Volkswagen Magazin

WEITER DENKEN

die dritte säule.

Erdgas ist ein Kraftstoff mit Zukunft: nachhaltig, günstig, alltagstauglich. Grund genug für Volkswagen, die Palette der TGI Modelle breit auszubauen. Ein Report über das Gestern, Heute und Morgen des Erdgasautos.

Text Kay Dohnke
Infografik C3 Visual Lab

Früher war die Welt noch einfach: Es gab an den Tankstellen Diesel, Normal- und Superbenzin – das war’s. Und heute?
Neben Diesel in unterschiedlichen Varianten sind E10, Super, Super Plus, Bioethanol und diverse Spielarten wie Ultimate, Extra, Performance im Angebot. Und immer häufiger gehört auch Erdgas in die Palette – als Kraft-Stoff mit viel Potenzial und Zukunft.


Das Zeitalter des Erdgases als Fahrzeugkraftstoff hat gerade erst so richtig begonnen. Denn aus dem „Sprit“ für Nischenfahrzeuge ist mittlerweile ein vollwertiger, breit akzeptierter Kraftstoff mit besonderen Stärken geworden. Bei Volkswagen ist man schon seit 2002 dabei, Fahrzeuge und Motoren für diese dritte Säule der Antriebstechnologien zu optimieren.

„Da Erdgas bei der Verbrennung ungefähr 25 Prozent weniger CO2 freisetzt, sind erdgasbetriebene Fahrzeuge eine gute, umweltbewusste Alternative“, erläutert Dr. Heinz-Jakob Neußer, Mitglied des Markenvorstands Volkswagen und Leiter der Konzern-Aggregateentwicklung.

 

Erdgas – auch CNG (Compressed Natural Gas) genannt – ist nicht zu verwechseln mit dem als „Autogas“ bekannten LPG (Liquefied Petrol Gas), einem direkten Nebenprodukt der Ölförderung. LPG-Systeme erfordern zwar geringfügigere technische Anpassungen. Dafür hat LPG nur etwa den halben Energiegehalt von CNG – der Verbrauch liegt etwa 20 Prozent über dem eines Benzinmotors, die CO2-Emissionen sind nur wenig niedriger als beim Benzinbetrieb. Erdgas hingegen wird von der EU – genau wie Wasserstoff und e-Mobilität – als „Alternative“ Energie eingestuft.

Von der Nische zur Serie.

Tatsächlich sind die Erdgasfahrzeuge aus dem Hause Volkswagen zuerst in einer Nische entstanden. Los ging’s mit dem Golf IV: Anfangs schaute man, in welche Modelle sich die nötigen Tanks am besten integrieren ließen – sie wurden zuerst im Fahrzeuginneren platziert. Die Akzeptanz des ersten Erdgas Golf – es entstanden mehrere Tausend Fahrzeuge bei der Volkswagen R GmbH – motivierte die Entwickler, das Konzept des Gasantriebs breiter zu denken. Mit Einführung der Plattform PQ35 wurde es möglich, die Gasspeicher auch in Touran und Caddy unterzubringen – platzsparend in Unterflur-Position. „Seitdem wird Erdgas als Antrieb von Anfang an mitgedacht“, erklärt Dr. Jens Arik Almkermann, Leiter Entwicklung Gasspeichersysteme bei Volkswagen. Wo können die Tanks am besten platziert werden, ohne den nutzbaren Fahrzeuginnenraum einzuschränken? Welche besonderen Anforderungen gilt es zu berücksichtigen, um Modelle mit Erdgasmotoren auszustatten?

Erdgasmarkt in Deutschland.

Die Entwicklung verlief zweigleisig. Während die Fahrzeugkonstrukteure sich um die Unterbringung der Tanks kümmerten, optimierten die Motorentwickler die Aggregate für den Einsatz von Erdgas.

Bei Bedarf Benzin.

Grundsätzlich lässt sich Erdgas problemlos in jedem Verbrennungsmotor nutzen. Allerdings sind dazu mehrere technische Anpassungen nötig, um Fahrern in jeder Situation die vollen Leistungspotenziale und den Aggregaten ihre Langlebigkeit zu sichern. Denn Erdgas hat beim Heizwert ein günstigeres Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenstoff. Das bedeutet einerseits, dass etwa ein Viertel weniger CO2 entsteht – gut für die Umwelt. Die höhere Oktanzahl ermöglicht andererseits frühere Zündzeitpunkte, was eine höhere Belastung von Bauteilen zur Folge hat.

