Energie sparen durch Umrüstung auf Autogas (LPG)?

Einleitung

Im Laufe des Jahres 2008 passierten aus der Sicht des Autofahrers schreckliche Dinge - der Rohölpreis und mit ihm der Benzinpreis kletterte seeeehr schnell in zuvor nie dagewesene Höhen. Die Autoindustrie war von der rasanten Preissteigerung ebenso überrascht wie der Autofahrer, wodurch letztlich niemand wirklich darauf vorbereitet war. Erst die "Wirtschaftskrise" Ende 2008 führte zu einem deutlichen Preisrückgang aber auch zu Beschlüssen der OPEC, die Fördermenge zu drosseln, um das Preisniveau wieder in ihnen genehmere Regionen zu bewegen. Die Zukunft wird zeigen, wie es weiter geht, vermutlich aber nach oben :-). Die Preise sollen aber hier nicht Thema sein, sondern die von vielen Autofahrern, auch von mir, gewählte Strategie zur Kostensenkung. Hierbei soll es aber nicht um die Kosten oder deren Ersparnis gehen, sondern vor allem um den ökologischen Nutzen.

Viele Werkstätten und sogar einige Autohersteller warben im Laufe des Jahres 2008 mit der Umrüstung vorhandener PKW mit Ottomotor (Benzin, Super,... kein Diesel!) auf Autogas. Die Werbung versprach eine deutliche Kostenersparnis durch den Betrieb mit Autogas (LPG) anstelle von Benzin oder Super, etwa "halber Preis - voller Tank" u.ä.. In einigen Fällen wurde auch behauptet, Autogas verbrenne sauberer und verursache deshalb weniger schädliche Abgase oder die Umrüstung senke den Kohlendioxidausstoß oder spare Energie. Die eventuellen Energie- und Kohlendioxideinsparungen habe ich an meinem Auto im Zeitraum vom 10.10.2008 bis zum 11.12.2008 betrachtet. Die Ergebnisse dieser "Verbrauchsanalyse" werden im Folgenden beschrieben.

Versuchsbeschreibung

Das Testfahrzeug

Für den Test wurde ein Opel Astra Caravan mit 1,4 Liter-Motor, 66kW (90 PS) und 5-Gang-Schaltgetriebe gewählt. Das Fahrzeug ist aus dem Jahr 2007, war zum Testzeitpunkt ca. 1,5 Jahre alt und wurde im Mai 2008 von einer Opel-Vertragswerkstatt mit einer Gasanlage von Irmscher ausgestattet. Zum Testzeitpunkt Betrug die Gesamtlaufleistung des Fahrzeugs etwa 40.000 km.

Die Teststrecke

Insgesamt wurden im Testzeitraum 3762,6 km zurückgelegt. Hierunter befanden sich etwa 900 km Autobahn. Der Rest waren überwiegend Strecken über 10 km Länge im Mittelgebirgsraum des Westerwaldes und des bergischen Landes mit einigen Steigungen. Stadtverkehr oder Fahrten unter 10 km Länge sind im Prinzip nicht enthalten. Selbiges gilt für Fahrten mit Anhänger (keine) oder voller Beladung.

Die Fahrweise

Auf allen Strecken wurden Vollgasfahrten möglichst vermieden. Die Durchschnittsgeschwindigkeit während des gesamten Testzeitraums betrug laut Bordcomputer 54 km/h. Auf Strecken ohne Geschwindigkeitsbegrenzung wurde, so es die Verkehrsdichte erlaubte, der Tempomat auf 120 km/h eingestellt. Diese Geschwindigkeit wurde nur selten beim Überholen überschritten. Bei Strecken mit Geschwindigkeitsbegrenzung wurden hohe Drehzahlen möglichst vermieden und bei etwa 3000/min in den nächsten Gang geschaltet, wenn die Steigungsverhältnisse dies erlaubten. Insgesamt fahre ich normalerweise eher zurückhaltend und das Auto lädt aufgrund des eher drehmomentfreien Motors auch nicht zum Rasen ein.

