Diesel

Diesel ist ein Eponym nach Rudolf Diesel, der der Erfinder des Dieselmotors ist. Biodiesel ist zwar unter Vorkehrungen auch zum Betrieb von Motoren nach dem Dieselverfahren geeignet, ist aber chemisch ein anderer Stoff.

Sorten
Auf dem deutschen Markt werden zurzeit mehrere Sorten auf Mineralöl basierender Dieselkraftstoffe für PKW angeboten. Alle Sorten erfüllen DIN EN 590:
• „Standard“-Diesel
• Premium-Diesel mit GtL-Beimischung, erhöhter Cetanzahl, sowie speziellen Additiven
Gerade bei den Premium-Kraftstoffen ist zu erkennen, dass Markenfirmen durch spezielle Zusätze bzw. Qualitätsverbesserung versuchen, sich von Mitanbietern abzugrenzen.
In der neuen 10. BImSchV §7 vom 27.01.2009 wurde zur Erfüllung der Biokraftstoffquote nun neben der DIN EN 590, die einen FAME-Gehalt von bis zu 5 Vol% zulässt, auch die DIN 51628 aufgenommen, die eine Zumischung von bis zu 7 Vol% („B7-Diesel“)erlaubt. Aktuell sind in Deutschland schon die meisten Tankstellen entsprechend umgestellt und die Zapfsäulen entsprechend gekennzeichnet worden.

Herstellung
Diesel ist ein Gemisch aus Kerosin, verschiedenen Mitteldestillatfraktionen, von zurzeit bis zu 5 Volumenprozent Biodiesel sowie verschiedenen Additiven (im ppm-Bereich). Kerosin und Gasöl werden großteils durch Fraktionierung von Erdöl als Mitteldestillatfraktionen gewonnen und für die Diesel-Herstellung entschwefelt (siehe: Hydrodesulfurierung). Daneben kommen Mitteldestillatfraktionen aus Crackanlagen zum Einsatz (z. B. Hydrocracker-Kerosin (HCU), HCU-Gasöl). Diesel ist eine auf die erforderlichen Qualitäten zugeschnittene Mischung, ein Blend. Die zur Verfügung stehenden Komponenten können stark schwankende Qualitäten (rohölabhängig) aufweisen, so dass jede Charge ggf. mit unterschiedlichen Mischungsverhältnissen (Kerosin/Leichtgasöl/Schwergasöl) hergestellt werden muss, um alle erforderlichen Spezifikationen erfüllen zu können. Weiterhin stehen die Produkte Heizöl EL und Jet bzgl. (fast) aller Komponenten in direkter Konkurrenz zum Dieselkraftstoff (siehe auch: Koppelproduktion). Unterschiedliche Bedarfsvolumina der Mitteldestillatprodukte haben deshalb einen Einfluss auf die Zusammensetzung des Diesels).
Um die Kälteeigenschaften von Dieselkraftstoff zu beeinflussen, muss im Winter ein erhöhter Anteil Kerosin beigemischt werden (s. u.). Der Gefrierpunkt von Diesel liegt bei circa -40 bis -60 ° Celsius.

Additive
Um die Zündwilligkeit auf vorgegebene Spezifikationswerte anzuheben und so die Zündwilligkeit des Dieselkraftstoffes zu verbessern, kann Tetranitromethan, Amylnitrat, Acetonperoxid oder 2-Ethyl-Hexylnitrat zugegeben werden. DIese Zusätze erhöhen zum Teil die Giftigkeit (Toxizität) des Kraftstoffes. Maßstab für die Zündwilligkeit ist die Cetanzahl (CZ). Je höher die Cetanzahl, desto geringer der Zündverzug, welcher die Zeitspanne zwischen Einspritzbeginn und Selbstzündung des Kraftstoffs kennzeichnet. Speziell im Winter, in dem erhöhte Mengen an Kerosin (CZ ˜45) in Diesel (CZ >51) zugemischt werden, sind solche Additive erforderlich.
Der Kristallisationspunkt (engl. Cloud Point) sowie die Filtrierbarkeitsgrenze (engl. Cold Filter Plugging Point, CFPP) können durch entsprechende Additive reduziert werden. Durch schmiereigenschaftserhöhende Zusätze (Lubricity Additives) kann die Schmierfähigkeit des Dieselkraftstoffes garantiert werden (s. u.).
Neben diesen wichtigsten Additiven werden noch eine Vielzahl weiterer Additive, wie Oxidationsinhibitoren, Anti-Schaum-Mittel, Korrosionsschutzmittel, Detergentien zum Schutz vor Ablagerungen im Einspritzsystem, Leitfähigkeitsverbesserer, Aromastoffe und Biozide, zugesetzt.
In Deutschland wurden 2007 ca. 35,3 Millionen Tonnen Dieselkraftstoff (inkl. Binnenschifffahrtsdiesel) hergestellt.[5]

