Ottokraftstoffe, früher auch Vergaserkraftstoffe genannt, sind im weiteren Sinne alle Kraftstoffe für Ottomotoren (Verbrennungsmotoren mit Fremdzündung). Diese nach dem Otto-Kreisprozess arbeitenden Motoren finden in Landfahrzeugen, Kleingeräten wie Rasenmähern oder Kettensägen sowie als Boots- und Flugmotoren vielfältige Verwendung.
Den Begriff Ottokraftstoff verwenden viele Verordnungen und Schriftstücke in einem engeren Sinne für ein Motorenbenzin nach DIN EN 228 und als Gegenstück zum Begriff Dieselkraftstoff.
Im Deutschen Reich der Weimarer Republik und während der NS-Zeit hatte der Mangel an Erdöl aus heimischer Gewinnung die Verwendung bzw. den Zusatz diverser anderer (meist viel klopffesterer) Substanzen als Kraftstoff gefördert. Diese heute teils verbotenen, teils auch modern als „alternative Kraftstoffe“ bezeichneten Produkte unterlagen in Herstellung wie Anwendung einer signifikanten Entwicklung.
Frühe Verwendung
Spiritus (Äthanol, Agraralkohol)
Nikolaus August Otto verwendete bereits in den 1860er Jahren „Spiritus“ (Kartoffelsprit, Agraralkohol, heute als Bio-Ethanol bezeichnet) als klopffesten Kraftstoff (Oktanzahl min. 104 ROZ) in den Prototypen seines Verbrennungsmotors. Während des Ersten Weltkriegs wurde dieser Kraftstoff als Motoren-Spiritus für hohe Leistungsanforderungen wie Jagdflugzeuge auf Feindflug verwendet.
Leichtbenzin
Die früheste Verwendung von Ottokraftstoffen im Fahrzeug ist die Verwendung von Leichtbenzin (etwa 75 bis 85 ROZ[1]), das bereits in der Patentschrift zum Benz Patent-Motorwagen Nummer 1 von 1886 als „leichtflüchtiges Oel“ zur Verwendung beschrieben wurde. Dies konnte das etwas schwerere, dort namentlich genannte, Ligroin sein oder das etwas leichtere Gasolin. Die am Anfang des 20. Jahrhunderts verwendeten Oberflächenvergaser konnten mit dem leichtflüchtigen Leichtbenzin zündfähige Gemische bilden.[2]
Bertha Benz, Ehefrau des Automobilerfinders Carl Benz, machte auf ihrer Fahrt Anfang August 1888 von Mannheim nach Pforzheim[3] durch Einkauf von Ligroin in der Stadt-Apotheke in Wiesloch diese quasi zur ersten Tankstelle der Welt. Weitere Namen für Leichtbenzin sind beziehungsweise waren Petroleumbenzin, Petroleumäther, Waschbenzin oder Hydririn. Leichtbenzin wurde im Ersten Weltkrieg auch als Flugbenzin verwendet.[4]
Benzin
Anfang des 20. Jahrhunderts und verstärkt nach dem Ersten Weltkrieg wurde Benzin je nach Quelle und Herkunft von sehr unterschiedlicher Qualität (Klopffestigkeit ab etwa 40 ROZ) als Treibstoff verwendet, und zwar sowohl als Fahrbenzin oder Motorenbenzin für Fahrzeuge mit Ottomotoren als auch als Flugbenzin für Flugzeuge mit Ottomotoren (Kolbenmotoren mit Fremdzündung). Obwohl Wilhelm Maybach den Spritzdüsenvergaser, der mit Benzin zündfähige Gemische bilden konnte, schon 1893 erfunden hatte, dauerte es bis nach dem Ersten Weltkrieg, bis das Benzin (genauer: Mittelbenzin) das Leichtbenzin als Fahrbenzin verdrängte.
