Das Gute und das Schlechte über LPG-Fahrzeugkraftstoffe

BELL PERFORMANCE FUEL ISSUES SERIE: DAS GUTE UND DAS SCHLECHTE ÜBER LPG

ZUSAMMENFASSUNG

Flüssiggas wird in den Vereinigten Staaten hauptsächlich in Heiz- und Kochsystemen für Haushalte und Industrie sowie in großen kommunalen Transportflotten verwendet. In beiden Anwendungen bietet LPG eine sauberere Verbrennung zu günstigen Kraftstoffkosten. Obwohl es ein viel sauberer verbrennender Kraftstoff als Diesel oder Benzin ist, ist LPG entgegen der lang gehegten Meinung nicht ganz frei von kraftstoffbezogenen Leistungsproblemen.

EINLEITUNG

LPG, CNG und Erdgas sind alle gasförmige Brennstoffe, die aus einigen der gleichen Komponenten bestehen – Propan und Butan. LPG und „Propan“ sind Begriffe, die in den Vereinigten Staaten synonym verwendet werden, aber tendenziell dasselbe bedeuten – eine Mischung aus 70 % Propan und 30 % Butan, mit ein paar Spurenbestandteilen (wie ein Geruchsmittel vom Mercaptan-Typ, damit Sie können ein Gasleck riechen). Es kann geringfügige Unterschiede bei den LPG-Mischungen geben, die zwischen verschiedenen Staaten verkauft werden, einschließlich Kalifornien, das einige unterschiedliche Spezifikationen hat, um das Verhältnis von Propan und Butan im Gesamtgas vorzuschreiben.

Bei der Rohölraffination ist LPG die erste Komponente, die aus dem Destillationsturm kommt, also entsteht es immer, wenn Rohöl zu Benzin und Diesel raffiniert wird. Bei normalen Temperaturen ist LPG ein Gas, wird aber normalerweise gekühlt und zur Lagerung in Flaschen komprimiert. Komprimiertes LPG hat einen 270-fachen Energiewert des gleichen Volumens von gasförmigem LPG.

Die Verwendung von LPG ist in Europa und Asien beliebter als in den Vereinigten Staaten, da ausländische Verbraucher in Bezug auf Umweltbelange tendenziell eher voraus sind als US-Verbraucher und das Vertriebssystem weiter entwickelt ist. Die Verwendung von LPG in den Vereinigten Staaten beschränkt sich hauptsächlich auf Heizungssysteme für Privathaushalte, industrielle Anwendungen (wie Gabelstapler und industrielle Kesselstromerzeugung), große städtische Bus- und Transportflotten und kleine Verbraucherprodukte wie Gasgrills. LPG-betriebene Transportmittel (Autos, Lastwagen und Motorroller) sind in Europa und Asien viel häufiger anzutreffen.

Damit die Vereinigten Staaten beim LPG-Einsatz aufholen können, muss die Vertriebsinfrastruktur erheblich verbessert werden – es ist viel üblicher, eine LPG-Tankstelle in Europa zu finden als in den Vereinigten Staaten. Expandierende Dritte-Welt-Länder wie China (jetzt die zweitgrößte Volkswirtschaft der Welt, vorbei an Japan) und Indien verlassen sich stark auf LPG, um den Transportbedarf ihrer Bürger zu decken und den wachsenden globalen Druck zu befriedigen, umweltfreundlicher zu sein. Als Reaktion auf diesen Druck hat die chinesische Zentralregierung eine 25-prozentige Reduzierung der Schadstoffemissionen innerhalb der nächsten fünf Jahre vorgeschrieben. Während sich die USA zu erneuerbaren Kraftstoffmischungen aus Ethanol und Biodiesel hingezogen haben, um diese Anforderungen zu erfüllen, stehen LPG-Kraftstoffe im Mittelpunkt der Pläne, die Anforderungen in diesen Ländern zu erfüllen, die ein explosives Wachstum erleben. GUTE PUNKTE ÜBER LPG-KRAFTSTOFFE

LPG-Moleküle sind klein – 3- und 4-Kohlenstoffketten im Vergleich zu den 8-18+ Kohlenstoffkettenmolekülen, die in Benzin und Diesel vorkommen – und verbrennen sehr sauber im Vergleich zu Benzin und Diesel. Diese bessere Verbrennung bedeutet weniger Kohlenstoffablagerungen im Motor und eine längere Lebensdauer von Zündkerzen und Schmieröl. Dies ist ein Plus für alle Arten von Verbrauchern, die den maximalen Kraftstoffwert aus ihren großen und kleinen Fahrzeugen herausholen müssen.

