CNG: Alternative Antriebsart schont die Umwelt

Der Hype um die E-Mobilität ist groß, da geraten mit Erdgas betriebene Fahrzeuge schnell in Vergessenheit. Dabei haben sie deutlich weniger Anteil an CO2-Emissionen und sind zudem günstiger im Unterhalt. Eine vom ADAC herausgegebene Klima-Studie kommt zu einem eindeutigen Ergebnis: „Erdgasautos haben derzeit die beste Klimabilanz aller gängigen Antriebsarten.“ Wir schauen uns die wichtigsten Fragen zum Erdgas-Fahrzeug (CNG-Antrieb) an.

Inhaltsverzeichnis:

• Was bedeutet CNG?
• Wie unterscheidet sich CNG von LPG?
• Unterschied: Mono- und bivalente Fahrzeuge
• Synthetisches Erdgas und dessen Herstellung
• Tanken mit Erdgas (CNG)?
  • Wie lange dauert der Tankvorgang?
  • Wie wird das Fahrzeug betankt?
  • Wo befindet sich der Erdgas-Tank?
  • Kann das Erdgas-Fahrzeug auch mit Heizgas betankt werden?
• Für wen lohnt sich die Anschaffung eines Erdgas-Fahrzeugs (CNG-Fahrzeug)?
• Wird das Erdgas-Auto subventioniert?
• Was kostet eine Umrüstung auf einen Erdgas-Antrieb?
• Welche Gefahren birgt ein Erdgasauto?
• Die Vor- und Nachteile eines Erdgasfahrzeugs
• Bestand an Erdgas-Fahrzeugen zuletzt gestiegen
• Eine Beispielrechnung

Was bedeutet CNG?

CNG steht für „Compressed Natural Gas“ und bezeichnet ein auf 200 bis 250 bar verdichtetes Erdgas. Dieses Erdgas wird als Kraftstoff für Erdgasfahrzeuge verwendet. Die Fahrzeuge müssen für den Einsatz von CNG mit einem Hochdrucktank ausgestattet sein. Fahrzeuge mit CNG-Antrieb haben einen geringeren Kohlenmonoxid- und Stickstoffausstoß (ca. 80 Prozent geringer), ebenso verringert sich der CO2-Ausstoß um bis zu 25 Prozent.

Hauptbestandteil von CNG ist Methan. Unterschieden wird bei CNG zwischen zwei unterschiedlichen Qualitätsstufen. Je nach Höhe des Methan-Anteils wird zwischen „High“ und „Low“ unterschieden.

• High Caloric (H-Gas): Metangehalt zwischen 87 und 98,9 Vol. %
• Low Caloric (L-Gas): Metangehalt zwischen 80,1 und 87 Vol. %

Beides kann getankt werden – Fahrzeugsensoren erkennen den Unterschied. Es wird in Kilogramm verkauft, sodass die Preise nicht direkt mit anderen Kraftstoffen verglichen werden können. Als Faustregel gilt aber laut „Zukunft Erdgas“: Ein Kilogramm Erdgas entspricht 1,5 Litern Benzin oder 1,3 Litern Diesel.

Bei CNG handelt es ich um eine internationale Abkürzung, die beispielsweise auch auf Verkehrsschildern und an Tankstellen verwendet wird. Ebenso sind die Qualitätsanforderungen von CNG europaweit einheitlich über die DIN EN 16723-2 geregelt.

Wie unterscheidet sich CNG von LNG und LPG?

Bei LNG (Liquefied Natural Gas) handelt es sich ebenfalls wie bei CNG um einen Kraftstoff basierend auf Metan welches bei Temperaturen zwischen 161 Grad Celsius und 164 Grad Celsius verflüssigt wird. Für diesen Vorgang wird eine hohe Energiemenge benötigt. Das verflüssigte Gas ist allerdings kompakter und leichter transportierbar und eignet sich so für den Einsatz in Tankschiffen oder -Tankfahrzeugen. Fahrzeuge mit LNG Antrieb verfügen über einen thermisch isolierten Tank, um das Verdampfen des LNG zu verlangsamen, wenn dieses nicht mehr aktiv gekühlt wird.