Benzin war weniger klopffest als Leichtbenzin, dafür jedoch billiger. Gerade in den USA setzte es dadurch zum Siegeszug an. So kam es, dass dort bereits 1917 eine so genannte Großtankstelle (von „Standard Oil of Indiana“) existierte, während sonst noch hauptsächlich aus Kanistern oder mit Fasspumpen betankt wurde. Dabei wurden die Fässer und Kanister vom Pritschen-LKW gebracht oder die Kanister direkt vom Tank-LKW befüllt. Für Jagdflugzeuge auf Ausbildungsflügen reichte oft normales Benzin.
Benzol
Reines Benzol hat als Ottokraftstoff eine hohe Klopffestigkeit (99 ROZ), war jedoch vergleichsweise teuer und Motoren verrußten sehr schnell. Daher wurde Benzol nur für spezielle Anwendungen als Treibstoff wie Motoren mit hoher Kompression verwendet oder für hohe Leistungsanforderungen wie Jagdflugzeuge auf Feindflug (Motoren-Benzol).
1920er Jahre
Die in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts lange recht einfache Unterscheidung zwischen Normal(-benzin), in Skandinavien als Bensin bezeichnet, und Super mit zwei genormten Klopffestigkeitsgraden gab es in den 1920er Jahren noch nicht. Die leistungsmäßigen und qualitativen Unterschiede (z. B. hinsichtlich der Klopffestigkeit) der hier beschriebenen Ottokraftstoffe zueinander zeigt auch der preisliche Vergleich, wie die folgende Aufstellung aus einer Gemeinschafts-Tankzentrale in Arnstadt im Jahr 1926 (Preise pro Liter) zeigt:[7]
- Oelhag-Leichtbenzin 37 Pfg (heute inflationsbereinigt 1,68 €)
- Oelhag-Autobenzin 35 Pfg. (Rekordin) (heute inflationsbereinigt 1,58 €)
- Dapolin 35 Pfg. (Normalbenzin) (heute inflationsbereinigt 1,58 €)
- B.-V. Aral 41 Pfg. (Benzin-Benzol-Gemisch (Bibo)) (heute inflationsbereinigt 1,86 €)
- B.-V. Benzol 47 Pfg. (heute inflationsbereinigt 2,13 €)
Nach einer anderen Quelle[8] kostete das Benzin-Kartoffelalkohol-Gemisch Monopolin der Reichskraftsprit Ende der 1920er Jahre etwa so viel wie Normalbenzin. Es war durch den Ethanolanteil zwar klopffester, hatte jedoch eine geringere volumetrische Energiedichte (Heizwert pro Liter). Der Alkoholeinsatz diente zur Ersetzung von ausländischem Mineralölbenzin durch einheimische Kraftstoffe. Klopffestere Benzinsorten, die damals noch nicht Super(benzin) genannt wurden, wie Motalin der Deutschen Gasolin (synthetisches Leuna-Benzin mit Additiv Eisenpentacarbonyl), waren ähnlich wie Leichtbenzin etwa 5 % teurer als Normalbenzin. Das im Vergleich zu Benzin sehr viel klopffestere Benzol kostete auch aufgrund seiner wesentlich höheren Energiedichte etwa 35 % mehr, Benzin-Benzol-Gemisch lag dazwischen.
Viele der Mineralölunternehmen bauten im Laufe der 1920er Jahre zusätzlich zu Exploration und Handel eigene Tankstellenketten auf, zuerst durch Errichten von einzelnen Zapfstellen auf öffentlichem Grund. Zusätzlich gab es viele von Geschäftsleuten betriebene Abgabestellen, beispielsweise als einzelne Zapfstelle auf dem Bürgersteig vor einem Geschäft, teilweise aber auch aus einer Aufreihung vieler unterschiedlicher Zapfstellen diverser Marken und Sorten bestehend, sogenannter Gemeinschaftstankstellen.