Die Entwickler haben deshalb den Ventiltrieb, Kolben und Kurbeltrieb sowie den Abgasturbolader bzw. Katalysator optimiert und ein paar spezifische Bauteile wie Gasdruckregler, Gaseinblasventile und Sensoren ergänzt. Auch das Steuergerät wurde verändert, da es sowohl den Gas- als auch den Benzinbetrieb regeln muss – alle Erdgasmodelle von Volkswagen sind „bivalent“, sprich: Sie können auch mit Benzin gefahren werden.

Nach Bedarf schaltet das Gerät unmerklich zwischen den Betriebsarten hin und her – startet etwa bei sehr niedrigen Temperaturen auf Benzin und geht in Gasbetrieb über, wenn die Einblasventile warm sind. Oder wechselt von Gas auf Benzin, sollte der Gastank einmal leer sein.

Zwei Typen Tank.

Gastank: ein weiteres wichtiges Stichwort. Die Unterbringung des Kraftstoffvorrates macht spezielle Drucktanks nötig, da Erdgas mit einem Druck von 200 bar gespeichert wird. Zur Auswahl stehen zwei Typen, deren Wandungen entweder aus Stahl oder einem CFK/GFK-Komposit-Werkstoff bestehen. „Stahltanks können dünnwandiger gebaut werden, haben allerdings ein höheres Gewicht“, erklärt Experte Almkermann. „Unter dem Gesichtspunkt des angestrebten Leichtbaus punkten daher die dickwandigeren Komposit-Werkstoffe – die Gewichtsersparnis geht dann allerdings mit einem etwas reduzierten Tankvolumen einher.“ Grundsätzlich werden an die Tanks allerhöchste Sicherheitsanforderungen gestellt. Alle von Volkswagen entwickelten Tanks haben ein umfangreiches Testprogramm absolviert, bevor sie in die Serienherstellung gehen.

Wie weit kommt man mit einem Euro?

Ein besonderer Vorteil von Erdgas in puncto Nachhaltigkeit: Es verursacht nicht allein niedrigere CO2-Emissionen, sondern verbrennt zudem nahezu partikelfrei. Auch hinsichtlich der Versorgung eignet es sich optimal: Erdgasleitungen liegen in jedem Winkel des Landes – der Netzausbau erfordert also keine eigenständige Infrastruktur, sondern nur geeignete Zapfsäulen. Und Erdgas kann theoretisch überall problemlos hergestellt werden: Das im Volkswagen Konzern von Audi zum Beispiel entwickelte Power-to-Gas-Verfahren erzeugt aus erneuerbarer Energie – also Wind- oder Solarstrom – per Elektrolyse Wasserstoff.

Mit CO2 aus Biogasanlagen methanisiert, entsteht Erdgas – ein praktisch überall umsetzbarer Prozess, der im Teststadium gut funktioniert, allerdings derzeit noch kostspielig ist. Betankt man Erdgasautos mit Biomethan, das aus Agrar-Reststoffen oder Bioabfall hergestellt wird, emittieren sie eindrucksvolle 97 Prozent weniger CO2 – ein absoluter Spitzenwert. „Gasantriebe bieten uns Entwicklern zwei sehr attraktive Perspektiven: Wir können mit leistungsstarken Aggregaten den Fahrspaß vergrößern und zugleich aufgrund der deutlich niedrigeren Emissionen die Umwelt weiter entlasten. Und wo gibt es das schon in dieser Kombination?“, erläutert Jens Arik Almkermann.

Große Marktreife.

Neben der Umweltfreundlichkeit tragen auch die niedrigen Betriebskosten zum Erfolg bei: Erdgasauto-Nutzer sparen gegenüber Verbrennungsmotoren bei gleicher Fahrstrecke rund die Hälfte ein – erstens ist Erdgas deutlich billiger, zweitens ist der Verbrauch in Kilogramm bei Erdgas niedriger als der Verbrauch in Litern bei Diesel- oder Benzinmotoren. Zudem sind Erdgasfahrzeuge steuerlich begünstigt. Die Zulassungszahlen steigen seit Jahren entsprechend deutlich: „Der Absatz von Erdgasfahrzeugen hat sich in den letzten Jahren gesteigert – allein bei Volkswagen um ungefähr 50 Prozent in 2013 gegenüber dem Vorjahr“, berichtet Heinz-Jakob Neußer. „Mit knapp 100.000 Erdgasfahrzeugen sind wir in Deutschland auf einem guten Weg.“