Neben LNG gibt es noch LPG als Kraftstoffalternative zu Benzin und Diesel. Flüssig- oder Autogas LPG (engl. Liquified Petroleum Gas) ist ein Gemisch aus Propan sowie Butan und fällt als Nebenprodukt bei der Erdölraffinerie an. LPG lässt sich bei geringem Druck (fünf bis zehn Bar) bei Raumtemperatur verflüssigen. Hierdurch kann das Volumen um das 260-fache reduziert werden. Autogas verbrennt dabei umweltfreundlicher als Benzin und verursacht ca. 20 Prozent weniger Stickoxide. Zusätzlich zum Einsatz als Kraftstoff kann LPG auch in Gaskartuschen für Campingkocher eingesetzt werden.

Vorsicht! 

Als Kraftstoffe sind Erdgas und Autogas nicht untereinander austauschbar. An den Tankstellen findet man für beide unterschiedliche Zapfhähne, sodass eine Verwechslungsgefahr ausgeschlossen ist.

Mono- und bivalente Fahrzeuge

Es gibt monovalente und bivalente Erdgas-Fahrzeuge. Monovalent bedeutet, dass sie dafür vorgesehen sind, möglichst im CNG-Betrieb zu fahren. Ein Benzin-„Nottank“ ist maximal 15 Liter groß und tatsächlich nur als Reserve gedacht. Bivalente Erdgas-Fahrzeuge werden mit Erdgas und Benzin betankt. Sie starten immer im umweltschonenden Erdgas-Modus und schalten automatisch auf Benzin um, wenn der Erdgas-Tank leer ist. Bei sehr tiefen Außentemperaturen greift der Motor auch mal kurzzeitig auf Benzin zurück. Zu sehen ist das eigentlich nur an den zwei getrennten Kraftstoffanzeigen im Cockpit.

In der Kombination aus Erdgas- und Benzintank kann man laut „Zukunft Erdgas“ auf Strecken über 1.000 Kilometer kommen. Tanken kann man an derzeit bundesweit etwa 900 Tankstellen, europaweit sind es rund 3.500 Stück. Das Tanken selbst geht übrigens genauso schnell und komfortabel wie bei einem Benziner oder Diesel.

Anschließend hat man komprimiertes Gas im Tank – ist das auch sicher? Ist es, denn bei CNG-Fahrzeugen gelten hohe Sicherheitsstandards. Der TÜV schreibt für die Erdgas-Tanks einen Berstdruck von 600 bar vor, dem die Behälter standhalten müssen. Die Belastung bei Unfällen ist deutlich niedriger. Außerdem verfügen die Tanks über Sicherheitsventile, über die sich das Erdgas kontrolliert in der Atmosphäre verflüchtigen kann. Eine Explosionsgefahr besteht nicht.

Synthetisches Erdgas und dessen Herstellung

Fassen wir zusammen: Das Fahren mit CNG ist sicher, günstig und sauber, die Reichweiten sind akzeptabel. Wie sieht die zukünftige Entwicklung aus?

Der ADAC schreibt in seiner oben erwähnten Klima-Studie:

„Wie gut konventionelle Antriebe in der Treibhausgas-Bilanz sein können, zeigt das positive Abschneiden des Erdgas-Fahrzeugs. Mit einer Erhöhung des Anteils von Biomethan aus Abfall- und Reststoffen zum Beispiele wären noch weiter Verbesserungen möglich.“

Biomethan wird also künstlich hergestellt. Mit Audi E-Gas ist erstmals ein Automobilhersteller in die Produktion von synthetischem Erdgas aus CO2 und erneuerbarem Strom eingestiegen. Zum Betrieb der Anlage dient regenerativer Strom, etwa aus überschüssiger Windenergie, Sonnenenergie oder Biomasse.