Der Treibstoffverbrauch Ende der 1920er Jahre lag in Deutschland bei 800.000 bis 900.000 Tonnen. Von diesen wurden etwa 500.000 bis 600.000 Tonnen, hauptsächlich Benzin oder Erdöl zur Benzinherstellung in einheimischen Raffinerien, aus den unterschiedlichsten Ländern über die meist ausländischen Muttergesellschaften importiert.
Leichtbenzin
Leichtbenzin gab es noch, es wurde jedoch immer mehr durch Superbenzin verdrängt. Da sich die Vergasertechnik auf Basis des von Wilhelm Maybach 1893 erfundenen Spritzdüsenvergasers so weit verbessert hatte, dass Kraftstoffe mit höherem Siedeverhalten (Mittelbenzin) verarbeitet werden konnten, wurden die geringeren Siedeverluste des Mittelbenzins sowie die höhere volumetrische Energiedichte immer wichtiger. Auch kam es mit Mittelbenzin weniger häufig zu Vergaserbränden als mit Leichtbenzin.
Leichtbenzin wird durch Isomerisierung zu Benzinkomponenten verarbeitet oder als Lösungsmittel für Fette, Gummi und Harze sowie bei der Herstellung von Lacken und Arzneimitteln verwendet.
Benzin
Während in den USA, Großbritannien oder den Niederlanden in den 1920er Jahren das Benzin hauptsächlich aus Erdölbenzin bestand, bestand ein Teil des Benzins in Deutschland Ende der 1920er Jahre neben Erdölbenzin wegen des Mangels an eigenen ergiebigen Erdölquellen und der Bemühungen der I.G. Farben aus synthetischem Benzin, das aus Braunkohle gewonnen wird. Die Gestehungskosten für das synthetische Benzin lagen bei etwa 20 Pfennig gegenüber etwa 5,4 Pfennig bei Erdölbenzin.[9]
Da die Basisbenzine in ihrer Qualität (und damit Klopffestigkeit) stark schwankten (vor 1930: 40 bis 60 ROZ), wurde in Deutschland oft 5 % bis 10 % Benzol zur Normierung (Einstellung der Klopffestigkeit) zugesetzt, was aufgrund der nach damaliger Ansicht geringen Menge noch nicht deklariert werden musste.
Die bekanntesten Normalbenzinmarken der Großen Fünf Tankstellengesellschaften hießen damals
- Dapolin (Benzin aus amerikanischem Erdöl von der Deutsch-Amerikanische Petroleum Gesellschaft (DAPG)),
- Stellin (Benzin aus indischem, amerikanischem oder rumänischem Erdöl von der Rhenania-Ossag),
- Strax (Benzin aus persischen (ab 1935 iranischen) Erdölquellen von der OLEX) und
- Leuna (deutsches synthetisches Hydrierbenzin der I.G. Farben, vertrieben von der Deutschen Gasolin).
Der Benzol-Verband als fünftes Mitglied hatte kein Normalbenzin, sondern vertrieb sein Bibo-Gemisch Aral.
Superbenzin
Superbenzin als klopffestere Sorte als die normalen Benzine wurde durch Mischung mit anderen, klopffesteren Treibstoffen oder durch Zugabe von Additiven hergestellt. Der Unterschied zwischen beiden Verfahren ist, dass die Beimischung von anderen, klopffesteren Kraftstoffen Mengen von 10 % bis 40 % des Volumens benötigt, während die Additive wegen ihrer Wirksamkeit nur im Zehntelprozentbereich benötigt werden.
Kraftstoffbeimischung von Spiritus (Agraralkohol)
1925 gründeten die Reichsmonopolverwaltung für Branntwein und der Verwertungsverband deutscher Spiritusfabriken die Reichskraftsprit (RKS), um den aus Kartoffeln hergestellten „Spiritus“ (heute Agraralkohol, Bio-Ethanol genannt) als Ottokraftstoff zur Stützung der Landwirtschaft zu vermarkten.
