Der CO2-Ausstoss von Otto- und Dieselmotoren

Politische Traumtänzer am Werk; Bild lona Steinchen / pixelio.de

Immer wieder wird gefordert, dass die Emission von CO2 mittels Verbrennungsmotore drastisch gesenkt werden müssten. Physikalisch läuft das auf eine ebenso drastische Senkung des Verbrauchs hinaus und nicht auf eine Verbesserung der Verbrennung selber. Erstere ist aber durch die Transportaufgabe und den verlangten Komfort nach unten begrenzt. Letztere ist sogar gegenläufig, denn je besser diese vonstatten geht, desto höher ist der CO2 Anteil an den Verbrennungsprodukten
Unser Autor Prof. Dr. Peter Schoeck erklärt die Zusammenhänge


Ottomotoren und Dieselmotoren verbrennen Kraftstoffe, Benzin und Dieselöl.Beide sind Kohlenwasserstoffe, in deren Molekülen rund zwei Wasserstoffatome mit einem Kohlenstoffatom verbunden sind, wobei jedoch die molekulare Struktur verschieden ist. So besteht Benzin aus ringförmigen sogenannten polyzyklischen Molekülen, die leicht verdampfen. Dieselöl besteht dagegen aus kettenförmigen Molekülen, sogenannten Alkanen. Ihr Dampfdruck ist geringer als derjenige der polyzyklischen. Mit geringen Unterschieden enthalten Benzin und Dieselöl rund 85% Kohlenstoff und 15 Prozent Wasserstoff. Im Idealfall, das heisst bei vollständiger Verbrennung mit dem Sauerstoff der Luft, entsteht aus dem Kohlenstoff CO2, aus dem Wasserstoff H2O, also Wasser. Höchstmöglicher CO2-Gehalt des Abgases bedeutet deshalb optimale Nutzung der Energie des Kraftstoffs. Er entspricht aber auch der geringsten Belastung der Umwelt.

Ausser dem CO2, das ausser bei hohen Konzentrationen ungiftig ist, fallen als unerwünschte Bestandteile des Abgases dann nur Stickoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2) an, beide zusammen mit NOx. bezeichnet. Ihre Konzentration nimmt mit der Verbrennungstemperatur zu. Sie sind in Ballungsgebieten unerwünscht, weil sie mit organischen Bestandteilen der Luft den sogenannten Smog und, mit dem Sauerstoff der Luft O2, das die Atemwege ätzende Ozon (O3) bilden. Da die Abgastemperatur beim Dieselmotor niedriger ist als beim Ottomotor, ist seine NOx-Konzentration im Abgas rund 100 Mal geringer.

In Wirklichkeit erfolgt aber die Verbrennung der Kraftstoffe nie vollständig. Dies bedeutet, dass die Abgase ausser den genannten Beimengen, die nicht aus dem Kraftstoff selbst herrühren, sondern aus der Verbrennungsluft, unverbrannte Kohlenwasserstoff Moleküle enthalten, entweder in Dampfform wie bei Ottomotor (man bezeichnet sie mit Cm Hn) oder in Form von Ruß, wie beim Dieselmotor.

Darüber hinaus enthalten Ottomotoren nicht vollständig zu CO2 oxidierten Kohlenstoff,nämlich das gefährliche Kohlenmonoxid CO. Dessen Anteil ist umso grösser, je fetter das aus Treibstoff und Luft bestehende Gemisch ist, das heisst, je geringer dessen Luftanteil ist. Da Dieselmotoren immer mit Luftüberschuss arbeiten, enthalten deshalb ihre Abgase nur unbedeutende CO-Werte.

Abgaskatalysatoren haben den Zweck, die giftigen Bestandteile des Abgases unschädlich zu machen. Dies bedeutet, dass man beim Ottomotor einmal das Kohlenmonoxid CO zu CO2 «aufoxidiert», und, zum Zweiten, die unverbrannten Kohlenwasserstoffe möglichst vollständig verbrennt. Dazu benötigt man Sauerstoff. Dieser ist in dem Rest der unverbrauchten Luft im Abgas enthalten, aber auch in dem unerwünschten NOx.

