Autogas und Erdgas als alternative Kraftstoffe: Eigenschaften, Vergleich und Unterschiede

Titelbild Kraftstoff BenzinDas Autogas (LPG, Flüssiggas) und das Erdgas (CNG) zählen zu den alternativen fossilen Kraftstoffen. Für die Autofahrer sprechen die niedrigeren Preise gegenüber Benzin- und Dieselkraftstoff für den Einsatz der beiden Gasantriebe. Des Weiteren werden bei der Verbrennung von LPG und CNG weniger Treibhausgasemissionen an die Umwelt abgegeben. Wie unterscheiden sich aber das Autogas und das Erdgas als Kraftstoff genau?

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Was ist Autogas (LPG)?

Das Autogas wird auch Flüssiggas oder LPG, als eine Abkürzung für Liquefied Petroleum Gas, genannt. Im Ausland ist zudem die Bezeichnung GPL, für Gaz de Petrole Liquefie oder Gas di Petrolio Liquido, geläufig. Dabei handelt es sich um ein Gasgemisch bestehend aus dem Propan und dem Butan. Es entsteht als ein Nebenprodukt bei dem Raffinerieprozess von dem Erdöl und bei der Aufbereitung von dem Erdgas. Die Verfügbarkeit des alternativen fossilen Kraftstoffs ist somit an die Knappheit der beiden natürlichen Rohstoffe gekoppelt und dementsprechend endlich. Der Heizwert, der Luftbedarf für die Verbrennung und die Oktanzahl von Autogas liegen an den Werten von dem Benzin sehr nahe.

Was ist Erdgas (CNG)?

Das Erdgas als ein Kraftstoff für die Autos ist ebenfalls unter der Abkürzung CNG für Compressed Natural Gas bekannt. Im Ausland wird es oft auch als GNC, für Gaz Naturel Comprime, bezeichnet. Das Erdgas ist ein natürliches brennbares Gas, dessen Vorkommen häufig in den gleichen Gebieten wie die des Erdöls liegen. Es besteht zu einem bedeutenden Teil aus Methan und kann zusätzlich Ethan, Propan, Schwefelwasserstoff sowie Kohlendioxid enthalten. Bei einem zu geringen Methananteil nach der Förderung muss das Erdgas vor dem Einsatz als ein Kraftstoff zusätzlich gereinigt beziehungsweise aufbereitet werden. Der Heizwert und der Luftbedarf von CNG ähnelt den Eigenschaften von dem Benzin, jedoch ist die Oktanzahl mit circa 120 deutlich höher.

Fiat Panda Natural Power CNG Erdgas

Erdgasanlage im Auto: Beispiel am Fiat Panda Natural Power (Quelle: Fiat)

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Anpassungen am Fahrzeug

Das Autogas und das Erdgas benötigen für die Verbrennung eine Fremdzündung, wie sie in den Ottomotoren mittels einer Zündkerze stattfindet, und gelten somit als eine Alternative für den Benzinkraftstoff. Für den Betrieb mit LPG und CNG sind Anpassungen beziehungsweise Erweiterungen an dem Einspritzsystem des Verbrennungsmotors erforderlich, es bedarf einer Optimierung der Motorsteuerung und beide Kraftstoffarten erfordern zusätzliche spezielle Speicherbehälter. Sowohl mit dem Autogas als auch mit dem Erdgas ist der monovalente sowie der bivalente Betrieb, mit einem Wechsel zwischen dem Gas und dem Benzin, möglich. Das Umschalten von dem Benzin- in den Gasbetrieb und umgekehrt findet normalerweise automatisch statt, kann aber auch durch den Fahrer durch einen Knopfdruck ausgelöst werden.

Tanks und Speicherung

Das Autogas wird im Fahrzeug in flüssiger Form unter 10 bar Betriebsdruck in einem Tank aus Stahl gespeichert. Bei den Autos, die auf den Autogasbetrieb umgerüsteten sind, findet der LPG-Behälter seinen Platz häufig in der Reserveradmulde. Das Ersatzrad muss dann zwar durch ein Reifenpannenset ersetzt werden, aber das Kofferraumvolumen wird nicht eingeschränkt. Das Erdgas wird unter 200 bar gasförmig in einem Druckbehälter aus Stahl oder aus Kohlefasern in dem PKW mitgeführt. Da die CNG-Tanks großvolumiger ausfallen, werden sie meist unterflurig unter dem Fahrzeugboden verbaut, um keine Einschnitte an dem Platzangebot im Innenraum hinnehmen zu müssen.

Autogas Erdgas Tank Masse Volumen

Autogas und Erdgas: Vergleich der Masse und Volumen von Gastanks für LPG und CNG für die gleiche Energiemenge

Um den höheren Platzbedarf der Kraftstoffbehälter für das LPG und das CNG zu verdeutlichen, kann man die Masse und die Volumina der Tanks für die gleiche Energiemenge gegenüberstellen. Für 55 Liter benzinäquivalente Energiemenge wird bei dem Autogas ein Druckbehälter mit einem Gewicht von 83 Kilogramm und einem Volumen von 105 Kubikdezimeter benötigt. Für die gleiche Menge müsste der Drucktank für das Erdgas 225 kg schwer und 244 dm3 groß sein, während ein Benzin- beziehungsweise Dieselkraftstoffbehälter nur 46 kg und 68 dm3 messen sowie wiegen würde. Im Vergleich zu einem Erdgasauto kann ein Autogasfahrzeug mit dem gleichen Tankinhalt eine fast dreifache Reichweite vorweisen.

