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Kraftstoffe für Fahrzeuge

Otto- und Dieselkraftstoffe bestehen im wesentlichen aus Kohlenwasserstoffen. Der Unterschied liegt in der jeweiligen Zusammensetzung bzw. in den Anteilen der verschiedenen Kohlenwasserstoffgruppen. Hierbei können im Dieselkraftstoff bis zu 300 und im Ottokraftstoff bis zu 200 unterschiedliche Kohlenwasserstoffe auftreten. Derartige komplexe Gemische lassen sich nicht mehr in einer einfachen chemischen Formel beschreiben.

Beispiele zur Energieerzeugung einiger Kohlenwasserstoffe (Alkane, aromatische Kohlenwasserstoffe KWS): Benzol

Methan: CH4 + 2O2  = 2H2O + CO2 + Energie
Benzol
Pentan: C5H12 + 8O2 = 6H2O + 5CO2 + Energie

Benzol: 2C6H6 + 15O2 = 6H2O + 12CO2 + Energie

Das CO2-Gewicht als Reaktionsprodukt ist etwa das Dreifache des eingesetzten Brennstoff-Gewichtes.
Bei Erdgas: GCO2/GCH4 = 44/16 = 2,75; Benzol: GCO2/GBenzol = 528/156 = 3,38).

Hauptkomponenten im Ottokraftstoff: Aromaten, Paraffine/ Naphthene, Olefine, sauerstoffhaltige Komponenten.
Hauptkomponenten im Dieselkraftstoff: Paraffine, Naphtene, Aromaten, Olefine.

Die Dichten für Otto- und Dieselkraftstoff werden gemäß der EN 228 bzw. EN 590 bei 15°C wie folgt festgelegt:
Ottokraftstoff (DIN EN 228): Dichte 15°C: min. 720 ... max. 775 kg/m³
Dieselkraftstoff (DIN EN 590): Dichte 15°C: min. 820 ... max. 845 kg/m³

Die Dichtekorrektur von Ottokraftstoff liegt bei ca. 0,9 kg/m³ pro °C; die von Dieselkraftstoff bei ca. 0,7 kg/m³ pro °C. Mit diesen Werten können dann die entsprechenden Dichten bei unterschiedlichen Temperaturen berechnet werden.

Beispiel Diesel-Kraftstoff:
Die durchschnittliche Dichte von Dieselkraftstoff beträgt bei
15°C 830 kg/m³, das entspricht einer Dichte
  • bei 10°C von 833,5 kg/m³ 
  • bei 15°C von 830,0 kg/m³
  • bei 20°C von 826,5 kg/m³ 
  • bei 30°C von 819,5 kg/m³. 
Beispiel Otto-Kraftstoff:
Die durchschnittliche Dichte von Ottokraftstoff beträgt bei
15°C 745 kg/m³, das entspricht einer Dichte
  • bei 10°C von 749,5 kg/m³ 
  • bei 15°C von 745,0 kg/m³ 
  • bei 20°C von 740,5 kg/m³ 
  • bei 30°C von 731,5 kg/m³.
Der Brennwert (auch oberer Heizwert genannt) ist die freigesetzte Reaktionswärme bei vollständiger Verbrennung eines festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffes. Als Richtwert für Kraftstoffe können im Mittel folgende Werte angesehen werden:

Normal: 44,2 MJ/kg;
Super: 43,5 MJ/kg;
Super Plus: 42,7 MJ/kg
Diesel: 45,8 MJ/kg

Dieser obere Heizwert ist jedoch nicht voll nutzbar, da er um die Wärmemenge gemindert werden muss, die für die Verdampfung des im Brennstoff vorhandenen Wassers benötigt wird. Die nutzbare Wärmemenge wird als unterer Heizwert bezeichnet, der im allgemeinen bei Kraftstoffen angegeben wird:

Ottokraftstoff: 40,1 ... 41,8 MJ/kg,
Dieselkraftstoff: 42,8 ... 43,1 MJ/kg. (1 MJ = 106 Ws = 0,2778 kWh).

Der Energiegehalt in kWh/l errechnet sich aus dem unteren Heizwert (Hu) [in kWh/kg] mal der Kraftstoff-Dichte bei 15°C [in kg/l].

Legt man für die jeweiligen Kraftstoffsorten typische Kennwerte zu Grunde, so ergeben sich für
Ottokraftstoff: Normal ca. 8,2 kWh/l und für Super ca. 8,6 kWh/l, für Dieselkraftstoff ca. 9,9 kWh/l 



20.02.2007