Die Kunst bestand nun darin, das NOx zu «reduzieren», nämlich zu Stickstoff N2 und mit dem dabei freiwerdenden Sauerstoff das CO zu CO2 «aufzuoxidieren». Man bezeichnet dies mit «Redoxreaktion». Damit beseitigte man zwei Fliegen auf einen Schlag. Man beseitigte das giftige CO mithilfe des ebenfalls schädlichen NOx.

Um es zusammenzufassen: Im Abgaskatalysator werden die drei Schadstoffe CO, Cm Hn, und NOx in ungiftige Stoffe, nämlich in CO2, H2O und N2 umgewandelt. Daher die Bezeichnung «Dreiwegkatalysator».

CO2 ist zwar ein Treibhausgas, ist aber in den vorliegenden geringen Konzentrationen ungiftig. Beim Dieselmotor bildet vorwiegend der Ruß den Schadstoff der Abgase. Er entsteht dadurch, dass sich bei der Verbrennung der in die Verbrennungsluft eingespritzten Tröpfchen des Kraftstoffs dessen Moleküle durch «Kracken» so verändern, dass sie schwer oxidierbar werden, bevor der Sauerstoff sie erreicht. Der sich so bildende Ruß verlässt dann unverbrannt den Brennraum und ist gesundkeitsgefährdend, wenn er als Feinstaub in unsere Atemwege gelangt.

Deshalb bleibt nur die Wahl des Rußfilters, in dem der sich ansammelnde Ruß in bestimmten zeitlichen Abständen verbrannt wird, unter Bildung von CO2. Dass aber offenbar auch der beim Dieselmotor verhältnismässig geringe NOx-Anteil nicht immer vernachlässigbar war, soll – folgt man den Medien – beim bekannten VW Skandal zutage getreten sein.

Was jedoch CO2-betrifft, so ist eine Täuschung über dessen Anteil im Abgas weder im Ottomotor noch im Dieselmotor möglich. Er ist mit dem Kraftstoffverbrauch verbunden. Auf jeden Liter verbrauchtes Benzin entfallen automatisch rund 2,3 Kilogramm CO2, auf jeden Liter Dieselöl rund 2,6 Kilogramm CO2. Man fragt sich, wie lange es dauern wird, bis alle Umweltpolitiker und Reporter dies kapiert haben werden und die dauernde Irreführung der Öffentlichkeit ein Ende findet.

Über den Verfasser

Prof. Dr. Peter Schoeck, 89, ein in seiner Wahlheimat Triesen wohnender, in Deutschland geborener Amerikaner, ist unseren Lesern durch zahlreiche Beiträge zu wissenschaftlichen und technischen Fragen bekannt. Seine berufliche Laufbahn umfasst eine weltweite akademische und industrielle Tätigkeit in der Weltraum- und Polarforschung und als leitender Direktor für Forschung und Entwicklung von Bosch und Mitglied des Vorstands der European Industrial Research Management Association. Unter seiner Leitung erfolgte unter anderem die Entwicklung der bekannten Lambda-Sonde, die seit 1973 die Funktion von Hunderten Millionen Abgaskatalysatoren regelt.

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23 Kommentar(e)

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1
Burckhard Adam

Ich fass es nicht: 4 CO2-Molküle auf 10.000 Luftteilchen ergeben ein Treibhausgas. *staun*

Mit Verlaub, aber ich kann mir nicht vorstellen, das dem Autor der Photosynthese-Prozess unbekannt sein sollte. Der läuft auch heute noch - Pflanzen machen aus dem gefährlichen "Treibhausgas" CO2 mit Hlife des Sonnenlichtes und des Chlorophylls Fructose, Stärke und Zellulose und reichern die Luft mit Sauerstoff an!

CO2 ist nach dem Sauerstoff das wichtigste Gas im bio-chemischen Prozess der Photosynthese auf der Erde!

