bioCNG als Kraftstoff: Betankung, Gasflaschen im Fahrzeug, Reichweite und Anforderungen an Tankstellen

bioCNG ist Biomethan, das auf einen Druck von ca. 200 bar (nominal im Fahrzeug) verdichtet und an Tankstellen als Kraftstoff für Pkw, Busse und leichte Lieferfahrzeuge abgegeben wird. Technisch unterscheidet es sich nicht von verdichtetem Erdgas (CNG), sodass CNG-Fahrzeuge ohne jegliche Änderungen mit bioCNG betrieben werden können. Der Unterschied liegt in Herkunft und Klimabilanz, die durch Dokumente belegt werden (Nachhaltigkeitszertifizierung, Herkunftsnachweise oder andere Systeme). Im Verkehr bewährt sich bioCNG in städtischen Flotten und der lokalen Verteilung, im Fernverkehr wird häufiger LNG erwogen.

Drücke und Gasflaschen

Behälter in Fahrzeugen haben in der Regel einen Nenndruck von 200 bar (bei einer Temperatur von 15°C). Die Tankstelle verdichtet das Gas auf einen höheren Druck (in der Größenordnung von 250 bar), weil sich das Gas nach der Befüllung erwärmt und der Druck nach der Abkühlung sinkt. Die Gasflaschen werden folgendermaßen ausgeführt:

Leichtere Gasflaschen erlauben es, das Eigengewicht des Fahrzeugs zu verringern oder die Reichweite zu erhöhen, steigern aber den Preis. Die Gasflaschen unterliegen regelmäßigen Prüfungen und haben eine begrenzte Nutzungsdauer.

Wie viel Energie und wie viele Kilometer

Methan hat einen Heizwert von ca. 50 MJ/kg, also ca. 13,9 kWh/kg. Die Dichte von Methan unter Normbedingungen beträgt ca. 0,717 kg/m³, sodass 1 kg CNG ca. 1,39 m³ Gas entspricht. Bei Pkw liegt der Verbrauch in der Größenordnung von 3–5 kg/100 km, bei Stadtbussen bei einigen Dutzend kg/100 km, abhängig von Masse, Strecke und Fahrstil. Zur Orientierung: Ein Pkw mit einem Tank für 15 kg Gas hat bei einem Verbrauch von 4 kg/100 km eine theoretische Reichweite von ca. 375 km; ein Bus mit einem Vorrat von z. B. 200 kg und einem Verbrauch von 45 kg/100 km – ca. 440 km (Beispielwerte).

Aufbau einer Tankstelle

1. Anschluss an das Gasnetz oder Gaslieferung aus der Biogasanlage.
2. Trocknung des Gases – Wasser im verdichteten Gas droht Korrosion und Einfrieren.
3. Verdichter – mehrstufig, gekühlt.
4. Pufferspeicher – eine Kaskade von Behältern mit abgestuften Drücken, die die Betankung beschleunigt und die Verdichter entlastet.
5. Zapfsäule – mit Messsystem (Massenmessung), Gaskühlung und Sicherheitseinrichtungen.
6. Sicherheitssystem – Gasdetektion, Notabschaltungen, ATEX-Zonen.

Schnellbetankungsstationen (Befüllung in wenigen Minuten) unterscheiden sich von Langsambetankungsstationen (einige Stunden, für Flotten, die auf dem Betriebshof übernachten).

Qualitätsanforderungen

Der Kraftstoff muss die Spezifikation für Kraftfahrzeuggas erfüllen, u. a. in Bezug auf Methanzahl, Gehalt an Siloxanen, Sauerstoff, Schwefel und Feuchte. In Europa ist EN 16723-2 der Bezugspunkt. Siloxane und Schwefel sind schädlich für katalytische Systeme in Gasmotoren, Wasser für Gasflaschen und Armaturen.

Woher das Gas kommt

Die Tankstelle kann Gas aus dem Netz beziehen, wobei die biologische Herkunft durch Dokumente belegt wird (z. B. Herkunftsnachweise), oder direkt aus einer Biogasanlage gespeist werden. Die Abrechnung des „grünen“ Charakters des Kraftstoffs erfordert ein konsistentes Dokumentationssystem, um eine Doppelzählung derselben Energie zu vermeiden.

Beispiel: Busflotte

Annahmen: 20 Busse, jeder legt 60.000 km pro Jahr zurück bei einem Verbrauch von 45 kg/100 km. Gasverbrauch: 20 × 60.000 × 0,45 = 540.000 kg pro Jahr ≈ 750.000 m³. Energie: 540.000 × 13,9 = 7,5 GWh. Leistung der Biomethananlage, die diesem Verbrauch entspricht: 750.000 m³ / 8000 h ≈ 94 m³/h. Das ist ein typischer Wert für eine kleine bis mittlere Biomethananlage, was zeigt, dass eine Anlage eine Flotte von einigen Dutzend Bussen versorgen kann. Die Zahlen sind Schätzwerte.

Vor- und Nachteile

Vorteile: ausgereifte Fahrzeugtechnik, niedriger Lärmpegel und geringe lokale Emissionen (NOₓ, Partikel) gegenüber Diesel, Möglichkeit zur Verringerung der THG-Emissionen durch den Einsatz von bioCNG, Infrastruktur in vielen Städten.

Nachteile: geringere Energiedichte als bei LNG und Diesel, Masse der Gasflaschen, kleineres Tankstellennetz in einigen Regionen, Notwendigkeit von Prüfungen und Wartung der Behälter.

Anrechnung als erneuerbarer Kraftstoff

Damit bioCNG auf die Ziele zur Emissionsminderung im Verkehr angerechnet werden kann, müssen seine Herkunft und die Erfüllung der Nachhaltigkeitskriterien dokumentiert werden. Je nach Land werden Register für Herkunftsnachweise, Massenbilanzsysteme oder Direktlieferungen aus einer Biogasanlage eingesetzt. Wichtig ist, dass dieselbe Gascharge nicht gleichzeitig dem Verkehr und einer anderen Verwendung zugeordnet wird, da dies zu einer Doppelzählung führen würde.

Zusammenfassung

bioCNG ist ein praxistauglicher Kraftstoff für städtische und regionale Flotten, sofern eine Tankstelle und ein verlässlicher Herkunftsnachweis des Gases verfügbar sind. Bei der Planung lohnt es sich, die Kosten für Fahrzeuge, Kraftstoff und Infrastruktur den regulatorischen Anforderungen an sauberen Verkehr gegenüberzustellen.