Derzeit wird in der Schifffahrt hauptsächlich Diesel (Leichtöl) eingesetzt, doch nun wird geprüft, ob hydriertes Pflanzenöl (HVO) als alternative Kraftstofflösung in Frage kommt. Doch was genau ist HVO? Lässt es sich problemlos verwenden? Und wie schneiden die Emissionen im Vergleich zu Diesel ab? Die Untersuchung beleuchtet die verbrennungstechnischen Eigenschaften von HVO und bewertet sein Potenzial als nachhaltige Treibstofflösung – nicht nur für die Schweizer Schifffahrt, sondern auch für viele weitere Anwendungen.
Was ist HVO?
Hydriertes Pflanzenöl (HVO, Hydrotreated Vegetable Oil) ist ein synthetischer Dieselkraftstoff, der durch die Hydrierung pflanzlicher Öle und Fette entsteht. Bei diesem Verfahren werden ungesättigte Fettsäuren in gesättigte Kohlenwasserstoffe umgewandelt, wodurch ein hochwertiger, schwefelfreier Kraftstoff entsteht.
Die Produktion von HVO erfolgt durch eine hydrierende Umwandlung unter hohen Temperaturen und Drücken in Gegenwart von Wasserstoff. Dabei werden Sauerstoff- und Stickstoffverbindungen entfernt, wodurch ein reiner Kohlenwasserstoff entsteht. Im Gegensatz zu Biodiesel (FAME), der durch Umesterung gewonnen wird, ähnelt die chemische Struktur von HVO fossilem Diesel stark, was eine hohe Kompatibilität mit bestehenden Kraftstoffsystemen gewährleisten soll.
Nachhaltigere Alternativen statt Palmöl
Während in einigen Regionen der Welt Palmöl als Rohstoff für die HVO-Produktion genutzt wird, konzentriert sich Europa auf nachhaltigere Alternativen. Die Europäische Union hat die Nutzung von Palmöl für die Treibhausgasminderungsquote ausgeschlossen. Stattdessen werden bevorzugt folgende Rohstoffe verwendet:
Altspeiseöle (Used Cooking Oil, UCO): Gebrauchte Frittieröle aus Gastronomie und Lebensmittelindustrie.
Tallöle: Nebenprodukte aus der Zellstoffherstellung.
Saure Öle: Freie Fettsäuren, die beispielsweise aus der Raffination verschiedener Pflanzenöle stammen.
Palmöl-Mühlenabwasser (POME): Ein Nebenprodukt der Palmölverarbeitung, das weiterverwendet werden kann.
Die Marktverfügbarkeit von HVO in Europa hat sich zuletzt deutlich erhöht. Neben dem Ausbau der europäischen Produktionskapazitäten – die bis 2030 voraussichtlich auf über 10 Millionen t jährlich steigen sollen – spielten Importe aus China zeitweise eine bedeutende Rolle. Im Jahr 2023 exportierte China rund 1,8 Millionen t Biodiesel, einschließlich HVO, in die EU. Aufgrund vermuteter Dumpingpreise verhängte die EU jedoch 2024 Anti-Dumping-Zölle von bis zu 36,4 Prozent. Infolgedessen brachen die chinesischen Exporte ein, was europäische Hersteller wieder stärkte. Insgesamt bleibt der HVO-Markt in Europa trotz schwankender Importdynamik gut versorgt.
Trotz eines Preisaufschlags von etwa 10 bis 20 ct/L im Vergleich zu Diesel könnte sich HVO mittelfristig durch Einsparungen bei CO2-Zertifikaten wirtschaftlich rentieren.
Kennzahlen im Vergleich: Leichtöl und HVO
Eigenschaft | Leichtöl (Diesel) | HVO |
|---|---|---|
Heizwert (MJ/KG) | 42 bis 43 | 43 bis 44 |
Dichte (kg/m3 bei 15 °C) | 820 bis 845 | 775 bis 800 |
Viskosität | 2,0 bis 4,5 | 2,5 bis 3,5 |
Siedebereich (°C) | 180 bis 360 | 200 bis 320 |
Flammpunkt (°C) | > 55 | > 60 |
Lagerstabilität | Hoch | Sehr hoch |
Schwefelgehalt (mg/kg( | 10 bis 15 | < 5 |
Aromatengehat (% Masseanteil) | 20 bis 35 | < 1 |
Biogene Herkunft | 0 (fossil) | 100 % (nachhaltig) |
Treibhausgaseinsparung 0 | 80 bis 90 |
Die Tabelle zeigt, dass HVO in fast allen relevanten technischen Aspekten gleichwertig oder sogar besser als fossiler Diesel ist, insbesondere hinsichtlich Umweltverträglichkeit und Verbrennungseffizienz.
