Verwendung von Biokraftstoffen Motoranpassung – Kraftstoffstandards - Kontrollsysteme

1. Verwendung von BiokraftstoffenMotoranpassung – Kraftstoffstandards - Kontrollsysteme Die Produktionsentwicklung der Bioenergie Eine deutsch - litauische Konferenz am 4. Oktober 2007 in Kaunas Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e.V. (PPM) Dr. Hans-Gerd Brandt Berliner Chaussee 66D-39114 Magdeburg Phone:  +49 391 8189 171 e-mail:  info@ppm-magdeburg.deFax:      +49 391 8189 299 brandt@ppm-magdeburg.deMobil:   +49 172 531 666 3 URL:     www.ppm-magdeburg.dewww.narossa.de(Biokraftstoffe) PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

2. Inhalt • Biokraftstoffe allgemein • Biodiesel • Pflanzenöl PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

3. Inhalt • Biokraftstoffe allgemein • Biodiesel • Pflanzenöl PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

4. Biokraftstoffe der 1. und 2. Generation Bioethanol Pflanzenöl-kraftstoff BtL Biodiesel Biogas ETBE Produktion 100 %Diesel oder Benzin B 100 100 % 100 % E 50/E 85 (25-30 %) B 5 Mischungenmit Erdgas Mischungenmit Diesel 20/30 % E 5 (E 10) O2-Diesel Mischungenmit Benzin Biodiesel als Ethylester (BMELV, 2006) Bio- und Solarwasserstoffmit Brennstoffzelle Biokraftstoffe der 3. Generation PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

5. Eigenschaften von Biokraftstoffen • Es gibt Diesel- und Ottokraftstoff ersetzende Biokraftstoffe. • Nicht immer können sie ohne Umrüstung des Motors eingesetzt werden. PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

6. Biokraftstoffe im Vergleich Biokraftstoffe der 2. Generation haben eine höhere Flächeneffektivität. Sie sind aber bisher noch nicht wirtschaftlich herstellbar. PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

7. Herstellung und Verwendung von Biokraftstoffen der 1.Generation DIN EN 15376 PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

8. Biokraftstoffmarkt PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

9. Inhalt • Biokraftstoffe allgemein • Biodiesel • Pflanzenöl PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

10. Entwicklung des Biodiesels in Deutschland Biodiesel-Produktionskapazität erreicht 2007 ca. 5 Mio. Tonnen. Beimischungspflicht lt. Biokraftstoff-Quotengesetz deckt nur ca. 1,5 Mio. Tonnen ab. Rest muss als Reinkraftstoff abgesetzt werden. Teilbesteuerung verteuert den Biodiesel und führt zum Absatz- einbruch und zu Kapazitätsstillegungen. Biodieselverkauf erfolgt an ca.1.900 Tankstellen, in der Regel keine Markentankstellen sondern Freie Tankstellen. Nur normgerechter Biodiesel ist steuer- und quotenbegünstigt. PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

11. Biodieselmarkt in Deutschland • Einsatzmöglichkeiten: • Beimischung (Blend) als B5 • (Serienfahrzeuge) • Reinkraftstoff (B100) • (Freigabe oder Umrüstung) PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

12. Biodieseltauglichkeit der Fahrzeuge http://www.ufop.de/downloads/RZ_Freigaben_120906.pdf PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

13. Beispiel für Freigaben PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

14. Freigabebedingungen • Mit der Freigabe werden durch den Hersteller Vorgaben festge-schrieben, die zur Wahrung des Garantieanspruchs eingehalten werden müssen. Das sind: • Häufigkeit der Ölwechselintervalle • Einhaltung der Kraftstoffqualität nach DIN 14214 • Inspektionsintervalle und andere Vorgaben • Die Freigaben der Fahrzeughersteller beziehen sich in der Regel direkt auf die alleinige Verwendung von Rapsmethylester(RME), nicht auf den Einsatz aller der DIN EN 14214 entsprechenden Fettsäuremethylester (FAME). PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

15. Umrüstung bei nicht freigegebenen Motoren • Bei Fahrzeugen, die nicht vom Hersteller für Biodiesel freigegeben sind, ist der Einbau biodieseltauglicher Kraftstoffleitungen und Dichtungen erforderlich. • Zur Einhaltung der EURO IV-Abgasnorm ist der Einbau eines Biodieselsensors erforderlich. • Auch nach einer Umrüstung sind die Vorgaben hinsichtlich Kraftstoffqualität und Ölwechselintervall einzuhalten. • Die Umrüstung sollte in einer Fachwerkstatterfolgen PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

