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CNG und RNG – Alternativer Kraftstoff der Ökologie und Ökonomie verbindet

CNG und RNG sind Abkürzungen, die im Kraftstoffmarkt verwendet werden. CNG steht dabei für „Compressed Natural Gas“ und RNG für „Renewable Natural Gas“. Der speicherbare Kraftstoff besteht zu einem hohen Anteil aus Methan (CH4), dass als Erdgas gefördert (CNG) oder in Biogasanlagen (RNG) erzeugt wird. Das Biogas wird mit einer Biogasaufbereitungsanlage zu Biomethan aufbereitet. CNG und RNG werden als Kraftstoffe unter anderem in PKWs, LKWs und LNFs sowie in Bussen genutzt.

Abbildung 1: CNG-Zapfsäule in der Fertigung
Abb. 1: CNG-Zapfsäule
in der Fertigung

Die Modellpalette von CNG-PKWs ist breit gefächert. Verschiedene Hersteller bieten, unter anderem Kleinwagen, Mittelklassewagen und SUVs (zum Video des SEAT ARONA TGI) an. Das Versorgungsnetz von Tankstellen ist dicht. Laut NGVA Europe (Natural & bio gas Vehicle Association) gab es im April 2020 europaweit 3.785 Tankstellen, davon etwa 837 im Gebiet der Bundesrepublik.

Im öffentlichen Personennahverkehr gelten die Stadtwerke Augsburg als Vorreiter bei der Nutzung von CNG. Sie haben 85 Busse im Einsatz, die mit Biomethan betankt werden und CO2-neutral fahren. Für den landwirtschaftlichen Einsatz hat New Holland im Jahr 2019 einen CNG-Traktor vorgestellt, welcher bald Marktreife erlangen wird. Und bei den Nutzfahrzeugherstellern bieten unter anderem Mercedes-Benz, VOLVO, SCANIA und IVECO Modelle mit CNG-Motorisierung an.

Bei der Betankung gilt: sicher, schnell und zuverlässig muss sie sein. Die Schwelm Anlagentechnik GmbH ist einer der marktführenden Anbieter von CNG Tankstellen. Mehr als 600 CNG-Tankstellen hat die Schwelm Anlagentechnik GmbH zwischenzeitlich in Russland und Europa umgesetzt. Rund 450 Schwelm-Zapfstellen befinden sich davon in Deutschland. Zu den Kunden zählen lokale Gasversorger (Stadtwerke), Industriebetriebe, insbesondere die Automobilindustrie, landwirtschaftliche Betriebe und Speditionen, die die Vorteile von CNG schätzen.

Ökologische und finanzielle Vorteile

CNG-Fahrzeuge, allem voran RNG-Fahrzeuge punkten im Vergleich zu Benzinern, Diesel- und Elektrofahrzeugen bei Reichweite und CO2-Vermeidung.

Mit 10 Euro im Tank fahren PKWs mit CNG / RNG 247 km weit. Mit Benzin oder Diesel im Tank erreichen sie hingegen 147 bzw. 189 km.1) Ein CNG-Betankungsvorgang nimmt im Vergleich zur Elektroladesäule nur einen Bruchteil der Zeit in Anspruch - gerade bei geschäftlichen Reisen ein entscheidender Pluspunkt. Auch bei den CO2 Emissionen liegen CNG / RNG vorn. CNG Motoren vermeiden viel CO2. Gegenüber einem Benziner werden 65 Prozent, gegenüber einem Dieselfahrzeug 77 Prozent weniger an Kohlendioxid ausgestoßen.2) Darüber hinaus vermeiden CNG-Fahrzeuge im Vergleich zur Dieselnorm Euro 6D temp 80 Prozent an NOx (Sickoxiden) und 91 Prozent an Feinstaub.3)

Neben dem niedrigeren Kraftstoffpreis, sind PKW's auch bei der KFZ-Steuer bis zum Jahr 2026 begünstigt. Die Steuer für einen CNG Seat Arona beträgt beispielsweise 42 Euro pro Jahr. Für das gleiche Fahrzeug mit einem Benzinmotor beträgt die jährliche Steuer 90 Euro und für das Dieselmodell 238 Euro.4) Anschaffungen von CNG Fahrzeugen werden zudem mit bis zu 8.000 Euro staatlich gefördert.

Speditionen, die auf alternative Treibstoffe wie CNG setzen, profitieren von einer Mautbefreiung bis zum Ende des Jahres 2020. Eine Verlängerung wird derzeit diskutiert und wurde aktuell vom Verkehrsausschuss des Deutschen Bundestages empfohlen.

Ökologische und wirtschaftliche Vorteile lassen sich durch geringere CO2 Emissionen, günstige Treibstoffkosten und niedrigere Steuern kombinieren. Speditionen, Busflottenbetreiber und landwirtschaftliche Betriebe können durch den Einsatz alternativer Kraftstoffe Wettbewerbsvorteile erzielen.