Die Viskosität von HVO liegt nahe an der von Diesel und hat damit einen vergleichbaren Einfluss auf die Zerstäubung. Umfangreiche Studien haben gezeigt, dass Sprüheigenschaften wie Kraftstoffpenetration, Tröpfchengröße und Sprühwinkel für HVO und Diesel praktisch identisch sind.
Da HVO keine Doppelbindungen enthält, weist es eine hervorragende Oxidationsstabilität auf. Seine geringere Dichte führt jedoch zu einem leicht reduzierten volumetrischen Heizwert, was bedeutet, dass für dieselbe Energiemenge mehr Kraftstoffvolumen gefördert werden muss. Dies erfordert gegebenenfalls die Beschaffung neuer Pumpen, welche das erhöhte Brennstoffvolumen fördern.
Verbrennungstests und Emissionen
Nicht nur HVO (Hydrotreated Vegetable Oil) aus China gewinnt in Europa zunehmend an Bedeutung, sondern auch Lieferungen aus anderen asiatischen Ländern. Dabei ist festzustellen, dass die Qualität dieser HVO-Chargen teilweise stark variiert – insbesondere, wenn die eingesetzten Rohstoffe nicht nachhaltig erzeugt wurden. Vor diesem Hintergrund empfiehlt sich eine detaillierte Brennstoffanalyse des jeweils verfügbaren HVO-Öls, insbesondere im Hinblick auf dessen Eignung für bestehende Systeme. Nur so lässt sich sicherstellen, dass keine schädlichen Auswirkungen auf die Anlagenkomponenten auftreten.
Neben der theoretischen Bewertung der Brennstoffeigenschaften, die bereits vielversprechende Ergebnisse liefert, bietet ein praktischer Verbrennungsversuch zusätzlichen Erkenntnisgewinn. Ziel ist es, die theoretischen Aussagen durch reale Messergebnisse zu verifizieren und weiterführende Informationen zur Verbrennung zu erhalten.
Zu diesem Zweck wurden an der europaweit einzigartigen Saacke-Versuchsanlage in Bremen umfangreiche Tests durchgeführt. Die Anlage erlaubt praxisnahe Verbrennungsversuche mit Feuerungsleistungen bis zu 10 MW. Über spezielle Beobachtungsöffnungen und hochauflösende Messsysteme konnten sowohl die Flammencharakteristik als auch die Emissionen unter realitätsnahen Bedingungen analysiert werden.
Die Ergebnisse dieser Tests zeigen ein positives Bild für das untersuchte HVO: Die NOx-Emissionen lagen im Mittel rund 10 Prozent unter denen von klassischem Diesel. Auch die Kohlenmonoxid-Emissionen waren leicht reduziert, was auf eine insgesamt effiziente und saubere Verbrennung hindeutet. Besonders bemerkenswert war das Verhalten bei niedrigen Lasten: Hier konnte eine signifikant geringere Rußbildung festgestellt werden. Dies wird auf die verbesserte Zerstäubung des HVO und die daraus resultierende homogenere Verbrennung zurückgeführt.
Fazit
Die Untersuchungen bestätigen, dass HVO eine umweltfreundliche Alternative zu Diesel sein kann. Seine hohe Lagerstabilität, die niedrigeren Emissionen und die nahezu vollständige Kompatibilität mit bestehenden Systemen machen es zu einer vielversprechenden Lösung. Dennoch gilt es das zur Verfügung stehende HVO hinsichtlich der Qualität zu untersuchen.
Die noch bestehenden Preisunterschiede könnten durch regulatorische Anreize und CO2-Zertifikatsregelungen ausgeglichen werden, wodurch das HVO nicht nur in der Schweizer Schifffahrt, sondern auch in vielen anderen Bereichen eine nachhaltige Zukunftslösung darstellen kann.
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