hat man eine flüssige Phase, da unterkritische Temperatur vorliegt. Jetzt nehme man einen Fön und erwärme das Glasrohr. Das flüssige CO2 dehnt sich aus wie eine Säule im Fieberthermometer, das hätte noch jeder erwartet, aber nach ein wenig Ausdehnng verschwindet die gesamte Flüssigkeit auf einen Schlag. LAssen wir das Rohr wieder abkühlen, erscheint, wie von GEisterhand eingefüllt, die Flüssigkeit im Rohr.
Ein Experiement mit dem schon Tausende Erstsemsterstudenten verblüfft wurden.
Also, kommen wir zum Abschluss:
Dass bei einem CNG-PKW bei den Bedingungen im deutschen Straßenverkehr flüssiges Erdgas im Tank ist, kann ich ausschließen.
Zitat:
Original geschrieben von Xotzil
Zitat:
Original geschrieben von schleuti
Ich tus nur ungern, aber ich muss Xotzil widersprechen.
Das zun Autofahren verwendete Erdgas ist flüssig,
durch die hohe Kompression.
Zur Verbrennung wird es in einem Verdamfer wieder Gasförmig gemacht.
Du möchtest bitte mal einen Blick in die Wikipedia werfen.
Ja, es gibt Fahrzeuge mit flüssigem Erdgas im Tank. Dazu wird es auf -162°C heruntergekühlt. Man spricht dann von LNG (Liquified Natural Gas). In der Regel fahren PKW mit CNG, also komprimiertem Gas.
Die mir bekannten Erdgas-PKW haben auch keinen Verdampfer, sondern lediglich einen Druckminderer.
Ohne jetzt klugscheißen zu wollen, ein kurzer Ausflug in die Thermodynamik:
Ein ideales Gas (im Sinne der Physik) lässt sich beliebig komprimieren.
Wenn wir mal annehmen wir bleiben mit der Temperatur immer bei 20°C, so hat bei einem bar absolutem Druck (normaler Luftdruck, in dem wir uns bewegen) eine bestimmte Menge eines Gases (ein Mol, die Bezeichnung braucht Ihr Euch nicht zu merken) ungefähr 28 Liter Volumen. (Eigentlich etwas über 27, aber mit 28 kann ich besser rechnen)
Presse ich diese 28 Liter jetzt auf 14 Liter zusammen und sorge dafür, dass die Temperatur gleich bleibt (kühlen), so sperre ich die gleiche Menge des Gases auf den halben Raum ein, ich verdopple also den Druck. Jetzt habe ich 2 bar.
Drücke ich das Gas auf 7 Liter zusammen, habe ich wieder den Druck verdoppelt, also 4 bar.
Bei einem Liter habe ich 1/28 des ursprünglichen Volumens, aber auch den 28-fachen Druck, also 28 bar.
Bei idealen Gasen könnte ich das Spielchen unendlich weitertreiben, ohne dass das Gas flüssig werden könnte, da ideale Gase nicht flüssig sind.
Dummerweise gibt es keine idealen Gase, sondern nur reale Gase. Bei realen Gasen ist irgendwann Schluss mit komprimieren. Sie haben die böse Eigenschaft irgendwann kein Gas mehr zu sein, denn wenn es denen zu eng wird, werden die Biester einfach flüssig. Kennt jeder aus dem Gasfeuerzeug, flüssiges Butan im Feuerzeug, gasförmiges Butan kommt oben raus.
Der Physiker hat nun die realen Gase untersucht udn festgestellt, dass es bei realen Gasen eine Temperatur gibt, die entscheidet, wie sich dieses Gas verhält. Man nennt diese Temperatur kritische Temperatur oder auch den den kritischen Punkt. Kritisch deshalb, weil es beim Unterschreiten dieser Tmeperatur eventuell gefährlich werden kann, dazu später.
Die kritische Temperatur ist bei jedem Gas unterschiedlich und kann experimentell bestimmt oder auch berechnet werden.
Kritische Temperatur ist die Temperatur, bei der das Gas sein Verhalten ändert. Unterhalb der kritischen Temperatur wird es beim Komprimieren flüssig. Das geschieht beim Erreichen des Dampfdrucks.
Oberhalb der kritischen Temperatur können wir drücken und komprimieren wie die Weltmeister, das Gas wird nicht flüssig, weil es sich wie ein ideales Gas verhält. Aber wenn wir oberhalb der kritischen Temperatur das Gas sehr hoch verdichten, kann es sein, dass es beim Abkühlen unter die kritische Temperatur als Flüssiggas ein höheres Volumen einnimmt als wir ihm vorher zugestanden haben. Dann haut es den Druckbehälter auseinander, denn Flüssigkeiten lassen sich nicht nennenswert komprimieren, der Druck wäre theoretisch unendlich groß, praktisch haut es den Druckbehälter/Tank auseinander.