Audi stellt also mit der Power-to-Gas-Technologie seinen eigenen Strom her. Dabei wird genau so viel CO2 ausgestoßen wie zuvor bei der Produktion gebunden wurde. Wer mit Bio-CNG fährt, ist damit nahezu klimaneutral unterwegs. Elektroautos mit Strom aus dem deutschen Energiemix sind dagegen nur lokal emissionsfrei. Bio-Erdgas bieten mittlerweile viele Tankstellen an.

Tanken mit Erdgas (CNG)?

Wie lange dauert der Tankvorgang?

Der Tankvorgang bei einem CNG-Antrieb dauert in etwa genauso lange wie bei einem Benziner oder Dieselfahrzeug, also zwischen drei und fünf Minuten.

Wie wird das Fahrzeug betankt?

Auch der eigentliche Tankvorgang unterscheidet sich nur geringfügig von dem bei Benzinern oder Dieselfahrzeuge. Die Erdgas-Zapfpistole verfügt über einen Griff mit Verriegelung. Es ist eine 180-Grad-Drehung erforderlich, um diese zu lösen. Bei neueren Tankanlagen erfolgt dies automatisch. Die Verriegelung stellt eine Verbindung zwischen Fahrzeug und Zapfpistole her. Der Tankvorgang wird anschließend per Knopfdruck gestartet und endet automatisch, sobald der Gasbehälter gefüllt ist.

Verkauft wird das Erdgas in der Regel nach Masse (kg) und nicht nach Volumen (Liter).

Wo befindet sich der Erdgas-Tank?

Standardmäßig befindet sich der Erdgas-Tank wie der Benzintank an der Unterseite des Fahrzeugs. Je nach Fahrzeug (z. B. bei einer Nachrüstung) kann der Tank auch zum Teil im Kofferraum des Fahrzeugs untergebracht sein.

Kann das Erdgas-Fahrzeug auch mit Heizgas betankt werden?

Technisch ist ein Betanken des Fahrzeugs auch mit dem eigenen Heizgas-Anschluss möglich. Für die effiziente Betankung und die Komprimierung des Gases ist allerdings ein Druck von 200 bar notwendig, der am Hausgasanschluss nicht erreicht werden kann. Der hierfür notwendige Energieaufwand ist sehr hoch, daher ist diese Art der Betankung wirtschaftlich nicht sinnvoll.

Für wen lohnt sich die Anschaffung eines Erdgas-Fahrzeugs (CNG-Fahrzeug)?

Um ein Diesel- oder Benzin-Fahrzeug mit einem Erdgas-Fahrzeug zu vergleichen ist der Energiegehalt des Kraftstoffs entscheidend. Ein Kilogramm Erdgas entspricht 1,5 Litern Benzin oder 1,3 Litern Diesel. Damit ist man mit Erdgas grundsätzlich etwas günstiger unterwegs als mit einem Benziner oder Diesel-Fahrzeug.

Bei den Kosten für Inspektionen und Wartungen liegen Erdgas-Fahrzeuge in einem vergleichbaren Rahmen zu benzin- oder dieselbetriebenen Fahrzeugen. Bei neueren Fahrzeugen wird zusätzlich zur Hauptuntersuchung eine GAP (Gas-Anlagen-Prüfung) durchgeführt. Diese kostet ca. 22 Euro. Wird diese ohne eine Hauptuntersuchung durchgeführt liegen die Kosten bei 28 Euro. Diese ist sowohl für Stahltanks als auch für neuere Composite-Tanks durchzuführen. In der Regel wird die Gas-Anlagen-Prüfung alle zwei Jahre durchgeführt. Es handelt sich demnach um eine wiederkehrende Untersuchung (basierend auf den Vorgaben der EU-Regelung ECE-R110).

Die EU-Regelung ECE-R110 unterschiedet im Text zwischen der wiederkehrenden Gasanlagenprüfung und sonstigen Gasanlageprüfungen - es handelt sich jedoch um ein und die selbe Überprüfung. Gasanlageprüfungen müssen der EU-Regelung zufolge durchgeführt werden, wenn Reparaturen an der Gasanlage vorgenommen wurden, nach einem Brand oder Unfall mit Beeinträchtigung der Gasanlage oder im Rahmen der Hauptuntersuchung. Die GAP identifiziert dabei den Tank, untersucht dessen Zustand, Befestigung und Dichtheit. 