CO2-Emissionen

in g CO2-Äquivalent / km

Neuzulassungen in Deutschland

nach Sparte


Mit ausschlaggebend hierfür dürfte auch die Überwindung der Henne-Ei-Problematik sein. Auf Erdgas bezogen heißt das: Solange nicht genügend Modelle auf dem Markt waren, zögerte die Gaswirtschaft bei der Investition in eine flächendeckende Versorgung. Und ohne eine solche Infrastruktur zögerten Käufer mit dem Schritt hin zu erdgasgetriebenen Fahrzeugen. Doch dieses Dilemma ist inzwischen überwunden; Tankstellenzahl und Zulassungszahlen steigen parallel. 

 

TSI, TDI, TGI.
Dass immer mehr Volkswagen Fahrer zur Erdgaszapfpistole greifen, hat auch mit der gestiegenen Produktvielfalt zu tun: Volkswagen hat mit dem Modularen Querbaukasten die Weichen für die Zukunft gestellt. Grundsätzlich haben Fahrzeuge dieses Plattform-Typs den nötigen Raum, in dem Erdgastanks untergebracht werden können. Wurden 2012 erst 14 Erdgasfahrzeuge unterschiedlicher Hersteller auf dem Markt angeboten, wuchs deren Zahl 2014 schon auf 24, und potenziell sind inzwischen rund 40 Modelle allein aus dem Volkswagen Konzern für den Gasbetrieb geeignet – quer durch sämtliche Fahrzeugklassen.

Erdgasreserven in Milliarden Kubikmeter: 

„Bislang gibt es Erdgasaggregate – orientiert an den Kundenbedürfnissen – vorrangig im unteren und mittleren Leistungssegment, vom eco up! mit 1,0 Liter Hubraum und 50 Kilowatt Leistung bis zum 1,4-Liter-Twincharger-Motor mit 110 kW Leistung“, sagt Jens Arik Almkermann.

Volkswagen hat die Erdgasmotoren längst in seine Markenstrategie integriert – aus Sondermodellen wurden Serienmodelle, die statt dem Namenszusatz EcoFuel nurmehr das schlichte Kürzel TGI tragen. Neben TSI für Benzin- und TDI für Dieselmotoren bildet der TGI nun die dritte tragende Säule im Bereich der Verbrennungsmotoren. Und die Vielfalt der kommenden Modelle wird den Erfolg noch einmal kraftvoll voranbringen.

Volkswagen mit Erdgas:

eco up!

Mit seinem 1,0 l/50 kW-Motor ist er perfekt für die Stadt geeignet. 11 kg Erdgasvorrat ermöglichen eine Reichweite von 380 Kilometern, der 10-Liter-Benzinvorrat erlaubt weitere 220 Kilometer Fahrt. Verbrauch: 2,9 kg CNG/100 Kilometer, CO2-Emission: 79 g/km. 

 

Golf TGI BlueMotion

Dank seiner Bauweise auf Basis des Modularen Querbaukastens ist der Golf das einzige Auto weltweit, das mit allen Antriebsarten ausgestattet werden kann. Mit Erdgas bringt der Golf TGI BlueMotion mit 1,4 l/81 kW-Aggregat bessere Fahrleistungen als der 1,2 l/77 kW-Benzinmotor. 15 kg Erdgas und 50 l Benzinvorrat erlauben Reichweiten von 420 (CNG) und 940 Kilometern (kombinierter Betrieb). Verbrauch: 3,5 kg CNG/100 Kilometer, CO2-Emission: 94 g/km.

 

Golf Variant TGI BlueMotion

Er wartet mit denselben Fahrleistungen auf wie der Golf TGI BlueMotion, bietet aber mehr Transportkapazität und damit Nutzungsvielfalt. 

 

Touran TGI BlueMotion

Der Van hat einen 1,4 l/110 kW-Motor, die Tanks fassen 24 kg Erdgas (18 kg beim 7-Sitzer) und ermöglichen eine Reichweite von 510 bzw. 380 Kilometern im CNG-Betrieb. 11 l Benzinvorrat erweitern den Radius um 170 Kilometer. Verbrauch: 4,7 kg CNG/100 Kilometer, CO2-Emission: 128 g/km

 

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