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
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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
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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.
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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
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