Projekt-786: Pflanzenöl-Traktoren: Rapsöl als Treibstoffalternative für die Landwirtschaft (gemeinsame Projektdurchführung mit externem Projekt 1337)

Ziel des Projektes „Rapsöl als Treibstoffalternative für die Landwirtschaft“ war die Bewertung der Eignung von Umrüstsystemen für den Rapsölbetrieb. Die Projektlaufzeit war von Oktober 2003 bis September 2008. Das Projekt wurde vom BMLFUW und der Burgenländischen, der Niederösterreichischen und der Oberösterreichischen Landesregierung gefördert. Einleitend wird ein Überblick über die Entwicklung der dezentralen Ölmühlen in Österreich über den Zeitraum von 2000 bis 2007 gegeben. Im Jahr 2007 wurden in 17 Ölmühlen etwas mehr als 44.000 t Rapssaat verarbeitet. Nachfolgend werden die rechtlichen Rahmenbedingungen – Qualitätsanforderungen an Pflanzenölkraftstoff, Agrardieselverordnung, etc. - beleuchtet. Die Auflagen bei der Lagerung von Pflanzenölkraftstoff werden für die drei im Projekt beteiligten Bundesländer Burgenland, Niederösterreich und Oberösterreich umfassend beschrieben. Im strengsten Fall sind die gleichen Auflagen wie bei Tankanlagen für Kraftstoffe fossiler Herkunft anzuwenden. Im Rahmen des Projekts wurden 38 Dieselmotoren auf den Betrieb mit Rapsöl umgerüstet. 18 Traktoren wurden mit Eintanksystemen und 19 Traktoren und ein Beregnungsaggregat mit Zweitanksystemen ausgestattet. Insgesamt wurden mit diesen Motoren knapp 59.000 Betriebsstunden absolviert. Die minimale Einsatzdauer lag bei 463 Betriebsstunden, die maximale bei 3.141 Betriebsstunden. Der gesamte Kraftstoffeinsatz lag bei rund 630.000 Litern. Der Dieselkraftstoffanteil betrug bei den Eintanksystemen im Durchschnitt 8 % und bei den Zweitanksystemen 19 %. Der Einsatz der Pflanzenöltraktoren verlief überwiegend positiv. Es gab nur wenige Problemfälle die eindeutig auf den Pflanzenölbetrieb zurückzuführen waren. In der Relation muss berücksichtigt werden, dass während eines mehrjährigen Beobachtungszeitraumes bei reinem Dieselbetrieb durchaus auch Störungen wie z.B. an Kraftstoffförderpumpen oder Einspritzdüsen auftreten. Im Zuge der Flottenbetreuung wurden quartalsweise Kraftstoffproben bei den beteiligten Ölmühlen, den Lagertanks und Fahrzeugtanks gezogen und untersucht. Über die Projektlaufzeit kam es zu einer deutlichen Verbesserung der Untersuchungsergebnisse bei den Parametern Gesamtverschmutzung und Oxidationsstabilität. Die Säurezahl-, Wassergehalts- und Phosphorgehaltswerte waren über die Projektlaufzeit relativ stabil. Sie lagen zumeist innerhalb der in der Kraftstoffverordnung für Pflanzenöl geforderten Grenzwerte. Die Einhaltung der in der österreichischen Kraftstoffverordnung fixierten Grenzwerte ist eine stetige Herausforderung, die nur durch qualitätssichernde Maßnahmen entlang der ganzen Produktionskette gewährleistet werden kann. In Zusammenarbeit mit Fuchs Europe Schmierstoffe GmbH wurden 3 Motoröle ausgewählt und je nach Anforderung an die Spezifikation in den Traktoren eingesetzt. Die Überwachung ausgewählter Parameter mit einem zeitlich engen Raster haben sich bewährt. Bei den Parametern Viskosität bei 40 und 100°C und Total base number (TBN) gab es nur vereinzelt Überschreitungen der festgelegten Grenzwerte. Die Medianwerte des Rapsölgehalts lag bei den Motorölwechselproben bei den Eintanksystemen bei 12 % und bei den Zweitanksystemen bei 6 %. Der Medianwert des Russgehaltes war bei den Eintanksystemen mit 0,91 % beinahe doppelt so hoch wie bei den Zweitanksystemen mit 0,47 %. Bei den untersuchten Verschleißelementen gab es nur vereinzelt Überschreitungen der Grenzwerte. Bei zehn Traktoren wurden Datenlogger aufgebaut um verschiedene Temperaturverläufe und die Anzahl der Starts aufzuzeichnen. Bei den Starts wurde eine Unterscheidung in Kalt- und Warmstarts gemacht. Die wesentlichen Aussagen aus diesen Auswertungen sind die hohe Anzahl an Starts (z.B. rund 2700 Starts bei 1200 Betriebsstunden) und die je nach System hohen Kraftstofftemperaturen im Kraftstofftank. Im Rahmen des Flottenversuchs wurde bei den Versuchsfahrzeugen eine Leistungs- und Emissionsmessung zu Versuchsbeginn und am Versuchsende (jeweils mit Dieselkraftstoff