Technische Ausstattung der Gasanlage
Grundsätzlich basieren alle Gasantriebe, ob sie nun mit Autogas oder mit Erdgas betrieben werden, auf dem Prinzip eines Motors der mit Ottokraftstoff (Fremdzündungsmotoren) betrieben wird. Somit können fast alle Ottomotoren, nachdem bei ihnen geringfügige technischen Veränderungen vorgenommen wurden, auch mit Auto- oder Erdgas betrieben werden. Eine Ausnahme bilden derzeit noch Ottomotoren mit Direkteinspritzung. Diese sind aufgrund der besonderen Einspritzanlage derzeit nicht für Gasantrieb geeignet. Auch Fahrzeuge mit einem Dieselmotor (Selbstzündungsmotoren) können neuerdings technisch auf Gasantrieb umgerüstet werden. Allerdings sind die Umrüstkosten so hoch, dass dies wirtschaftlich nicht sinnvoll wäre. Fahrzeug, die mit einem Gassystem ausgerüstet wurden, können trotzdem jederzeit mit Ottokraftstoff weiter betrieben werden.
Autogas
Das Autogassystem benötigt einen Zusatztank, an dem ein spezieller Tankstutzen befestigt ist. Da Autogas flüssig gespeichert wird, muss nach dem Tank ein Verdampfer verbaut werden, der das Autogas für den Verbrennungsvorgang vergast. Anschließend wird das Gas in einem Gasfilter gereinigt und durch die Gasdüsen in den Verbrennungsraum gedrückt. Das Gassteuergerät überwacht die gesamte Anlage und ist im Zusammenspiel mit dem Motormanagement dafür zuständig, dass das Gas zum richtigen Zeitpunkt und in der richtigen Menge dem Verbrennungsraum zugeführt wird. Der Umschalter sorgt für das problemlose Umschalten von Autogasbetrieb auf den Betrieb mit Ottokraftstoff.
Autogas besitzt durch seine chemische Zusammensetzung andere zum Teil bessere Verbrennungseigenschaften als Ottokraftstoffe. Um ein ständiges problemloses Umschalten von Gasantrieb auf Ottokraftstoff zu gewährleisten, müssen bei der Einstellung des Motormanagements Kompromisse eingegangen werden. Dies kann zu einer geringfügigen Verschiebung beim Verbrauch oder bei der Motorleistung führen. Besser wäre der Betrieb nur mit einer Art von Kraftstoff, denn dann könnte das Motormanagement genau auf die Eigenschaften des jeweiligen Kraftstoffs eingestellt werden und somit die unterschiedlichen Vorteile des Gases besser nutzen. Aber aufgrund der Reichweitenproblematik und der geringen Gastankstellendichte ist es von Vorteil, das Fahrzeug auch weiterhin zusätzlich mit Ottokraftstoff betreiben zu können.
Erdgas
Grundsätzlich ist das Arbeitsprinzip vom Erdgassystem dem eines Autogassystems gleich zu setzen. Der nennenswerte Unterschied entsteht nur durch den gasförmigen Zustand des Erdgases und dem dadurch notwendigen hohen Speicherdruck von ca. 220 bar. Hierdurch werden an den Zusatztank und den Einfüllstutzen höhere Anforderungen gestellt. Bedingt durch den großen Druck im Zusatztank muss hier noch nachrangig ein Druckminderer verbaut werden, der den Druck des Erdgases für die Einspritzanlage wieder reduziert.
Zusatztanks
Auf die Zusatztanks ist besonderes Augenmerk zu legen, weil hier eines der größten und wichtigsten Unterschiede zwischen einem Autogas- und einem Erdgasfahrzeug liegt. Wie bereits erwähnt, wird Autogas in flüssiger Form gespeichert, Erdgas hingegen in einem gasförmigen Zustand. Für die Speicherung von Gasen in gasförmigen Zustand wird ein sehr viel größeres Speichervolumen benötigt, als bei der Speicherung von Gasen in einem flüssigen Zustand. Damit aber Erdgasfahrzeuge die gleiche Reichweite eines Autogasfahrzeugs erreichen können, muss ihr Speichervolumen bis zu fünfmal so groß sein. Dies ist gerade bei Erdgasfahrzeugen das größte Problem. Einerseits dürfen die Zusatztanks nicht zu groß sein, damit noch genügend Platz für die Mitfahrer und die Ladung bleibt, andererseits sollen sie aber so groß dimensioniert sein, damit mit ihnen eine große Reichweite erzielt werden kann.