Das Wetter

Wetterbedingungen haben einen nicht unbeträchtlichen Einfluss auf den Kraftstoffverbrauch und sollen deshalb hier kurz beschrieben werden. Eine detaillierte Protokollierung des Wetters ist aber nicht erfolgt.

Während des Testzeitraums entsprach das Wetter überweigend den Erwartungen an die Jahreszeit - feucht und kühl. Die Temperaturen lagen zwischen -5 und etwas über +10 °C. An wenigen Tagen gab es eine geschlossene Schneedecke, oft regenete es und ebenso häufig begrenzte morgendlicher Nebel die verantwortbare Höchstgeschwindigkeit. Sonnentage waren selten und kühl.

Die Messung

Zu Beginn des Testzeitraums wurden Benzin- und Gastank vollständig gefüllt. Alle Werte des Bordcomputers wurden auf 0 gesetzt. Hiernach wurde bei jedem Tankvorgang die genaue Menge notiert. Am Ende des Testzeitraums wurden die Messwerte des Bordcomputers für den Gesamtverbrauch, die Durchschnittsgeschwindigkeit, die Gesamtstrecke und den Durchschnittsverbrauch je 100 km abgelesen.

Die Technik

Das wohl auffälligste ist der Gastank, der sich bei modernen Gasanlagen meist in der Reserveradmulde befindet, sodass man kein Reserverad mehr hat, aber nicht auf Kofferraumvolumen verzichten muss. In früheren Zeiten wurde ein recht großer Gastank im Kofferraum unmittelbar hinter dem Rücksitz installiert, wodurch man recht viel Ladevolumen verlor und ein Umklappen der Rücksitze keinen Nutzen mehr hatte.

Neben dem Gastank bleibt der Benzintank erhalten und weiterin nutzbar, sodass sich die Reichweite entsprechend um die Reichweite im Gasbetrieb vergrößert. Der abgebildete Tank hat ein Gesamtvolumen von 52 Litern, von denen aber aus Sicherheitsgründen laut Anleitung nur 80 %, d.h. 41,6 Liter, genutzt werden können. Die Füllmengenbegrenzung erfolgt automatisch. Insgesamt lassen sich in den abgebildeten Tank also 41,6 Liter Autogas zusätzlich zum normalen Benzintank tanken.

Die Betankung erfolgt über einen kleinen Anschluss unter der Tankklappe in unmittelbarer Nähe des Benzintankeinlasses. Auf dem Bild ist der Gasanschluss etwas oberhalb des Benzinanschlusses zu sehen. Zum Tanken schraubt man die kleine Metallkappe ab und einen Adapter auf. An den Adapter wird die Zapfpistole angeschlossen und der Tank gefüllt.

Normalerweise wird der Motor mit Benzin gestartet und läuft dann einige Zeit mit Benzin (ca. 1 bis 2 km bei Kaltstart, einige Meter bei warmen Motor) ehe die Elektronik selbstständig auf Gasbetrieb umschaltet. Damit das Funktioniert müssen noch einige weitere Dinge installiert werden; ein Druckregler/Verdampfer, ein Wassertemperaturfühler, ein Gasfilter, ein Gasinjektor, Düsen und ein Steuergerät. Außerdem wird im Innenraum ein Umschalter installiert, der eine ungefähre Anzeige des Gasstands erlaubt und eine einfache manuelle Umschaltung zwischen Gas- und Benzinbetrieb ermöglicht.

Wenn man den Wagen startet, läuft der Motor zunächst mit Benzin und man fährt auch so lange mit Benzin, bis die Temperatur des Kühlwassers der Elektronik der Gasanlage hoch genug erscheint. Die Umschaltung auf Gasbetrieb erfolgt dann automatisch; meistens für den Fahrer unmerklich während einer Fahrperiode ohne Last, d.h. im Schubbetrieb. Danach fährt sich das Auto genau wie vorher, allerdings sollte man laut Anleitung Volllastfahrten über längere Strecken im Gasbetrieb vermeiden. Wie die Gasanlage genau und in allen Details funktioniert soll nicht Thema dieser Seite sein und wird deshalb hier nicht erläutert.

