LNG für Schwerfahrzeuge – vom Konzept zur Realität

Ab 2014 tritt die EURO6 Norm für alle neu zugelassenen Schwerfahrzeuge in Österreich in Kraft. Das bringt neue Grenzwerte für Feinstaub und Stickoxid die im Dieselbetrieb nur durch den Einsatz sehr teurer Technologie erreicht werden können.

Im Besonderen ist diesmal die Anwendung  einer Harnstoff-Anlage unerlässlich. Damit kostet das Fahrzeug (H-Fahrzeug?) künftig nicht nur noch mehr, sondern es muss auch noch AdBlue (der kommerzielle Name von Harnstoff) getankt werden. Dies lässt die Betriebskosten weiter anschwellen . Zudem gibt es Harnstoff nicht überall zu tanken, was insbesondere Frächter vor eigene Probleme stellen dürfte.

Des Weiteren lassen die entsprechenden europäischen Behörden schon durchklingen, dass bei der Kontrolle der Grenzwerte scharf geprüftund diese Limits nicht nur in der Servicebox, sondern auch im vollen Fahrbetrieb und über die volle Einsatzdauer erreicht werden sollen. Motorenbauer geben auch bereits zu, dass ihre Dieselmodelle damit wohl ein Problem haben würden.

Zu guter Letzt wird bereits ein mögliches EURO7 diskutiert, wobei dann die CO2- Grenzwerte deutlich gesenkt werden sollen. Man ist sich heute schon einig, dass EURO6 wohl die letzte mit Technologie beherrschbare Verschärfung  (wenn auch zu einem sehr hohen Preis) sein würde. Bei EURO7 muss definitiv etwas anderes her.

LNG bis jetzt

LNG so wie es immer war ...

LNG so wie es immer war …

LNG ist laut Europäischer Union eine der bevorzugten Lösungen. Die Technologie ist absolut ausgereift, der Treibstoff schafft EURO6 mit einem einfachen Dreiwegkatalysator und ist bestens gerüstet auch mit EURO7 ohne große technologische Anstrengungen spielend fertig zu werden.

Big LNG, wie ich es gerne nenne, war lediglich eine Methode um große Mengen Erdgas zu komprimieren, damit sie besser auf einem Schiff transportiert werden konnten. Die berühmten Anlagen in Qatar, in Trinidad oder Nigeria kühlen Erdgas dabei auf minus 162 Grad Celsius herunter sodass es flüssig wird und verschiffen es dann in die ganze Welt.

Am meisten LNG wird seit jeher in Japan verbraucht, da aufgrund der Insellage Erdgas nicht durch Pipelines befördert werden kann. Zudem ist Japan Erdbebengebiet weshalb man auch kein ausgedehntes Pipeline- Netz aufbaute, sondern eher LNG mit kleineren Schiffen auf kleinere Terminals umverteilte was bei den LNG Experten Bulk Break genannt wird.

Die erste LNG Export Anlage wurde übrigens 1964 in Algerien in Betrieb genommen. Die sogenannte Camel Plant ist (sie produziert heute noch LNG) für den Export in den UK gedacht gewesen. Dann wurde aber Erdgas in der Nordsee entdeckt und die Exportbestrebungen in den UK waren Geschichte.

Trotz der mittlerweile enormen Mengen an LNG die international transportiert und manchmal auch gehandelt werden ist LNG immer noch ein Nischenprodukt. Wollte man den gesamten internationalen Schiffsverkehr auf LNG als Treibstoff umstellen, bräuchte man nur dafür die doppelte auf dem Planeten verfügbare Verflüssigungskapazität um das  abdecken zu können. LNG als Treibstoff hat einen nahezu unbegrenzt großen Markt in dem es sehr lange Zeit wachsen kann ohne auch nur annähernd auf Grenzen zu stoßen.

LNG als Treibstoff

Doch LNG war bis dato eher eine logistische Lösung für Gastransport über Ozeane. Es wurde zwar schon seit etlichen Jahrzehnten als Treibstoff eingesetzt, aber das waren eher Nischenanwendungen wo es vordergründig um Umweltschutz ging. Die DART (Dallas Authority for Regional Transport) beispielsweise hatte LNG in ihren Bussen schon seit etwa 25 Jahren im Einsatz. Die Stadt Philadelphia stellte etwa zum selben Zeitpunkt ihre Müllabfuhr auf aus der Mülldeponie hergestelltem LNG um.

