Die Eigenschaften und Effizienz von Biodiesel

 

Die Eigenschaften von Biodiesel

Biodiesel hat vielversprechende Schmiereigenschaften und Cetanzahlen im Vergleich zu herkömmlichen Dieselkraftstoffen mit niedrigem Schwefelgehalt. Kraftstoffe mit höherer Schmierfähigkeit können die Nutzungsdauer von Anlagen zur Hochdruckeinspritzung erhöhen, wenn diese auf den Kraftstoff für seine Schmierung angewiesen sind. Je nach verwendetem Motor kann dies Hochdruckeinspritzpumpen, Pumpe-Düse-Elemente und Einspritzdüsen umfassen.

Der Heizwert von Biodiesel liegt bei 37,27 MJ/kg. Das sind 9% weniger als bei normalem Petrodiesel. Die Schwankungen bei der Energiedichte von Biodiesel hängen eher von den verwendeten Rohstoffen als von dem angewendeten Produktionsprozess ab. Dennoch sind diese Schwankungen geringer als bei Petrodiesel. Biodiesel soll darüber hinaus eine bessere Schmierfähigkeit und eine vollständigere Verbrennung liefern, wodurch die Motorleistung erhöht und die höhere Energiedichte von Petrodiesel teilweise kompensiert wird.

Die erkennbare Farbe von Biodiesel hängt von der angewendeten Herstellungsmethode ab und reicht von goldgelb bis dunkelbraun. Biodiesel ist leicht mit Wasser mischbar, hat einen hohen Siedepunkt und einen niedrigen Dampfdruck. Der Flammpunkt von Biodiesel liegt bei über 130°C (266°F) und ist damit deutlich höher als der von Erdöldiesel, der bis zu 52°C (126°F) betragen kann. Biodiesel hat eine Dichte von ~0,88g/cm³, diese liegt damit höher als bei Petrodiesel (~0,85g/cm³).

Biodiesel enthält praktisch keinen Schwefel und wird daher auch häufig als Zusatz zu ULSD-Kraftstoff (Ultra-Low Sulphur Diesel) zur Schmierung verwendet, da die Schwefelverbindungen in Petrodiesel einen Großteil der Schmierfähigkeit liefern.

Biodiesel und seine Kraftstoffeffizienz

Die Leistung von Biodiesel hängt von seiner Mischung, der Qualität und den Lastbedingungen ab, unter denen der Kraftstoff verbrannt wird. Die thermische Effizienz von beispielsweise B100 im Vergleich zu B20 wird sich aufgrund des verschiedenen Energiegehalts der jeweiligen Mischungen unterscheiden.

Der thermische Wirkungsgrad eines Kraftstoffs basiert unter anderem auf Kraftstoffeigenschaften wie:

  • Viskosität
  • spezifische Dichte und
  • Flammpunkt

Diese Eigenschaften verändern sich je nach Art der Mischungen und der verwendeten Qualität des Biodiesels. Die ‚American Society for Testing and Materials‘ hat Standards festgelegt, um die jeweilige Qualität zu testenden Kraftstoffmischung zu beurteilen.

Eine Studie sagt aus, dass der thermische Wirkungsgrad (brake thermal efficiency) von B40 bei höheren Verdichtungsverhältnissen dem herkömmlichen Erdöl überlegen war. Dieser höhere thermische Wirkungsgrad wurde bei Verdichtungsverhältnissen von 21:1 verzeichnet. Es wurde weiterhin festgestellt, dass mit ansteigenden Verdichtungsverhältnissen die Effizienz aller Brennstoffarten anstieg, ebenso wie die getesteten Mischungen. Dennoch wurde konstatiert, dass eine Mischung von B40 bei einem Verdichtungsverhältnis von 21:1 gegenüber allen anderen Mischungen am wirtschaftlichsten war. Die Studie folgert daraus, dass diese Effizienzsteigerung auf Kraftstoffdichte, Viskosität und Heizwerte der getesteten Kraftstoffe zurückzuführen ist.