Da die Umschaltung von Benzin- auf Gasbetrieb temperaturabhängig ist und nach Aussage der installierenden Werkstatt je nach Lastsituation dem Gas auch gelegentlich Benzin beigemischt wird, hat die Jahreszeit und auch die gefahrene Strecke Einfluss auf die Verbrauchsverteilung zwischen Gas und Benzin. Nach meinem eigenem subjektivem Empfinden ist im Winter der Gasanteil am Gesamtverbrauch kleiner als im Sommer. Genaue Zahlen habe ich dazu aber nicht. Auch die Fahrsituation und das eigene Fahrverhalten werden die Verbrauchsverteilung zwischen Benzin und Gas beeinflussen, ebenso wie der Fahrzeugtyp, sodass die im Folgenden betrachteten Ergebnisse nicht grundsätzlich uneingeschränkt übertragen werden können, sondern allenfalls einen Anhaltspunkt geben.

Für den aktuellen Versuch ist noch von erheblicher Bedeutung, dass die serienmäßige Elektronik von der Gasanlage nichts weiß und der Bordcomputer deshalb den aktuellen und auch den durchschnittlichen Verbrauch auf der Basis eines wie auch immer ermittelten Benzinverbrauchs angibt. Offenbar wird der Verbrauch nicht direkt gemessen sondern irgendwie aus der dem Motor abverlangten Leistung berechnet, sodass auch im Gasbetrieb ein plausibel erscheinender Benzinverbrauch angegeben wird, der aber stets unter dem tatsächlichen Gasverbrauch liegt.

Autogas - LPG

LPG steht für Liquified Petroleum Gas und ist eigentlich ein Gas, dass aber durch den erhöhten Druck im Tank verflüssigt wurde, ähnlich dem Gas in einem Feuerzeug oder Campinggas in Kartuschen oder Gasflaschen. Was genau sich hinter LPG verbirgt, wird in "Was ist Autogas (LPG)?" erklärt und soll hier nicht weiter betrachtet werden.

Wie in "Was ist Autogas (LPG)?" erklärt, liefert das im Test verwendete Winter-LPG 12,80 kWh Energie je Kilogramm LPG. Da die Dichte mit sinkender Temperatur größer wird, ist der Energieinhalt eines Liters im Winter also etwas höher, als im Sommer, da ein Liter im Winter mehr wiegt und 1 kg also weniger Liter sind. Dieser Effekt tritt jedoch auch bei Benzin auf, wenngleich möglicherweise in geringerem Ausmaß und wird deshalb im folgenden vernachlässigt.

Die Messwerte

Die Anzeigen des Bordcomputers lauteten wie folgt:

• 241,1 L Gesamtverbrauch
• 54 km/h Durchschnittsgeschwindigkeit
• 3762,6 km Gesamtstrecke
• 6,4 l/100 km Durchschnittsverbrauch

Da der Bordcomputer nichts von der Gasanlage weiß, geht er für die Verbrauchsdaten von Benzinverbrauch aus, den er auf mir nicht bekannte Weise ermittelt. Es handelt sich jedoch nicht um eine Messung der in die Zylinder fließenden Kraftstoffmenge, wie der Vergleich mit dem tatsächlichen Gasverbrauch eindrucksvoll bestätigt. Deshalb gehen wir im Folgenden davon aus, dass dies die Verbräuche wären, die wir bei reinem Benzinbetrieb in etwa erreicht hätten.

Insgesamt wurde am Ende des Testzeitraums einmal Benzin getankt. Zwischendurch und auch am Ende wurde insgesamt neun mal Gas getankt. Vor und nach dem Test waren beide Tanks voll. Insgesamt wurden die folgenden Mengen verbraucht:

• 28,93 Liter Benzin
• 277,33 Liter LPG

Daraus ergibt sich für den Testzeitraum:

Auswertung

Energieaufwand

Laut Wikipedia hat Benzin einen Brennwert von etwa 8,9 kWh/l bzw. 32,04 MJ/l. Bezogen auf 1kg liefert Benzin 12,1 kWh/kg bzw 43,56 MJ/kg. Der Heizwert von Benzin ist also etwas niedriger als der von LPG mit 12,8 kWh/kg. Da jedoch die Dichte bei 15 °C mit 0,720-0,775 kg/l beträchtlich höher ist als die von LPG liefert ein Liter Benzin weit mehr Energie, als ein Liter LPG.