Vor etwas über 10 Jahren beschloss die chinesische Volksrepublik auf LNG als Treibstoff zu setzen, um die extrem schlechte Luft in chinesischen Städten zu verbessern. Heute sind in China über 20.000 Schwerfahrzeuge (hauptsächlich Busse) mit LNG unterwegs und die chinesischen Behörden denken, dass bis 2015 die 50.000 Marke überschritten werden wird. Wenn man sich die jüngsten Bestellungen chinesischer Firmen und Städte ansieht, dann gilt diese Zahl als realistisch.

Seit einigen Jahren rollt aber, vor allem über die USA, eine unglaubliche Welle der LNGfizierung des Schwerverkehrs. Keine Woche ohne neue große Bestellung von LNG LKWs, LNG Bussen, LNG Schwerfahrzeugen anderer Art. Die USA hat heute ein durchgehendes Netz von LNG Tankstellen realisiert und somit kann überall in den Staaten LNG getankt werden. Das Henne- Ei- Problem gehört damit der Vergangenheit an. Dort wird in großen Schüben das komplette Transportwesen auf LNG umgestellt und damit ist alles gemeint. Dieselloks, DieselLKW’s, Dieselbusse, mit Diesel betriebene Binnen- sowie Küstenschiffe sind alle betroffen. Es wird sogar über den Einsatz von LNG in Flugzeugen nachgedacht.

Die mächtige EPA (Environmental Protection Agency) schätzt, dass bis 2020 20% des Schwerverkehrs der mächtigsten Transportnationen der Welt auf LNG als Treibstoff umgestellt haben wird. Anders als bei allen anderen Umstellungen die vornehmlich aus Umweltschutzgründen geschahen, sind US Frächter einzig und allein am billigeren LNG interessiert. Umweltschutz ist eine nette Begleiterscheinung die man sich gerne auf die Brust heftet, wenn es nichts kostet.

Es muss auch erwähnt werden, dass beinahe alles LNG das als Treibstoff verwendet , eigens dazu hergestellt wird und nicht aus den großen Monsteranlagen stammt, die LNG mit Schiffen über die Weltmeere schicken. Spanien macht hier wahrscheinlich die einzige nennenswerte Ausnahme.

Auch in Indien fängt LNG als Treibstoff langsam zu greifen an.

Direkter Vergleich mit Diesel

LNG ist sauberer als Diesel. Die Verbrennung von LNG (eigentlich nichts anderes als Methangas) erzeugt keinen Feinstaub womit auch keine Partikelfilter notwendig sind. Außerdem ist LNG absolut Schwefelfrei, weshalb auch keine Schwefeloxid- Emissionen entstehen können.

LNG erzeugt überdies etwa 85% weniger Stickoxide als Diesel, weshalb auch keine Harnstoff-Anlage mehr notwendig ist. Ein einfacher Drei-Wege-Katalysator reicht um EURO 6 Grenzwerte spielend zu erreichen.

Auch CO2 wird weniger produziert (etwa 20%), wobei das aber nicht für EURO 7 reichen wird. Jedoch kann LNG, anders als Diesel, in besserer Qualität als das aus der Erde geförderte Produkt  hergestellt werden. Dieses Biomethan oder synthetisches Methan ist dann 100% CO2 neutral. Die künftigen EURO7 Grenzwerte für CO2 können dann so niedrig sein wie sie wollen, weil LNG in dem Fall gar kein CO2 mehr produziert.

Mit LNG betriebene Motoren sind allerdings auch sehr viel wartungsärmer als Dieselmotoren, weil einerseits die zum Einsatz kommende Technologie sehr ausgereift und einfach ist und andererseits die große Reinheit des LNG hier zum Tragen kommt,  da bei einer Wartung die wichtigsten und teuersten Arbeiten dazu dienen, die Motor- und Nebenaggregate vom Dieselruß zu befreien.

LNG Fahrzeuge fahren aber auch etwa 70% leiser als Dieselfahrzeuge weshalb der LNG- LKW oder auch -Bus sehr gut für den innerstädtischen Betrieb geeignet ist. Vor allem in den Ruhezonen macht sich das bezahlt, weil der LKW nicht mehr aufwendig und teuer auf Flüster-LKW umgerüstet werden muss.

Bei der Reichweite muss man bei LNG keine Einbußen hinnehmen. In der großen Tankausstattung fährt man mit einem LNG- LKW aus der Serienfertigung bis zu 1200 km ohne nachzutanken.

Vor allem aber erzeugt man mit dem leisen sauberen Fahrzeug ein tolles Kundenimage, das sich alle heute schon aktiven LNG- Frächter, sehr gerne aufs Banner schreiben.