Für Tanks, die noch nach der alten Druckbehälterverordnung genehmigt wurden, muss bei Stahltanks alle fünf Jahre eine Überprüfung erfolgen, bei Composite-Tanks alle drei bis fünf Jahre. Die Kosten für die Prüfung belaufen sich auf ca. 600 Euro. Hierfür ist der Ausbau des Tanks erforderlich.

Die ECE-R110 besagt zusätzlich, dass alte Tanks in Erdgasfahrzeugen, die älter wie 10 bis 15 Jahre sind (je nach Herstellerangabe), ihre Nutzungsberechtigung verlieren und somit ausgetauscht werden müssen. Wird ein alter Tank ausgetauscht, sind die Kosten des Werkstatteinsatzes und zusätzlich die Kosten der Einzelabnahme nach § 21 StVZO zu tragen. 

Alle Erdgasfahrzeuge, die nach April 2006 zugelassen oder umgerüstet wurden, unterliegen den Vorgaben der ECE-R110. Die Regelung gibt unter anderem an, dass die Tanks mit einem Ablaufdatum versehen werden müssen. Ist dieses erreicht, muss der Tank ausgetauscht werden. Auch bei vor April 2006 zugelassenen oder umgerüsteten Fahrzeugen kann bereits ein Tank, der unter die EU-Regelung ECE-R110 fällt verbaut sein, da die Hersteller die Vorgaben der Regelung bereits früher umgesetzt haben. Informationen, welche Regelungen für das eigene Fahrzeug zutreffen, sind im Fahrzeugschein einhalten.  

Composite-Tanks sind Stahltanks heutzutage vorzuziehen, da diese durch ihre Leichtbauweise ein deutlich geringeres Gewicht aufweisen und somit das Gesamtgewicht des Fahrzeugs reduzieren. Die Druckbeständigkeit ist bei beiden Varianten gewährleistet, bei Composite-Tanks werden hierfür beispielsweise hochfeste Kohlefasern verwendet und die Hülle besteht aus mehreren Schichten.

Vor der Anschaffung eines Erdgas-Fahrzeugs sollte also genau geprüft werden, ob sich der Einsatz lohnt. Ist man viel und lange Strecken mit dem Fahrzeug unterwegs und möchte das Fahrzeug lange nutzen, kann ein Fahrzeug mit CNG-Antrieb sinnvoll sein.

Wird das Erdgas-Auto subventioniert?

Tatsächlich emittieren CNG-betriebene Motoren bis zu 25 Prozent weniger CO2 als Benziner, im Vergleich zu Diesel entstehen zudem rund 96 Prozent weniger Stickoxide, heißt es beim Verein „Zukunft Erdgas“. Feinstaub werde nahezu gar nicht emittiert. Durch seine hohe Energiedichte ist CNG zudem günstiger im Verbrauch als Benzin oder Diesel.

In vielen Regionen fördern Gasversorger den Kauf eines Erdgas-Autos, hinzu kommt ein ermäßigter Steuersatz, der bis 2026 fortgeführt wird. Die Förderung wird allerdings ab 2024 stufenweise reduziert. Die Förderungsstufen im Überblick:

Was kostet eine Umrüstung auf einen Erdgas-Antrieb?

Jedes mit Benzin betriebene Fahrzeug kann umgerüstet werden. Die Umrüstung auf einen CNG-Antrieb erfolgt allerdings, im Vergleich zu einer Umrüstung auf LPG, deutlich seltener. Die Kosten für eine Umrüstung sind nämlich deutlich höher. Eine weitere Einschränkung bzw. ein Hindernis ist die Reduzierung des Kofferraumvolumens. Meist kann der notwendige Unterflur-Tank nicht nachträglich am Fahrzeug angebracht werden, daher wird diese im Kofferraum platziert und reduziert dadurch das Volumen.

