Diesel & Co – Die neuen und alten Spritsorten

Dieselkraftstoff – nach dem Erfinder des Dieselmotors Rudolf Diesel benannt – liegt heute in ganz vielen verschiedenen Formen vor und durch Foren und Medien wabern immer mal wieder Informationen rund um die neuen und alten Spritsorten.

In den letzten Wochen ist das Thema intensiver geworden, da HVO100 nun auch in Deutschland an den Zapfsäulen an Jedermann verkauft werden darf. HVO-was? Richtig, wir haben uns das Thema für euch genauer angeschaut.

Dieselkraftstoff ist genormt

Um zu verstehen, um was es überhaupt geht, sollten wir uns zunächst einmal mit den verschiedenen Begrifflichkeiten und Normen beschäftigen. Der herkömmliche fossile Dieselkraftstoff ist genormt. Beispielsweise in Europa durch die DIN EN590. Oder in den USA durch die ASTM D975 bzw. GOST R52368 in Russland. Das hat bestimmt der ein oder andere schon einmal auf einer Zapfsäule gesehen.

Diesel ist ein Gemisch aus Kerosin, verschiedenen Destillaten und Beimischungen, z.B. Additiven. In Deutschland haben wir zwei Dieselkraftstoffe, welche die DIN EN590 erfüllen, den Standarddiesel und „Premium-Diesel“ mit verschiedenen Beimischungen, zu denen wir später noch kommen. Dabei wäre auch der ggf. noch enthaltene der „Biodieselanteil“ zu nennen. Auch darum wird es im Folgenden gehen.

Die DIN Norm EN590 im Detail

Die DIN EN590 regelt alle Belange des Dieselkraftstoffes an den hiesigen Tankstellen. So wird gewährleistet, dass über alle Motoren hinweg die sichere Funktion sichergestellt ist. Die Motoren sind gerade im Bezug auf Umweltschutztechnologie und Abgasvermeidung in den letzten 20 Jahren erheblich voran geschritten. Dabei geht es um Brennraumformen, verbesserte Einspritzdüsen und deren Formen, Abgasrückführung und Abgasreinigung. Dazu kommen neue Materialien und Beschichtungen, die im Motor und im Abgasstrang Verwendung finden.

All das muss auch bei der Kraftstoffentwicklung mit berücksichtigt werden. Einer der bekanntesten Schritte ist sicherlich die Reduzierung des Schwefelgehaltes. Bis heute halten sich gerade hier noch hartnäckig alte Ansichten zur Schmierfähigkeit des damaligen und heutigen Diesels. Dazu später mehr.

Gehen wir zuerst detailliert auf die EN590 ein. Sie ist im Zuge der europäischen Emissionsstandards als erste Version 1993 eingeführt worden und löste die bis dahin gültige DIN 51628 ab. Über die Jahre und mit den strenger werdenden Abgasvorschriften wurde auch die EN590 immer wieder angepasst.

Sie legt die Inhaltsstoffe und geforderte Eigenschaften fest. In den Beschreibungen der Norm findet ihr die Auswirkungen, der einzelnen Parameter. Die Norm fasst diese in Grenzen um den sicheren Betrieb in allen Betriebszuständen und für alle Einspritzsysteme zu gewährleisten. Wenn ihr also lest, dass irgendetwas einen negativen Effekt haben kann, so heißt es nicht, dass dieser Effekt auch eintritt. Genau dafür gibt es die Norm, damit genau das nicht passiert.

Cetanzahl

Die Cetanzahl drückt die Zündwilligkeit aus. Dem extrem zündwilligen n-Hexadekan (=Cetan) ist der Wert 100 zugeordnet. Im Gegensatz dazu ist Methlynaphtalin 0 zugeordnet, denn es ist in Sachen Zündung sehr träge.

Für die Ermittlung der Cetanzahl wird ein genormter Einzylinder-Prüfmotor benutzt. In diesem kann die Kompression verändert werden. Für den Prüfkraftstoff wird nun solange das Verdichtungsverhältnis verändert, bis ein vorgegebener Zündverzug erreicht wird. Nun wird so lange n-Hexadekan und Methylnaphtalin gemischt, bis der gleiche Zündverzug auftritt. Damit ist das Mischungsverhältnis und die Cetanzahl ermittelt.

Die in der EN590 geforderte minimale Cetanzahl von 51 bedeutet nichts anderes als das der Diesel den gleichen Zündverzug aufweisen muss, wie 51% n-Hexadekan und 49% Methlynaphtalin gemischt.

