Wie Flüssiggas funktioniert

Ein Tankwart füllt ein Taxi mit Flüssiggas. Siehe Bilder von Fahrzeugen mit alternativen Kraftstoffen.- LUIS LIWANAG / AFP / Getty Images

-Flüssiggas oder Flüssiggas ist einer der weltweit am häufigsten verwendeten alternativen Kraftstoffe. Tatsächlich ist es vielerorts überhaupt kein alternativer Brennstoff: Flüssiggas ist in bestimmten Gebieten Indiens und einigen ländlichen Gebieten der Vereinigten Staaten eine Hauptstütze für das Heizen und Kochen. Wenn Sie auf einem Campingplatz oder in Ihrem Garten mit einem Gasgrill oder einem Campingkocher kochen, verwenden Sie LP-Gas. LP-Gas ist bekannt für seine Vielseitigkeit und Effizienz und sieht heutzutage wie eine attraktive Energiequelle für Menschen aus, die die hohen Heizkosten und die explodierenden Preise an der Zapfsäule satt haben.

Bildergalerie für Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoffen

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In diesem Artikel erfahren Sie, woher LP-Gas kommt, wofür es verwendet wird und wie Sie Ihr Auto auf diesen leichteren und billigeren Kraftstoff umstellen können. -

Es gibt zwei Flüssiggase, die mit nur mäßigem Druck in flüssiger Form gespeichert werden können -- Propan und Butan. Isobutan, das die gleiche einfache chemische Formel wie Butan hat, aber eine andere chemische Struktur hat, wird ebenfalls verwendet. Normalerweise werden Butan und Isobutan in verschiedenen Anteilen mit Propan gemischt, abhängig von der beabsichtigten Verwendung des Kraftstoffs.

Propan ist besonders nützlich als tragbarer Kraftstoff, da sein Siedepunkt ist

-44 F (-42 ° C). Das bedeutet, dass es selbst bei sehr niedrigen Temperaturen verdampft, sobald es aus seinem Druckbehälter entlassen wird. Dies führt zu einem sauber brennenden Kraftstoff, der nicht viel Ausrüstung benötigt, um ihn zu verdampfen und mit Luft zu mischen. Eine einfache Düse reicht aus.

Butan Der Siedepunkt beträgt ungefähr -0,6 ° C, was bedeutet, dass es bei sehr kalten Temperaturen nicht verdampft. Aus diesem Grund wird Butan nur begrenzt verwendet und mit Propan gemischt, anstatt allein verwendet zu werden.

Ein einzelnes Pfund Propan kann 21.548 BTU (British Thermal Units) Energie erzeugen, während Butan 21.221 BTU pro Pfund erzeugen kann [Ref]. Zum Vergleich: LP-Gase stapeln sich energetisch gegenüber anderen Kraftstoffen:

• Propan: 21.500 BTU pro Pfund
• Butan: 21.200 BTU pro Pfund
• Benzin: 17.500 BTU pro Pfund
• Kohle: 10.000 BTU pro Pfund
• Holz: 7.000 BTU pro Pfund

Im nächsten Abschnitt erfahren wir, woher LP-Gas kommt.

Ethan und Methan?

Der Begriff "Flüssiggas" bezieht sich manchmal auf jedes brennbare Gas, das bei normalen Temperaturen und Drücken in Gasform vorliegt, dh Gase mit einem Siedepunkt, der relativ nahe an der Durchschnittstemperatur der Erdatmosphäre liegt. Nach dieser Definition sind sowohl Ethan als auch Methan LP-Gase. Laut der Encyclopedia of Methods and Equipment von LP Gas Man "machen die zum Verflüssigen von [Ethan und Methan] erforderlichen Drücke und die Menge an Metall, die erforderlich ist, um sie unter diesen Drücken zu halten, ihre Handhabung in kommerziellen Mengen unpraktisch."

Ölraffinerien produzieren Flüssiggase bei der Herstellung anderer, häufiger verwendeter Kraftstoffe. Foto mit freundlicher Genehmigung der Phillips Petroleum Company

Flüssiggas ist ein fossiler Brennstoff wie Öl und Erdgas. Es kann aus Öl und Erdgas genauso raffiniert werden wie Benzin aus Rohöl. Während sich die meisten Energieunternehmen nicht auf Flüssiggase konzentrieren, produzieren sie diese dennoch, da sie ein Nebenprodukt des Raffinierungsprozesses für andere Brennstoffe sind.

