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07.07.2015 | Motorentechnik | Im Fokus | Onlineartikel

Erdgas braucht eigenständige Motorenentwicklung

Dass die Energiesteuer auf Erdgas als Kraftstoff nach 2018 reduziert bleibt, ist endlich beschlossene Sache. Nach der politischen Entscheidung müssen aber zwei weitere Voraussetzungen erfüllt werden, um den Anteil an CNG-Fahrzeugen in Deutschland zu erhöhen: Mehr Tankstellen und monovalente Motoren.

Die Nacht vom zweiten auf den dritten Juli 2015 war eine grundsätzlich positive für gasbetriebene Fahrzeuge in Deutschland: Der Bundestag hat sich entschieden, die Steuerermäßigung für Erdgas (CNG) einschließlich Bio-Erdgas sowie Autogas (LPG) soll auch nach 2018 fortgeschrieben werden. Die Fraktionen der CDU/CSU und SPD reichten einen entsprechenden Entschließungsantrag ein. Der fordert die Bundesregierung auf, einen Gesetzesentwurf bis zum Frühjahr 2016 vorzulegen, der die reduzierte Energiesteuer auf Erd- und Flüssiggaskraftstoff verlängert. Damit ist zumindest die Planungs- und Investitionssicherheit für Verbraucher gegeben.

Wenn sich CNG-Fahrzeuge durchsetzten sollen, sind nun aber vor allem die Fahrzeughersteller gefragt, attraktiv motorisierte Modelle auf den Markt zu bringen. Die jüngsten CNG-Fahrzeuge aus dem Volkswagen-Konzern wie der Škoda Octavia G-Tec oder auch der VW Caddy TGI Blue Motion sind ausschließlich mit einem 81 kW starken 1,4-l-Turbomotor zu haben. Gegenüber der Benzin- und Dieselmotorenpalette steht damit einmal mehr nur ein vergleichsweise leistungsschwacher CNG-Antrieb zur Verfügung. Ebenso wie bei anderen Herstellern auch. Zumindest für Audi A4 und VW Passat ist ein 2,0-l-CNG-Motor angekündigt, der immerhin über maximal 125 kW Leistung und 280 Nm Drehmoment verfügen soll.

900 Erdgas-Tankstellen fordern Kompromisse

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Ein weiteres Problem stellen die bislang nur rund 900 CNG-Tankstellen in Deutschland dar. Damit Verbraucher in der Praxis ohne große Tankstellen-Recherchen und Umwege fast ausschließlich auf Methan fahren können, muss ein flächendeckendes Netz geschaffen werden. Solange das nicht der Fall ist, müssen die Fahrzeughersteller auch weiterhin einen hinderlichen Kompromiss eingehen: Den zwischen CNG- und Benzinbetrieb. "Eine eigenständige Gasmotorenentwicklung für Pkw gibt es bereits unter dem Begriff 'Monovalenter Gasantrieb'. Noch herrscht allerdings der 'bivalente Antrieb' vor, bei dem mit Kompromissen im Verbrauch gelebt werden muss, da es noch nicht genügend Erdgastankstellen gibt. Sollte einmal keine Erdgastankstelle in erreichbarer Nähe sein, stellt der bivalente Motor automatisch auf Benzinbetrieb um", erklärt Dr. Richard van Basshuysen, Herausgeber des Buches "Erdgas und erneuerbares Methan für den Fahrzeugantrieb".

Gelebt werden muss nicht nur mit Kompromissen beim Verbrauch, sondern auch bei der Leistung. Denn grundsätzlich ist Methan mit 130 Oktan gegenüber handelsüblichem Benzin mit maximal 100 Oktan deutlich klopffester. Um diesen Vorteil zu nutzen, muss jedoch das Verdichtungsverhältnis deutlich angehoben werden. Technisch spricht viel für monovalente CNG-Fahrzeuge, denn mit deren Hilfe könnten Hersteller mit technisch überschaubarem Aufwand ihren Flottenverbrauch senken: Durch das günstige Kohlenstoff-Wasserstoff-Verhältnis von Erdgas - vier Wasserstoff-Atome sind jeweils an nur ein Kohlenstoff-Atom gebunden (4:1) - kann der Kohlendioxid-Ausstoß im Vergleich zu Benzin (2,25:1) um etwa 30 Prozent verringert werden. Und auch im Hinblick auf die Real-Driving-Emissions (RDE) stünde eine emissionsarme Lösung zur Verfügung.

Mahle entwickelt monovalenten CNG-Motor

Was mit einem monovalenten CNG-Antrieb möglich ist, zeigt der Zulieferer Mahle. Bei einem eigens entwickelten 1,2-l-Demonstrationsmotor mit drei Zylindern erhöhte ein Projektteam das Verdichtungsverhältnis auf 12,5:1, passte stärker beanspruchte Motorkomponenten wie Kurbeltrieb und Ventile an. Da im CNG-Betrieb kein spülendes Brennverfahren (Scavenging) möglich ist, prüft Mahle zwei Alternativen, um das Low-End-Torque anzuheben. Die Erste ist der Einsatz eines Turboladers mit variabler Turbinengeometrie in Kombination mit einer Saugrohreinblasung. Die Andere ein Wastegate-Abgasturbolader kombiniert mit einer Direkteinblasung. Ziel des aktuell laufenden Projekts ist es, eine spezifische Leistung von 110 kW/l zu realisieren. Dabei sollen Spitzendrücke bis 185 bar ermöglicht werden. Aktuell erreicht eine Version bereits 90 kW/l, die zu Testzwecken in einen VW Touran eingebaut wurde.

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