Cetanindex

Die paraffinen Anteile im Diesel erhöhen die Cetanzahl, die zugesetzten Aromaten reduzieren sie. Damit die Cetanzahl nicht durch ein Übermaß an Zündverbesserern eingestellt wird, wurde der Cetanindex eingeführt. Diesel, der mit Zündverbesserern auf die Cetanzahl gebracht wird verhält sich anders als Diesel, der bereits natürlich eine hohe Cetanzahl aufweist. Das ist von der Ölsorte abhängig. Der Cetanindex begrenzt die Zugabe von Zündverbesserern. Der Cetanindex ist eine rechnerische Größe, die sich aus der Dichte und der Siedekennlinie des Diesels ergibt.

Siedebereich / Destillation

Der Siedebereich, in der Norm Destillation genannt, ist der Temperaturbereich, bei dem der Kraftstoff verdampft. Dieser Bereich ist von der Zusammensetzung des Diesels abhängig. Liegt der Bereich eher niedrig, ist der Diesel gut für die Kälte geeignet, aber die Cetanzahl und die Schmiereigenschaften leiden darunter. Ein hoher Siedebereich hingegen fördert Rußbildung und das Verkoken der Einspritzdüsen. Das liegt an Bestandteilen im Diesel, die nur schwer flüchtig sind und deshalb lange im Brennraum verbleiben.

Die Norm verlangt hier einen Volumenanteil von weniger als 65% ab 250 Grad Celsius und mindestens 85% ab 350°C. Bei 360°C müssen 95% verdampft sein.

Flammpunkt

Der Flammpunkt definiert die Temperatur, bei der ein Stoff soviel Dampf abgibt, dass eine Zündquelle diesen Dampf entzünden kann. Der Diesel soll aus Sicherheitsgründen der Gefahrklasse AIII zugeordnet werden können. Das verlangt einen Flammpunkt von mindestens 55°C (bis 100°C). Schon geringste Mengen Benzin im Diesel setzen dessen Flammpunkt auf Zimmertemperatur herunter!

Kraftstoffdichte

Die Dichte beschreibt den Energiegehalt in Bezug auf das Volumen. Je dichter der Diesel ist, je mehr Energie trägt er bei gleichem Volumen in sich. Das ist für die Zumessung der Einspritzmengen von Bedeutung. Schwankt die Dichte stark, verschiebt sich das Verbrennungsgemisch und Motorleistung und Rußbildung schwanken ebenso. Daher ist eine enger Bereich definiert in dem sich die Dichte befinden muss.

Sie ist in der DIN EN590 auf 825 bis 840 kg pro Kubikmeter bei 15°C festgelegt. Das ist der einzige Punkt, bei dem der HVO100 Diesel die DIN EN590 nicht einhält. Darauf gehen wir gleich noch genauer ein.

Viskosität

Die Viskosität kennt ihr vom Öl. Sie gibt an wie zähflüssig ein Stoff ist, was eine Auswirkung auf die Pumpfähigkeit und Menge pro Zeit hat. Die Viskosität hat direkte Auswirkung auf Leckverluste beim Einspritzen. Das sind Resttropfen an den Einspritzdüsen, die einen erheblichen Einfluss auf die Verbrennung, Abgaswerte und Rußbildung haben. Das Spritzbild verändert sich ebenso, die Tröpfchen sind weniger fein, wenn die Viskosität hoch ist.

Mit FAME – Fettsäuremethylester, also dem bekannten Bio-Anteil im Diesel- versetzte Dieselsorten weisen mit steigendem FAME-Anteil auch eine steigende Viskosität auf. Ist das Einspritzsystem nicht druckgeregelt (z.B. Pumpe-Düse-Systeme), kommt es bei hohen Verbrennungstemperaturen zu einem Anstieg des Spitzendrucks im Zylinder.

Schmierfähigkeit

Dieselpumpen werden im PKW-Bereich nur noch über den Kraftstoff geschmiert. Früher und heute bei Groß- und Stationärmotoren kann das noch anders sein. Dort wird die Einspritzpumpe über den Motorölkreislauf oder ganz extern geschmiert. Auch die heutzutage hochfeinen Düsen zusammen mit den hohen Drücken profitieren von guten Schmiereigenschaften, die den Verschleiß gering halten. Um nach dem Wegfall des Schwefels die Schmierfähigkeit zu erhalten, werden dem Diesel Zusätze (Additive) beigemischt, dazu zählt auch FAME.

Eigens dazu gibt es den HFRR-Test (High Frequency Reciprocating Rig), bei dem eine fest eingespannte Stahlkugel mit hoher Frequenz und unter Druck auf einer Stahlwanne, die mit Diesel befüllt ist, hin und her gerieben wird. Die Abplattung im Mikrometern (µm) der Kugel ist das Maß für die Schmierfähigkeit WSD (Wear Scar Diameter). Die Abplattung darf nicht mehr als 460 µm betragen.