16. Biodieselnorm (FAME) DIN EN 14214 Grenzwerte PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

17. Qualitätsmanagement Biodiesel Durch die Arbeitsgemeinschaft Qualitätsmanagement Biodiesel e.V. (AGQM) wird ein 5stufiges Kontrollsystem bundesweit angewandt, das die Biodieselqualität vom Hersteller bis zur Tankstelle überwacht. Auf Antrag wird den Tankstellen von der AGQM ein Kontrollzeichen verliehen. Angebracht neben dem DIN-Aufkleber an der Zapfsäule wird dem Kunden so angezeigt, dass nur gütegesicherte Ware bezogen und angeboten wird. Ziel: Das Qualitätsmanagement beinhaltet: Kontrollen: PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

18. Qualitätssicherung bei Biodiesel (RME)Komponenten des Qalitäts-Management-Systems (QMS) (Bockey, ufop 2005) PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

19. Qualitätssicherung bei Biodiesel (RME)Kennzeichnung von Biodiesel bei Lizenzvergabe PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

20. Inhalt • Biokraftstoffe allgemein • Biodiesel • Pflanzenöl PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

21. Eigenschaften von Pflanzenöle Kälteverhalten Oxydationsstabilität Einspritzverhalten • Eigenschaften der Pflanzenöle unterscheiden sich stark vom Diesel • Rapsöl unter deutschen Bedingungen am besten geeignet PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

22. Probleme bei der Nutzung reinen Pflanzenöls Technische Maßnahmen Technische Umrüstmaßnahmen • Einhaltung desPflanzenölstandards • Kraftstoffqualitätvariiert, anders als beim DIN-Diesel • Erwärmung von Motor und Leitungssystem • Anpassung der Kraftstoffleitungen • höherer Flammpunkt als Diesel (deshalb frittierfähig!) • Integration zusätzlicher Filterstufen • höhere Viskosität (d.h. niedrigere Fließfähigkeit) • Anpassung der elektronischen Steuerung • ggf. Anpassung der Einspritztechnik • Bedienelemente und Relais (Elsbett, 2006) PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

23. Umrüstung auf Pflanzenöl Pflanzenölnutzung in Ein- und Zweitanksystemen: Kraftstoffe in verschiedenen Betriebszuständen (nach Wichmann 2005) Bei der Umrüstung auf Pflanzenölbetrieb wird von den Umrüst-firmen an verschiedenen Stellen in den Motor bzw. das Kraft-stoffsystem eingegriffen. Garantie ? Betriebserlaubnis ? PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

24. Normung von Rapsölkraftstoffen Normungsversuche Kompromiss Norm gilt nur für Rapsöl und nur für umgerüstete Motoren. Nur normgerechtes Rapsöl ist steuer- und quotenbegünstigt. RK-Qualitätsstandart 05/2000 DIN E 51605 (06/2005) PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

25. Beschreibung der Kennwerte der DIN V 51605 (06/2005) für Rapsöl charakteristische Eigenschaften PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

26. Beschreibung der Kennwerte der DIN V 51605 (06/2005) variable Eigenschaften (große motor-technische Relevanz) Hassel u.a. 2005 PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

27. Beeinflussung der Kennwerte Einflussfaktoren auf die Rapsölqualität (Hassel 2005) PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

28. Qualitätsmanagement zur Einhaltung der Normwerte in dezentralen Ölpressen http://www.biokraftstoff-portal.de/st/index.php?tpl=aktn&red=aktlistn&id=2804 PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

29. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Die Produktionsentwicklung der Bioenergie Eine deutsch - litauische Konferenz am 4. Oktober 2007 in Kaunas Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e.V. (PPM) Dr. Hans-Gerd Brandt Berliner Chaussee 66D-39114 Magdeburg Phone:  +49 391 8189 171 e-mail:  info@ppm-magdeburg.deFax:      +49 391 8189 299 brandt@ppm-magdeburg.deMobil:   +49 172 531 666 3 URL:     www.ppm-magdeburg.dewww.narossa.de(Biokraftstoffe) PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

30. Inhalt • Biokraftstoffe allgemein • Biodiesel • Pflanzenöl • Bioethanol • Kraftstoffbesteuerung und Normung • Biogas und BtL PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