LNG ist in jeder Hinsicht dem Diesel zumindest ebenbürtig – in den meisten Fällen sogar überlegen. Der Diesel trumpft heute nur noch mit einem besseren Tankstellennetz und stärkeren Serienfertigungseffekten. Das ändert sich aber auch zusehends.

Warum 2030 der Großteil der Fahrzeuge mit LNG fahren wird

Die momentane LNG- Welle in den USA nährt sich ausschließlich aus dem Preisunterschied zwischen Diesel und LNG. UPS hat in seinem letzten Sustainability Report bekannt gegeben, dass durch die Umstellung auf LNG eine Spritersparnis von bis zu 40% realisiert wird. UPS hat sich deshalb LNG auf die Fahnen geschrieben und möchte seine gesamte Flotte auf LNG umstellen.

Die anderen Paketauslieferer mussten sehr schnell nachziehen, weil sich UPS durch die niedrigeren Spritkosten einen Marktvorteil verschafft hatte der seinen Konkurrenten arg zu schaffen machte. Alle Paketauslieferer in Nordamerika stellen momentan auf LNG um. Das sind dann keine Pilotprojekte, sondern die Basisflotte wird umgestellt.

Man nennt das den Springbock Effekt. Wenn der erste springt müssen die anderen wohl oder übel mitziehen, weil sie sonst im Wettbewerb nicht mehr bestehen können. Dasselbe findet heute auch bei Supermarktauslieferern, Minen, Shuttlediensten, Großbaustellen und im Busbetrieb statt. Sobald ein Großer den Schritt wagt, folgen alle anderen alsbald nach. In den USA ist diese Welle nicht mehr zu stoppen.

Aufgrund der sehr hohen Nachfrage in Nordamerika hat Cummins Westport zum ersten Mal in seiner Unternehmensgeschichte zwei Motorenmodelle exklusiv für den Betrieb mit Erdgas entwickelt. Bisherige Erdgasmotoren waren immer Adaptationen an die Diesel Version. Nun gibt es eigene , optimierte Baureihen. Die anderen Hersteller müssen mitziehen oder riskieren den Verlust von Marktanteilen.

Die Europäische Union sieht in LNG die einzige realistisch durchführbare Lösung um ihre Klimaziele zu erreichen. Es wird zur Zeit an Modellen gearbeitet die den Umstieg auf LNG fördern und Diesel immer mehr bestrafen.

Der Dieselmotor ist auch am Ende dessen, was technisch möglich  und wirtschaftlich noch sinnvoll ist, angekommen. Schon EURO6 ist ein gewaltiger Spagat. EURO7 wird vollkommen unmöglich und die Kosten in die Höhe schnellen.

Ich denke, dass bis 2030 mehr als 20% aller Schwerfahrzeuge in der EU auf LNG umgestellt haben werden und um 2040 Diesel zu einem Randprodukt wird.

BioLNG und EURO7

Treibstoff, kein Müll ...

Treibstoff, kein Müll …

Weiter oben wurde das EURO7 Problem schon angesprochen. Momentan ist alles Spekulation, weil EURO7 noch nicht ausverhandelt ist. Als sicher gilt allerdings, dass es uns vor 2020 treffen soll. Und da die Grenzwerte für alles andere bereits sehr niedrig sind und dort eigentlich nichts mehr zu holen ist, bleibt nur noch CO und CO2 als Ziel.

Das ist an sich problematisch weil noch weitere Reduktionen, nach Ansicht von Experten, zu schädlichen Nebeneffekten führen würden. Die mit EURO6 getroffenen Maßnahmen sind als eine Art Gesamtheit zu verstehen. Jede Veränderung führt fast zwangsläufig zu Problemen in einem anderen Bereich.

Außerdem müssen alle diese Aggregate  vom Motor mitbetrieben werden, was den Treibstoffkonsum auch noch einmal erhöht. Ein deutscher Experte meinte einmal, dass sich irgendwann die Katze in den Schwanz beißt. Es muss was besseres her, als immer nur Dieselabgase zu filtern.

Sobald bei der LNG- Herstellung, statt normalem Erdgas, BioMethan oder synthetisches Methan verwendet wird, fährt man allerdings CO2 neutral.  Bei der Treibstoffherstellung  wird der Natur CO2 entnommen und das wird im Motor durch die Verbrennung lediglich an die Natur rückgeführt.