Die laut Bordcomputer für die Teststrecke erforderlichen 241,1 Liter Benzin hätten somit

241,1 l · 8,9 kWh/l = 2145,79 kWh

Energie geliefert. Die 277,33 Liter LPG haben insgesamt eine Masse von 277,33 Liter · 0,54 kg/l = 149,76 kg. Die tatsächlich verbrauchten 277,33 Liter LPG und die 28,93 Liter Benzin enthielten zusammen dagegen

149,76 kg · 12,8 kWh/kg + 28,93 l · 8,9 kWh/l = 1916,9 kWh + 257,48 kWh = 2174,41 kWh

Energie. Der Unterschied zwischen diesen beiden Werten ist mit 28,6 kWh bzw ca. 1,3 % so gering, dass er wohl im Rahmen der Messungenauigkeit liegen dürfte. Eine Energieeinsparung durch die Umrüstung eines vorhanden Autos auf Autogas ist also für das untersuchte Beispiel nicht feststellbar. Aus energetischer Sicht lohnt die Umrüstung also nicht.

Kohlendioxidausstoß

Wikipedia gibt an, dass bei der Verbrennung von einem Liter Benzin 2,36 kg Kohlendioxid entstehen. Hiermit ergibt sich also ein theoretischer Kohlendioxidausstoß von

241,1 l · 2,36 kg/l = 569 kg.

In "Was ist Autogas (LPG)?" wird gezeigt, dass 1 kg Winter-LPG 3,014 kg Kohlendioxid frei setzt. Für die Testphase ergibt sich also ein Gesamtkohlendioxidausstoß von

149,76 kg Gas · 3,014 kg/(kg Gas) + 28,93 l · 2,36 kg/l = 451,38 kg + 68,27 kg = 519,6 kg

Durch die Umrüstung auf Flüssiggas konnten also auf der Teststrecke insgesamt 569 kg - 519,6 kg = 49,4 kg Kohlendioxid eingespart werden - immerhin 8,7 %. Der Kohlendioxidausstoß des Testwagens sinkt damit von:

569000 g / 3762,6 km = 151,2 g/km
auf
519400 g / 3762,6 km = 138,07 g/km

Anzumerken ist natürlich, dass es sich bei den Werten um Testwerte handelt, die nicht unter genau definierten Bedingungen erhalten wurden. Der "offizielle" Ausstoß an Kohlendioxid des Fahrzeugs mit Superbenzin liegt unter den hier für Benzin erhaltenen Messwerten. Selbiges gilt auch für den Normverbrauch, der unter dem Testverbrauch liegt und wohl nur bei sehr disziplinierter Fahrweise und im Flachland erreicht werden kann - wie bei allen Fahrzeugen. Hinzu kommen die Unsicheheiten bei der Ermittlung der Kohlendioxidmenge, die tatsächlich ausgestoßen wurde, wodurch die errechneten Werte recht unsicher sind.

Kosten

Auch wenn die Kosten deutlich nicht das eigentliche Seitenthema sind, soll hier ein kurzer Blick auf die Kosten erfolgen. Geht man vom derzeitigen Preisniveau aus (1,14 Euro je Liter Benzin und 0,60 Euro je Liter Flüssiggas) und rechnet die kosten von etwa 50 Euro für die alle 10000 km erforderliche "Additivierung" des Gas- und Benzintanks bei Betrieb mit Autogas hinzu, so erhält man Kratstoffkosten von 5,8 Cent pro Kilometer. Der Betrieb mit Benzin hätte entsprechend 7,3 Cent pro Kilometer gekostet. Auf jedem Kilometer spart man also derzeit etwa 1,5 Cent bei Betrieb mit Autogas gegenüber dem reinen Benzinbetrieb. Die Kosten von ca. 2800,- Euro für den Einbau der Gasanlage amortisieren sich bei dem derzeitigen Preisniveau also erst nach ca. 187.000 km - vorrausgesetzt die Gasanlage verursacht keine Reparaturen.