Autogastanks sind keinem sehr hohen Druck ausgesetzt und müssen somit nicht sehr dickwandig gebaut werde. Sie bestehen aus Stahl oder aus Kunststoff. Hierdurch ist ihr Eigengewicht sehr gering. Ferner kann durch den geringen Betriebsdruck ein Autogastank in vielerlei Formen gebaut werden und passt sich somit perfekt an den vorhandenen Platz im oder am Fahrzeug an. Häufig wird der Zusatztank als sogenannten Reserveradmuldentank verbaut. Diese haben ein Volumen zwischen 20 l und 90 l. Dadurch ist eine ausreichende Reichweite und ein noch genügend großer Kofferraum gewährleistet. Durch den Reserveradmuldentank fällt zwar das Reserverad weg, aber durch Reifen mit Notlaufeigenschaften oder durch Tire Mobility Systeme (Dichtmittel und Kompressor) lässt sich das Fehlen des Reservereifens verschmerzen.
Für Autogasfahrzeuge sind auch andere Zusatztanks am Markt erhältlich, bei denen das Volumen bis zu 250 l betragen kann. Diese können aber nicht in jedes Fahrzeug eingebaut werden, da der vorhandene Platz im Fahrzeug dafür nicht ausreicht oder sonst keine weitere Zuladung mehr möglich wäre. Die Anzahl und Größe der im Fahrzeug verbauten Tanks darf nicht willkürlich gewählt werden und wird von den technischen Überwachungsvereinen im Rahmen einer Gassystemeinbauprüfung abgenommen. Um eine Gefahr durch Ausdehnung des verflüssigten Autogases bei höheren Temperaturen auszuschließen, sind die Tanks nur bis ca. 80 % ihres Volumens befüllbar. Die restlichen 20 % dienen als Ausdehnungsreserve.
Erdgastanks müssen das Erdgas in gasförmigen Zustand speichern und sind aufgrund des hohen Betriebsdruckes von ca. 220 bar sehr dickwandig und aus Stahl gebaut. Dadurch besitzen sie ein hohes Eigengewicht. Durch den großen Betriebsdruck eignet sich technisch nur die geometrische einzylinder Bauform. Tanks in dieser Bauform passen sich an die vorhandenen Platzgegebenheiten im Fahrzeug nicht sehr gut an und benötigen daher sehr viel Platz. Der Platzbedarf eines 90 l Autogastanks entspricht ungefähr dem eines 12 kg Erdgastanks. Nur beträgt die Reichweite des Autogasfahrzeugs mit einem solchen 90 l Tank ungefähr 1.000 km. Ein Erdgastank in dieser Größe hingegen reicht gerade mal für eine Reichweite von ca. 220 km.
Etwas einfacher hingegen gestaltet sich das Unterbringen von Erdgastanks bei werksseitiger Verbauung durch den Fahrzeughersteller. Bei der Konstruktion des Fahrzeugs wird gleich darauf geachtet, wie und wo die Erdgastanks am besten angebracht werden, ohne dass die Fahrgastzelle oder der Kofferraum zu sehr eingeschränkt wird. Sehr häufig werden hierdurch die Erdgastanks außerhalb, am unteren Fahrzeugboden angebracht. Hier beeinträchtigen die im Bild rot markierten Tanks nicht das Kofferraumvolumen oder die Fahrgastzelle. Dies wird auch Unterflurbauweise genannt. Somit wird der Nachteil des großen Platzbedarfs für Erdgastanks bei einem nachträglichen Umrüsten durch die werkseitig verbauten Tanks wieder ausgeglichen. In Bezug auf die Tanks wird bei Erdgasfahrzeugen häufig noch nach bivalente (bifuel) und monovalente (monofuel) Fahrzeugen unterschieden. Bivalente Fahrzeuge besitzen ein Erdgastank und ein Tank für Ottokraftstoff, dessen Fassungsvermögen mehr als 15 l beträgt. Der Motor ist so ausgelegt, dass ein ständiger Wechsel zwischen den Antriebsarten möglich ist. Dadurch sind Kompromisse bei der Motoreinstellung notwendig. Bei monovalenten Fahrzeugen ist ein Erdgastank und für Notfälle ein Ottokraftstofftank verbaut, der nur ein Fassungsvermögen von weniger als 15 l verfügt. Die Motoreinstellung wird bei diesen Fahrzeugen direkt auf den Betrieb von Erdgas ausgelegt. Da die Begriffe bivalent und monovalent nicht gesetzlich festgelegt sind, werden hier in verschiedenen Veröffentlichungen unterschiedliche Begriffe genannt. In einigen wird ein monovalentes Fahrzeug so genannt, weil es neben den Erdgastank keinen weiteren Tank für Ottokraftstoff besitzt. Andere nennen ihre Erdgasfahrzeuge, bei denen der Tank für Ottokraftstoff unter 15 l Fassungsvermögen liegt, monovalentplus oder auch monovalent/Benzin.
Gruß
ehrbol