Schwefelgehalt

Offiziell ist Diesel ein schwefelfreier Kraftstoff. In der Tat sind aber bis zu 10 mg pro kg Diesel erlaubt. Dieser Grenzwert gilt seit 2009. Der Schwefel ist in unterschiedlichen Anteilen natürlich im Rohöl gebunden und wird durch ein aufwendiges Verfahren mit Druck und Wasser während der Destillation entfernt.

Ein zu hoher Schwefelgehalt, den ihr durchaus in anderen Ländern noch antreffen könnt, beschädigt Katalysatoren und Systeme zur NOx-Nachbehandlung. Ein hoher Schwefelanteil führt auch zur vermehrten Bildung aggressiver Säuren im Motor, die durch das Motoröl gebunden werden müssen.

Verkokungsneigung

Die Verkokung, das Bilden bleibender Verbrennungsreste, ist an den Einspritzdüsen ein Problem, dass vermieden werden soll. Vornehmlich entstehen die dafür verantwortlichen Anteile im Kraftstoff bei der Herstellung am Siedeende.

Das Maximum liegt bei 0,3% von 10% des Destillationsrückstands, gemessen vor der Beigabe von Zündverbesserern.

Verschmutzung

Hierunter werden alle Feststoffe zusammengefasst, insbesondere die harten Silikate, die im Staub vorkommen. Bei den sehr engen Spaltmaßen und den feinen Düsen, die heute möglich sind, reagieren diese sehr empfindlich auf erhöhte Mengen. Typische Werte für Kraftstoffe in Europa liegen bei 100.000 Partikeln in 100 ml Diesel. Besonders die Partikel von 6 bis 7 µm müssen moderne Dieselfilter zurückhalten.

Wasser

In einem Kilogramm Diesel können sich bis zu 100 Gramm Wasser lösen. Die genaue Menge wird durch die genaue Zusammensetzung des Diesels und seiner Temperatur bestimmt. Die DIN EN590 erlaubt bis zu 200 Gramm pro Kilogramm.

Das Problem hier ist jedoch die genauer Erfassung. Proben ergeben zumeist deutlich weniger Wasser als 200 Gramm. Das heißt nicht, dass der Diesel nicht doch mit Wasser kontaminiert ist. Das Wasser kann ungelöst abgesetzt am Tankboden oder an den Wänden liegen. Dieses ungelöste Wasser stellt die größte Bedrohung für das Einspritzsystem dar.

FAME-Anteil

FAME steht für Fettsäuremethylester und ist der schon bekannte Bio-Anteil im Diesel. Der darf in der DIN EN590 aktuell bis zu 7% betragen.

Während FAME ein hervorragender Schmierersatz für den Schwefel darstellt, birgt er ein anderes Problem. Die Viskosität ist höher als die des Dieselöls. Das begrenzt den möglichen FAME-Anteil, insbesondere für Mengen und nicht druckgesteuerte Einspritzsysteme, wie dem Pumpe-Düse-System. Der Spitzendruck wird bei hohen Temperaturen deutlich erhöht und das Spritzbild verändert sich, die Tröpfchen werden größer. Das hat folgen für die Emissionen und die Leistung.

Die FAME-Obergrenze betrifft jedoch nicht andere Kohlenwasserstoffe, die als Bio-Komponenten beigemischt sind, wie beispielsweise HVO. Diese dürfen in beliebigen Anteilen beigemischt werden, solange das Endprodukte alle Anforderungen der Norm erfüllt. Zum FAME im Folgenden noch mehr.

DIN EN590 Stand 2022

Eigenschaft	Wert	Einheit
Cetanzahl	>=51
Cetanindex	>=46
Siedebereich bis 250°C bis 350°C 95% Punkt	. 65 min. 85 max. 360	. % (V/V) % (V/V) °C
Flammpunkt	>55	°C
Dichte	820 – 845	kg/m3
Viskosität	2,0 – 4,5	mm2/s
Schmierfähigkeit	max. 460	µm
Schwefelgehalt	max. 10	mg/kg
Aschegehalt	max. 0,01	% (m/m)
Verkokungsneigung	max. 0,3	% (m/m)
Wassergehalt	200	mg/kg
FAME-Anteil	7	% (V/V)

Biodiesel FAME nach DIN EN14214

Auch der Biodiesel FAME selbst ist genormt. FAME steht wie schon gesagt für Fatty Acid Methyl Esters. Und genau das deutet schon auf den Inhalt hin bzw. die Art und Weise der Herstellung. Es handelt sich um einen sogenannten Fettsäuremethylester. In der Chemiebranche wird der FAME-Diesel durch eine Umesterung, einer chemischen Reaktion, von Fetten und Ölen mit Alkoholen hergestellt. Wir haben hier chemisch gesehen einen völlig anderen Stoff als beim herkömmlichen Diesel nach DIN EN590.

