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Wissenswertes zum Erdgasmotor

Über diesen Artikel

Lesezeit

4 Minuten

Veröffentlichung

11.05.2021

Letztes Update

17.01.2022

So funktioniert ein Erdgasmotor

Der Straßenverkehr gilt als einer der Hauptverursacher der Klimaerwärmung. Deshalb werden weltweit umweltfreundliche Antriebe erforscht. Kann der Erdgasmotor eine Alternative sein? Hier erfährst du mehr.

Inhalt des Blogartikels

Aufbau und Funktionsweise des Motors eines Erdgasfahrzeugs

Ein Erdgasmotor arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie ein 4-Takt-Motor. Im ersten Takt bewegt sich der Kolben im Zylinder nach unten. Dabei wird das Brennstoff-Luft-Gemisch angesaugt. In Takt zwei bewegt sich der Kolben nach oben und verdichtet das Gemisch. Kurz vor dem oberen Punkt der Kolbenbewegung wird das Gemisch mit einer Zündkerze gezündet. Die Kraft dieser Explosion drückt den Kolben nach unten und die Bewegungsenergie wird über die Pleuelstange an das Getriebe übertragen. Im vierten Takt werden mit der Aufwärtsbewegung des Kolbens die Verbrennungsgase aus dem Zylinder hinaus gedrückt.

Motoren von Benzinern und Erdgasautos unterscheiden sich nur in Kleinigkeiten. Durch die höhere Energiedichte des Erdgases werden stärkere Ventile und eine angepasste Motorsteuerung benötigt. Erdgasmotoren können auch mit Benzin betrieben werden. Und tatsächlich wird das auch gemacht. Bei auf den Dauerbetrieb mit Erdgas ausgelegten Motoren (monovalent) befindet sich dennoch ein kleiner Benzintank im Auto. Das Benzin wird für den Motorstart und die Kaltlaufphase eingesetzt. Es gibt jedoch auch bivalente Antriebe, bei denen Erdgas und Benzin gleichwertig zum Einsatz kommen. In der Praxis erlaubt der Tank für das CNG (Compressed Natural Gas) eine wesentlich größere Reichweite als der Benzintank. Schließlich geht es darum, das günstigere und umweltfreundlichere Erdgas zur Fortbewegung zu nutzen. Der Benzintank dient nur als Notlösung, wenn das Gas ausgeht und keine CNG-Tankstelle in der Nähe ist.

Erdgasfahrzeuge unterscheiden sich noch durch ihren CNG-Tank von Benzin- und Dieselfahrzeugen. Das Erdgas steht unter hohem Druck von 200 bar. Das ist notwendig, weil ansonsten das Volumen des Gases, das für eine sinnvolle Reichweite des Fahrzeugs gebraucht würde, viel zu groß zu wäre. Der oder die Erdgas-Tanks sind Druckbehälter aus Edelstahl oder einem Komposit aus Aluminium und hochfesten Kunststoffen. Durch den zusätzlichen Benzintank befinden sich zwei Einfüllstutzen am Fahrzeug, die meist nebeneinander liegen. Eine Verwechslung ist nicht möglich, da der Einfüllschlauch für das Erdgas druckdicht am Einfüllstutzen verriegelt wird und anders aussieht als eine Zapfpistole für Benzin.

Die Erdgas-Tanks gelten als Druckbehälter und müssen regelmäßig vom TÜV überprüft werden. Sie sind so sicher gebaut, dass auch bei einem Unfall nichts passieren kann. Das wurde in Versuchen nachgewiesen. Die Tanks verfügen über Sicherheitseinrichtungen, die bei einem schweren Unfall das Gas kontrolliert abblasen. Erdgas ist leichter als Luft und verflüchtigt sich sofort, ohne dass ein zündbares Gas-Luft-Gemisch entsteht. Außerdem liegt der Flammpunkt von Erdgas bei 600 °C und damit wesentlich höher als bei Benzin mit 360 °C. Die Explosionsgefahr ist sogar geringer als bei Benzin. Diese Umstände sind der Grund, dass laut der bundesweiten Garagenordnung CNG-Autos in Parkhäusern und Tiefgaragen abgestellt werden dürfen. Für Autos mit Autogasantrieb ist das nicht erlaubt.

