1

Bioethanol –Erfahrungen bezogen auf den Gewässer- und Explosionsschutz

2Hz, Oktober 06

Dunkerque100 Mio. l

Wanze300 Mio. l

Zeitz360 Mio. l

Pischelsdorf240 Mio. l Hungrana

80 Mio. l

Bioethanol: Standorte der Südzucker Gruppe

2

3Hz, Oktober 06

Südzucker AGMannheim/Ochsenfurt

CropEnergies AGMannheim

70,6%Free Float 29,4%

SüdzuckerBioethanol GmbH

Zeitz, Germany

2006: 260.000 cbm2007: 300.000 cbm2008: 360.000 cbm

100%Biowanze S.A.

Wanze, Belgium

300.000 cbm

100% - 1 AktieBioenergy

Loon-Plage S.A.S.Duenkirk, France

Tanklager2008: Dehydration

100%

4Hz, Oktober 06

Klima im Wandel

Morteratsch Gletscher (Schweiz) 1911 (links) und 2001 (rechts)

3

5Hz, Oktober 06

Peak Oil – Wann?

Quelle: BGR

6Hz, Oktober 06

6%

36%

36%

15%6%

1%

EU Afrika USA Brasilien Asien Sonstige

Prognose Weltweite Bioethanolproduktion 2005-2010

Quelle: F.O. Licht / CE Forecast

9%

40%

28%

17%5%

1%

EU Afrika USA Brasilien Asien Sonstige

2005: 44,9 Mio. cbm

EU: 2,8 Mio. cbm

2010e: 90 Mio. cbm

EU: 8,5 Mio. cbm

4

7Hz, Oktober 06

CO2 Düngung

Bioethanol Futtermittel

Strom

Nachhaltiger Umweltschutz durch Kreislaufwirtschaft

8Hz, Oktober 06

Mehr Leistung für Fahrzeug und Umwelt

Mehr Leistung durch hohe Oktanzahl und effektiveren Betrieb des Motors

Deutliche Senkung des Ausstoßes an Klimagasen

Biologisch abbaubar

Kaum toxische Bestandteile (wie z. B. Methano, Aromatenl)

Russarme Verbrennung

Geringeres Ozonbildungspotential

Geringere Schwebstoffemissionen

Kaum Schwefelgehalt

Lange Tradition der Fahrzeughersteller (Otto, Ford)

5

9Hz, Oktober 06

Ethanol als Kraftstoffkomponente

ETBE

TAEE/THEE

Ethanol

E-5 Blend

E-10 Blend

E-85 Blend

I-C4

Light catnaphta

10Hz, Oktober 06

ETBE und Ethanol sind wertvolle Benzinzusätze

D15 DVPE ROZ MOZkg/m³ kPa

MTBE 745,8 58,5 110 98

ETBE 751,1 32,5 110 105

Ethanol 793,9 15,5 113 105

Hohe Oktanzahlen (ROZ und MOZ)

Frei von Aromaten

Nahezu frei von Schwefel

6

11Hz, Oktober 06

Dampfdruckkurven von Mischung aus reinen Benzin (Winterware) mitBioethanol und unter Einsatz eines Lösungsvermittlers (letzte Spalte)

84

86

88

90

92

94

96

98

100

0% 1% 2% 3% 4% 5% 10% 5%+2%Cosolv

ROZ

MOZ

vapor pressure kPas

Quelle: Südzucker AG

12Hz, Oktober 06

Blendverhalten von Ethanol/Benzin-Gemischen

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Anteil ETBE/Ethanol (%)

DV

PE

(kP

a)

Ethanol ETBE

Quelle: Südzucker AG

7

13Hz, Oktober 06

Mischungseffekt von reinen Benzin und einem Benzin mit 5% Bioethanolgehalt

82

83

84

85

86

87

0,00% 0,50% 1,00% 1,50% 2,00% 3,00% 4,00% 5,00%

Ethanolgehalt in Mischung

kPas

Quelle: Südzucker AG

14Hz, Oktober 06

Beispielhafte Kraftstoffspezifikation E85 (1/2)

43,9

1

< 4

< 4

>360

< 5784,

0

< 0,3

< 5

95,2

<120

klar

E85-OK2

45 – 6061,935,960,4kPaDIN EN 13016-1Dampfdruck1111Korrosionsgr

adDIN EN ISO 2160Kupferkorrosion

< 5< 4< 4< 4mg/(100 ml)DIN EN ISO 6246Abdampfrückst. (gewasch.)