Auch die Emissionen bei der Kraftstoffverbrennung sind für LPG im Vergleich zu den gängigen Autokraftstoffen ziemlich niedrig – die Emissionen unverbrannter Kohlenwasserstoffe und Partikel sind sehr, sehr niedrig, ebenso wie die Emissionen von Schwefelgas und NOx (Stickoxid), die beide Vorläufer von Smog in verschmutzten städtischen Gebieten sind . Verdunstungsemissionen (z. B. beim Zapfen von Kraftstoff – ein Teil des Kraftstoffs entweicht in die Luft) sind aufgrund der erforderlichen geschlossenen LPG-Kraftstoffversorgungssysteme an Zapfstellen sehr gering.

Flüssiggas hat einen geringeren Bruttoschwefelgehalt als Benzin, wodurch das Korrosionspotential in Lagersystemen verringert wird.

Diese Tatsachen machen LPG zu einem bevorzugten Kraftstoff für umweltbewusste Verbraucher, einschließlich lokaler Regierungen, die von ihren Wahlkreisen und höher in der Regierungsleiter beauftragt werden, „grüner“ zu sein. All dies trägt dazu bei, dass LPG-Kraftstoffe abgesehen von den Kohlenstoffemissionen, die sie in Form von CO2 erzeugen, großartig für die Umwelt sind.

LPG-KRAFTSTOFFPROBLEME

Da LPG so sauber verbrennt, sind sich die meisten Verbraucher und sogar einige Gaskraftstoffvertriebsexperten nicht bewusst, dass LPG-Kraftstoffe nicht frei von kraftstoffbezogenen Problemen oder Raum für Verbesserungen sind.

Verfügbarkeit von Fahrzeugkraftstoffen in den Vereinigten Staaten

In den USA werden jedes Jahr nur sehr wenige reine LPG-Verbraucherfahrzeuge verkauft. Sie können Umbausätze kaufen, die Ihr normales benzinbetriebenes Fahrzeug in ein Dual-Flex-Fuel-Fahrzeug verwandeln, das zwischen Benzin und LPG umschalten kann. Umbausätze kosten zwischen 2000 und 4000 Dollar. Selbst wenn Sie sich dafür entscheiden, ist die einfache Verfügbarkeit von Autogas-Tankstellen in den USA leider ein unerschwingliches Problem für die weitere Verbreitung dieser Art von grünem Kraftstoff. Kalifornien hat die meisten „Propan“-Tankstellen für Fahrzeuge – etwa 600 davon. Im ganzen Land werden nur 3 % des verwendeten Flüssiggases für den Fahrzeuggebrauch verkauft.

Kilometerstand für Fahrzeuge

Verbraucher in den Vereinigten Staaten, die über Flex-Fuel-LPG-Fahrzeuge verfügen, können mit ihren LPG-Tanks Probleme mit der Reichweite haben. Denken Sie daran, dass komprimiertes LPG eine andere Dichte als Benzin oder Diesel hat. Ein typisches LPG-Auto wie der umgebaute Honda Civic von 2008 kann bis zu 36 mpg erreichen. Das ist eine tolle Laufleistung. Leider kann der Civic aufgrund der Art der LPG-Komprimierung trotz der 36 mpg (24 mpg City) nur etwa 185 Meilen mit einem vollen Tank LPG-Kraftstoff fahren.