Viele Experten sehen allein aus diesem Grund das Ende des Diesel gekommen, weil die Technologie an ihre Grenzen stößt.

LNG in anderen EU Ländern

In Europa wird LNG als Kraftstoff vor allem in Spanien, im UK und in den Niederlanden eingesetzt. Spanien bezieht den Großteil seines LNG- Kraftstoffes aus Küstenterminals (eine Eigenheit des Landes), aber im UK und in den Niederlanden wird das LNG vornehmlich direkt  entweder aus Pipeline- Gas oder immer öfter aus Biogas hergestellt.

In den Niederlanden gibt es heute schon 7 LNG Tankstellen im Vollbetrieb und 2 weitere sind in Bau. Die niederländische Regierung hat mit der Wirtschaft eine Allianz für LNG geschlossen und treibt den Ausbau, sowie die Umstellung des Schwerverkehrs in Holland zügig voran. Die österreichische Firma SPAR betreibt in den Niederlanden auch bereits 4 Ausliefer- LKWs im LNG- Betrieb.

Und Österreich

Es gibt bereits einige Initiativen in Österreich. Die Salzburg AG betreibt einen mobilen Dispenser mit dem LNG betankt werden kann. In Oberösterreich gibt es ein Forschungsprojekt zum Thema LNG das vom Land gefördert wird. An diesem Projekt arbeiten das Logistikum in Steyr, die Linz AG und die VOEST unter anderem.

Flottenfahrzeuge als Marktentwickler

Das größte Problem ist Henne- Ei. Solange kein Tankstellennetz ur Verfügung steht, wollen die Frächter nicht umstellen, und solange es keine Kundenbasis gibt, wollen die Tankstellen nicht aufrüsten. Ein Problem das am besten durch eine Einführung über Flottenfahrzeuge gelöst wird.

Flottenfahrzeuge kehren jeden Tag in die Basis zurück und können von dort aus leicht betankt werden. Damit reduziert sich die Betankungsinfrastruktur auf eine Zapfsäule in der Betriebsbasis des Flottenfahrzeuges was die Anfangsinvestition leichter berechenbar macht.

Mit der Zeit würde sich dann ein loses System an verschiedenen Betriebstankstellen entwickeln das nach einiger Zeit einen gewissen Netzwerkeffekt ergibt. Folglich kann gezielt durch Debottlenecking das Netzwerk durch weitere Tankstellen gestärkt werden. Außerdem würden sich bald Tankstellenbetreiber finden die den neu entstehenden Markt bedienen möchten.

Die Ambitionen der EU

Die Europäische Union hilft bei Finanzierungen und der Abdeckung der Handelsrisiken, aber wie schon gesagt muss ein erster Schritt getan werden und der muss im Flottensegment geschehen, weil die Auslastung hier am vorhersehbarsten ist.

Am 24.01.2013 hat Kommissar Siim Kallas das Alternative Fuel Paket vorgestellt welches in eine Direktive münden soll. Der LNG Teil dieser neuen Direktive sieht vor, dass auf dem TEN-T core network im Abstand von maximal 400 km bis 2025 LNG Betankungsinfrastruktur geschaffen werden muss. In Österreich existiert noch gar nichts dazu also herrscht Handlungsbedarf.

Allgemein möchte die EU den Umstieg auf Alternative, saubere Antriebsmethoden forcieren allein schon ihre Klimaziele 2020 zu erreichen.

LNG auf Bahn, Wasser und bei Sonderanwendungen

LNG kann im Prinzip alles was auch Diesel kann. Jeglicher LKW oder Bus, aber auch Baumaschinen, Minenfahrzeuge oder Dieselloks können mit LNG betrieben werden und sie alle geniessen die selben Vorteile.

Bei der Binnenschifffahrt kommt noch hinzu, dass LNG ein ausgezeichnetes Transportgut darstellt das sich nicht einfach in Pipelines transportieren lässt. Das schafft der Binnenschifffahrt eine neue Einnahmequelle, welche ihr hilft endlich von Subventionen loszukommen.

Verfügbare LKW- und Busmodelle

In Europa stellt nahezu jeder LKW Hersteller auch LNG- Modelle zur Verfügung. Die meisten davon allerdings im Dual Fuel Verfahren. Das heißt, dass dabei Diesel und Erdgas aus LNG in einem gewissen Verhältnis gemischt werden. Diese Fahrzeuge können auch nur mit Diesel fahren, was praktisch ist wenn einmal kein LNG zur Verfügung steht.