< 5< 4< 4< 4mg/(100 ml)DIN EN ISO 6246Abdampfrückst. (ungewasch.)

>360>360>360minDIN EN ISO 7536Oxidationsstabilität< 15010< 58mg/kgDIN EN ISO 20884Schwefelgehalt720 –775

728,1785,3739,7kg/m3DIN EN ISO 12185Dichte bei 15 °C< 1,00,6< 0,30,4Vol.-%DIN EN 238Benzolgehalt< 5< 5< 5< 5mg/lDIN EN 237Bleigehalt

> 82,583,794,282,6prEN ISO 5163MOZ (korr)> 91,093,8<12091,8prEN ISO 5164ROZ (korr)

klarklarklarklarvisuellAussehen bei 10°C

DIN EN 228

OK2E85-OK1

OK1EinheitenPrüfverfahrenEigenschaften

Quelle: Südzucker AG

8

15Hz, Oktober 06

Beispielhafte Kraftstoffspezifikation E85 (2/2)

85,30,6

30,14n.b.n.b.

1,079--

6,5

E85-OK2

-< 0,286,0< 0,2Vol.-%DIN EN 1601Ethanol3,40,42,3Vol.-%DIN EN 1601MTBE

2,70,6230,29<0,6Mass.-%DIN EN 1601Gesamtsauer-stoffgehalt

4227,1n.b.27,6Vol.-%ASTM D 1319Aromaten6,6n.b.5,1mg/kgASTM D 1319Olefine

1,01,01,0Vol.-%Destillationsrück-stand

< 21019085189°CSiedeendpunkt90,5-88,5mg/lbei 100 °C

46 –71

61,5-56,5Vol.-%bei 100 °C20 –48

39,05,533,0Vol.-%bei 70 °CDIN EN ISO 3405

Destillation

DIN EN 228

OK2E85-OK1

OK1EinheitenPrüfverfahrenEigenschaften

n.b. = nicht bestimmbar

16Hz, Oktober 06

Wasseraufnahmefähigkeit von E5-SOK Winter- und Sommerqualität in Abhängigkeit der Co-Solventkonzentration

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0

Cosolvent Vol.-%

Trüb

ungs

punk

t bei

W

asse

rgeh

alt p

pm

E5 Sommer + IBAE5 Sommer + TBAE5 Winter + IBAE5 Winter + TBA

Quelle: Südzucker AG

9

17Hz, Oktober 06

Wasseraufnahmefähigkeit - Folgerungen

Oberhalb des Trübungspunkt (siehe vorherige Grafik) bildet sich eine Wasser und eine Benzin Phase

Das Ethanol wird vermehrt dabei dem Benzin entzogen und geht in die Wasserphase über (siehe Untersuchungen der DGMK)

⇒ Es ist unbedingt darauf zu achten, das kein Wasser in das Betankungssystem durch Undichtigkeiten, bei der Befüllung sowie durch Kondensatbildung gelangt – vor der Tankumstellung sind Wasserrestmengen im Tank und in den Verbindungen zu entfernen

⇒ Ethanol-Blends transportieren - im Gegensatz zu reinem Benzin -Wasser aus dem Betankungssystem. Sollten Sie eine Phasentrennungin den Systemen beobachten sind die Undichtigkeiten gegen über (Regen?)-Wasser oder feuchter Atmosphäre zu finden und zu eliminieren.

18Hz, Oktober 06

So nicht ! – Kennzeichnung von Biokraftstoffen

Kraftstoffe die über 5 Vol-% Ethanol enthalten, entsprechen nicht mehr der DIN

Sie dürfen nicht unter den herkömmlichen Namen als Normalbenzin, Super oder Super Plus in den Handel gebracht werden

Die Herstellergarantie erlischt – der Kunde muss auf diesen Umstand aufmerksam gemacht werden

10

19Hz, Oktober 06

Eigenschaften von Dichtungsmaterialien gegenüber Ethanol

ungenügendmangelhaftgutPVC

mangelhaftmangelhaftgutPolycarbonat

mangelhaftsehr gutgutPolymethylpenten

mangelhaftsehr gutgutPolypropylen

sehr gutsehr gutsehr gutTefzel

sehr gutsehr gutsehr gutTeflon

gutsehr gutsehr gutHD Polyethylen

ungenügendsehr gutgutKonventionelles Polyethylen

GasolineMethanolEthanolDichtungsmaterial

sehr gut: hält mehrjährige Expositiongut: keine Destabilisierung nach 30 Tagen Exposition, sollte mehrere Jahre halten mangelhaft: Anzeichen einer Destabilisierung nach einer Wocheungenügend: sofortige Destabilisierung