2
Christian Baumgarten

Hurra, Peter, Du lebst noch! CO2 war auch Teil meines Vortrags am 6.5.2010 vor der lokalen FDP. Seit 2 Jahren ist die AfD meine letzte Hoffnung. Wir sind hier zur Wahl am 13.3. sehr aktiv!
Mein e-mail: jundc-baumgarten@tele2.de

3
Martin Landvoigt

#19: Werner Moß

Manchmal braucht es starke Formulierungen und konsequente Überzeichnungen, um den ganz normalen Wahnsinn zu entlarven. Danke dafür.

4

#13: M.Kaiser

Ottokraftstoff ist ebenso wie Dieselkraftstoff ein komplexes Gemisch aus unterschiedlichsten Kohlenwasserstoffen. Das Molekulargewicht (Kettenlänge) dieser Stoffe richtet sich nach dem Siedepunkt der Kraftstoffe und ist bei Benzin entsprechend niedriger. Darin befinden sich zudem (Bio-) Ethanol und Antiklopfmittel (MTBE + ETBE). Die Zusammensetzung der Gemische wird je nach Herkunft des Rohöls und der Raffinerie etwas schwanken. In jedem Fall enthalten die Kraftstoffe auch erhebliche Anteile von zyklisch ungesättigten KW ( Aromaten). Bei Benzin sind sie die einfachen einkernigen 6er-Ringe: Benzol, Toluol (Methylbenzol). Im Fall von Diesel sind es die kondensierten polyzyklisch aromatischen KW (PAK). Diesel enthält außerdem einige % Fettsäuremethylester (Biodiesel) und dem Winterdiesel müssen zur Senkung des Stockpunktes Additive beigemischt werden damit bei Frost der Filter nicht durch abgeschiedenes Paraffin verstopft.
Die übrigen KW sind gesättigt -CH2-CH2- geradkettig (Paraffine od. Alkane), verzweigt (Isoparaffine) oder ringförmig (Naphtene) aber können auch ungesättigt -CH=CH- (Olefine) sein.

Vielleicht für Leser mit Benzin im Blut mal interessant.

Hier die Sicherheitsdatenblätter:
http://t1p.de/axun
http://t1p.de/eib9

Man kann sich auf Abschnitt 2+3 beschränken

5

Wenn hier schon das Abgas CO2 als Treibhausgas angegeben wird, dann muss auch das Abgas H2O als Treibhausgas genannt werden. Also etwa so: Dabei entstehen die beiden Treibhausgase H2O und CO2, die für den anthropogenen Klimawandel verantwortlich sind. Besonders der gefährliche Wasserdampf, das hauptsächliche Treibhausgas in unserer Atmosphäre, sollte, wie auch das CO2, als Schmutz bezeichnet werden. Jede Einbringung dieses H2O-Schmutzes in unsere Atmosphäre muss mit einer Strafgebühr belegt werden, oder mit Schmutzzertifikaten. Es soll sogar Leute geben, die diesen Schmutz trinken! Schande! Prost!

6

2273K für beide gleich besagt unter dieser
http://tinyurl.com/hun8b2q
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zu 'Kreisprozesse Thermischer Maschinen'
Autor

7

Verbrennungstemperatur Diesel/Benziner
liegt der Diesel also unter dem Benziner.
:http://tinyurl.com/gpgc7pg
und mal zur
Bewertung von Brennkraftmaschinen wird also das pv-Diagramm
http://tinyurl.com/hkhxa7e
verwendet.

Historisch – also aus dem Verhalten von Benzin – entwickelte man den Diesel, zu eben keine Zündspule, Zündkerzen usw, für das laufen eines Moto notwendig zu haben.

Leider, wie der Film ja zeigt, muss der Benziner bei einem Lambda von 0,8 gefahren werden, also fettes Gas–Luftgemisch – um eine ausgewogenen Verbrennung dann zu haben.

D.h. es wird mit stöchiometrisch mit Benzinüberschuss gefahren.