Eigenschaften
Die Hauptbestandteile des Dieselkraftstoffes sind vorwiegend Alkane, Cycloalkane und aromatische Kohlenwasserstoffe mit etwa 9 bis 22 Kohlenstoff-Atomen pro Molekül und einem Siedebereich zwischen 170 °C und 390 °C. Dieser Kraftstoff hatte vor 1995 einen sehr breiten Fraktionierbereich, weshalb die vergleichsweise vielen schweren Anteile zum Rußen des Motors führen konnten. Die verschärften Spezifikationen (Dichte, 95-%-Punkt, s. u.) haben dieses Risiko jedoch erheblich reduziert.
Weitere Eigenschaften werden durch die Spezifikationen bestimmt.

Andere Inhaltsstoffe und Eigenschaften werden durch die Europäische Norm EN 590 geregelt. Die Norm wurde in Deutschland als DIN-Norm veröffentlicht. Weiterhin setzen viele Markenfirmen zusätzliche interne Spezifikationen[2] bzw verschärfen die Spezifikationen bzgl. der Norm. Die EN 590 begrenzt den Schwefelgehalt schrittweise (bis 2009) auf 10 mg/kg[2]. Österreich und Deutschland haben die so genannte Schwefelfreiheit bereits seit Januar 2003 erreicht. Die Zündwilligkeit des Kraftstoffes wird durch die Cetanzahl[2] angegeben. Im Winter kann es durch Ausscheidung von Paraffinkristallen zu Verstopfungen im Kraftstofffilter kommen. Zwei Spezifikationen tragen dazu bei, dies zu verhindern: der sogenannte Cloud Point[2] (CP, interne Spezifikation) sowie der sogenannte Cold Filter Plugging Point[2] (CFPP, DIN-Spezifikation). Beide können durch eine veränderte Herstellung von Diesel und durch Zugabe von Additiven (Fließverbesserern) beeinflusst werden (siehe Cloud Point und Cold Filter Plugging Point). Der sogenannte Pourpoint (PP) spielt bei der Diesel-Spezifikation keine Rolle mehr. Die an den Tankstellen angegebene Temperatur ist der CFPP. Weiterhin ist die Dichtespezifikation (0,820 … 0,845 kg/dm³)[2] von Bedeutung, da die Obergrenze indirekt den Anteil höher siedenden Komponenten sowie schwerer Aromaten begrenzt (beide haben hohe Dichten).
Auch von Bedeutung ist der sogenannte 95 %-Punkt (besser: T95)[2], er liegt bei 360 °C (d. h. 95 Vol.-% des Diesel müssen während einer Standarddestillation bei 360 °C verdampft sein). Hierdurch wird der Anteil schwerer Komponenten - nämlich solche, die höher als 360 °C sieden - erheblich eingeschränkt.
Um die Schmierung der Einspritzpumpen sicherzustellen wird in der EN 590 auch die Schmierfähigkeit von Dieselkraftstoff festgelegt. Sie wird mit dem HFRR-Wert festgelegt und sollte maximal 460 µm betragen.[2]

Verbrauch
In Deutschland wurden 2007 ca 29,1 Millionen Tonnen Dieselkraftstoff (incl. Binnenschiffahrtsdiesel) verbraucht[5]. Die Mehrproduktion (s.o., Herstellung) wird exportiert (hauptsächlich nach Frankreich, Österreich, Polen, aber auch - überraschenderweise - nach Spanien).

Missbrauch
Statt spezifikationsgerechtem Dieselkraftstoff kann auch Heizöl EL in Dieselmotoren verwendet werden. Die Risiken und rechtlichen Konsequenzen sind unter Heizöl EL beschrieben.

Preise
Die Preise für Dieselkraftstoff (Handelsbezeichnung: AGO=Automotive Gasoil) orientieren sich am Rotterdamer Markt. Diesel wird in US-Dollar je 1.000 kg (US-$/t) gehandelt. Verschiedene Publikationsorgane berichten (zum Teil täglich) über aktuelle Handelspreise und Volumina[8][9][10]. Die im Handel verwendete Referenzdichte (um den Preis einer aktuellen Charge mit einer gegebenen Dichte in Relation zu der Notierung zu setzen) ist 0,845 kg/dm³ (wie bei Heizöl EL). Weiterhin müssen noch Transportkosten und Gewinnspannen des Handels berücksichtigt werden (siehe auch: [10]).