 

Vorteile von Erdgasmotoren gegenüber Benzin- und Dieselmotoren

Erdgas hat eine höhere Energiedichte als Benzin. Außerdem verbrennt es viel sauberer. Damit sind sowohl Leistung als auch Wirkungsgrad höher. Für die gleiche Fahrstrecke wird mit CNG vergleichsweise weniger Brennstoff benötigt als mit Benzin. Außerdem ist das Erdgas kostengünstiger. Das liegt daran, dass Erdgas nicht erst durch Raffinierung aus Erdöl gewonnen werden muss. Der Aufwand in der Bereitstellung ist also geringer. Darüber hinaus ist Erdgas noch mindestens bis 2026 steuerlich begünstigt. Damit ist die Nutzung eines Erdgasautos in Bezug auf den Kraftstoffverbrauch etwa um die Hälfte günstiger als ein Benziner.

Erdgas als Treibstoff ist aber auch umweltfreundlicher. CNG enthält weniger Kohlenstoff als Benzin oder Diesel. Damit entstehen bei der Verbrennung ca. 20 Prozent weniger CO₂. Die bei der Verbrennung von Diesel so problematischen Stickoxide sind bei CNG so gut wie nicht nachweisbar. Das aktuelle Modell eines deutschen Automobilherstellers stößt bis zu 25 Prozent weniger CO₂ aus als ein vergleichbarer Benziner. Bei einem Vergleich mit einem Diesel wird der Unterschied noch deutlicher. Das CNG-Modell hat eine um 80 bis 90 Prozent geringere Stickoxid- und Feinstaubemission als ein vergleichbarer Diesel. Der berüchtigte Dieselskandal wäre nicht passiert, wenn statt Diesel- vor allem Erdgasautos hergestellt und gefahren werden würden.

CNG hat in Bezug auf die Umwelt noch einen weiteren Vorteil. Der Hauptbestandteil ist Methan. Höherwertige Kohlenwasserstoffe kommen kaum vor. Der sehr hohe Methananteil macht den Einsatz von Biomethan aus der Vergärung pflanzlicher Abfälle möglich. Entweder als Beimischung zum Erdgas oder als 100-prozentiger Ersatz. Schon heute bieten eine Reihe von Tankstellen in Deutschland reines Biomethan als CNG-Alternative an. Damit wird der CO₂-Ausstoß bei der Nutzung von Erdgasfahrzeugen weiter signifikant gesenkt.

 

Worauf solltest du sonst noch achten?

Ein ab Werk für CNG ausgerüsteter PKW kostet etwa 2.000 bis 4.000 Euro mehr als ein vergleichbares Fahrzeug mit Benzinmotor. Aufgrund der oben erläuterten Ersparnisse lohnt sich das Fahrzeug umso mehr, je mehr Kilometer du im Jahr damit fährst. Du solltest also vor einem Kauf überprüfen, ob du den Mehrpreis durch deine jährlichen Fahrleistungen ausgleichen kannst.

Leider ist das CNG-Tankstellennetz sehr dünn aufgestellt. In Deutschland bieten nur etwa 900 Tankstellen Erdgas an. Zum Vergleich - die Zahl der Benzin-/Diesel-Tankstellen beträgt etwa 14.000. Im europäischen Ausland sieht es noch düsterer aus. Damit du nicht unterwegs mit leeren Gastanks liegen bleibst, solltest du auf ein bivalentes Fahrzeug setzen. Dann kommst du wenigstens noch mit dem Inhalt des Benzintanks ein ganzes Stück weiter.

Das Angebot von ab Werk für CNG ausgerüsteten Neufahrzeugen ist sehr überschaubar. Da sich fast jeder Benzinmotor auf Erdgas umrüsten lässt, wäre das vielleicht eine Alternative für dich. Allerdings kostet eine Umrüstung bis zu 5.000 Euro. Also musst du wieder abwägen, ob du diese Investition in der verbleibenden Nutzungsdauer deines Fahrzeugs durch die Einsparungen bei den Kraftstoffkosten ausgleichen kannst.

 

Erdgasmotoren arbeiten effizienter und sind umweltfreundlicher

Der Erdgasantrieb ist nachhaltig und umweltfreundlich, weil bei der Verbrennung von Erdgas wesentlich weniger Schadstoffe entstehen als bei Benzin- und Dieselantrieben. Außerdem ist die Gewinnung von Erdgas und die Aufbereitung zum Kraftstoff weniger aufwändig. Durch die höhere Leistung von CNG ist der Wirkungsgrad höher und es wird für die gleiche Fahrstrecke im Vergleich weniger Kraftstoff verbraucht. Alle diese Eigenschaften wirken in Richtung eines geringeren Schadstoffausstoßes durch den Individualverkehr. Das Fahren mit Erdgasantrieb ist ein direkter Beitrag zum Umwelt- und Klimaschutz.

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