8

Liebe admin,
hatte meine Daten dem folgenden Link entnommen:
http://tinyurl.com/oewngxn
Die sind tatsächlich unterschiedlich zu den Daten in Ihrem Link. Frage, wer hat Recht?
MfG

9
Neulen, Holger

zu#5und#7Decarbonisierung ist ja deswegen so angesagt.
Damit hat man alles was Atmosphäre ja zum "Treibhaus" macht erschlagen, denkens wohl da in der Funktionäre zu Entwickeln so Zentralen.

10

Besten Dank für diesen informativen Artikel.
Trotzdem muß ich zwei wichtige Korrekturen anbringen ,da es sich um zwei wesentliche Fehler handelt,die jemand mit diesen Vorkenntnissen eigentlich nicht passieren sollten.
1.Benzin besteht genauso wie Diesel aus geradkettingen Kohlenwasserstoffen ,der einzige Unterschied ist die Kettenlänge.Ringförmiger Kohlenwasserstoff ist Benzol.Hier muß eine Verwechslung vorliegen.Möglicherweise liegt das an der Bezeichnung "benzene" die im angelsächsischen Sprachbereich für Benzol verwendet wird.Benzol gilt als stark giftig und sogar krebserregend und dürfte als Kraftstoff kaum zugelassen werden.
2.Die Verbrennungstemperaturen im Dieselmotor sind wesentlich höher als im Ottomotor. Zusammen mit dem höheren Luftüberschuß entsteht deshalb mehr NOx im Dieselmotor.Warum die Abgastemperatur beim Dieselmotor niedriger sein soll erschließt sich mir nicht.

11

nicht nur die Abgastemperatur bei Dieelmotor auch die Verbrennungstemperatur ist bei Dieselmotoren niedriger als bei Ottomotoren. Bei Ottomotoren betägt sie 2000-2500°C, bei Dieselmotoren 1400 -2000°C.
MfG

12

#5 Hr.Kühn
Daß die Grünen dem Dieselmotor den Kampf angesagt haben und nicht nur ansagen wollen ist inzwischen allgemein bekannt.
Es geht hier -wie fast überall anders auch - um politische Ziele.Nicht der Grünen,denn die haben keine (vielleicht hatten sie die mal,aber das ist lange her).Heute sind die Grünen eine 5.Kolonne einer nicht fassbaren ,weil anonym agierend und sich hinter Regierungen und wichtigen gesellschaftlichen Organisationen versteckenden Verbrecherbande deren Ziel der Morgenthauplan 2.0. ist "germany must perrish".Es geht darum Deutschland zu deindustrialisieren.Das beginnt mit der Energieversorgung (Energiewende!) ,die die Grundlage aller Industrie darstellt und geht weiter über viele Einzelverbote ,die dem Bürger das Leben schwer und teuer machen sollen.Letztendlich träumt man von einem allgemeinen Fahrverbot.Seit vielen Jahren steht die deutsche Autoindustrie ,da sie eine wichtige Quelle für den Wohlstand in Deutschland ist und bisher als einziger Industriezweig der Verlagerung ins Ausland getrotzt hat -immerhin hängt jeder 8 Arbeitsplatz davon ab- schon auf der Abschußagenda der Grünen .Man denke nur an Fr.Roth : "Ich fahre nur ausländische Autos".
Paßt sehr gut zu den Antifaparolen "Deutschland verrecke!"
Interessant wäre die Frage zu klären wer eigentlich die Grünen wählt ?Es muß sich um Menschen handeln,die sich gerne mit dem Hammer auf den Kopf hauen.

13
Elmar Oberdörffer

#2 Horst Maler: Selbstverständlich ist die Verbrennungstemperatur gemeint! Die Stickoxide bilden sich während der Verbrennung, im Abgas sind sie dann enthalten. Welche Temperatur das Abgas hat, ist für die Bildung der Stickoxide völlig belanglos.
An Admin: bitte die Korrektur wieder rückgängig machen!

