Im letzten Artikel habe ich erwähnt, dass es einen Trick gibt
die 30% weniger Energie des Ethanols im Vergleich zu Benzin
wieder auszugleichen. Das ist nicht nur notwenig um die gleiche
Leistung wie mit Benzin zu erhalten sondern auch um einen
längerfristigen Betrieb mit Ethanol überhaupt möglich zu machen.
Der Ausgleich funktioniert in der Theorie ganz einfach. Wenn
Ethanol eine geringere Energiedichte hat muss einfach mehr davon
in den Motor rein um die gleiche Energie in Bewegung
umzuwandeln. Das ist die Lösung. Problematisch ist nur die
Praxis-Umsetzung. Aber dazu später mehr. Jetzt erst mal die
Frage wieviel mehr muss den rein in den Motor? Bei der Frage
hilft uns die Mathematik!
Aber keine Angst. So schwer ist das gar nicht. Einfache
Prozentrechnung und Dreisatz reichen aus. Überschlagsweise kann
man die Menge, die mehr in den Motor muss (man spricht hier von
Einspritzung) so berechnen:
Wir wissen, dass Ethanol eine 30% geringere Energiedichte hat
als Benzin. Viele behaupten, dass deswegen auch 30% mehr Ethanol
eingspritzt werden muss. Das ist aber falsch! Setzen, 6!
Prozentrechnung funktioniet anders.
Ein kleines Beispiel: Wir haben einen Eimer, in den genau 1l
Flüssigkeit hinein passen. Diesen Eimer füllen wir nun mit einem
Liter Wasser. Er ist nun zu 100% voll. Schön!
Jetzt ziehen wir 30% des Inhalts ab. Bei einem Liter sind das:
1 Liter * 0,7 = 0,7 Liter oder
1 Liter - (1 Liter * 0,3) = 0,7 Liter
Der Eimer ist jetzt nur noch zu 70% gefüllt (0,7 Liter Inhalt).
Jetzt wollen wir den Eimer wieder komplett voll machen, also
100% erreichen. Wie geht das? Versuchen wir doch mal die 30%
wieder drauf zu rechnen:
0,7 Liter * 1,3 = 0,91 Liter oder
0,7 Liter + (0,7 Liter * 0,3) = 0,91 Liter
Ups… fehlt ja noch was. Das ist genau das was ich weiter oben
meinte. Prozentrechnung geht anders.
Dadurch, dass wir jetzt nur noch 0,7 Liter Wasser im Eimer
haben, hat die Rechnung einen neuen Grundwert. Vorhar war der
Grundwert 1 Liter, jetzt sind es 0,7 Liter. Rechnen wir doch mal
richitg. Die Differenz zwischen dem 70% gefüllten Eimer und dem
komlpett gefüllten Eimer beträgt 0,3 Liter. Bezogen auf den
neuen Grundwert von 0,7 Liter müssten wir rechnen:
0,3 Liter / 0,7 Liter = 0,42 -> 42% oder direkt
1 Liter / 0,7 Liter = 1,42 -> 142%, also 42% mehr
Gleich noch mal die Gegenrechnung zur Probe:
0,7 Liter * 1,42 = 1 Liter
Nun klappt es. Wir haben wieder die gleiche Menge wie vorher.
Diese Rechnung lässt sich eins zu eins an den Energiedichten von
Ethanol und Benzin anwenden. Zum Beweis hier die Rechnung mit
realistischen Werten. Wichtig bei dieser Rechnung ist, dass
immer mit volumenbezogenen Werten gerechnet wird. Darauf komme
ich später noch mal zurück. Die Volumenbezogenen Energiedichten
sind:
Benzin: 32 MJ/l
E85: 22,7 MJ/l
Wir errechnen nun die Mehrmenge (volumenbezogen!), die bei E85
im Vergleich zu Benzin mehr eingespritzt werden muss:
(32 MJ/l - 22,7 MJ/l) / 22,7 MJ/l = 0,4096 -> 41 % oder
32 MJ/l / 22,7 MJ/l = 1,4096 -> 141%, oder 41% mehr
Das Ergebnis dieser Rechnung ist ganz einfach. Es werden ca. 41%
mehr Ethanol bei der Verbrennung benötigt als mit Benzin. Diese
Rechnung werde ich später noch mal genauer über das
stöchiometrische Gemisch vorrechnen. Aber soviel vorweg: Es
kommen auch 41% raus.
Wie kommt es dann, dass trotz der ganzen Rechnung immer wieder
behauptet wird, dass der Verbrauch auf 100km nur um 30% steigt?
Das ist eine andere Geschichte. Hier kommen mehrere Faktoren
zusammen, die ich selber noch nicht alle verstehe. Hier ein paar
mögliche Faktoren:
-
Ethanol hat eine höhere Oktanzahl, kann also vom Motor
effektiver genutzt werden
-
Durch die geringe Mehrleistung, die durch Ethanol entsteht
fährt man sparsamer
-
Ethanol nimmt beim Verdampfen im Brennraum mehr Wärme auf –
kühlt also den Brennraum. Das kommt wiederum der Verbrennung
zu gute
Diese Faktoren führen im Endeffekt dazu, dass trotz den 41% die
mehr eingespritzt werden am Ende nur 30% Mehrverbrauch pro km
heraus kommen. Den 30% Mehrverbrauch kann ich übrigens auch
bestätigen.