Die Vorteile gegenüber herkömmlichem Dieselkraftstoff liegen in der Verringerung von Emissionen und der biologischen Herkunft bzw. Abbaubarkeit. Die Gewinnung aus Bestandteilen nachwachsender Rohstoffe kann natürlich auch einen Nachteil haben, eventuell konkurriert die Gewinnung mit der Lebensmittelproduktion (Soja-, Raps-, Palm-, Kokosöl je nach Region). Zusätzlich kann ein hoher Bedarf zu Monokulturen und Waldrodungen in den Anbauländern führen, was ebenfalls schädliche Auswirkungen auf die Umwelt hat.

FAME kann in verschiedenen Mischungen auftreten. Diese reichen von einem zweiprozentigen Anteil (B2) bis B100, also 100% Bio. Eine 7%ige Beimischung, also B7 ist die derzeit in Deutschland und auch anderen europäischen Ländern verwendete Mischung, die ihr an der Zapfsäule bekommt. Es kann auch sein, dass dieser Diesel unter anderen Namen verkauft wird, nämlich je nachdem, welche Quelle die Basis für die Veresterung ist, z. B. RME (Rapsölmethylester) und SME (Sojaölmethylester).

Für eine Vielzahl an Fahrzeugen bzw. Motoren haben Hersteller Freigaben für Diesel mit FAME-Anteil erteilt. Dass es für ältere Modelle oftmals keine Freigabe gibt, ist sicherlich selbsterklärend. Eventuell können Schäden an Gummi- bzw. Kunststoffkomponenten wie etwa Dichtungen und Kraftstsoffschläuchen bei der Verwendung dieses Kraftstoffes auftreten. Doch was ist die Alternative, bekommen wir doch hierzulande zumeist nur B7-Diesel an den Tankstellen. Zudem sind aus der Praxis kaum Beispiele für Schäden bekannt und wenn, sind diese in der Regel leicht zu beheben, z.B. durch den Austausch eine Kraftstoffschlauches oder einer Dichtung gegen Ersatz aus Materialien, die geeignet sind.

HVO100-Diesel nach DIN EN15940

Da haben wir ihn. Seit kurzem auch in Deutschland an Tankstellen frei verfügbar. Der HVO100-Diesel. Was ist das? Nun HVO steht für Hydro Treated Vegetable Oil oder hydriertes Pflanzenöl. HVO wird aus Altölen und -fetten, wie beispielsweise industriellem Frittieröl und Fett- und Ölabfällen aus dem Gaststättengewerbe hergestellt. Diese Soße muss dann natürlich noch gefiltert und in einem sogenannten pyrolytischen Vergasungsprozess aufbereitet werden. Das entstehende Gas wird gereinigt und durchläuft einen Syntheseprozess. Ergebnis ist der fertige Dieselkraftstoff. Die 100 steht – ähnlich wie beim FAME – für 100% HVO-Diesel. Der Vorteil ist, dass bei diesem Herstellungsverfahren die Anforderungen an die Grundsubstanzen wesentlich geringer sind als beim bekannten FAME-Biodiesel. Doch mit diesem darf der HVO100 nicht verwechselt werden, denn chemische Zusammensetzung und Produktionsprozess sind verschieden.

HVO100 war bislang zwar schon in einigen europäischen Ländern und teilweise in den USA für Jedermann erhältlich, in Deutschland war die dazugehörige Norm DIN EN15940 jedoch lange nicht umgesetzt und es durfte an Tankstellen bisher nur Diesel, der die DIN EN 590 erfüllt, verkauft werden. Die Umsetzung der DIN EN15940 ist nun erfolgt und für eine Reihe von Fahrzeugen haben die Hersteller bereits Freigaben erteilt. HVO100 ist mit herkömmlichem Diesel mischbar. Also denkbar einfach in der Anwendung. Und so werden wir sicher HVO100 demnächst nicht nur als Beimischung wie beim sogenannten R33 Diesel, sondern vermehrt auch als reinen HVO-Diesel an den Zapfsäulen sehen. Zumal durch verstärktes Umweltbewusstsein die Nachfrage nach nachhaltigeren Kraftstoffen steigen könnte.

HVO100 Diesel erfüllt nahezu alle Anforderungen der weiter vorne beschriebenen DIN EN590. Er weist lediglich eine etwas geringere Dichte auf, welche durch eine höhere Cetanzahl ausgeglichen wird. Dennoch ist mit einem leicht erhöhten Verbrauch zu rechnen.