Nimmt man das Preisniveau des Sommers/Herbstes 2008 an, 0,70 Euro je Liter Gas und 1,60 Euro je Liter Benzin, so ergeben sich entsprechend Kosten von 6,9 Cent/km im Gasbetrieb und 10,2 Cent/km im Benzinbetrieb. Hier hätte sich eine Einsparung von 3,3 Cent/km durch die Umrüstung auf Flüssiggas ergeben, wodurch die Umrüstung sich nach ca. 85000 km amortisiert hätte, wenn keine Reparaturen an der Gasanlage nötig werden.

Fazit

Die Umrüstung eines Benziners auf Autogas spart keine Energie. Diese Erkenntnis ist wenig verwunderlich, denn am grundsätzlichen Antriebskonzept hat sich nichts geändert und der Energiebedarf des Autos hängt vor allem von Faktoren ab, die durch die Umrüstung unbeeinflusst sind. Meine ursprüngliche Befürchtung, durch die Umrüstung könnte der Energieverbrauch sogar steigen, weil der Wirkungsgrad durch die womöglich schlechtere Anpassung der Motorelektronik an den "neuen" Kraftstoff schlechter ist, hat sich aber zum Glück auch nicht bewahrheitet. Aus energetischer Sicht ist die Art des Kraftstoffes in diesem Test vollkommen gleichgültig.

Auch die Verringerung des Kohlendioxidausstoßes liegt im erwarteten Bereich, denn LPG enthält pro kg weniger Kohlenstoff als Benzin und hat gleichzeitig einen etwas höheren Brennwert pro kg und sollte bei gleichem Energieaufwand deshalb weniger Kohlendioxid erzeugen. Ob sich dadurch aber eine geringere Auswirkung auf das Weltklima ergibt, ist unklar, denn bei jedem Tankvorgang entweicht eine kleine Menge LPG. Außerdem dürfte es bei der Produktion, dem Transport und dem Umfüllen von LPG zu weiteren Verlusten in die Atmosphäre kommen. Da jedoch Kohlenwasserstoffe, wie das im LPG enthaltene Propan und Butan eine deutliche stärkere Auswirkung auf das Klima haben, als Kohlendioxid, kann der Effekt, den die Umrüstung auf das Weltklima hat, an dieser Stelle nicht beurteilt werden. Hinzu kommt, dass auch bei der Benzinproduktion, Umfüllung,.... Kohlenwasserstoffe in die Atmosphäre entweichen, deren Menge allerdings geringer sein dürfte. Letztlich müsste man noch betrachten, was mit dem LPG geschähe, wenn ich es nicht in meinen Tank fülle. Die Auswirkungen auf das Klima sind also sehr schwer abzuschätzen. Vermutlich trägt der Betrieb mit LPG aber geringfügig weniger zur Verschlimmerung des Treibhauseffekts bei, als der mit Benzin. Weit besser wäre jedoch ein sparsameres Auto zu haben oder gleich öffentliche Verkehrsmittel oder das Fahrrad zu benutzen - LPG macht definitiv kein reines Klimagewissen.

Bei den derzeitigen Kraftstoffpreisen erscheint die Umrüstung des Testfahrzeuges auf LPG auch aus finanzieller Sicht wenig sinnvoll und selbst bei den Preisen im Sommer/Herbst 2008 lohnt sich die Umrüstung nur für Vielfahrer und die sollten vielleicht besser über ein sparsameres Auto nachdenken, das nebenbei auch im sonstigen Unterhalt günstiger sein sollte. Auch aus finanzieller Sicht war bzw. ist die Umrüstung auf LPG wohl nur bei Fahrzeugen mit sehr hohem Verbrauch oder bei sehr hoher Laufleistung lohnend - und hier wären aus ökologischer Sicht Energieeinsparungen durch ein sparsameres Auto weit sinnvoller!!!

Insgesamt lohnt sich die Umrüstung eines Autos auf LPG aus ökologischer Sicht und, für mich überraschend, auch aus finanzieller Sicht eher nicht.