Quelle: www.e85fuel.com

20Hz, Oktober 06

Materialempfehlungen aus den USA

Folgende Materialien sind für E85 ungeeignet: Aluminium, Zink, Messing, Blei – da Sie von Alkohol gelöst werden (Ethanol Korrosion), der Kraftstoff verunreinigt und es zur Beeinträchtigung des Fahrverhalten kommen kann

Ungeeignete Nichtmetalle für Dichtungsmaterialien und Schläuche sind Naturkautschuk (Gummi), Polyurethane (PU), Cork, Leder, Polyvinylchlorid (PVC), Polyamide (PA), Methyl-Methacrylat Plastik (Plexiglas®) und einige Thermoplastikmaterialien

Stahl, Edelstahl, Schwarzstahl und Bronze zeigten bislang akzeptable Resistenz gegenüber Ethanol Korrosion

Geignet für Verbindungen und Dichtungen sind thermoplastische Rohre, Neoprene, einige Fiberglase, Polypropylen (PP), diverse Nitrile, Viton, Teflon

Quelle: www.e85fuel.com

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21Hz, Oktober 06

Checkliste für die Installation einer E85-ZapfsäuleInformation der Genehmigungsbehörden, dass E-85 vertrieben werden sollPrüfung der E-85 Eignung des Tanks und der Rohrleitungen Bei Umbau gründliche Reinigung des Tanks von Wasser und Ablagerungen Überprüfung der Dichte von sichtbaren Beschlägen/Armaturen/Leitungszubehör und Anschlüssen/Stutzen auf dem Tank sowie Ölwanne/Sammelbehälter und Überlaufeindämmung um das Eindringen von Wasser sowie das Austreten von Dämpfen verhindern Nutzung von alkoholkompatiblen Tanksäulenfilter und SchläucheDrehlager (-ringe, -scheiben), Anschlüsse und Füllstutzen sollten aus Nickel oder aus Stahl sein Kenntlichmachen der Einfüllöffnung des E-85 Tanks Verwechselungen zu vermeidenRegelmäßige Kalibrierung der Zapfanzeige Beschriftung der Zapfsäule mit E-85 Logos, Warnhinweisen und den vorgeschriebenen AufklebernDas Tanklager sollte zu 80 % gefüllt werden und 7 bis 10 Tage so voll wie möglich bleibenDurchführung eines Präzisionstests des Tanklagersystems innerhalb von sieben Tagen nachdem der Tank befüllt wurde In den ersten 48 Stunden nach Lieferung Untersuchung des Kraftstoffs auf Wasser zu Beginn jeder Schicht

Quelle: www.e85fuel.com

22Hz, Oktober 06

Gewässerschutz – Eckpunkte der DWA-A 781-3 –1) Rückhalteeinrichtung

Geltungsbereich: Bioethanolblends > DIN EN 228 (5%) und < 86 Volumenprozent

Rückhalteeinrichtungen im Entwässerungssystem (Abscheider) dürfen nichtzur Rückhaltung von Mischungen aus Bioethanol und Ottokraftstoffverwendet werden.

Als Rückhalteeinrichtungen zählen Abfüllflächen und Auffangräume

Praxis: Ethanol steht im Verdacht als Lösungsvermittler zwischen Benzin und Wasser Benzininhaltsstoffe in das Wasser zu transportieren. Aber auch die puren Benzinkraftstoffe zeigen ein beträchtliches Auslaugverhalten IhrerKomponenten (Aromaten/Ether). Diesen Einfluss auf die derzeit praktiziertebzw. vorgeschlagene Abscheidertechnik gilt es abzuwägen. Ethanol wirdbeispielsweise in Kläranlagen zur Denitrifizierung wieder hinzugefügt.

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23Hz, Oktober 06

Gewässerschutz – Eckpunkte der DWA-A 781-3 –2) AbladungSind folgende Bedingungen erfüllt, ist nur mit Tropfmengen zu rechnen, die auf

der Abfüllfläche zurückgehalten werden dürfen:

ASS oder eine Kombination von ANA und einer Wegfahrsperre, die nur beiBetätigung der Feststellbremse des Tankfahrzeugs die Kraftstoffabgabefreigibt.

Füllschläuche (jährliche Druckprüfung mit 1,3 fachen des Betriebsdrucks)

Vollschlauchabgabeeinrichtung mit 2” Zapfventil oder doppelwandigenlecküberwachten Schläuchen mit beidseitiger Trockenkupplung und einerNottrennkupplung.