Steuern
Zusätzlich zu diesen Preisbeiträgen kommen noch Steuern und Abgaben[11], wie die Umlage für die Beiträge zum Erdölbevorratungsverband mit ca. 3,50 €/1000 dm³, die Energiesteuer[12] von 470,40 € / 1000 dm³ (10-ppm-Ware) und - auf die Summe aller aufgeführten Preisbeiträge - 19 % Mehrwertsteuer. Daraus ergibt sich ein Steueranteil von 0,56 € je Liter Dieselkraftstoff.
Zum Vergleich: Der Steueranteil für Ottokraftstoff mit einem Schwefelgehalt von 10 ppm beträgt 654,50 €/1000 dm³, daraus ergibt sich ein Steueranteil von 0,78 € je Liter Ottokraftstoff, welcher somit 0,22 € je Liter höher ist als bei Dieselkraftstoff.

Preisentwicklung in Deutschland
Der gewerbliche Verbraucher hatte 1935 für Diesel 13 Pfennige (Pf.) pro Liter zu bezahlen, 1937 20 bis 22 Pf., 1939 32 Pf. und Anfang der 1950er Jahre 39 Pf. (Information des Zentralbüros für Mineralöl).[13]

Entwicklung der Kraftstoffpreise für Diesel in Deutschland seit 1950

Preisentwicklung von Dieselkraftstoff im europäischen Vergleich
Preise für Diesel in deutschsprachigen Gebieten und den umliegenden Ländern[14] in Euro/dm³, Stand April 2008:

Winterdiesel
aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Winterdiesel ist ein Dieselkraftstoff, dem Additive zugemischt sind, welche das Ausflocken von Paraffinen bei niedrigeren Temperaturen reduzieren. Ohne diese Zusätze bilden sich in den Kraftstoffleitungen Paraffinkristalle, die durch Verstopfen des Kraftstofffilters ein Durchfließen des Dieselkraftstoffs vom Tank zum Motor verhindern. Die Filtrierbarkeitsgrenze (engl.: Cold Filter Plugging Point, CFPP), bei dem ein Prüffilter unter definierten Bedingungen verstopft, ist im Winterdiesel gegenüber dem Sommerdiesel deutlich herabgesetzt.

Ein weiterer Grund für das Einfrieren des normalen Dieselkraftstoffs ist, dass dieser bis zu 8 Prozent Wasser aufnehmen kann, welches dann im Winter gefriert.

Angebot an Tankstellen
DIN Winterdiesel

Die Filtrierbarkeitsgrenze (Nutzbarkeit) des Dieselkraftstoffes ist über den CFPP-Wert in Deutschland jahreszeitabhängig in der DIN EN 590 geregelt:

Viele Mineralölfirmen setzen den CFPP-Wert in den Wintermonaten typischerweise auf -22 °C herab. Deren hochpreisige Premiumdieselkraftstoffsorten besitzen einen garantierten CFPP-Wert von -24 °C und einen typischerweisen Wert von -28 bis -32 °C. In Österreich ermittelte der Verkehrsklub ÖAMTC in einem nicht mit deutschen Verhältnissen vergleichbaren Test bei allen Proben eine Beständigkeit von mindestens –27 °C[1].
An den Tankstellen in Deutschland, Österreich und der Schweiz wird ab November bis ins Frühjahr nur Winterdiesel angeboten. Daher ist für den Konsumenten normalerweise kein Unterschied zu merken.

Polardiesel
In manchen Regionen Europas, in denen noch niedrigere Temperaturen zu erwarten sind (z. B. in Skandinavien), wird neben dem Winterdiesel noch Polardiesel angeboten. Hierbei handelt es sich um einen Dieselkraftstoff, der mit Hilfe weiterer Additive teilweise bis –40 °C nutzbar ist. Das allgemeine Lieferangebot beinhaltet dabei als Polardiesel eine Spezifikation mit CFPP von –33° C.[2]

Reservekanister
Vorsicht ist geboten, wenn im Reservekanister kein Winterdiesel ist und der Inhalt bei entsprechend niedrigen Temperaturen benötigt wird.
Bei den heutigen Tankreichweiten von Diesel-PKWs kann es zudem passieren, dass man z. B. in Südeuropa im Winter Sommerdiesel tankt und damit dann in die Alpen fährt. Da es im Hochgebirge wesentlich kälter ist, entsteht hier ein ähnliches Problem. Aus diesem Grund ist es immer sinnvoll, wenn drastische Temperaturstürze zu erwarten sind (wie z. B. bei einer Winterreise nach Skandinavien), den Tank möglichst leerzufahren (ohne den Motor in der Zwischenzeit auskühlen zu lassen) und am Zielort vollzutanken. Der dort angebotene Dieselkraftstoff entspricht üblicherweise den klimatischen Gegebenheiten.

