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Erklärung der Kennwerte
| Dichte | Die gemessene Dichte dient zur Ermittlung der Masse eines Kraftstoffvolumens bei einer bestimmten Temperatur. Mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt, also zunehmender Kettenlänge, und steigender Anzahl Doppelbindungen nimmt die Dichte zu. Bei einem eingestellten maximalen Einspritzvolumen eines Dieselmotors wird bei zunehmender Dichte des Kraftstoffs der volumetrische Kraftstoffverbrauch gesenkt, gleichzeitig erhöhen sich aber die Partikel- und Rußemissionen. Pflanzenöle lassen sich anhand der Dichte voneinander unterscheiden. | | Flammpunkt | Der Flammpunkt ist die gemessene Temperatur bei der in einem geschlossenen Gefäß sich Dämpfe entwickeln, die zu einem durch Fremdzündung entflammbaren Dampf-Luft-Gemisch führen. Der Flammpunkt hat vor allem Bedeutung bei der Einstufung von Flüssigkeiten in Gefahrenklassen nach der Verordnung über brennbare Flüssigkeiten (VbF). Entsprechend der Gefahrenklasse müssen Sicherheitsvorkehrungen für Lagerung und Transport getroffen werden. Bereits geringfügige Mischungen verschiedener Kraftstoffe, zum Beispiel durch den Transport, haben Abweichungen vom charakteristischen Flammpunkt zur Folge. | | Viskosität | Die Viskosität des Kraftstoffes nimmt Einfluss auf das Förderverhalten und die Zerstäubung des Kraftstoffs an den Einspritzdüsen (Tröpfchenspektrum und Geometrie des Einspritzstrahls). Die Viskosität ist in hohem Maß temperatur- und druckabhängig. Dies ist besonders bei den vorherrschenden hohen Drücken in modernen Einspritzsystemen zu berücksichtigen. Hohe Viskositäten führen durch das verschlechterte Fließ-, Pump- und Zerstäubungsverhalten zu Kaltstartproblemen. Zu geringe Viskositäten erschweren den Heißstart, führen zu Leistungsverlust bei hohen Temperaturen und zu Pumpenverschleiß. Es wird unterschieden zwischen dynamischer Viskosität und kinematischer Viskosität. Bei Kraftstoffen wird die kinematische Viskosität ermittelt. Die kinematische Viskosität ist der Quotient aus der dynamischen Viskosität und der Dichte der Flüssigkeit. Mit dem Viskosimeter wird die Zeit gemessen, die eine Probemenge bei einer bestimmten Temperatur benötigt, um durch eine definierte Kapillare zu fließen. | | Heizwert | Der Heizwert ist der Messwert für die Wärme (Energie), die bei der vollständigen Verbrennung pro Volumen oder Masse freigesetzt werden kann. Beim Heizwert wird unterschieden zwischen dem oberen Heizwert und unteren Heizwert. Der obere Heizwert, oder Brennwert, schließt die Energie, die bei der Kondensation des bei der Verbrennung entstehenden Wasserdampfs freigesetzt wird, mit ein und ist deshalb höher als der untere Heizwert. Der untere Heizwert errechnet sich aus dem oberen Heizwert abzüglich der Verdampfungswärme des Wassers. Für die Beschreibung von Kraftstoffen wird der für die motorische Verbrennung relevante untere Heizwert herangezogen. | | Cetanzahl | Die Cetanzahl ist ein Maß für die Zündwilligkeit von Dieselkraftstoff. Kraftstoffe mit geringer Zündwilligkeit bewirken einen höheren Zündverzug, was ein schlechtes Kaltstartverhalten, höhere Druckspitzen und damit höhere Abgas- und Geräuschemissionen zur Folge haben kann. | | Koksrückstand | Der Koksrückstand besteht aus organischen und anorganischen Bestandteilen und ist ein Maß für die Verkokungsneigung des Kraftstoffs an den Einspritzdüsen und Rückstandsbildung im Verbrennungsraum. Kraftstoffadditive, wie zum Beispiel Zündbeschleuniger, können den Koksrückstand erhöhen und zu Fehlinterpretationen führen. | | Jodzahl | Die Jodzahl ist ein Maß für die Anzahl an Doppelbindungen der Fettsäuremolekühle. Der Kennwert gibt an, wie viel Gramm Jod von 100 g Öl oder Fett gebunden werden. Je niedriger die Jodzahl ist, desto höher ist der Sättungsgrad der Molekühle. Die Jodzahl gibt Aufschluss über die Neigung zu Ablagerungen im Brennraum und an Einspritzdüsen bei der motorischen Verbrennung. Außerdem erhöht ein zunehmender Anteil ungesättigter Fettsäuren die Gefahr des Polymerisation des Motorenöls, wenn der Kraftstoff in das Motorenöl eingetragen wird. Von der Jodzahl lässt sich die Gefahr des oxidativen Verderbs (zum Beispiel "Verharzung") während der Lagerung ableiten. | | Schwefelgehalt | Der Schwefelgehalt im Dieselkraftstoff ist abhängig vom Schwefelgehalt des eingesetzten Rohöls. Ohne Entschwefelung läge der Schwefelgehalt von Dieselkraftstoff zwischen 0,2 bis > 1%. Pflanzenöle weisen einen von Natur aus geringen Schwefelgehalt auf, der jedoch möglicherweise durch den Ölsaatenanbau, über die Schwefeldüngung, beeinflusst wird. Bei der Kraftstoffverbrennung werden mehr als 95% des Schwefels zu SO2 umgesetzt. Der verbleibende Schwefel wird an