Ablagerungen durch Verunreinigungen aus Raffinerien

LPG, das direkt aus der ursprünglichen Quelle (dem Boden) entnommen wird, ist eine saubere Mischung aus Propan, Butan und anderen Kohlenwasserstoffgasen und enthält keine doppelgebundenen Olefinverunreinigungen wie Propen (Propan mit einer Doppelbindung). Der reine LPG-Kraftstoff ohne Verunreinigungen verbrennt sehr sauber und erzeugt eine enorme Wärmeenergie (21.000 BTUs pro Pfund) mit einem Minimum an Ablagerungen und schädlichen Emissionen wie Kohlenmonoxid.

Leider wurde ein Teil des normalerweise auf dem Markt erhältlichen LPG durch Crackverfahren in einer Raffinerie hergestellt (um die rentableren Produkte von Benzin und Diesel zu maximieren) und enthält instabile Moleküle, sogenannte Alkene und Olefine. Cracking-Prozesse beinhalten die chemische Spaltung längerer Moleküle in kürzere – die Raffinerie spaltet die schwersten Moleküle (wie Schweröl), um mehr Benzin und Diesel zu erzeugen. Dabei werden parallel dazu zusätzliche LPG-Vorräte produziert. Diese zusätzlichen Ausbeuten an LPG sind jedoch kein reiner LPG-Kraftstoff, da sie gecrackte Moleküle enthalten, die Teil des anderen Crackprozesses sind.

Diese gecrackten LPG-Kraftstoffe enthalten Alkene (Moleküle mit reaktiven ungesättigten Doppelbindungen), die dazu neigen, miteinander, Wasser und anderen Molekülen aus dem Kraftstoff und der Umgebung (S, O, N) zu reagieren, um längerkettige Polymere zu erzeugen, die enden bis als schwere Einlagen. Diese instabilen Moleküle enthalten Doppelbindungen, die bewirken, dass sie mit anderen Molekülen im Kraftstoff und der Umgebung (einschließlich Sauerstoff und Schwefel) reagieren, um lange Polymermoleküle zu bilden. Da es sich um längere Ketten handelt, sind diese Ablagerungen schwerer und lösen sich nicht gut in LPG-Kraftstoffen, da Propan ein schlechtes Lösungsmittel für solche Spezies ist. Daher werden sie vor und während der Verdampfung aus dem Kraftstoff ausfallen. Sobald dies geschieht, können diese Ablagerungen nicht wieder im Kraftstoff gelöst werden.

Diese starken Ablagerungen bilden sich in Verdampfern und Konvertern, den Verdampferleitungen, den Einspritzdüsen und Einspritzdüsen und den Brennern. Dies gilt unabhängig davon, ob es sich um ein Fahrzeug oder ein mit Propangas betriebenes Heizsystem zu Hause handelt. Aufgrund der Schwere der Ablagerungen neigen sie dazu, in den Bereichen zu bleiben und sich dort anzusammeln, wo sie zuerst fallen.

Die Auswirkung von LPG-Ablagerungen auf die Leistung

Sobald sich in diesen Bereichen Ablagerungen bilden, wirkt sich dies auf die Kraftstoffdurchflussrate und die Luft/Kraftstoff-Mischung aus, wodurch das System viel weniger effizient wird und die erzeugten Emissionen ansteigen. Sie können auch eine fortschreitende Verringerung der Kraftstoffeffizienz des Systems feststellen, unabhängig davon, ob es sich um eine Heizung oder ein Fahrzeug handelt. Dies liegt nicht nur daran, dass Ablagerungen dazu führen, dass der Kraftstoff weniger effizient verbrennt, sondern Ablagerungen können auch einen schwammartigen Effekt haben, indem sie LPG-Kraftstoff aufsaugen und ihn mit der Zeit langsamer freisetzen, was von der Funktionsweise des Systems abweicht.

In einem Fahrzeug, das LPG als Kraftstoff verbrennt, führen Ablagerungen von Olefinen dazu, dass der Oktanbedarf des Motors steigt. Dies liegt daran, dass sich diese Ablagerungen auch in der Verbrennungskammer und den Zylinderräumen ansammeln und das Volumen innerhalb des Zylinders verändern, was teilweise den Oktanzahlbedarf für eine korrekte Zündung des Kraftstoffs an der richtigen Zylinderposition bestimmt. LPG-Kraftstoff hat typischerweise eine sehr hohe Oktanzahl von 96-100. Die Auswirkung von Ablagerungen auf diese Bewertung ist also in einem LPG-betriebenen Motor tatsächlich verstärkt und größer als in einem normalen Benzinmotor, der für eine gute Leistung mit 87- oder 89-Oktan-Benzin ausgelegt ist.