Wenn ein Energieunternehmen zeichnet Erdgas Vom Boden aus sind etwa 90 Prozent Methan. Der Rest besteht aus verschiedenen Flüssiggasen, die das Unternehmen vom Methan trennt, bevor das Methan zur Verwendung in unseren Häusern in Rohrleitungen eingespeist wird. Die Menge an Flüssiggas, die aus Erdgas stammt, variiert, liegt jedoch normalerweise zwischen 1 und 3 Prozent [ref].

Flüssiggase werden abgetrennt Rohöl, auch. Der Raffinierungsprozess erzeugt eine Ausbeute an Flüssiggasen von etwa 3 Prozent. Wenn Raffinerien jedoch umgerüstet würden, um sich auf die Gewinnung von Flüssiggas zu konzentrieren, könnte diese Zahl bis zu 40 Prozent betragen [ref]. Weitere Informationen zum Prozess finden Sie unter Funktionsweise der Ölraffinierung.

Als nächstes werden wir uns über einige der vielen Verwendungsmöglichkeiten von Flüssiggas informieren.

Die Entdeckung von Flüssiggas

Anfänglich hatte die Erdgasindustrie Probleme mit den im Gas enthaltenen "zusätzlichen" Verbindungen. Propan und Butan waren instabil, verdampften leicht und erzeugten höhere Dampfdrücke beim Speichern und Transportieren von Erdgas. Die erste Lösung bestand darin, das Erdgas einfach zu "verwittern" und die LP-Gase in die Atmosphäre abkochen zu lassen.

Dr. Walter Snelling, Ein Erfinder und Wissenschaftler, der für das US Geological Survey arbeitete, begann 1910 mit den kondensierten Formen dieser Abfallstoffe zu experimentieren. Bis 1911 hatte er Proben von Propan und Butan hergestellt und sich bereits ein Lagerungs- und Verteilungssystem für diese Brennstoffe vorgestellt . 1913 erhielt er ein Patent für sein Verfahren zur Herstellung von Flüssiggasen [ref].

Propanfeuerzeug und Propanofen Foto mit freundlicher Genehmigung von Amazon.com

Flüssiggas ist einfach und sicher zu lagern, was es zu einem sehr tragbaren Kraftstoff macht. Es wurde für viele verschiedene Anwendungen verwendet, von denen Sie einige wahrscheinlich selbst verwendet haben. Kleine Einweg-Butanfeuerzeuge verwenden das Flüssiggas, das Sie am wahrscheinlichsten täglich sehen. Sie enthalten eine Mischung aus Butan und Isobutan.

Wenn Sie einen tragbaren Gasgrill haben oder in einem Wohnwagen oder Wohnmobil campen, verwenden Sie dort auch Flüssiggas. Der nachfüllbare Gastank Ihres Grills verwendet Propan, und die Propantanks Ihres Wohnmobils können einen Ofen mit Strom versorgen, einen Warmwasserspeicher heizen oder sogar den Kühl- und Gefrierschrank mit Strom versorgen. Kleine Tanks mit Campingbrennstoff, die in den meisten Sportgeschäften erhältlich sind, verwenden ebenfalls Propan. Die Düsen an den Tanks wurden in der gesamten Campingbranche standardisiert, sodass diese Tanks an Lageröfen, Laternen, kleinen Warmwasserbereitern und einer Vielzahl anderer Geräte angebracht werden können.

Propan ist in jeder Situation nützlich, in der Kraftstoff benötigt wird, es jedoch nicht praktikabel (oder möglich) ist, Erdgasleitungen zum Standort zu verlegen. Sie finden Flüssiggas auf Booten, in abgelegenen Hütten und Jagdhütten oder in ländlichen Gebieten, die nicht von kommerziellen Energieunternehmen bedient werden. In Ländern wie Indien, in denen einige Großstädte keinen zuverlässigen Erdgas- oder anderen Kraftstoffdienst haben, macht Flüssiggas einen großen Teil des Energiemarktes aus. Der tägliche Heiz- und Kochbedarf wird durch Propan anstelle von Öl oder Kohle gedeckt.

Flüssiggas ist jedoch nicht nur für den privaten und privaten Gebrauch bestimmt. Viele Industrien verwenden Flüssiggas als Wärmequelle für die Metallbearbeitung, Glasbearbeitung oder Keramik. Viele industrielle Gabelstapler werden mit Flüssiggas betrieben, da Flüssiggas genügend Leistung für schweres Heben liefert und gleichzeitig auf engstem Raum weniger Dämpfe und Schadstoffe erzeugt.

Eine der am schnellsten wachsenden Anwendungen von Flüssiggas sind Automobile. Autos, die für den Betrieb mit Flüssiggas gebaut oder umgebaut wurden, werden immer häufiger - wir werden im nächsten Abschnitt herausfinden, warum.