Anzahl der Tankstellen

Das Tankstellennetz ist bundesweit mit rund 900 Stationen für das Autogas (Flüssiggas, LPG) ausreichend und mit knapp 7.000 Anlaufstellen für das Erdgas (CNG) sehr gut ausgebaut. Das Autogas wird in einem unterschiedlichen Mischverhältnis im Sommer und im Winter angeboten. So soll der höhere Propananteil in der kalten Jahreszeit den Betrieb durch den optimalen Dampfdruck sicherstellen. In den warmen Monaten sorgt dagegen mehr Butan für einen niedrigeren Kraftstoffverbrauch.

Bei dem Erdgas wird an der Tankstelle je nach dem Methananteil zwischen H-Gas (High Caloric) und L-Gas (Low Caloric) unterschieden. Die modernen Motoren erkennen automatisch um welchen Erdgaskraftstoff es sich handelt und passen die Gemischaufbereitung entsprechen an. Der Qualitätsunterschied beider Arten ist vernachlässigbar und der niedrigere Verbrauch mit H-Gas wird durch einen höheren Preis ausgeglichen. Das Preis-Leistungsverhältnis bleibt also gleich, weil die Kosten für das Erdgas nicht über die Menge in Kilogramm, sondern über den Energiegehalt (kWh) definiert werden.

Bestand und Neuzulassungen

Die Anzahl von den Autogas- und den Erdgasfahrzeugen ist gemessen am PKW-Gesamtbestand in Deutschland sehr gering. Laut Kraftfahrt-Bundesamt (KBA) waren am 1. Januar 2018 hierzulande rund 420.000 Autos mit Autogas (LPG) und knapp über 75.000 Autos mit Erdgas (CNG) angemeldet. Das entspricht einem Anteil von lediglich 0,90 Prozent beziehungsweise 0,16 Prozent im Vergleich zu der Anzahl aller PKW. Bei den Neuzulassungen liegen die Gasautos jeweils in dem mittleren vierstelligen Bereich. Im Jahr 2017 wurden 4.400 Neuwagen mit Autogas und etwa 3.700 Neuwagen mit Erdgas vermerkt, was nur einen Anteil von rund 0,1 Prozent gemessen an allen neuzugelassenen Autos gleichkommt. Der Trend bei dem Bestand und den Neuzulassungen von Gasfahrzeugen mit LPG oder CNG ist stagnierend beziehungsweise bestenfalls gleichbleibend.

Autogas Erdgas Bestand Neuzulassungen

Autogas und Erdgas: Entwicklung des Bestands und der Neuzulassungen in Deutschland

Neuzulassungen von Neuwagen mit Autogas und Erdgas

Jahr Neuzulassungen
Neuwagen mit Autogas (LPG)
Neuzulassungen
Neuwagen mit Erdgas (CNG)
Neuzulassungen
PKW gesamt
2008 14.175 11.896 3.090.040
2009 11.083 10.062 3.807.175
2010 8.154 4.982 2.916.260
2011 4.873 6.283 3.173.634
2012 11.465 5.215 3.082.504
2013 6.257 7.835 2.952.431
2014 6.234 8.194 3.036.773
2015 4.716 5.285 3.206.042
2016 2.990 3.240 3.351.607
2017 4.400 3.723 3.441.262

Bestand von Autos mit Autogas und Erdgas

Jahr Bestand
Autos mit Autogas (LPG)
Bestand
Autos mit Erdgas (CNG)
Bestand
PKW gesamt
2009 306.402 60.744 41.321.171
2010 369.430 68.515 41.737.627
2011 418.659 71.519 42.301.563
2012 456.252 74.853 42.927.647
2013 494.777 76.284 43.431.124
2014 500.867 79.065 43.851.230
2015 494.148 81.423 44.403.124
2016 475.711 80.300 45.071.209
2017 448.025 77.187 45.803.560
2018 421.283 75.459 46.474.594

Sicherheit im Alltag und beim Crash

Unter dem Aspekt der Sicherheit müssen sich die Autofahrer keine Sorgen in Bezug auf das Autogas oder das Erdgas machen. Für die eingesetzten Tanks schreibt der TÜV für die Sicherheitsprüfung Prüfdrücke vor, die dem Vielfachen der Betriebsdrücke der Speicherbehälter entsprechen. So muss ein Autogastank einen Prüfdruck von 40 bar aushalten und ein Erdgastank darf nicht bei unter 600 bar bersten. Des Weiteren sorgen die Sicherheitsventile für ein gezieltes Ablassen der Gase in einem Schadensfall oder bei einer außerordentlichen Hitzeentwicklung.