Die RKS vertrieb ihr Benzin-Gemisch mit einem bis zu 25-prozentigen Anteil Kartoffelalkohol unter dem Markennamen Monopolin. Trotz der höheren Klopffestigkeit von Monopolin gehörte es zu den billigsten Kraftstoffen aufgrund der inländischen Alkoholpreise, der Importsteuern auf Benzin wie auch der geringeren volumetrischen Energiedichte. Je nach Qualität des Basisbenzins ergibt sich für Monopolin eine Oktanzahl zwischen 56 ROZ und 70 ROZ. Außerdem gab es bei der Reichskraftsprit noch ein Benzin-Benzol-Gemisch mit dem entsprechenden „Spiritus“-Zusatz namens Albizol.
Kraftstoffbeimischung von Benzol
Nachdem die OLEX bereits 1923 ein Benzin-Benzol-Gemisch auf den Markt gebracht hatte (Olexin), kam der Benzol-Verband (BV) 1924 mit seinem BV-Aral, einem Gemisch von „6 Teilen Benzin und 4 Teilen Benzol“. Diese auch Bibo-Gemisch genannten Kraftstoffe waren für die damalige Zeit sehr klopffest. Während das Benzol aus einheimischer Produktion kam, stammte das Benzin um 1926 herum aus allen Ländern, aus denen die am gegenseitigen Lieferabkommen beteiligten (westlichen) Mineralölfirmen ihr Erdöl bezogen. Ende der 1920er Jahre bezog der Benzol-Verband sein Benzin aus russischen Quellen. Je nach Qualität des Basisbenzins ergibt sich für BV-Aral eine Oktanzahl zwischen 64 ROZ und 76 ROZ. Weitere solche Superbenzine waren Dynamin von der Rhenania-Ossag, deren Benzol Ende der 1920er Jahre aus Großbritannien stammte, Duolin von der DAPG, das ab September 1928 als rot eingefärbtes Esso verkauft wurde, oder Motorin von der Deutschen Gasolin.
Additive („Bleitetraäthylen“)
1924 gründete die Standard Oil Company of New Jersey mit General Motors die Ethyl Gasoline Corporation, um das US-Patent für das damals noch so genannte „Bleitetraäthylen“ (engl. Tetraethyllead: TEL, dt. Tetraethylblei) zu kontrollieren und in den USA klopffesteres Benzin zu produzieren.[10] Da TEL etwa 300-mal wirksamer als Benzol zur Erhöhung der Klopffestigkeit ist, werden hiervon nur vergleichsweise geringe Mengen als Additiv benötigt.[11] Bleitetraäthyl(en) war bis 1936 in Deutschland nicht in nennenswerten Mengen verfügbar.
Additive (Eisencarbonyle)
Motalin war ab der zweiten Hälfte der 1920er Jahre in Deutschland ein von der Deutschen Gasolin durch das Additiv Eisenpentacarbonyl klopffester gemachtes Superbenzin („kompressionsfester Treibstoff“). Basis war hauptsächlich das von den I.G. Farben in den Leunawerken hergestellte synthetische Benzin Leuna. Ab 1928 gab es kleine Blechkanister mit einem konzentrierten Gemisch aus Eisencarbonylen (sogenannte Motylpatronen) als Zusatz für Normalbenzin zur Erhöhung der Klopffestigkeit, das damit Motalin-ähnliche Eigenschaften erhielt.