LPG-Tankstelle Foto mit freundlicher Genehmigung des US-Energieministeriums

Laut der World Liquefied Petroleum Gas Association (WLPGA) werden derzeit mehr als 9 Millionen Fahrzeuge in 38 Ländern mit Flüssiggas betrieben. Es ist keine neue Idee: Propangasfahrzeuge gibt es schon seit Jahrzehnten. Die Vorteile umfassen reduzierte Emissionen, zitiert von WLPGA als "50% weniger Kohlenmonoxid, 40% weniger Kohlenwasserstoffe, 35% weniger Stickoxide (NOx) und 50% weniger Ozonbildungspotential im Vergleich zu Benzin" [ref]. Mit staatlichen Anreizen und Steuererleichterungen wird Flüssiggas in Autos verwendet (bekannt als Autogas) kann viel billiger sein als Benzin. Auch ohne die Anreize ist es in der Regel viel billiger. Autogas ist ein Kraftstoff mit hoher Oktanzahl und einer Leistung, die mit Benzin und Diesel vergleichbar ist. Viele Besitzer behaupten, dass Autogas reibungsloser läuft, was zu einem geringeren Verschleiß der Motorkomponenten führt.

Der einfachste Weg, Propan für den Transport zu verwenden, ist der Kauf eines Fahrzeugs, das für die Verwendung von Autogas ausgelegt und gebaut wurde. Eine breite Palette von Herstellern, darunter große amerikanische Automobilhersteller wie Ford, General Motors und Daimler-Chrysler, bieten für einige Modelle Optionen mit Propangasantrieb an. Normalerweise finden Sie diese Autos nicht im Ausstellungsraum - sie müssen speziell bestellt werden. In einigen Fällen gibt es kein mit Flüssiggas betriebenes Produktionsmodell, aber ein Flüssiggas-System kann optional ab Werk installiert werden. Beispiele für Autos, die als LP-Gasmodelle angeboten werden, sind der Ford Crown Victoria, der Dodge Ram, der Ford F-150, der Chevrolet Cavalier und der Toyota Camry.

Foto mit freundlicher Genehmigung von The Greenfuel Company

Selten (wenn auch häufiger in Europa) werden Autos ausschließlich mit einem Flüssiggas-Kraftstoffsystem gebaut. Der Motor ist speziell auf Propan mit maximalem Wirkungsgrad abgestimmt und eingestellt, was auf lange Sicht zu einem geringeren Motorverschleiß und einer besseren Laufleistung führt. Viele Verbraucher befürchten jedoch, dass eine Propantankstelle schwer zu finden sein könnte. Aus diesem Grund haben die meisten LP-Gasautos Dual-Fuel-Systeme -- eine für Benzin und eine für Propan. Die Systeme sind so eingestellt, dass sie je nach Bedarf automatisch zwischen den beiden Kraftstoffen umschalten. Auf diese Weise können die Eigentümer sauberes, billiges Propan verwenden, wenn es verfügbar ist. Sie haben jedoch weiterhin die Möglichkeit, bei Bedarf schnell an der örtlichen Tankstelle nachzufüllen.

Wie schwer ist es, eine Propantankstelle zu finden? Eigentlich ist es gar nicht so schwer. Im Gegensatz zu einigen anderen alternativen Kraftstoffen (wie Wasserstoff) besteht bereits eine große und stabile Infrastruktur für Fahrzeuge, die mit Propan betrieben werden. Im Rechenzentrum für alternative Kraftstoffe finden Sie die nächstgelegenen Flüssiggas-Tankstellen. Zum Beispiel gibt es fünf LP-Gas-Tankstellen innerhalb von 25 Meilen vom Haus des Autors in Buffalo, NY.

Modifizierter Prius: LPG-Elektro-Hybrid Foto mit freundlicher Genehmigung von Green Car Congress

Im nächsten Abschnitt werden die Grundlagen für die Umrüstung eines benzinbetriebenen Autos auf Autogas erläutert.

Beispiel eines Dual-Fuel-Umwandlungssystems Foto mit freundlicher Genehmigung von WTV-UK

Der Umbau eines Autos auf Propan ist ziemlich anspruchsvoll und erfordert gute Kenntnisse der Fahrzeugsysteme im Allgemeinen. * Mehrere Unternehmen bieten Kits an, die alle für den Umbau erforderlichen Teile enthalten. Diejenigen ohne das erforderliche Know-how sollten versuchen, einen lokalen Mechaniker mit Erfahrung in der Umwandlung von Flüssiggas zu finden, um die Arbeit zu erledigen. Obwohl Propan als Kraftstoff für Kraftfahrzeuge sehr sicher ist, kann es bei nicht ordnungsgemäßer Installation des Systems zu Sicherheitsproblemen kommen.