31. Bioethanol Bioethanol wird in Deutschland als Reinkraftstoff nicht angeboten, ist aber im Ottokraftstoff enthalten • als Direktbeimischung bis zu 5 Prozent (E5) zukünftig bis 10 Prozent (E10), • als Ether (ETBE), ein Anti-Klopf-Additiv, der zur Hälfte aus Ethanol besteht, bis zu 15 Prozent • oder in höheren Anteilen als E50 oder E85 PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

32. Bioethanol E85/E50 Flexible Fuel Vehicles (FFV) Ethanolkraftstoff in Deutschland E85- bzw. E50-Kraftstoff In Deutschland bieten derzeit Ford und Saab und künftig auch Volvo Flexible Fuel Vehicles (FFV) an. Ethanol wird in Deutschland bislang nur an ausgewählten Tankstellen angeboten. PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

33. Die FFV-Technologie Die FFV-Technologie unterscheidet sich nur geringfügig von der „konventioneller“ Benzinfahrzeuge: • Ventile und Ventilsitze des FFV-Motors sind aus härterem Stahl. Außerdem bestehen alle kraftstoffführenden Teile und auch der Kraftstofftank selbst aus besonders korrosionsbeständigen Materialien. • Die Motorsteuerung erkennt das Benzin-Ethanol-Mischungsverhältnis und passt die Zündzeitpunkte automatisch daran an. Im Unterschied zu bivalenten Fahrzeugen mit ihren separaten Kraftstofftanks ist ein eigener Ethanoltank nicht erforderlich, es genügt der serienmäßige Tank. • Eine effektive Zylinderblock-Vorwärmung stellt sicher, dass sich die FFV-Autos auch bei Temperaturen unter minus 15 Grad Celsius problemlos starten lassen. Ethanol hat schlechtere Kaltstarteigenschaften als Benzin. • Die Umrüstung vorhandener Fahrzeuge auf Ethanol (E85) ist möglich. Nachrüst-Elektronikgibt es unter den verschiedensten Handelsnamen. PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

34. PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

35. Bioethanolnorm DIN EN 15376 2) PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

36. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Die Produktionsentwicklung der Bioenergie Eine deutsch - litauische Konferenz am 4. Oktober 2007 in Kaunas Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e.V. (PPM) Dr. Hans-Gerd Brandt Berliner Chaussee 66D-39114 Magdeburg Phone:  +49 391 8189 171 e-mail:  info@ppm-magdeburg.deFax:      +49 391 8189 299 brandt@ppm-magdeburg.deMobil:   +49 172 531 666 3 URL:     www.ppm-magdeburg.dewww.narossa.de(Biokraftstoffe) PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

37. Inhalt • Biokraftstoffe (Generationen, Eigenschaften, Markt) • Biodiesel • Pflanzenöl • Bioethanol • Kraftstoffbesteuerung und Normung • Biogas und BtL PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

38. Energiesteuergesetz (EnergieStG) Inkrafttreten: 1. August 2006 Regelung der Besteuerung für Reinkraftstoffe Statt faktischer Steuerbefreiung eine stufenweise Erhöhung der Steuerbelastung unabhängig von einer Über- oder Unterkompensation. Bioethanol E 85 und die Biokraftstoffe der 2. Generation bleiben bis 2015 steuerfrei. Energiesteuer auf reine Biokraftstoffe (Cent/l) PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V. 4

39. Biokraftstoffquotengesetz (BioKraftQuG) Inkrafttreten: 1. Januar 2007 Mindest- bzw. Unterquoten für Diesel und Benzin sowie Gesamtquote ab 2009 Ordnungsrechtliche Verpflichtung Quote wird voll besteuert. Die Verpflichtung kann vertraglich auf Dritte übertragen werden. Bei Verstoß gegen die Quotenpflicht werden Sanktionen fällig (60ct/l bei Diesel und Gesamtquote und 90ct/l bei Benzin). Quoten gelten auch für Reinkraftstoffe. Biokraftstoffquoten ab 2007 * * Quoten beziehen sich auf den Energiegehalt der Kraftstoffe PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V. 5

