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Sicherheitstechnische Kenngrößen ethanolhaltiger Ottokraftstoffe

31.12.2006

Im Rahmen der Förderung erneuerbarer Energien steigt die Nachfrage nach ethanol-haltigen Ottkraftstoffen, wobei das Ethanol aus Biomasse (Bioethanol) gewonnen ist. Da diese ethanolhaltigen Ottokraftstoffe brennbare/entzündliche Flüssigkeiten sind, muss für den Umgang, den Transport und die Lagerung sowie für den Betrieb von Tankstellen ein Explosionsschutzkonzept vorliegen.  Die sicherheitstechnischen Kenngrößen, Grundlage für Explosionsschutzkonzepte, von Ethanol und Ottokraftstoff unterscheiden sich deutlich (Tab. 1), sodass die Explosions­schutzkonzepte für ethanolhaltige Ottokraftstoffe nicht zwangsläufig deckungsgleich sein müssen mit denen des reinen Ottokraftstoffes.

Kenngröße

Ethanol

Ottokraftstoff

Flp

12 °C 

ca. – 40°C

Tz

Temperaturklasse

400 °C

T2

280 °C - 350°C

T3 – T2

UEG

3,1 Vol%  (59 g/m³) 

(bei 20 °C)

 

0,6 Vol% -0,8 Vol% (33 g/m³ bis 36g/m³)

(bei 20 °C)

 

OEG

27,7 Vol%  (532 g/m³) 

(bei 100 °C)

 

7,0 Vol% - 8,56 Vol% (280 g/m³ bis 330 g/m³) (bei 100 °C)

NSW

Explosionsgruppe

0,89 mm (bei 30 °C)

IIB  (IIB1)

 

IIA

OEP

44,0 °C

(auch bei geringem Füllungsgraden)

< -4 °C

(auch bei geringem Füllgrad)

p (bei 37,8 °C)

15,9 kPa

45 kPa – 90 kPa

handelsüblich: Sommerware 58 kPa – 60 kPa

Winterware  85 kPa – 90kPa

Für den Betrieb von Tankstellen für Ottokraftstoff ist es erforderlich, den oberer Explosionspunkt (OEP), die Normspaltweite (NSW) und die Zündtemperatur (Tz) zu kennen. 

Für die Einstufung nach Transportrecht sowie die Absicherung der Transporttanks sind der Flammpunkt (Flp), die Normspaltweite (NSW) sowie der Dampfdruck (p) bei 50°C und der Siedebeginn erforderlich.

Die Einstufung nach dem EU-Recht für den Umgang einschließlich der Angaben im Sicherheitsdatenblatt erfordert: sind der Flammpunkt (Flp), die untere Explosionsgrenze (UEG), die obere Explosionsgrenze (OEG), die Zündtemperatur (Tz) sowie der Siedebeginn und der Dampfdruck bei 20°C erforderlich. 


Flammpunkte

Bis zu einem Volumenanteil Ethanol von ca. 95 % im Ethanol/Ottokraftstoffgemisch liegt der Flammpunkt unter -20 °C; erst bei einem Ethanolvolumenanteil > 98,0 % ergeben sich Flammpunkte zwischen 0°C   und 12 °C. 


Zündtemperaturen

Produkt

Zündtemperatur

in °C

Temperaturklasse

Wintersuper

320

T2

Sommersuper

325

T2

E50*) Sommersuper

390

T2

E60*) Sommersuper

395

T2

E75*) Sommersuper

390

T2

E85*) Sommersuper

 

T2

Ethanol

400 

T2


Explosionsgrenzen

Die unter und die obere Explosionsgrenze wurde nach DIN EN 1839 Methode T bestimmt.