Wird Palmöl zu HVO100 verarbeitet?

Für die Produktion von HVO100 kommen – wie schon zuvor erläutert – verschiedene Ausgangsstoffe in Frage. Immer wieder tauchen in Internetforen Ideen und Meinungen dazu auf, dass HVO100 nicht nachhaltig sei, da Palmöl zu dem neuen Kraftstoff verarbeitet würde. Wir sind der Sache natürlich nachgegangen. Ein Sprecher des BMDV teilte uns dazu auf Anfrage mit:

„Für die Produktion von HVO kommt grundsätzlich eine Vielzahl an Ausgangsstoffen in Betracht. Diese sind stets ölhaltig und stammen aus biogenen Quellen. Das derzeit am Markt verfügbare HVO wird vor allem aus Altspeiseöl und tierischen Fetten hergestellt. Nach Bundesimmissionsschutzgesetz ist Palmöl als Ausgangsstoff von Biokraftstoffen für die Anrechnung auf die Treibhausgasminderungsquote ausgeschlossen. Insofern besteht für die Kraftstoffhersteller kein Anreiz, auf Palmöl basierendes HVO zu produzieren. Wenn HVO aus nachhaltig zertifizierten Abfall- und Reststoffen hergestellt wird – wie es derzeit überwiegend der Fall ist – , werden im Vergleich zu fossilem Diesel rund 90% an Treibhausgasen eingespart.“

R33-Diesel nach DIN EN590

R33-Diesel – oder auch Blue-Diesel genannt – ist EN590-konform und eine Mischung aus 67% fossilem Diesel, 26% HVO und 7% FAME-Diesel. Die R33 leitet sich also von dem 33%igen Anteil an regenerativem, nicht fossilem Diesel ab.

Diesen Kraftstoff könnt ihr in Deutschland schon relativ lange an ausgewählten Tankstellen beziehen, da er als Premium-Diesel vermarktet wird und die Einhaltung der EN590-Norm sicherstellen soll, dass er in jedem Dieselmotor verwendet werden kann. Mit dem R33-Diesel soll ebenfalls eine deutliche Reduktion der CO2 Emissionen erreicht werden.

Wo ihr HVO100 und R33 Diesel tanken könnt, erfahrt ihr beispielsweise auf dieser Landkarte.

Hintergrundinformationen zu den Herstellungsprozessen von synthetischen Kraftstoffen

Synthetische Kraftstoffe tragen die Bezeichnung XtL, also X to Liquid. Dahinter steckt nichts anderes als die Beschreibung des Umwandlungsprozesses von einem festen oder gasförmigen Energieträger in einen flüssigen Energieträger, letztlich dem fertigen Blend.

Das Ganze ist übrigens nichts Neues und schon in den 1920er Jahren hat die chemische Industrie in Deutschland beispielsweise durch Kohleverflüssigung synthetische Kraftstoffe gewonnen. Der Vorteil liegt auf der Hand – Unabhängigkeit vom internationalen Rohölmarkt. Und auch heute noch hat die Kohleverflüssigung eine hohe Bedeutung, beispielsweise in Asiatischen Ländern. Ein solcher aus Kohle gewonnener synthetischer Kraftstoff wird auch als CtL, also Coal to Liquid bezeichnet. Weitere Abkürzungen sind GtL – das steht für die Verarbeitung von gasförmigen Energieträgern zu synthetischen Kraftstoffen. BtL – also Biomasse zu flüssigem Kraftstoff. Oder sogar PtL – Power to Liquid, ein komplexer Prozess der Kraftstoffe mittels elektrischer Energie, Co2 und Wasser erzeugt. Letzteres befindet sich noch in der Erforschung und der Erprobung.

Der Prozess der Umwandlung folgt dabei grundsätzlich immer einem ähnlichen Schema:

Zunächst wird das Ursprungsprodukt in ein Gas umgewandelt und anschließend für die weitere Verbreitung aufbereitet. Dieses Zwischenprodukt wird zu komplexeren Kohlenwasserstoffen und letztlich zum fertigen Kraftstoff weiterverarbeitet.

Während zu Beginn der Entwicklung von synthetischen Kraftstoffen vor allem der Fokus auf Autarkie lag, liegen heute die Vorteile im Bereich der Unabhängigkeit von fossilen Rohstoffen sowie geringeren Emissionen.