Der erste Schritt ist die Auswahl von a Panzer. Die meisten Conversions sind Dual-Fuel-Umbauten, Das heißt, Sie werden Ihr altes Kraftstoffsystem nicht ersetzen, sondern nur eine Sekunde hinzufügen. Infolgedessen nimmt der Propantank einen Teil des Stauraums in Ihrem Auto ein, normalerweise im Kofferraum.

Donut-Tank (links) und Torpedo-Tank Foto mit freundlicher Genehmigung von WTV-UK

Panzer kommen in "Torpedo" - oder "Donut" -Form. Torpedotanks haben im Allgemeinen mehr Kapazität, nehmen jedoch mehr Platz in Ihrem Auto ein. Donut-Tanks passen in die Reserveradmulde Ihres Autos. Es sind kleinere Tanks, und Sie müssen Ihr Reserverad opfern. In größeren Fahrzeugen können Sie mehrere Tanks montieren, um die Kapazität zu erhöhen.

Sobald der Tank eingeschraubt ist, a Füllpunkt muss in die Karosserie des Fahrzeugs gebohrt werden, normalerweise in der Nähe der Benzinfüllstelle oder hinten im Kofferraum. Der ideale Ort ist ein Ort, an dem nur minimale Rohrleitungen für den Anschluss an den Tank erforderlich sind. Die Kraftstoffleitungen selbst sind Kupferrohre, die beim Verlegen der Leitungen ein gewisses Maß an Flexibilität bieten. Der Tank muss an den Füllpunkt angeschlossen sein, und die Leitungen müssen auch entlang der Unterseite des Fahrzeugs bis zum Motor verlaufen.

EIN Magnetventil (LPG-Ventil im obigen Diagramm) muss an der Kraftstoffleitung zwischen Tank und Motor installiert werden. Dieses Ventil unterbricht den Flüssiggasfluss, wenn das Auto mit Benzin betrieben wird und wenn der Motor abgestellt ist. Es ist auch ein Filter eingebaut, der Schmutz im Kraftstoff entfernt.

Die nächste Hauptkomponente heißt a Regler, auch als a bezeichnet Verdampfer. Dieses Gerät erfüllt eine der Funktionen, die ein Vergaser in einem Benzinmotor übernimmt - es nutzt die Wärme der Kühlflüssigkeiten des Autos, um das Propan in Gasform zu verdampfen. Eine weitere Sicherheitsüberprüfung findet auch am Regler statt. Es enthält eine elektronische Schaltung, die den Gasfluss unterbricht, wenn der Motor stoppt oder abgewürgt wird. Der Regler ist normalerweise kleiner als ein normaler Vergaser, daher sollte es kein Problem sein, im Motorraum Platz dafür zu finden.

Der andere Teil der Vergaserfunktion wird von a Rührgerät im Ansaugkrümmer montiert. Der Mischer nimmt Informationen von den Sensoren oder der ECU des Fahrzeugs entgegen und steuert dann die Gasmenge, die in die Flaschen fließt.

Kraftstoffschalter / Anzeige am Armaturenbrett Foto mit freundlicher Genehmigung von Tinley Tech LPG Conversion

Das System muss dann mit dem Auto verbunden werden elektrisches System, Dies ermöglicht eine funktionierende Tankanzeige sowie eine ordnungsgemäße Automatik Schalten zwischen Propan und Benzin (zusammen mit einem am Armaturenbrett montierten Handschalter). Es müssen Verbindungen zur ECU des Fahrzeugs vorhanden sein, damit sich die Motorsteuerung auf unterschiedliche Kraftstoffeinstellungen einstellen kann.

Autos mit einem elektronischen Einspritzsystem benötigen wahrscheinlich eine elektronische Emulator. Wenn das Auto mit Flüssiggas betrieben wird, senden die Einspritzdüsen keine Informationen an die anderen Sensoren im Auto. Dadurch leuchtet die Kontrollleuchte "Motor prüfen" auf und es werden falsche Diagnosewerte angezeigt. Der Emulator fälscht die richtigen Signale, damit die ECU ordnungsgemäß funktionieren kann.

Umrüstsätze enthalten detailliertere Anweisungen. Dies ist jedoch eine grundlegende Übersicht darüber, was bei einem Umbau mit zwei Kraftstoffen geschehen muss.