Produkt

UEG
(bei 20 °C)

OEG
 (bei 100 °C)

 

Vol%

g/m³

Vol%

g/m³

Wintersuper

0,8

32

8,1

310

Sommersuper

0,7

33

7,6

280

E50*) Sommersuper

1,3

36

14,0

380

E60*) Sommersuper

1,5

40

15,8

420

E85*) Sommersuper

2,2

48

25,5

555

E50*) Wintersuper

1,5

38

17,2

380

E85*) Wintersuper

2,1

46

25,2

545

Ethanol

3,1

59

27,7

532


Normspaltweiten

Die Normspaltweite wurde bei 50 °C für die Dampfphasenzusammensetzung bei 50 °C für nach IEC 60079-1-1 bestimmt.

Tabelle 4: Normspaltweiten bei 50°C für die Dampfphasenzusammensetzung bei 50 °C für E50*) Sommersuper und E85*) Sommersuper

Produkt

NSW

in mm

Explosionsgruppe

Betriebsmittel

Flammendurchschlagsicherungen

Sommersuper

 

IIA

IIA

E50*) Sommersuper

0,94

IIA

IIA

E85*) Sommersuper

0,92

IIA

IIA

Ethanol

0,89

IIB

IIB1


Obere Explosionspunkte

Der obere Explosionspunkt steigt mit sinkendem Füllungsgrad. Deshalb wurde der OEP für die Füllgrade 20 %, 10 %, 3 % und 1 % bestimmt.

Tabelle 5: Obere Explosionspunkte exemplarischer ethanolhaltiger Ottokraftstoffe

Produkt

OEP
in °C

Füllungsgrad

20 %

10 %

3 %

1 %

Wintersuper

-26,5

 

-25,0

 

-22,0

 

-17,0

 

Sommersuper

 

-13,5

 

-13,0

 

-11,0

 

-9,5

E50*) Wintersuper

 

 

-24,0

 

-20,0

 

-9,0

 

E50*) Sommersuper

 

-11,0

 

-10,0

 

-9,0

 

-5,0

E60*) Sommersuper

 

-9,5

 

-9,0

 

-8,0

 

-4,5

E65*) Wintersuper

-17,0

 

-15,5

 

-11,5

 

-5,5

 

E70*) Wintersuper

 

 

 

 

 

 

-3,0

 

E75*) Sommersuper

 

-3,5

 

-2,0

 

-1,0

 

7,0

E85*) Wintersuper

 

 

-6

 

2

 

17

 

E85*) Sommersuper

 

3,5

 

4,5

 

8,5

 

18,0

Ethanol

44,0

44,0

44,0

44,0


Konsequenzen für die Explosionsschutzkonzepte

Die erhaltenen Ergebnisse führen zu folgenden Änderungen der Explosionsschutzkon­zepte, verglichen mit Ottokraftstoff.

Tabelle 6: Vergleich der Explosionsschutzkonzepte für Ottokraftstoff und ethanolhaltige Ottokraftstoffe

Rechtsbereich

Ottokraftstoff 

ethanolhaltige Ottokraftstoffe

Betrieb von Tankstellen
- unterirdische Lagertanks
Absicherung (Flammensperre)
.
.
      Temperaturklasse
- Gasrückführung beim Tanken
Absicherung (Flammensperre, Pumpe)

 

 

.
.
nicht erforderlich
.
.
T3
.
IIA

 

 

.
.
erforderlich für Ethanolanteil
> 60 Vol% IIA
> 85 vol% IIB
T3
.
für Ethanolanteil
> 85 vol% IIB

 

Transport
Einstufung, UN-Nummer
  Ausrüstung der Tanks
Flammensperren,
Druckfestigkeit der Tanks
Dauerbrandsicherung

 

 

.
Eigene UN-Nummer
..
II A
.
.

 

 

.
Eigene UN-Nummer
..
für Ethanolanteil 
> 85 vol% IIB
Zusatztest nach EN 12874 abhängig vom Ethanolanteil
.

 

 

Umgang
          R12  R11

 

 

.
R 12

 

.
R12 bzw. R11
abhängig vom Siedebeginn

 

*)  „Exx“ nennt den jeweiligen Ethanolanteil in Vol% im Gemisch mit Ottokraftstoff