Weitere technische Einordnung der alternativen Dieselkraftstoffe

Schwefelgehalt

Der Schwefelgehalt von Dieselkraftstoff ist aus Umweltschutzgründen in vielen Regionen der Welt in den letzten Jahren immer weiter gesenkt worden. Ihr habt mit Sicherheit schon mal einen Aufkleber „low“ oder „ultra low sulfur diesel“ an Zapfsäulen gesehen. Die damit sinkende Schmierfähigkeit des Kraftstoffes für zum Beispiel die Einspritzpumpe muss anderweitig ausgeglichen werden. Das geschieht durch die Beimischung von Additiven oder FAME-Biodiesel. In Ländern, wo der Schwefelgehalt nach wie vor sehr hoch ist, kann dies zu Problemen mit den Systemen der Abgasnachbehandlung führen, doch dies ist ein anderes Thema.

Schmierfähigkeit von Biodiesel

Entgegen oft in Foren vertretener Behauptungen, dass der Biodiesel schlechtere Schmierfähigkeiten habe als herkömmlicher Diesel, ist – wie schon erwähnt – nicht der Fall. Und genau das macht sich positiv bemerkbar, wenn schwefelarme Diesel eingesetzt werden, was heute in vielen Ländern der Fall ist. Bezüglich der Schmierfähigkeit fühlt sich häufig der ein oder andere berufen einzugreifen um die Schmierfähigkeit zu verbessern, z.B. durch die Zugabe von Zweitaktöl. Das ist vollkommen unnötig. Im Grunde ist es egal, wie die Schmierfähigkeit zustande kommt, denn Diesel nach den DIN EN590 muss seine Schmierfähigkeit immer wieder in einem genormten Verfahren unter Beweis stellen. Dazu haben wir bereits vor Jahren einen Artikel veröffentlicht, den ihr bei Interesse hier nachlesen könnt.

Bis 1999 galt ein maximaler Schwefelanteil von 500 mg/kg. Dabei trat bei Langzeitmessungen im HFRR-Test bereits Verschleiß auf. Um den abzufangen wurden dem Diesel in Folge Hochdruckadditive hinzugegeben. Das sind oft polare organische Stoffe, die sich am Metall ablagern und so einen Verschleißschutz bieten. Diese Additive basieren nicht selten zu über 90% auf Pflanzenölen, insbesondere Raps. Die restlichen Inhaltsstoffe dienen zumeist der Verbesserungen des Cetanwerts, der durch das Pflanzenöl abgesenkt wurde. Was damals als Additiv in den Diesel kam, wird heute in Form von FAME bereits ab Werk hinzugegeben.

Enthält Diesel bereits 1% FAME kann im HFRR-Test eine erhebliche Verbesserung festgestellt werden. Deshalb enthalten FAME-Diesel überhaupt keine Schmierverbesserer mehr. Zahlreiche frei einsehbare technische Dokumente von Universitäten, Instituten und der Industrie bestätigen die hervorragenden Eigenschaften von pflanzenbasierten Schmierstoffen.

Zündfähigkeit des Diesels

Damit der Motor gut und schadensfrei läuft, benötigt der Dieselkraftstoff wie schon ausgeführt die richtige Zündfähigkeit. In Deutschland hat der Standarddiesel eine Cetanzahl von > 51 und bei den Premium Dieselkraftstoffen noch deutlich höher. Diese ist im internationalen Vergleich vergleichsweise hoch. Wer von euch in Nordamerika unterwegs war, kennt Cetanzahlen von 40 aufwärts. Dies kann je nach Motor einen deutlichen Unterschied im Start- und Laufverhalten machen. Denn modernere Direkteinspritzer-Dieselmotoren mit hohen und sehr hohen Einspritzdrücken benötigen einen sehr zündfähigen Diesel, also eine hohe Cetanzahl. Nicht umsonst, sind in Nordamerika beispielsweise im Autozubehör und an den Tankstellen häufig Cetan-Booster käuflich zu erwerben. Doch aufgepasst, fahrt ihr einen alten Vorkammerdiesel, dann könnte es bei Diesel mit zu hoher Zündfähigkeit zu einem zu frühen Zünden und in der Folge zu Schäden kommen.

Vor- und Nachteile der neuen Spritsorten

FAME

FAME-Diesel kann aggressiv auf Dichtungen und Schläuche wirken, damit hat der ein oder andere bestimmt schon Bekanntschaft gemacht. Ebenso ist er bei kalten Temperaturen nicht so stabil wie ein DIN EN 590 Diesel und kann zu Problemen mit dem Kraftstofffilter führen. Die schlechte Temperaturstabilität führt im Winter zum frühzeitigen Verstopfen der Kraftstofffilter. Daher wird FAME-Diesel in der Regel nur als Beimischung verwendet um die Auswirkungen gering zu halten.