Allerdings sind diese Fahrzeuge auch recht teuer und ganz nebenbei schafft die zusätzliche Dieseleinspritzung mehr Probleme als sie löst. Die Emissionswerte sind nicht annähernd so gut wie im reinen LNG- Betrieb, die LKWs sind nicht so leise und die Wartung ist auch relativ aufwendig. Wenigstens entfällt AdBlue und die restlichen Emissionen sinken auch sehr stark.

Die bessere Alternative ist in Europa der Iveco Stralis. Er ist heute der einzige in Europa in Einsatz stehende rein LNG- LKW. Der Stralis- LNG entspricht bei der Ausstattung dem Dieselmodell und ist zur Zeit noch ein wenig teurer als Diesel. Mit EURO 6 gehen wir davon aus, dass dieser Nachteil der Anschaffungskosten planiert sein wird.

Alle in den USA anbietenden Marken haben LNG Modelle im Sortiment. China baut die meisten seiner LKWs selber und hat eigene LNG Reihen entwickelt.

Bei Bussen ist die Auswahl ein wenig dürftiger (zumindest in Europa). Nur Solbus stellt ein reines LNG Modell her. Busmotoren müssen eigens gebaut sein, weil sie schräg verbaut werden. Solbus verwendet eine Cummins Erdgas Maschine.

Die meisten LNG Busse sind heute in China im Einsatz.

Fahrzeuganschaffung Preisentwicklungen Diesel/LNG Vergleich

Heute ist das vergleichbare LNG- Modell eines LKWs oder Busses immer noch teurer als das Diesel Modell. Das ist aber nicht so infolge einer komplizierten oder komplexen Technologie, sondern weil Erdgasfahrzeuge in wesentlich kleineren Serien gefertigt werden, die diese dann teurer macht. Im Prinzip sind Erdgasfahrzeuge eher simpel ausgelegt ,was sie aller Logik nach eigentlich billiger als Dieselfahrzeuge machen müsste.

Die Serien werden allerdings jetzt größer und es werden auch eigene LNG- Serien entwickelt , die den Anschaffungspreis in den nächsten 3-4 Jahren empfindlich drücken sollte.

Zugleich treibt die Umstellung auf EURO 6 den Anschaffungspreis von Neu-LKWs in die Höhe. Die zusätzliche Technologie zur Dieselabgasfilterung und- aufbereitung kostet sehr viel Geld. Ein Techniker sagte einmal, dass alleine die Harnstoff- Anlage noch einmal soviel kostet wie der gesamte restliche Motor zusammen.

Da sich also der LNG- Fahrzeugpreis runter  und der Diesel- Fahrzeugpreis hinauf bewegt, werden sich beide Preise bald kreuzen. Schon jetzt kosten der Stralis-LNG und der Mercedes Econic Diesel EURO 6 in etwa gleich viel.

Betriebskosten Preisentwicklung Diesel/LNG Vergleich

Beginnen wir beim Treibstoff selbst. Momentan kann eine Preisersparnis von 10% auf den gefahrenen Kilometer garantiert werden. UPS realisiert in den USA eine fast 40%ige Ersparnis. In den Niederlanden stellt man etwa 15% Ersparnis fest. Wer viel fährt, spart viel.

Dazu kommt aber noch, dass der LNG- LKW wesentlich weniger wartungsanfällig ist und daher auch hier Ersparnisse bringt. Zuletzt braucht man bei LNG auch kein AdBlue tanken das auch pro Liter mit einem halben EURO zu Buche schlägt.

Das LNG- Fahrzeug gewinnt diesen Vergleich haushoch.

Forderungen an die Regierung

Um die Einführung von LNG in Österreich zu erleichtern fordert energy Austria 2020 folgendes von der nächsten Bundesregierung:

  • Schaffung einer Tarifgruppe A+ bei der Lkw-Bemautung mit einem 10%igen Abschlag gegenüber der Tarifgruppe A für „Go-Box“ pflichtige mit Methangas betriebene Fahrzeuge
  • Festlegung, dass bis 2025 keine Mineralölsteuer oder ähnliche Abgaben auf Erdgas als Treibstoff eingeführt werden. Das bedeutet auch eine Nichtanwendung der Energieabgabe für “LNG als Treibstoff“ Erzeugung
  • Regelwerk für LNG als Treibstoff sowie als Transportgut, sowohl für die Straße, die Schiene und den Wasserweg, mit einem klaren Bekenntnis der Bundesregierung zu Erdgas als Treibstoff, ein deutliches Zeichen für die österreichische Wirtschaft und damit die Bevölkerung.

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