Praxis: Die Doppelwandigkeit ist bei dem lecküberwachten Schlauchsystem in der Praxis nicht nachvollziehbar – es sollte möglich sein handelsüblicheBenzin-Tankwagen zu nutzen – eine einfache Lösung mit einwandigenSchlauch mit Trockenkupplung an einer Seite und Zapfpistole mitAbreißkupplung sollte als Alternative zugelassen sein.

24Hz, Oktober 06

Explosionschutz – Definition Explosionsgrenze

Als Explosionsgrenze (Wikipedia) werden die beiden Schranken des Bereiches derKonzentration brennbarer Gasen in einem Gas-/Sauerstoffgemisch bezeichnet. Sietrennen den Bereich, in dem ein Gasgemisch gezündet werden kann, von den Bereichen, in denen es nicht gezündet werden kann. Der zündfähige Bereich befindetsich zwischen den Schranken und wird als explosionsfähige Atmosphäre bezeichnet. Er stellt eine Mischung eines brennbaren Gases mit Sauerstoff oder Luft dar. Außerhalb der Schranken ist das Gemisch nicht zündfähig. Die Schranke bei derniedrigeren Konzentration wird als untere Explosionsgrenze (UEG) und die bei derhöheren Konzentration als obere Explosionsgrenze (OEG) benannt. Gemische aus brennbaren Gasen, Dämpfen oder Stäuben mit Luft sind innerhalbbestimmter Mischungsverhältnisse explosionsfähig. Es gibt deshalb für jedes Gas-Luft-Gemisch eine obere und eine untere Explosionsgrenze (Zündgrenze), die temperatur- und druckabhängig ist. Man bezeichnet auch den Bereich unterhalb derunteren Explosionsgrenze als mageres Gemisch und den Bereich oberhalb deroberen Explosionsgrenze als fettes Gemisch. Dabei kann ein fettes Gemisch unterweiterer Luftzufuhr verbrennen, es kommt jedoch zu keiner Explosion. Ein mageresGemisch kann jedoch nicht zünden.

13

25Hz, Oktober 06

Explosionschutz Definition Flammpunkt

Flammpunkt (aus Wikipedia): Vereinfacht ausgedrückt ist derFlammpunkt eines Stoffes die niedrigste Temperatur, bei der sich übereinem Stoff genug brennbare Gase bilden, damit eine chemische Reaktionmit Luftsauerstoff (Verbrennung) stattfinden kann. Die Verbrennung kommtam Flammpunkt wieder zum Erliegen, auch wenn die Zündquelle nichtentfernt wird. Die aus dem Stoff nachströmende Dampfmenge ist nicht großgenug, um eine dauerhafte Verbrennung zu ermöglichen.

26Hz, Oktober 06

Sicherheitstechnische Kenngrößen der Einzelkomponenten Ethanol und Ottokraftstoff

Kenngröße Ethanol Ottokraftstoff Flp 12 ° C [6] ca. -40 ° C TR Temperaturklasse

400 ° C [6] T2 [6]

280 ° C – 350 ° C T3 bis T2

UEG 3,1 Vol.-% (59 g/m³) (bei 20 ° C) [6]

0,6 Vol.-% bis 0,8 Vol-% (33 g/m³ bis 36 g/m³) (bei 20 ° C)

OEG 27,7 Vol-% (532 g/m³) (bei 100 ° C) [6]

7,0 Vol.-% bis 8,56 Vol.-% (280 g/m³ bis 330 g/m³) (bei 100 ° C)

NSW Explosionsgruppe

0,89 mm (bei 30 ° C) [6] IIB (IIB1) [6]

IIA

OEP 44,0 ° C [6] (auch bei geringen Füllungsgraden)

< -4 ° C (auch bei geringem Füllgrad)

p (bei 37,8 ° C) 15,9 kPa 45 kPa bis 90 kPa [14] handelsüblich: Sommerware 58 kPa bis 60 kPa Winterware 85 kPa bis 90 kPa

Quelle: PTB

14

27Hz, Oktober 06

Explosionsschutz - Maßnahmen

Einbau von Flammendurchschlagssicherungen

Erdung des Kraftfahrers im Widerspruch vermehrte Aufnahme von Kraftstoffdurch Emissionen über der Zapfpistole der tankenden Person

28Hz, Oktober 06

Winner of the Shell-Eco Marathon: A Bioethanol Car!

2.885 km

Quelle: www.shell.com