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unbeachtete Frage zur Energiebilanz von CNG: jede Tankfüllung auf 200 bar komprimieren
Hallo,
bekanntlich wird CNG (i.w. Methan) auf sehr hohen Druck gebracht, um eine brauchbare Tankfüllung zu erreichen.
Das Erdgas-Leitungsnetz bietet Druck im Millibar-Bereich. Für Tanken vor der Haustür bieten einige Gasversorger elektrische Kompressoren an, die in einigen Stunden den Tank füllen. An einer CNG-Tankstelle wird vermutlich hochkpomprimiertes CNG schon in einem Pufferspeicher vorgehalten, aber letztlich ebenfalls mit viel Energieaufwand aus dem Leitungsnetz komprimiert.
Prinzipbedingt aufgrund der adiabatischen Kompression (Kompressionswärme!) ist dieser Vorgang - zuzüglich zu den mechanischen Reibungsverlusten und elektromotorischen Verlusten des Kompressors, mit Verlusten behaftet.
Hat eigentlich schon einmal jemand ausgerechnet, wieviel MJ bzw. kWh elektrischer Energie für die Tankfüllung eines CNG-Fahrzeugs aufgewandt werden muß? Und wie unter Hinzuziehen dieses elektrischen Energieaufwandes unter Berücksichtigung des Strommixes die CO2-Bilanz und der resultierende Energieverbrauch pro km des CNG-PKWs aussieht?
Weitere Frage: Bei einer 200bar-Gasfüllung mit sagen wir 40L Volumen handelt es sich per se schon um eine Energiequelle. Ist noch niemand auf die Idee gekommen, diese Energie im CNG-Fahrzeug zu nutzen in einer kleinen 3-fach Expansionsmaschine (einem miniaturisierten Druckluftmotor mit 3 Expansionsstufen, war die Königsklasse und höchste Evolutionsstufe der Dampfmaschinen). Könnte Lichtmaschine, Klimakompressor und Servopumpe antreiben.
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13 Antworten
Adiabate Temperaturerhöhung bei der Kompression:
Isentropenkoeffizient Erdgas ist 1,3 laut http://encyclopedia.airliquide.com/Encyclopedia.asp?GasID=41
T2/T1=(p2/p1)^((Kappa-1)/Kappa) sind knapp 740°C, von Raumtemperatur ausgehend. Die Wärmemenge ist verloren und wird als Wärme abgeführt. Mir fehlen leider Cv Werte für Methan bei hohen Temperaturen, die für Raumtemperatur helfen hier nicht weiter - die steigen deutlich.
Jaja GaryK, ich merke schon, du willst mich zum rechnen zwingen. Ich bitte aber im Sinne der Leser darum, meine Faulheit zu unterstützen, denn du hast das in 5min fertig ausgerechnet, und ich in 2h! (wenn überhaupt!) 
...sorry, ging was schief
Die Kompressoren sind mehrstufig mit Zwischenkühlung oder sogar isotherm (Linde Kompressor mit ionic fluid). Kannst also mit dem ganz normalen c_v rechnen......
Manche Übergabestellen sind auch an das 50 bar Netz angeschlossen, dann wirds deutlich günstiger.
Leistungsdaten z.B. bei Bauer Kompressoren (sehr gute Qualität): http://www.bauer-kompressoren.de/.../cfs_gross.php
Gruß SRAM
Gut, nehmen wir den kleinen Bauer Kompressor aus SRAMS Link, marginaler Ausgangsdruck
Angegeben ist eine Leistung von 39 kW für 109 m³/h STP bei 250 bar. Ideales Gasgesetz, 22,4l je Mol und ein Mol = 16 g. Also 109.000l/h sind 4866 mol zu 16g/mol und damit 78 Kilo/h.
Eine 30 Kilo Tankfüllung sind damit etwa 15 kWh im Kompressor wenn ich mich nicht verrechnet habe. 15 kWh Strom sind bei 60% Wirkungsgrad der Verstromung in einer Gasturbine etwa 2 Kilo Erdgas als Primärenergie. Damit gehen 6% des Erdgases aus der Russland-Pipeline im Kompressor weg.
Danke, GaryK. 15 kWh elektrische Betankungsenergie müssen also für eine 30kg-Tankfüllung aufgewendet werden, oder allgemein ausgedrückt 0,5kWh pro kg getanktem Gas.
Laut einem CO2-Rechner entsprechen diese 15kWh 8,85kg CO2 bei üblichem Strommix.
Und angenommen, diese 30kg-Tankfüllung reicht für 400km und man legt die Betankungsenergie auf die km um, muß man auf die im Fahrzeugschein angegebene CO2-Emission noch mal 22g/km aufschlagen.
Zusätzliche 22g/km können den CO2-Musterknaben CNG schnell auf Benzinerniveau katapultieren. Ist das eigentlich schon mal jemandem aufgefallen in Politik und Medien?