und mit Rapsöl) durchgeführt. Die Leistungsmessungen zeigten in den einzelnen Fällen zum Teil sehr unterschiedliche Ergebnisse. Eine Änderung der Leistung konnte in erster Linie durch eine Änderung des Kraftstoffverbrauches begründet werden. Beim Vergleich der Leistung am Versuchsende mit den Messungen zu Versuchsbeginn zeigte sich in der Mehrzahl der Fälle eine Leistungsabnahme. Diese unterschritt bei 6 von 20 (bei Diesel) bzw. 9 von 22 (bei Rapsöl) Messungen die 10%-Marke. Beim Vergleich der Messungen zwischen Dieselkraftstoff und Rapsöl zeigte sich im Mittel über die gesamte Fahrzeugflotte bei den CO-Emissionen ein Absinken um 11% (Messung zu Versuchsbeginn) bzw. 4% (Versuchsende). Bei den HC-Emissionen konnte eine Verringerung beim Betrieb mit Rapsöl um 55% ermittelt werden. Die NOx-Emissionen waren bei Rapsölbetrieb im Mittel um 14% (Beginn) bzw. 11% (Ende) höher als bei Dieselbetrieb. Bei den Partikelemissionen, die lediglich am Versuchsende gemessen wurden, wurde bei Rapsölbetrieb eine signifikante Verringerung um im Durchschnitt 33% festgestellt. Bei jenen Fahrzeugen, die am Versuchsende ein signifikant höheres Emissionsniveau aufwiesen, wurde meist auch ein kritischer Zustand bei der abschließenden Motorbegutachtung festgestellt. Ein spezieller Zusammenhang zwischen dem tendenziellen Emissionsverhalten und einer bestimmten Umrüsttechnologie konnte nicht festgestellt werden. Die zur Anwendung gebrachten Umrüstlösungen lassen sich im Wesentlichen meist auf eine Kraftstoffvorwärmung, fallweise kombiniert mit einer Einrichtung zur Kraftstoffauswahl, reduzieren. Die am Fahrzeug durchgeführten Veränderungen stehen oftmals nicht in Relation mit den Kosten für die Umrüstung. Die Umrüstsysteme waren zum Teil gut durchdacht und effektiv, andererseits ist in einigen Fällen durchaus noch Verbesserungspotential vorhanden. Es sollte verstärkt darauf geachtet werden Wartungsarbeiten durch ungünstige Montage nicht zu erschweren. Weiters sollte der Sicherheitsaspekt mehr in den Vordergrund rücken. Die Anbringung von Zusatztanks, größeren Systemmodulen und die Leitungsführung sollten keinesfalls die Fahrzeugsicherheit beeinträchtigen. Generell werden beim Einsatz von Rapsöl als Kraftstoff höhere Anforderungen an die Wartung gestellt. Am Ende der Untersuchungsphase wurden bei allen Motoren nach der Messung der Kompression und des Druckverlustes der Zylinderkopf demontiert, die Einspritzdüsen kontrolliert und der Zustand der Motorbauteile Einlass-, Auslassventil, Kolben, Feuersteg und Büchse bewertet. Die Ergebnisse sind detailliert für alle einzelnen Traktoren dargestellt. Die Unterschiede zwischen Eintank- und Zweitanksystemen sind nur geringfügig. Die festgestellten Ablagerungen im Brennraum und bei den Einlassventilen unterstreichen die Forderung der Motorenhersteller nach einer Reduktion der Grenzwerte für die aschebildenden Elemente im Kraftstoff. Als Ergänzung zur Abschlussuntersuchung wurden die Traktorenbesitzer über ihre Erfahrungen befragt. Neunundzwanzig Fragebögen standen für die Auswertung zur Verfügung. Vierundzwanzig Traktorenbesitzer waren mit dem Umrüstsystem sehr zufrieden bzw. zufrieden. Fünfzehn Personen gaben an, dass aufgetretene Mängel ihrer Ansicht nach auf die Umrüstung zurück zu führen sind. Da das Thema Pflanzenöleinsatz in Traktoren großes Interesse fand, wie zahlreiche Beratungsgespräche belegen, wurde von AGRAR PLUS für die Traktor- und Auto-Pflanzenölprojekte eine eigene Website www.pflanzenoel.agrarplus.at eingerichtet. Ein voller Erfolg wurde die Pflanzenölbroschüre, die erstmals im September 2005 aufgelegt wurde und in der alle Bereiche rund um Pflanzenöl als Treibstoff wie Pflanzenölproduktion, Umrüstung von Motoren, gesetzliche Rahmenbedingungen und aktuelle Projekte enthalten sind. Das beachtliche Interesse am Thema Pflanzenöl als Kraftstoff spiegelt sich auch an der Anzahl von 72 im Rahmen des Projektes gehaltenen Vorträge wider. Dabei konnten einige Tausend interessierte Landwirte, Landmaschinenmechaniker, Händler usw. erreicht werden. Die Projektergebnisse wurden in 15 Fachartikeln der interessierten Öffentlichkeit zugänglich gemacht.