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