40. Definition der Biokraftstoffe für die Steuerbegünstigung und die Quotenerfüllung • Fettsäuremethylester (FAME) gelten in vollem Umfang als Biokraft- oder Bioheizstoffe, wenn sie durch Veresterung von pflanzlichen oder tierischen Ölen oder Fetten gewonnen werden, die selbst Biomasse im Sinne der Biomasseverordnung sind, und wenn ihre Eigenschaften mindestens den Anforderungen der DIN EN 14214 (Stand: November 2003) entsprechen. • Pflanzenöl gilt nur dann als Biokraftstoff, wenn seine Eigenschaften mindestens den Anforderungen der Vornorm DIN V 51605 (Stand: Juli 2006) entsprechen. • Bioethanolgilt nur dann als Biokraftstoff, wenn es sich um Ethylalkohol ex Unterposition 2207 10 00 der Kombinierten Nomenklatur mit einem Alkoholanteil von mindestens 99 Volumenprozent handelt und seine Eigenschaften mindestens den Anforderungen des Entwurfes der DIN EN 15376 (Stand: Mai 2006) entsprechen. PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

41. Einhaltung von Normen Erlass des BMF vom 17.01.2007 III. Zur Biokraftstoffeigenschaft in § 37b BImSchG und § 50 Abs. 4 EnergieStG 1. Einhaltung der Qualitätsnormen Für die Berücksichtigung der Biokraftstoffe bei der Biokraftstoffquote nach dem Bundes- Immissionsschutzgesetz und für die Gewährung der Steuerentlastung für Biokraft- und Bioheizstoffe nach § 50 EnergieStG müssen künftig die in § 50 Abs. 4 EnergieStG und in § 37b BImschG genannten Qualitätsnormen erfüllt werden. Hierzu ist es erforderlich, dass die Biokraft - und Bioheizstoffe mindestens den in der Anlage zu § 4 der 36. BImSchV bzw. der Anlage 1a zu § 94 Abs. 3 der EnergieStV genannten Qualitätsparametern entsprechen. Werden diese Qualitätsparameter eingehalten, so gelten die Normen hinsichtlich der Quotenanrechenbarkeit und der energiesteuerlichen Anforderungen als erfüllt. Es wurde nachträglich seit Juni 2007 auch hier die Jodzahl aufgenommen 11 PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immisionsschutzgesetzes und zur Änderung der Energiesteuerdurchführungsverordnung

42. Inhalt • Biokraftstoffe (Generationen, Eigenschaften, Markt) • Biodiesel • Pflanzenöl • Bioethanol • Kraftstoffbesteuerung und Normung • Biogas und BtL PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

43. Normung für Biogas Biogas zu Biomethan Bevor Biogas als Kraftstoff eingesetzt werden, kann muss es auf Erdgasqualität aufgereinigt also zu Biomethan umgewandelt werden Die Einteilung der Gasbeschaffenheit ist im DVGW-Arbeitsblatt G260 festgelegt. Unterscheidung der Gasqualität Erdgas ist nicht gleich Erdgas. In Deutschland werden zwei Qualitäten angeboten: H-Gas (GUS-Länder und Norwegen) sowie L-Gas, das aus Deutschland stammt. H-Gas und L-GasH-Gas (High caloric-Gas) hat einen Methananteil zwischen 87 und 99,1 Vol.-% und L-Gas (Low caloric-Gas) nur zwischen 79,8 und 87 Vol.-%. Außerdem hat H-Gas einen geringeren Stickstoff-(N2) und Kohlendioxidanteil (CO2). Egal ob man H-Gas oder das etwas günstigere L-Gas tankt - beides eignet sich hervorragend als Kraftstoff. Moderne Motoren passen sich automatisch an die jeweilige Gasqualität an. PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

44. Normung BtL (Biomass-to-Liquid) • Synthese von optimierten Kraftstoffen • bisher noch keine Norm • BtL-Kraftstoffe müssen jedoch mindestens die Normen von Otto- (DIN EN 228) und Dieselkraftstoffen (DIN EN 590) einhalten PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.

45. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Die Produktionsentwicklung der Bioenergie Eine deutsch - litauische Konferenz am 4. Oktober 2007 in Kaunas Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e.V. (PPM) Dr. Hans-Gerd Brandt Berliner Chaussee 66D-39114 Magdeburg Phone:  +49 391 8189 171 e-mail:  info@ppm-magdeburg.deFax:      +49 391 8189 299 brandt@ppm-magdeburg.deMobil:   +49 172 531 666 3 URL:     www.ppm-magdeburg.dewww.narossa.de(Biokraftstoffe) PPM – Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V.