Die Kosten für die Umrüstung sind abhängig von der Größe und Anzahl der Erdgastanks, die verbaut werden sollen. Die Kosten können zwischen 3.500 Euro und 4.500 Euro liegen. Zusätzlich zu den Umrüstungskosten kommen die Gebühren für die GSP (Gas-System-Einbauprüfung) hinzu. Diese liegen bei 100 Euro. Bei der Umrüstung ist zu beachten, dass sich diese nur lohnt, wenn sie viel mit dem Fahrzeug unterwegs sind und das Fahrzeug lange genutzt werden soll.

Welche Gefahren birgt ein Erdgasauto?

Sofern man sich an alle vorgeschriebenen Prüfintervalle hält, gehen von einem Erdgasauto, wie von jedem anderen Fahrzeug, keine gesonderten Gefahren aus. Erdgas selbst ist weder giftig noch krebserregend. Moderne Fahrzeuge sind mit Sicherheitsventilen ausgestattet, die im Schadenfall dafür sorgen, dass Gas gezielt abgelassen wird und ein kontrolliertes Abbrennen der Gasfüllung erfolgt. Eine Explosion ist damit ausgeschlossen.

Für das Fuhrparkmanagement ist es wichtig, den Fahrer im richtigen Umgang mit dem Fahrzeug zu unterweisen, um Gefahren zu vermeiden. Für Erdgasfahrzeuge gibt es keine besonderen Anforderungen an die Durchführung der Fahrerunterweisung. Hier ist eine reine Pkw-Unterweisung ausreichend. Der Fahrer sollte allerdings eine Einweisung in das Erdgas-Fahrzeug erhalten, um ihm die Besonderheiten des Fahrzeugs näher zu bringen.

Die Vor- und Nachteile eines Erdgasfahrzeugs

Bestand an Erdgas-Fahrzeugen zuletzt gestiegen

Trotz der vielen Vorteile sind CNG-Autos im öffentlichen Bewusstsein nur schwach vertreten. Laut den "Autotrends 2019" finden nur drei Prozent der potenziellen Käufer Gasantriebe interessant, davon ein Prozent Erdgas und zwei Prozent Flüssiggas. Mehr als zehn Mal so viele Befragte votieren für E-Autos oder Hybride, ergab die Studie im Auftrag der Creditplus Bank.

Allerdings ist der Bestand an Erdgas-Fahrzeugen laut Kraftfahrtbundesamt zuletzt gestiegen. Zum 1. Januar 2019 waren insgesamt 96.531 Erdgas-Fahrzeuge in Deutschland zugelassen, das sind fünf Prozent mehr als im Vorjahr. 80.776 davon entfallen auf den Pkw-Bereich, hier gab es sogar einen Zuwachs um sieben Prozent.

Eine Beispielrechnung

Einige Hersteller setzen auf CNG als Antriebsalternative, neben Audi sind das Volkswagen, Skoda, Fiat und Seat. Vor allem Seat pusht derzeit seine CNG-Modelle. Anhand des Seat Leon ST abschließend noch ein kurzer Betriebskostenvergleich:

Das CNG-Modell Seat Leon ST 1.5 TGI mit 130 PS schlägt mit einem Nettolistenpreis von 23.782 Euro zu Buche und ist damit teurer als der vergleichbare Benziner Seat Leon ST 1.5 TSI für 21.092 Euro netto.

Seine monatliche Leasingrate bei 36 Monaten Laufzeit liegt mit 445 Euro höher als die des Benziners mit 393 Euro. Dafür sind die Kfz-Steuer (6 Euro versus 10 Euro) und die Kraftstoffkosten (123 Euro beim CNG-Modell, 246 Euro beim Benziner) deutlich geringer.

Insgesamt liegen die monatlichen Kosten beim CNG-Fahrzeug bei 899 Euro, der Benziner kostet 980 Euro. Das macht bei den Gesamtkosten über drei Jahre beim Erdgas-Fahrzeug 32.360 Euro, der Benziner kostet insgesamt 35.280 Euro, also knapp 3.000 Euro mehr.