1930er Jahre bis Zweiter Weltkrieg
Nicht nur am Rennsport ließ sich zu dieser Zeit die Begeisterung für das Thema Auto oder Benzin im Blut ablesen. In dem Umfeld entstand im Auftrag der DAPG 1932 bei der UFA in Berlin ein Film namens „PS“ und 1936 ließ die Olex anlässlich der Olympischen Sommerspiele 1936 in Berlin den ersten Werbefilm in Farbe drehen.[9]
Um im erdölarmen Deutschland in den 1930er Jahren die Abhängigkeit vom meist ausländischen Erdöl zu verringern, um verstärkt inländische Rohstoffe zu verwenden und um während der Weltwirtschaftskrise Devisen zu sparen, trat 1930 die Bezugsverordnung von Spiritus zu Treibstoffzwecken für alle Treibstofffirmen in Kraft. Jeweils 2,5 Gewichtsprozente der produzierten oder eingeführten Treibstoffmenge waren von der Reichsmonopolverwaltung zu beziehen. Diese Quote erhöhte sich bis Oktober 1932 schrittweise auf 10 %. Für ein solches Benzin-Alkohol-Gemisch mit 10 % Alkohol prägte sich im amerikanischen Raum der Begriff Gasohol. Die zwei Benzin-Alkohol-Gemische Alcoline und Agrol konnten sich jedoch trotz der höheren Klopffestigkeit in den 1930er Jahren in den USA nicht gegen das billigere Benzin durchsetzen.
Ende Oktober 1930 gingen 51 % der Gesellschaftsanteile an der Reichskraftsprit an die Mitgliedsfirmen der Treibstoff-Konvention. Die Teilnehmer an der Übernahme verpflichteten sich, mindestens 20.000 Tonnen Spiritus zur Beimischung für Monopolin bis Ende 1934 zu verwenden. Da die Landwirtschaft im Verlauf der 1930er Jahre Schwierigkeiten bekam, die vereinbarten Absatzmengen zu liefern, nutzte die I.G. Farben dies später, ebenfalls einen Beimischungszwang für das bei ihr als Nebenprodukt anfallende synthetische Methanol zu erwirken.
Ottokraftstoff kostete in Deutschland im Jahr 1935 zwischen 38 und 42 Pf. je Liter und wurde 1939 auf 40 Pf. festgelegt.[12] Ähnlich wie Mitte der 1920er Jahre war auch 1938 das Superbenzin etwa 2 Pfennig teurer.
Im Zuge der Aufrüstung der Wehrmacht machten sich Planer des NS-Regimes und des Militärs Gedanken über die Versorgung der Wehrmacht mit genügend geeigneten Kraftstoffsorten.
Autobenzin oder Fahrbenzin
Durch den Beimischungszwang von Agraralkohol für alle in Deutschland anbietenden Treibstofffirmen entwickelte sich aus dem Zwanziger-Jahre-Benzin ein durch Alkohol zu höheren Klopffestigkeiten normalisiertes Fahrbenzin, das in den 1930er Jahren die Oktanzahl 70 ROZ überschritt.
Die bekanntesten Normalbenzinmarken der großen Tankstellengesellschaften hießen in den 1930er Jahren Standard (Dapolin wurde 1931 von der Deutsch-Amerikanische Petroleum Gesellschaft umbenannt), es gab immer noch Stellin, Olexin und Leuna. Der Benzol-Verband vertrieb jetzt sein Benzin Deron. Von der NITAG gab es Nitalin. Darüber hinaus gab es viele mittelständisch geprägte Mineralöl- und Tankstellengesellschaften, von denen sich viele in der UNITI zusammenschlossen. Bei der Reichsautobahn-Kraftstoff-GmbH hieß das Benzin einfach Reichsautobahnbenzin. Gleichzeitig erhöhten die I.G. Farben den Anteil des synthetischen Hydrierbenzins (Leuna-Benzin) aus Braunkohle immer mehr, ab 1936 kam das erste synthetische Benzin aus Steinkohle aus dem Hydrierwerk Scholven hinzu, das auch vom Benzol-Verband als Leuna vertrieben wurde. Die heimische Benzinproduktion stieg von 1935 bis 1938 von etwa einer auf drei Millionen Tonnen.