Aufbau und Funktionsweise einer CNG-Tankstelle

Abbildung 4: Hochdruckspeicher, 3-Bank-System

Abb. 2: Hochdruckspeicher,
3-Bank-System

Erdgastankstellen ähneln optisch einer herkömmlichen Tankstelle für Benzin, Diesel und Autogas (LPG). Das Erdgas bzw. das Bioerdgas wird aus dem öffentlichen Gasnetz oder direkt von einer Biogasaufbereitungsanlage mit dem anliegenden Versorgungsdruck (üblicherweise 0,02 bar bis 70 bar) übernommen und über einen Trockner zum Verdichter geführt. Die Verdichtertechnik einer Schwelm-CNG-Tankstelle ermöglicht eine Verdichtung auf bis zu 300 bar und Liefermengen zwischen 15 und 3.000 Nm³/h.

Betankungskonzepte

Slow fill – Betankungskonzept: das Erdgas strömt mittels Slowfill-Zapfpunkt direkt in den Fahrzeugtank. Die Betankung eines PKW dauert beispielsweise etwa 4 - 8 Stunden. Eine Busflotte kann mit diesem Konzept quasi „über Nacht“ gefüllt werden.

Fast fill – Betankungskonzept: das Erdgas wird zunächst in einen Kaskadenspeicher mit einem Speicherdruck von ca. 300 bar zwischengespeichert. Die Speichergröße wird dabei nach den individuellen Vorgaben des Kunden von der Schwelm Anlagentechnik GmbH ausgelegt. Die Fahrzeugbetankung erfolgt über die Druckdifferenz zum Fahrzeugtank aus diesem Zwischenspeicher heraus. Der Tankvorgang beansprucht etwa je nach Tankgröße 4 - 6 Minuten (PKW) und ca. 15 Minuten bei Bussen.

Besonderheiten der Schwelm CNG-Tankstellen/ Sicherheiten 

Die Schwelm Anlagentechnik GmbH bietet eine maßgeschneiderte Auslegung für jeden Standort. Die Verdichterleistung und Hochdruckspeicher werden nach Kundenanforderung optimal dimensioniert. Zwei verschiedene Füllkupplungen für PKW-/ LKW-Betankung im modernen Zweischlauchsystem sind erhältlich.

Die Hochleistungszapfsäule wird während des gesamten Betankungsvorgangs überwacht und kontrolliert. Der maximale Druck des Fahrzeugtanks von 200 bar bei 15 Grad Celsius Umgebungstemperatur (temperaturkompensierte Befüllung) wird sicher eingehalten. Zur Sicherheitstechnik gehören unter anderem ein Sicherheitsdruckbegrenzer, eine Schlauchbruchsicherung, eine Schlauchabreißkupplung, ein Umfahrschutz sowie ein Not-Aus-System. Standardschnittstelle ist die Datenleitung zum Kassensystem oder zu einem autarken Tankautomaten. Die Zapfstellen können mit und ohne eichfähige Gasmessung realisiert werden, dieses z. B. bei Betriebshofanlagen.

Projekte, Referenzen und persönliches Angebot

Abb. 3: Zapfpistole
und Abreißkupplung

Die Schwelm Anlagentechnik GmbH ist in der gleichnamigen Kreisstadt Schwelm in Nordrhein-Westfalen ansässig. Der Ursprung der früheren Muttergesellschaft „Schwelmer Eisenwerk“ reicht bis in das Jahr 1886 zurück. Diese hat z. B. die bis dato verwendete automatisch abschaltende Zapfpistole entwickelt. Heute ist die Schwelm Anlagentechnik GmbH Anbieter von Chemieanlagen, führender Hersteller von Biogasaufbereitungs- und Biogaseinspeiseanlagen sowie Erdgastankstellen. In 13 europäischen Ländern als auch in östlichen Staaten wie z. B. Moldawien hat die Schwelm Anlagentechnik GmbH erfolgreich Projekte erstellt.

Von der Beauftragung bis zur Inbetriebnahme einer CNG-Tankstelle vergehen ca. 6 Monate. Darin enthalten sind ca. 2 Wochen für die Montage der CNG-Tankstelleneinheiten vor Ort. Bei Interesse an einem individuellen Angebot fragen Sie bitte direkt bei der Schwelm Anlagentechnik GmbH an.

Ein greenValue-Beitrag von Daniel Kellermann erschienen am 27. Mai 2020.

Quelle: 27. Mai 2020, www.greenvalue.de

Mehr Informationen zum CNG Markt sind unter Zukunft Erdgas e.V. und gibgas.de zu finden.

Quellenverzeichnis:

[1] https://www.erdgas.info/erdgas-mobil/erdgas-als-kraftstoff/reichweite-von-gas-autos/
[2] https://www.erdgas.info/erdgas-mobil/erdgas-als-kraftstoff/umweltvorteile/
[3] https://www.erdgas.info/erdgas-mobil/erdgas-als-kraftstoff/umweltvorteile/
[4] https://www.gibgas.de/Aktuelles/Blog/Jetzt-SEAT-CNG-Autos-zum-Preis-eines-Benziners-Verl%C3%A4ngert-bis-31.12.19?id=61