FAME hat polare Eigenschaften. Das macht es auf der einen Seite zu einem guten Schmiermittel, auf der anderen ist es gut wasserlöslich. FAME kann also selbst viel Wasser aufnehmen, der Sättigungsgrad liegt bei 1.500 mg/kg. Als Beimischung zum Diesel bringt es natürlich diese Eigenschaften mit und erhöht potentiell den Wasseranteil im Diesel. Studien aus dem Jahr 2015 des Bundesamts für Sicherheit in der Informationstechnik zur Diesellagerung für Notstromaggregate haben zudem gezeigt, dass FAME nicht langzeitstabil ist und beim Zersetzen Wasser und Säuren bildet. Das beim Zersetzen gebildete Wasser fördert zusammen mit dem Sauerstoff zudem die Bildung von Mikroorganismen, die bekannte „Dieselpest“. Nicht zersetztes FAME bildet auf der anderen Seite wieder eine Nahrungsquelle für diese Organismen.

Probleme mit der Schmierung durch den FAME-Bioanteile im Kraftstoff rühren aus dieser Instabilität her. Überall dort, wo Diesel langen Standzeiten von mehreren Monaten oder länger ausgesetzt ist, beispielsweise in der Landwirtschaft oder bei Notstromaggregaten, tritt dies als Nachteil von FAME zu Tage. Mit der Zersetzung gehen auch die Schmiereingenschaften verloren.

Das ist mit ein Grund, warum in vielen Notstromaggregaten Heizöl oder ein Diesel-Heizölgemisch verwendet wird, was steuerlich auch zugelassen ist. Heizöl ist durch den fehlenden Bioanteil viel länger lagerfähig. Allerdings geht es hier um Lagerzeiten von Monaten und Jahren. Die auftretenden Problem werden bei normal bewegten Fahrzeugen nie auftreten.

HVO100

Die Vorteile von HVO100 liegen, gegenüber Fahrzeugen, die mit herkömmlichen Diesel betrieben werden, in der deutlich geringeren Emission von CO₂ und Kohlenwasserstoffen (HC). Dies, da das bei der Verbrennung ausgestoßene CO₂ zuvor etwa durch die Photosynthese der Pflanze, die zur Basis des Kraftstoffes, dem Pflanzenfett dient, das CO₂ durch Photosynthese der Umwelt entzogen hatte. Ein weiterer Grund ist die hohe Cetanzahl, da diese gerade bei Kaltstart und im unteren Lastbereich weniger Emissionen bedeutet als bei FAME oder fossilem Diesel. Auch andere Emissionen, wie etwa der Feinstaubausstoß, durch fehlende Aromaten und Stickoxide sollen damit reduziert sein. Der synthetische Kraftstoff ist zudem geruchsneutral.

Und noch weiteren Vorteile kann der HVO100 Diesel für sich in Anspruch nehmen. Er nimmt kein Wasser und kein Sauerstoff auf. Die bei längerer Lagerung oder Standzeiten gefürchtete Dieselpest dürfte damit der Vergangenheit angehören. Er ist bis -22°C frostsicher. Auch für die vielen stationären Notstromaggregate ein nicht zu vernachlässigender Vorteil.

Übrigens, zwar kostet der HVO100 Liter aktuell etwas mehr als herkömmlicher Diesel, doch die CO₂ Steuer (und damit der darauf entfallene Anteil der MwSt.) entfällt für den HVO-Diesel. Weitere Vergünstigungen sind in Zukunft nicht auszuschließen.

Nachteilig beim HVO100 ist der Bedarf an Wasserstoff zur Herstellung, der zumindest derzeit größtenteils durch fossile Energieträger (Erdgas/Methan) gewonnen wird. Die durch die Oxidationsstabilität bedingte schlechte biologische Abbaubarkeit, die auf der anderen Seite die gute Lagerfähigkeit ausmacht. Gegenüber fossilem Diesel ist auch ca. 1% bis 2% mehr Kraftstoffvolumen nötig, um die gleiche Leistung zu erwarten. Das ist der geringeren Dichte geschuldet. Sofern der Motor darauf kalibriert wurde, entfällt dieser Nachteil.

Für wen eignen sich die neuen Dieselkraftstoffe und wer sollte besser die Finger davon lassen?

Herkömmlicher Diesel, auch solcher mit einem gewissen FAME Anteil sowie R33 Diesel, welche allesamt in der DIN EN590 geregelt sind, sollen hier außen vor bleiben. Denn genau die Norm fasst die Grenzwerte um den Betrieb für alle Dieselmotoren zu gewährleisten. Insofern fokussieren wir uns im Folgenden auf den neuen HVO100 Diesel, welcher, wir erinnern uns, in der Norm DIN EN15940 geregelt ist.