Dieselmischung
Fließverbesserer

Ersatzweise wird mitunter empfohlen, entsprechende Zusätze im Autozubehörhandel zu kaufen und selbst zuzumischen. Diese Fließverbesserer werden zu dem nachzufüllenden Dieselkraftstoff in den Tank gegeben. Diese Zusätze sind allerdings nur bei einer Treibstofftemperatur ab +20 °C optimal mit dem Diesel mischbar. Ist der Treibstoff im Tank kälter, kann keine optimale Vermischung stattfinden und die Zusätze können nicht wirksam werden.

Normalbenzinzumischung
Bis in die frühen 1990er Jahre wurde in manchen Betriebsanleitungen empfohlen, bis zu 20 % Normalbenzin zum Dieselöl beizumischen, allerdings mit Einschränkungen in der Wirtschaftlichkeit und des Laufverhaltens des Dieselmotors. Dies ist heute meist nur noch bei alten Dieselmotoren mit Vor- oder Wirbelkammereinspritzung und verhältnismäßig einfacher Reiheneinspritzpumpe als auch rein mechanischer Verteilereinspritzpumpe möglich, auch wenn diese durch den Kraftstoff geschmiert werden. Die Zugabe von Benzin zu Diesel senkt den Flammpunkt des Diesel drastisch. Dies führt zu einer erhöhten Explosionsgefahr und sollte daher aus Sicherheitsgründen nicht durchgeführt werden. Genaueres steht im Handbuch des Autos.

Kerosin
In den USA werden die Treibstoffsorten der Mitteldestillate in Klassen verkauft - die erste Fraktion "No. 1 fuel" entspricht dem Petroleum / Kerosin, die zweite Fraktion "No. 2 fuel" dem Truckdiesel für den Straßenverkehr, die mittleren Fraktionen sind ungebräuchlich, die fünfte Fraktion ist üblich als Marinedieselöl und unterste sechste Fraktion ist als Schweröl nur selten gebräuchlich. Im Tankstellennetz ist es dabei üblich, gleichzeitig "No. 1" und "No. 2" Diesel anzubieten und es dem Fahrer zu überlassen, in welchem Mischungsverhältnis er tankt. Die eigene Mischung ist vorteilhaft angesichts der weiten Strecken vieler Trucktransporte und schnellen Wetterwechsel bis tief in den Kontinent hinein (Blizzards), sodass eine allgemeine Festlegung einer Handelssorte oft nicht hinreichend ist. Der "No. 1" Diesel hat dabei einen natürlichen CFFP von -40° C und im allgemeinen wird geraten, für je 10% zusätzlichem No. 1 Diesel mit einer erweiterten Kältefestigkeit von 5 Grad zu rechnen.[3]. Die weite Verbreitung von No. 1 Diesel hat dazu geführt, dass einige Lieferfahrzeuge auf Dieselmotorbasis zwingend mit dem Treibstoff betankt werden müssen.
Die Verwendung von bis zu 25% Petroleum im Tank zur Verbesserung der Kälteeigenschaften war auch in Europa lange üblich, wurde jedoch durch die allgemeine Verfügbarkeit von Winterdiesel mit speziellen Additiven verdrängt. Der in den USA erhältliche "No. 1 fuel" ist immer teurer als "No. 2 fuel", sodass regional auch auf die winterlichen Handelssorten ("winterized diesel") zurückgegriffen wird - die Festlegung der Mindestbedingungen für Winterdiesel ist dabei jedoch Sache der Bundesstaaten und bleibt in vielen Bundesstaaten gänzlich den Tankstellenketten überlassen. Während die Unsicherheit der Winterfestigkeit der Handelssorten eher für "No. 1 fuel" spricht, so ist insbesondere bei modernen Turbomotoren mit Direkteinspritzung ein Leistungsabfall (Mehrverbrauch) bei der Verwendung von "No. 1 fuel" festzustellen, und einige europäische Autohersteller schließen für ihre Modelle die Verwendung von "No. 1 fuel" ganz aus. Dies folgt ähnlichen Gründen wie die Ablehnung der Beimengung von Benzin zum Diesel bei modernen Motoren mit Direkteinspritzung - "No. 1" Petroleum liegt in der Siedefraktion zwischen Benzin und "No. 2" Diesel.

Maßnahmen
Sind das Filtersystem und/oder die Leitungen und der Tank erst einmal versulzt, d. h. durch ausgeflocktes Paraffin des Dieselkraftstoffs verstopft, hilft externes Erwärmen der Pumpe, des Filter und der Leitungen auf etwa 20 °C, z. B. durch Heißwasser, Aufwärmen in einer beheizten Garage oder in einer Lackierkammer. Ein Erwärmen mit offener Flamme ist zu unterlassen. Dies kann zu Brand oder Explosion führen.