14

eine schöne Gegenüberstellung (Ohne Kat.!),
die man jetzt schon nicht mehr oft im Netz findet,
weil die Amerikaner und deshalb auch unsere "Grünen" was gegen den besseren Diesel haben.

http://tinyurl.com/h3x2ts6

Besserer Wirkungsgrad heißt weniger CO2 Ausstoß bei gleicher mechanischer Leistung (Fahrstrecke)

Ich fahr einen solchen (sportlichen) Diesel (mit Kat. natürlich), der bekannten Marke und bleibe damit auch bei freier Fahrt auf der Autobahn (ca.200km/h), mehrfach gemessen unter 8 lt./100km.
Mal sehn, wie lange ich das noch darf.

15

Um die Konfusion noch grösser zu machen, empfiehlt sich, eine neue Studie von Prof. Eckart Helmers, Universität Trier, zu lesen. Sie wird im The Guardian besprochen, auf GWPF angerissen.

16

#5 Herr Kühn
Ja unsere Grünen Klimaretter entwickeln sich immer weiter. Sind doch immer progressiv (oder dumm?). Als noch bei denen ein gewisse Fischer Josef, Trittin Jürgen und Künast Renate das Sagen haben war der Diesel doch sooo umweltfreundlich, dass hat man ihn steuerlich begünstigt hat.
MfG

17

#5
Sehr gute Idee . Ich liebe Segelschiffe !

BTW:

Allen, die sich für Motore mit interner Verbrennung (Wärme-Kraftmaschinen), den Dieselmotor und außerdem auch noch etwas für geschichtliche Zusammenhänge und Entwicklungen in Europa interessieren, möchte ich empfehlen, sich dieses Video anzuschauen :
Rudolf Diesel: DAS DIESEL RÄTSEL
http://tinyurl.com/hdg89xm
Interessant darin wohl auch der kurze Hinweis auf die wissenschaftlichen Bemühungen, mithilfe von etwas frevelhafter Gentechnik, Salzwasser- Algen zu züchten, die das in Kraftwerken gemachte “A- Kohlendioxyd“ per Photosynthese in besonders schnell in eine Biomasse umwandeln können, aus der dann anschließend Bio- Diesel – Treibstoff gewonnen werden kann.

18

Dieser Satz ist auch nicht richtig.
"Da die Abgastemperatur beim Dieselmotor niedriger ist als beim Ottomotor, ist seine NOx-Konzentration im Abgas rund 100 Mal geringer."

So wäre er richtig :
"Da die Verbrennungstemperatur beim Ottomotor niedriger ist als beim Dieselmotor, ist seine NOx-Konzentration im Abgas rund 100 Mal geringer."

Noch besser wäre :
"Da die Verbrennungstemperatur beim Ottomotor niedriger ist als beim Dieselmotor, ist seine NOx-Konzentration im Abgas nur 1/100 als beim Dieselmotor"

MfG. Horst Maler

19

Es wäre lieb, wenn jemand erklären könnte, wie durch die Verbrennung von ca. 750 Gramm Benzin, 2300 Gramm CO2 erzeugt werden.

20

Beim folgenden Satz aus dem Beitrag stimmt ja wohl die Reihenfolge nicht :
"Da die Verbrennungstemperatur beim Dieselmotor niedriger ist als beim Ottomotor, ist seine NOx-Konzentration im Abgas rund 100 Mal geringer."

MfG.Horst Maler

21

Irgendwo las ich, dass die Grünen dem Dieselmotor den Kampf ansagen wollen.
Wenn beim Dieselmotor weniger NOx entsteht als beim Benzinmotor und auch nicht mehr CO2, ist dann der Ruß/Feinstaub das k.o-Kriterium? Irgendwie erschließt sich mir das noch nicht.

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Martin Landvoigt

Danke für die Klarstellung. Das sollte eigentlich jedem, der Abitur hat und zur Not bei Wikipedia nachschlagen kann nicht zu schwer zu erkennen sein. Hierfür einen Experten zu bemühen ist fast schon mit Kanonen auf Spatzen geschossen. Nichtdestotrotz: Wem Die Beglaubigung durch Autoritäten ebenso wichtig ist wie eine fundierte Darstellung, wird bie diesem Artikel doppelt fündig.

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Ein interessanter Artikel, aber dem Autor ist in einem Punkt zu widersprechen: CO2 ist KEIN Treibhausgas.
MfG