Bei euren Reisefahrzeugen finden sich sicher verschiedenste Entwicklungsstadien von Dieselmotoren. Also, alte Vorkammerdieselmotoren, Pumpe-Düse-Motoren oder Common Rail Motoren beispielsweise. Neben anderen technischen Unterschieden gibt es deshalb unterschiedlichste Einspritzdrücke. Während ein alter Vorkammerdieselmotor vielleicht einen Einspritzdruck von knapp über 100 bar ausweist, sehen wir bei Pumpe-Düse oder Common Rail Motoren Drücke von teilweise weit über 2.000 bar. Die verschiedenen Systeme stellen jeweils ganz andere Anforderungen an den Kraftstoff. Auch in der bei moderneren und modernen Fahrzeugen vorhandenen Abgasnachbehandlung treten Anforderungen an den Dieselkraftstoff auf.

Die saubereren Verbrennung sollte einen positiven Effekt auf Abgasnachbereitungssysteme wie das AGR oder Partikelfilter haben, ebenso kann diese Verkokungen an Einspritzventilen oder im Ansaugtrakt vermindern. Hier treten mit herkömmlichen Diesel häufiger Probleme im Betrieb, besonders im Kurzstreckenverkehr auf.

Viele Hersteller haben für ihre aktuellen Modelle bereits Freigaben für den HVO100 Diesel erteilt

Darunter zahlreiche namhafte Hersteller, auch aus dem professionellen Bereich, etwa des Gütertransportes. Auf der Seite des bekannten Kraftststoffproduzenten Neste finden sich dazu auch wegweisende Statements von Fahrzeugherstellern. Unter anderem dort findet ihr zudem auch eine Übersicht der Herstellerfreigaben. Ebenso haben zahlreiche Logistiker ihre Flotten bereits auf den neuen Kraftstoff umgestellt. Dies zur Förderung der Nachhaltigkeit, emissionsfreieren Belieferung sowie um eine Vorreiterrolle auf dem Weg dorthin zu spielen. Stellen wir uns vor, was es bedeuten würde, wenn die Flotte eines Transporteurs aufgrund des Kraftstoffes ausfiele, so liegt es auf der Hand, dass die Verwendung von HVO100 in diesen Fahrzeugen unbedenklich sein muss.

Neste geht sogar noch weiter und sieht keine Bedenken selbst bei älteren Fahrzeugen den Neste HVO100 Diesel zu tanken. Mittlerweile gibt es auch Erfahrungsberichte mit älteren Fahrzeugen, welche durchweg positiv sind. Die Motoren seien laufruhiger, das Ansprechverhalten besser. Beides dürfte unter anderem an der hohen Cetanzahl liegen. HVO100 Diesel hat eine Cetanzahl von jenseits der 70, also deutlich höher als bei herkömmlichem Diesel. Fahrt ihr einen sehr alten Vorkammerdiesel, dann könnte es wie schon erwähnt bei einer zu hohen Zündfähigkeit des Kraftstoffes zu einem zu frühen Zünden und in der Folge zu Schäden kommen.

Sind die neuen Kraftstoffe die Rettung für den Verbrennermotor?

Insbesondere HVO100 wird als wichtiger Baustein hin zur CO₂-Reduzierung gesehen. Bei der hohen Anzahl an Bestandsfahrzeugen mit Verbrennungsmotor kann HVO100 die Zeit überbrücken, bis andere Antriebsenergien in ausreichender Anzahl die Verbrennungsmotoren ersetzt haben.

Sicherlich ist dies nicht die alleinige Lösung um den CO₂-Fußabdruck und Emissionen zu senken. Doch Kraftstoffe, welche zur Reduzierung von Emissionen beitragen, können ein Baustein im Klimaschutz sein. Der Vorteil von HVO100 Diesel ist offensichtlich, kann er doch ohne jegliche Umbauten in vielen Bestands-Fahrzeugen verwendet werden. Und noch mehr, er ist in jeder Relation mit herkömmlichen Diesel nach EN590 mischbar. Ein weiterer Vorteil im Alltag. Also warum nicht herkömmliche Dieselmotoren durch den Einsatz dieses Kraftstoffes etwas klimafreundlicher machen. Die Produktionskapazitäten sind jedoch begrenzt.

Umso wichtiger ist es verschiedene Entwicklungen zu verfolgen. Wir bleiben dran und ihr bekommt demnächst hier auf Matsch&Piste einen Artikel zum Thema Wasserstoff.

Text: Andreas Woithon und Björn Eldracher

Fotos: Mathias Kreicker, Andreas Woithon, Björn Eldracher