Als nächstes werden wir herausfinden, wie sicher Flüssiggas ist.

* *Haftungsausschluss: Dies sollte nicht als Richtlinie für eine tatsächliche LPG-Umwandlung verwendet werden. Es ist als Übersicht über den Prozess gedacht und nicht als eine Reihe von Anweisungen. Sofern Sie nicht über große Erfahrung mit Kraftstoffsystemen und elektrischen Systemen für Kraftfahrzeuge verfügen, sollten Sie die Umrüstung unbedingt von einem Fachmann durchführen lassen. Alle Umbauten sollten vor ihrer Verwendung von einem Fachmann mit Erfahrung im Testen von LPG-Systemen getestet und genehmigt werden.

Flüssiggase sind im Vergleich zu anderen Kraftstoffen tatsächlich ziemlich sicher. Propan hat eine hohe Zündtemperatur von etwa 450 bis 510 ° C (850 bis 950 ° F) im Vergleich zu 257 ° C (495 ° F) für Benzin. Dies macht es weniger wahrscheinlich, sich spontan zu entzünden.

Außerdem sind die zur Speicherung von Propan verwendeten Tanks aufgrund des Drucks, der erforderlich ist, um das Propan in flüssiger Form zu halten, stärker als Benzintanks. Dies macht die Propanlagerung an Bord sicherer als ein typischer Gastank - sie ist widerstandsfähiger gegen Bruch im Falle einer Kollision. Spezielle Sicherheitsventile und Absperrungen erhöhen den Sicherheitsfaktor.

Um LP-Gas sicher zu lagern, gibt es einige Richtlinien. Es ist wichtig zu bedenken, dass ein Propantank niemals wirklich leer ist. Wenn der Tank gefüllt ist, steht der größte Teil des Propans unter ausreichendem Druck, so dass es in flüssiger Form vorliegt. Bei sicherem Druck wird jedoch nicht das gesamte Propan verflüssigt - eine kleine Menge liegt in Gasform vor und füllt den Rest des Raums im Tank aus. Wenn mehr Propan verwendet wird, nimmt der Druck ab, wodurch weniger Propan in verflüssigter Form verbleibt und mehr Propangas den verbleibenden Raum ausfüllt.

Tanks sollten nur grob gefüllt werden 80 Prozent Kapazität. Temperaturänderungen können den Druck im Tank verändern. Wenn Sie Ihren Tank an einem kühlen, wolkigen Tag zu 100 Prozent füllen und Ihr Auto dann am nächsten Tag in der Sonne stehen lassen, würde der Temperaturanstieg zu einem Druckanstieg im Tank führen, der dazu führen könnte, dass der Tank ohne Tank ausfällt diese 20 Prozent Kopffreiheit.

Weitere Informationen zu Flüssiggas und verwandten Themen finden Sie unter den Links auf der folgenden Seite.

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Weitere großartige Links

• World LP Gas Association: Über LP Gas
• Four Wheeler Magazine: Crawl This Way - ein in Propan umgebauter Rock-Crawler-Truck, der "verkehrt herum" fährt
• Alternative Tankstellenortung
• Propangasverband von Kanada
• Ford Scorpio: Ein Leitfaden zur LPG-Umstellung

Quellen

• Ford Scorpio: LPG Conv (2,0 16 V) http://www.fordscorpio.co.uk/lpgconversion.htm
• Globales Netzwerk der Autogasindustrie http://www.worldlpgas.com/gain/index.php
• World LP Gas Association: Über LP Gas http://www.worldlpgas.com/mainpages/aboutlpgas/distribution.php
• NPGA.org: Snelling Discovery http://www.npga.org/files/public/Snelling_Discovery_1960s.pdf
• BTU-Inhaltsvergleiche gängiger Kraftstoffe http://www.cbbqa.com/grilling/Btuchart.html
• Propangasverband von Kanada http://www.propanegas.ca/files/Propane%20properties.pdf
• Leicester Auto & Marine Gas Services http://www.leicesterautogas.co.uk/lpg_sub.htm
• Do-It-Yourself-LPG-Konvertierung für Kraftfahrzeuge http://www.wps.com/LPG/LPG-book-final.html
• Kalor: LPG-Umwandlung http://www.lpg-vehicles.co.uk/lpg_conversions/lpg_vehicle_conversion.htm
• Turner, CC. Die Enzyklopädie der Methoden und Geräte des LP Gas Man. Moore Gas, 1955.
• Die Compressed Gas Association. Handbuch der komprimierten Gase. Van Nostrand Reinhold, 1990. 0-442-21881-8.