Der Automobilclub ADAC hat in mehreren Crashtests einen Heckaufprall auf ein Autogasfahrzeug und auf ein Erdgasauto gezeigt, dass alle Sicherheitssysteme wie erwartet greifen und zu keinem Zeitpunkt eine Explosionsgefahr besteht. Sollten LPG oder CNG mal unkontrolliert entweichen, können die Leckagen aufgrund des beigemischten Geruchsstoffes wahrgenommen werden. Zu beachten ist, dass das Autogas schwerer als Luft ist und sich am Boden sammelt. Das Erdgas dagegen ist leichter als Luft und verflüchtigt sich schnell.

Umwelt und Emissionen

Aus ökologischer Sicht bringen die alternativen Kraftstoffe Autogas und Erdgas Vorteile bei dem Ausstoß an den schädlichen Treibhausgasen mit sich. Der Betrieb eines Autos mit LPG führt zu der im Vergleich zu dem Benzin um rund 10 Prozent geringeren CO2-Emission. Bei der Verbrennung von CNG entsteht aufgrund des niedrigeren Kohlenstoffanteils circa 20 Prozent weniger Kohlenstoffdioxid. Zudem emittieren Erdgasfahrzeuge kleinere Mengen an den Stickoxiden (NOx) und Feinstaub als Benzinautos. Der Schadstoffausstoß von Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffen (HC) und Stickoxiden im LPG-Betrieb bleibt dementgegen vergleichen zu Benzin gleich.

Autogas Erdgas Emissionen Schadstoffe

Autogas und Erdgas: Vergleich der direkten (Tank-to-Wheel) und der indirekten (Well-to-Tank) Emissionen

Mithilfe des Online-Tools Optiresource, das auf wissenschaftlichen Daten und Statistiken basiert, lassen sich die Treibhausgasemissionen von dem Autogas und dem Erdgas mit den von Benzin beziehungsweise Diesel anhand von Musterfahrzeugen vergleichen. Demnach liegen die direkten Emissionen eines Autogasfahrzeugs 10 % unter den eines Benzinautos, aber rund 8 % über den eines Dieselautos. Ein Erdgasfahrzeug stößt knapp über 20 % weniger CO2 als ein Benziner aus, der Vorteil gegenüber einem Diesel beträgt 6 %. Auch bei der Betrachtung nach dem Well-to-Wheel Prinzip (WTW), also unter der Einbeziehung des Schadstoffausstoßes während des Herstellungs- und Bereitstellungsprozesses, schneiden LPG und CNG besser als der Benzinkraftstoff ab. Bei dem Erdgas spielt die Entfernung der Fördergebiete und der Aufwand bei der Verdichtung für den Transport eine entscheidende Rolle bei der ganzheitlichen Emissionsbilanz.

CO2-Emissionen von Autogas und Erdgas

Kraftstoff CO2 Emissionen
WTW (gesamte Kette)
in g/km
CO2 Emissionen
TTW (nur Fahrzeug)
in g/km
CO2 Emissionen
WTT (nur Bereitstellung)
in g/km
Benzin 125 105 20
Diesel 106 88 18
Erdgas (CNG)
1000 km Pipeline
102 83 19
Erdgas (CNG)
7000 km Pipeline
116 83 33
Autogas (LPG) 106 95 11

Biomethan und Biogas

Ein Vorteil von den Erdgasfahrzeugen ist, dass sie ebenfalls mit dem Biomethan angetrieben werden können. Für die Herstellung des regenerativen Kraftstoffes muss zunächst ein Biogas aus den organischen Stoffen, wie der Gülle, dem Mist sowie den Lebensmittelabfällen, oder aus den nachwachsenden Rohstoffen, wie dem Stroh, dem Gras, den sonstigen landwirtschaftlichen Abfällen aber auch aus den kultivierten Energiepflanzen, gewonnen werden. Da das so erzeugte Biogas nur zu 50 bis 60 Prozent aus Methan besteht, muss es einen Aufbereitungsprozess zur Erhöhung des Methananteils durchlaufen, um die gleiche Qualitätsstufe wie das CNG zu erreichen. Auf diesem Weg produzierte Biomethan kann uneingeschränkt in einem Erdgasfahrzeug als ein Kraftstoff eingesetzt werden und so das fossile Erdgas vollständig ersetzen.

Vorteile und Nachteile

Der große Vorteil von dem Autogas (LPG) und dem Erdgas (CNG) als Kraftstoff sind die niedrigeren Schadstoffemissionen im Vergleich zu dem Benzinkraftstoff und teilweise zu dem Dieselkraftstoff. Zudem kann eine größere Vielfalt an den zur Verfügung stehenden Kraftstoffarten zu einer Diversifizierung auf dem Markt beitragen und die Abhängigkeit von den ölfördernden Ländern senken. Des Weiteren könnten die Erdgasfahrzeuge langfristig auch mit dem Biomethan aus der regenerativen Produktion weiter betrieben werden. Die Nachteile von dem Autogas und dem Erdgas sind neben der Endlichkeit der Rohstoffe, die Notwendigkeit von zusätzlicher Technik im Fahrzeug und die teilweise ausbaubedürftige Infrastruktur in der Form von einem flächendeckenden Tankstellennetz.

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