Bei einem System mit Ablagerungen kann es bei kaltem Wetter typischerweise zu Startschwierigkeiten kommen. Wenn sich Ablagerungen in einem Ofen oder Fahrzeugsystem aufbauen, beginnen sie sich darauf auszuwirken, wie gut der Kraftstoff verdampft und wie gut er durch das Kraftstoffzufuhrsystem fließt. Dies ist besonders im Winter ein Problem bei Flüssiggas, das sofort gestartet werden muss. Diese Art von Ablagerungen wird die Verdampfung und Leistung dieses Kraftstoffs bei kaltem Wetter beeinträchtigen. Dies kann ein Problem sein, wenn der Kraftstoffverdampfer mit Ablagerungen verschmutzt wird – der Kraftstoff verdampft nicht gut genug, um seine Leistung zu erbringen.

Ausrüstungsverschleiß

Bei der Verwendung in Fahrzeuganwendungen (Autos und Lastwagen) erweist sich LPG als trockener Kraftstoff, der nicht die gleiche Art von Schmierung für kritische Kraftstoffversorgungsteile bietet wie flüssige Kraftstoffe. LPG-Fahrer neigen im Laufe der Zeit dazu, an bestimmten kritischen Motorteilen übermäßigen Verschleiß festzustellen. Ventile, Einspritzdüsen und Kompressionsringe können die am häufigsten betroffenen Teile sein.

In Feuerungssystemen können einige angesammelte Ablagerungen abrasiv sein und in dem turbulenten Luftstrom des Brennstoffzufuhrsystems abbrechen. In diesem Fall können sie sich auf Metalloberflächen abnutzen und Schäden verursachen. Dies geschieht normalerweise langsam über einen langen Zeitraum, kann jedoch zu kostspieligen Reparaturrechnungen für die Systemwartung führen.

Um übermäßigen Verschleiß an Fahrzeug- und Industrie- oder Hausofensystemteilen zu verhindern, kann es vorteilhaft sein, den LPG-Brennstoff mit einem Schmiermittel zu behandeln. Wasser- und Feuchtigkeitsaufnahme

Entgegen der Wahrnehmung können Wasser und Feuchtigkeit über die Lieferkette in den LPG-Kraftstoff gelangen. Wenn dies geschieht, kann es zu einer Verschmutzung des Kraftstoffs kommen, da der Kraftstoff während der Reaktion mit dem Sauerstoff im Wasser oxidiert wird. Oxidationsreaktionen führen dazu, dass die reinen Propan/Butan-Moleküle reagieren und polymerisieren (zusammenkleben) und schwere Ablagerungen bilden, die auf den Boden des Tanks sinken oder mit dem LPG-Kraftstoff in nachgeschaltete Lagerbehälter getragen werden können, wo sie sich schließlich ansammeln und Ablagerungen verursachen die Fahrzeuge und Feuerungsanlagen, die letztendlich den Brennstoff verbrennen.

FAZIT

LPG und andere komprimierte Gase sind eine ausgezeichnete Wahl für Verbraucher, die nach einem sauberen Kraftstoff suchen, der relativ umweltfreundlich ist und mit geringen Emissionen und Rußausstoß verbrennt. Fahrzeuge, die mit LPG-Kraftstoff betrieben werden (wenn Sie sie finden können), haben niedrige Emissionen und erreichen viele Meilen pro Gallone (obwohl die Menge an LPG, die in einem Fahrzeug gespeichert werden kann, geringer ist als die Kapazität eines Benzin- oder Dieseltanks). Die Probleme von LPG sind im Vergleich zu Biodiesel oder Ethanol ziemlich gering und können ziemlich einfach gelöst werden, wenn der Kraftstofflieferant dem LPG-Kraftstoff Additive hinzufügt.

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