Ein paar Zahlenwerte:
Bei Butan liegt die kritische Temperatur bei 152°C Oberhalb dieser Temperatur gibt es kein flüssiges Butan
Bei Methan liegt die kritische Temperatur -82,5°C. Eine Temperatur, die auf den mitteleuropäischen Straßen selten unterschritten wird.
Alle anderen Gas im Erdgas kenne ich nicht. Es können noch geringe Anteile Ethan sein, und die "Innertgase" können Edelgase sein, Stickstoff.....
Übrigens gibt es irgendwo im Netz einen Film eiens Experiments mit CO2 in eine Glaskapillare. CO2 hat eine kritische Temperatur von 31°C. Damit kann man in einem dickwandigen Glasrohr spielen. Bei Raumtemperatur hat man eine flüssige Phase, da unterkritische Temperatur vorliegt. Jetzt nehme man einen Fön und erwärme das Glasrohr. Das flüssige CO2 dehnt sich aus wie eine Säule im Fieberthermometer, das hätte noch jeder erwartet, aber nach ein wenig Ausdehnng verschwindet die gesamte Flüssigkeit auf einen Schlag. LAssen wir das Rohr wieder abkühlen, erscheint, wie von GEisterhand eingefüllt, die Flüssigkeit im Rohr.
Ein Experiement mit dem schon Tausende Erstsemsterstudenten verblüfft wurden.
Also, kommen wir zum Abschluss:
Dass bei einem CNG-PKW bei den Bedingungen im deutschen Straßenverkehr flüssiges Erdgas im Tank ist, kann ich ausschließen.
@all:
rudere zurück, entschuldigung.
Zitat:
Original geschrieben von schleuti
@all:
rudere zurück, entschuldigung.
Entschuldigen brauchst Du Dich nicht, das Forum ist ja dazu Wissen zu vermitteln. Ich weiß das alles auch nicht mehr ganz genau auf Anhieb, dass ich es im Studium büffeln musste ist mehr als 20 Jahre her, beruflich habe ich Thermodynamik nie gebraucht.
Hat wer von euch das Video mit dem Experiment mit dem CO²,
welche Fahrzeuge gibt es denn mit flüssigen CNG im Tank?
Viktor
Zitat:
Original geschrieben von viktor12v
Hat wer von euch das Video mit dem Experiment mit dem CO²,
Das Video aus dem Studium habe i9ch nicht mehr gefunden. Das Original war auf Laser-Disk (ja, lange her).
Aber wenn man mal "Supercritical CO2" bei Youtube eingibt, gibt es ein paar Videos von flüssigem CO2, das erwärmt wird.
welche Fahrzeuge gibt es denn mit flüssigen CNG im Tank?
Viktor
Laut Wikipedia sind es wohl bisher nur Wasserfahrzeuge, vulgo Schiffe.
Zitat:
Original geschrieben von viktor12v
Hat wer von euch das Video mit dem Experiment mit dem CO²,
welche Fahrzeuge gibt es denn mit flüssigen CNG im Tank?
Viktor
Inzwischen gibt es etliche Lkw, die mit LNG fahren. ZB wurde/wird an der australischen Ostküste eine Versorgungslinie für LNG-Fahrzeuge aufgebaut. Auch in den USA geht man vermehrt auf LNG für LKW.
Zum Beispiel auch UPS
Übrigens wurde früher die Erdgastankstelle in München, Schenkendorfstraße 15, mit LNG beliefert, das dann dort nach Verdampfen als CNG verkauft wurde.
Zitat:
Original geschrieben von Erdgas-Bert
Inzwischen gibt es etliche Lkw, die mit LNG fahren. ZB wurde/wird an der australischen Ostküste eine Versorgungslinie für LNG-Fahrzeuge aufgebaut. Auch in den USA geht man vermehrt auf LNG für LKW.
[/quote}
Beim LKW macht das den gleichen Sinn wie bei Schiffen. Platz für Isolierungen hat man besser als beim PKW. LKW werden auf Touren geplant und nicht vollgetankt tagelang (Wochenende) oder gar wochenlang (Urlaub, Flughafen) in die Sonne gestellt wie PKW.
Zitat:
Übrigens wurde früher die Erdgastankstelle in München, Schenkendorfstraße 15, mit LNG beliefert, das dann dort nach Verdampfen als CNG verkauft wurde.
Das soll nach meiner Kenntnis heute noch der Fall sein für Tankstellen fernab der Versorgungsnetze. Auch in unterirdischen Tanks ist das Isolierproblem nicht wirklich vorhanden und einfacher zu beherrschen als Höchstdrucktanks.
Hallo Xotzil + Bert
Danke für eure Links und Info.
Bei uns in A hört man ja von LNG gar nix.
Viktor