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Temperatur-Mengenumwertung von Ethanol-Benzin Gemischen

29.07.2008

Um die Durchführung gesetzlich geforderter Temperatur-Mengenumwertung auch bei Biokraftstoffen und Gemischen von Biokraftstoffen und konventionellen Kraftstoffen zu ermöglichen, hat die PTB erste Untersuchungen des Temperatur-Dichte-Verhaltens dieser Flüssigkeiten durchgeführt.

Der Gebrauch von Bioethanol oder die Zumischung von Bioethanol zu konventionellen Kraftstoffen nimmt bedingt durch gesetzliche Vorschriften schnell zu. Allerdings sind in diesem Zusammenhang für die in einigen EU-Mitgliedsstaaten vorgeschriebene Temperatur-Mengenumwertung notwendigen Parameter bei unterschiedlichen Mischungsverhältnissen von Benzin und Bioethanol unbekannt. Daher hat die PTB damit begonnen, das Temperatur-Dichteverhalten ausgewählter Benzin-Ethanol-Gemische experimentell zu bestimmen.
Ziel der Untersuchungen ist die Abdeckung eines Temperaturbereichs von -15°C bis 50°C in Schritten von 5 K und der Volumen-Mischungsverhältnisse von 100/0 (100% Ethanol zu 0% Benzin) bis 0/100 (0% Benzin zu 100% Ethanol) in Schritten von jeweils 5%.
Die experimentelle Bestimmung der temperaturabhängigen Dichte erfolgt mit Messgeräten, die nach dem Schwinger-Prinzip arbeiten. Die Messunsicherheit beträgt 0,05 kg/m³ (k = 2). Die diskreten Messwerte werden mittels eines Polynoms dritten Grades approximiert, wobei T0 für die Basistemperatur (15°C) and ?0 für die Dichte bei Basistemperatur steht:

Polynom dritten Grades der Temperatur zur Bestimmung der Dichte von Benzin-Ethanol-Gemischen

In der nachfolgenden Tabelle sind die ersten experimentellen Ergebnisse für die weit verbreiteten Mischungsverhältnisse E80 (80% Ethanol, 20% Benzin) und E85 (85% Ethanol, 15% Benzin) dargestellt

Tabelle experimenteller Dichten von Benzin-Ethanol-Gemischen

Aus den Messdaten ergeben sich für die Koeffizienten A1 bis A3 des Approximationspolynoms die folgenden Werte:

Koeffizienten des Approximationspolynoms

Die relativen Abweichungen der approximierten Daten von den experimentell ermittelten Werten sind kleiner als 5·10-5.
Den Nutzern der experimentell gewonnenen Daten steht es allerdings frei, eine andere als die von uns gewählte Approximationsmethode zu verwenden.

Ansprechpartner:

H. Wolf, FB 3.3, AG 3.32, Email: henning.wolf@ptb.de,
M. Rinker, FB 1.5, AG 1.51, Email: michael.rinker@ptb.de