Zitat:
Original geschrieben von SeatArosa1.7SDI
[...]
Zusätzliche 22g/km können den CO2-Musterknaben CNG schnell auf Benzinerniveau katapultieren. Ist das eigentlich schon mal jemandem aufgefallen in Politik und Medien?
Ohne die Rechnung überprüft zu haben (ich glaube das einfach mal) stimmt diese Betrachtungsweise natürlich. Ähnliche Kalkulationen kann man aber auch für Benzin/Diesel/LPG anstellen. Erdgas muss nicht erst durch Rafinerien gewonnen werden. Der Transport über Pipelines ist vermutlich CO2-technisch günstiger als per Tanker über See. Die Gewinnung von Öl wird auch immer komplizierter....
Gruß
Klaus
Zitat:
Ähnliche Kalkulationen kann man aber auch für Benzin/Diesel/LPG anstellen.
Sicher wird bei der Erdöldestillation auch Energie benötigt. Es ist allerdings nicht so, daß Erdgas verlustfrei gewonnen und transportiert wird. Es muß auch gereinigt, getrocknet und gepumpt werden, das Leitungsnetz muß unterhalten werden.
Gerade im Vergleich zu LPG wird das ganze interessant, denn hier fällt der große Veredelungs-Aufwand wie bei den flüssigen Produkten (Benzin/Diesel) weitgehend weg.
Das Problem deiner CNG-"Verteidigung" ist, daß der unterstellte unterschiedliche Energieaufwand bei Gewinnung und Transport eine ganz schwammige Vermutung ist. Hier fehlen einfach die Fakten. Meinem Gefühl nach wird sich LPG aber da recht gut schlagen.
Der Tankvorgang eines CNG-Fahrzeugs ist dagegen ein knallharter Fakt, der im direkten Zusammenhang mit jedem gefahrenen km steht und aufs Komma genau ausgerechnet werden kann.
Wo wir gerade dabei sind.. neulich habe ich einen Bericht im Fernsehen verfolgt, in dem es darum ging, das der Stromverbrauch der Server beim Verschicken einer e-mail so viel Energie verbraucht, und damit so viel Co2 ausstoß zur Folge hat, das man auch anstatt der e-mail genau so gut einen Kilometer Auto fahren könnte. Hab ich auch nicht gewußt vorher...
Zitat:
Original geschrieben von m.p.flasch
Wo wir gerade dabei sind.. neulich habe ich einen Bericht im Fernsehen verfolgt, in dem es darum ging, das der Stromverbrauch der Server beim Verschicken einer e-mail so viel Energie verbraucht, und damit so viel Co2 ausstoß zur Folge hat, das man auch anstatt der e-mail genau so gut einen Kilometer Auto fahren könnte. Hab ich auch nicht gewußt vorher...
Ja, hab auch einen Vergleich gehört das man für 1 kg Rindfleisch mehr als 100 Kilometer fahren kann.
Natürlich sind nicht nur die Autos und die Industrie für den CO2 Ausstoß veranwortlich.
Und solange der Strom für die Email mit Fossilen Ernergien erzeugt werden ?
Deshalb wäre ich auch dafür nur noch halb so oft zu Atmen 
( nur ein Scherz )
Gruß Eddy
Zitat:
Original geschrieben von Roadkaeppchen
Zitat:
Original geschrieben von m.p.flasch
Wo wir gerade dabei sind.. neulich habe ich einen Bericht im Fernsehen verfolgt, in dem es darum ging, das der Stromverbrauch der Server beim Verschicken einer e-mail so viel Energie verbraucht, und damit so viel Co2 ausstoß zur Folge hat, das man auch anstatt der e-mail genau so gut einen Kilometer Auto fahren könnte. Hab ich auch nicht gewußt vorher...
Ja, hab auch einen Vergleich gehört das man für 1 kg Rindfleisch mehr als 100 Kilometer fahren kann.
Natürlich sind nicht nur die Autos und die Industrie für den CO2 Ausstoß veranwortlich.
Und solange der Strom für die Email mit Fossilen Ernergien erzeugt werden ?
Deshalb wäre ich auch dafür nur noch halb so oft zu Atmen
( nur ein Scherz )
Gruß Eddy
Atmen ist ok, wenn Du die Zwiebeln weglässt und die Bohnen, denn UNTEN kommt dann auch nicht mehr so viel raus...
das mit der e-mail usw. ist etwas weich formuliert.
die infrastruktur besteht und braucht strom.
ob da nun ne mail kommt oder nicht das macht den kohl nicht fett...
hier allein google:
Zitat:
Original geschrieben von m.p.flasch
Atmen ist ok, wenn Du die Zwiebeln weglässt und die Bohnen, denn UNTEN kommt dann auch nicht mehr so viel raus...
OK, mach ich
Ich sehe es ein 
Gruß Eddy