Partikel angelagert. Im Oxidationskatalysator steigt in Abhängigkeit von Katalysatortyp und Katalysatortemperatur der Anteil des Schwefels, der zu SO3 umgesetzt wird. Aus SO3 und Wasserdampf bilden sich Schwefelsäuretröpfchen, die sich am Ruß anlagern und zur Erhöhung der Gesamtpartikelmasse führen. Schwefelverbindungen können sich an die katalytisch aktive Schicht des Katalysators anlagern und bewirken dadurch eine irreversible Verminderung der Umsetzrate. Katalysatorkonzepte zur Verminderung der Partikelemissionen erfordern deshalb neue Katalysatortechniken oder extrem niedrige Schwefelgehalte im Kraftstoff. | | Gesamtverschmutzung | Die Gesamtverschmutzung ist der Masseanteil ungelöster Fremdstoffe (Partikel) im Kraftstoff. Hohe Fremdstoffgehalte führen zu Filterverstopfung, Verstopfung von Einspritzdüsen und verursachen möglicherweise Abrasion an Einspritzpumpe und -düsen sowie Ablagerungen im Verbrennungsraum. | | Säurezahl | Säurezahl Die Säurezahl bzw. Neutralisationszahl ist ein Maß für den Gehalt an freien Fettsäuren im Pflanzenöl oder FAME und beschreibt die Menge Kalilauge, die für die Neutralisation der freien Fettsäuren erforderlich ist. Die Säurezahl ist stark vom Raffinationsgrad und dem Alterungsgrad eines Öles abhängig. Durch Wasser im Öl sowie Mikroorganismen und Enzyme kann eine hydrolytische Spaltung der Triglyceride auftreten und zu einem Anstieg der Neutralisationszahl führen. Saure Verbindungen im Kraftstoff führen zu Korrosion, Verchleiß und Rückstandsbildung im Motor. Freie Fettsäuren können außerdem mit basischen Komponenten des Motorenöls reagieren. | | Oxidationsstabilität | Bei der Lagerung von Kraftstoffen können Oxidations- und Polymerisationsvorgänge einsetzen, die zur Bildung unlöslicher Verbindungen führen und dadurch Filterverstopfung hervorrufen können. Außerdem können zwischen dem gealterten Kraftstoff und dem Motorenöl Wechselwirkungen auftreten. Die Oxidationsstabilität ist ein Kennwert, der den Alterungszustand und gleichzeitig die Lagerfähigkeit von Pflanzenöl beschreibt. | | Phosphor | Phosphor liegt in Pflanzenölen und FAME in Form von Phospholipiden vor. Mit steigendem Anteil an Phospholipiden verringert sich die Oxidationsstabilität. Außerdem neigen Phospholipide zur Hydratisierung (Quellung in Wasser) und können dadurch z.B. zu Filterverstopfung führen. Phosphor senkt die Verbrennungstemperatur, kann im Brennraum zu Ablagerungen führen und möglicherweise eine Änderung des Emissionsverhaltens hervorrufen. Oxidationskatalysatoren weisen zudem eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Phosphorverbindungen hinsichtlich ihrer Umsatzrate bzw. Dauerfunktion auf. Die Phosphorgehalte in Pflanzenölen sind vom Raffinationsgrad abhängig. Bei nicht raffinierten Pflanzenölen können die Phosphorgehalte durch entsprechende Prozessführung niedrig gehalten werden. | | Erdalkalimetalle (Ca + Mg) | Erdalkalimetalle können (ebenso wie Alkalimetalle z.B. Natrium, Kalium) bei der Verbrennung Heißkorrosion sowie Ablagerungen an Einspritzdüsen hervorrufen und wirken als Katalysatorgift. Da die Alkalimetallgehalte natürlicherweise in Pflanzenölen sehr gering sind, werden sie in der DIN nicht berücksichtigt. | | Asche (Oxidasche) | Der Aschegehalt, oder Oxidaschegehalt, beschreibt den Anteil anorganischer Feststoffe im Kraftstoff. Hohe Aschegehalte können zum Beispiel durch Eintrag von Staub in den Kraftstoff verursacht werden. Mit zunehmendem Aschegehalt steigt die Gefahr, dass Abrasion in der Einspritzpumpe, in den Einspritzdüsen und im Brennraum auftritt. | | Wasser | Der Wassergehalt im Pflanzenöl wird hauptsächlich durch die Saatfeuchte beeinflusst und bei Pflanzenölraffinaten zusätzlich durch die Raffinationsschritte. Bei allen Kraftstoffen kann der Wassergehalt durch Lagerung und Transport ansteigen. Bei niedrigen Temperaturen führt Wasser durch Kristallbildung möglicherweise zu Filterverstopfung. In modernen Einspritzsystemen kann durch die vorherrschenden hohen Drücke freies Wasser auftreten, das im Einspritzsystem zu Schäden führen kann. An der Grenzschicht zwischen freiem Wasser und Kraftstoff können Mikroorganismen wachsen, die Filter verstopfen können. Mikoorganismen beschleunigen außerdem die Ölalterung. Generell ist Wasser bei der motorischen Verbrennung nicht von Nachteil. Bei der Verbrennung von Kraftstoff/Wasser-Emulsionen sinkt die Verbrennungstemperatur, was eine Senkung der NOx-Emissionen zur Folge hat. |
Quelle:
Begleitforschung zur Standardisierung von Rapsöl als Kraftstoff für pflanzenöltaugliche Dieselmotoren in Fahrzeugen und BHKW - Gelbes Heft 69, Bayerisches Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten, München 2000
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