Im Juni 1938 erließ der Reichsverkehrsminister eine Anordnung, nach der nur noch Kraftfahrzeuge zugelassen werden durften, deren Motoren mit 74 ROZ auskämen.[9] Das Normalbenzin vom Anfang des Jahres 1939 für den Normalverbraucher wurden damit die beiden Sorten des Fahrbenzins mit einer Oktanzahl von 74 ROZ. Da es nicht mehr genügend Kartoffelalkohol gab, wurde das Nordbenzin (oder Fahrbenzin N) mit einer Beimischung von 13 % dieses Alkohols und wenig Benzol hergestellt. Südlich der Linie „Elbe–Stade–Bremervörde–Soltau–Celle–Braunschweig–Berlin–Polen“ wurde das Südbenzin (oder Fahrbenzin S) zur Erhöhung der Klopffestigkeit statt mit Alkohol mit dem Additiv Bleitetraäthyl versehen.[13]
Benzin-Benzol-Gemisch (Bibo)
Benzol-Verband
Der hauptsächliche Lieferant in Deutschland für Benzin-Benzol-Gemische (Bibo) war der Benzol-Verband, der 1935 die größte Mineralölvertriebsgesellschaft der Großen Fünf mit einer Absatzquote von 26,2 % war und auf Platz drei lag mit 7.740 Zapfstellen (13,8 %).[14] Bei der Reichsautobahn-Kraftstoff-GmbH hieß das innerhalb des Monopolkorridors von 500 m Breite entlang der Reichsautobahnen verkaufte Bibo-Gemisch einfach Reichsautobahngemisch.
Die in ganz Deutschland erhältlichen Benzin-Benzol-Gemische erreichten 1939 bei 40 % Benzolanteil eine Klopffestigkeit von 78 bis 80 ROZ, genauso wie das Superbenzin. Bibo war ab 1939 die dritte zugelassene Ottokraftstoffsorte in Deutschland, die mit 78 ROZ an private Kraftfahrzeuge abgegeben werden durfte.
Rhenania-Ossag (Shell)
Mitte der 1930er Jahre war der Mischkraftstoff aus Benzin-Benzol in Deutschland am gebräuchlichsten. Zum damaligen Zeitpunkt bezog der niederländische Shell-Konzern sein Rohöl, das sogenannte Borneo-Benzin, aus der niederländisch-indischen Kolonie Borneo, in dem schon von Natur aus die Benzin-Benzol-Mischung vorkam. Die zu Shell gehörende Rhenania-Ossag konnte daher bei der Herstellung ihrer Benzinmarke Dynamin auf einen sehr brauchbaren Grundstoff zurückgreifen. Die Benzin-Benzol-Kraftstoffe besitzen aufgrund ihrer Naphthene und aromatischen Bestandteilen – weniger Benzol als höhere Homologen – ein höheres spezifisches Gewicht als beispielsweise die nordamerikanischen Benzine.[15] Das Borneo-Benzin hatte eine Oktanzahl von 82,5 ROZ (76 MOZ).[16]
Superbenzin oder Aufpreisbenzin
Bis Mitte der 1930er Jahre war Superbenzin, damals kompressionsfester Treibstoff genannt, entweder mit Benzol oder Alkohol in größeren Mengen klopffester gemacht oder es war mit Eisencarbonylen versetzt wie das von der Deutschen Gasolin vertriebene Motalin.
Bis Mitte der 1930er Jahre verschaffte sich die I.G. Farben durch ihre langjährige Zusammenarbeit mit Standard Oil Company of New Jersey auf dunklen geschäftlichen Kanälen, an der US-Staatlichen Exportuntersagung vorbei, Bleitetraäthyl (TEL), um daraus Flugbenzin zu entwickeln. Als Ausweg für Deutschland erwarben die I.G. Farben 1935 von Standard Oil, mit denen sie bereits beim synthetischen Benzin zusammenarbeiteten, eine Lizenz auf das US-Patent von Bleitetraäthyl zur Herstellung desselben, um damit klopffesteres Flugbenzin produzieren zu können. Nach Gründung der Ethyl GmbH wurden zwei Bleitetraäthyl-Fabriken gebaut und mit der Regierung am 10. Juni 1936 ein Flugbenzinvertrag geschlossen.[9] In der Folgezeit wurde das Autobenzin zusätzlich zum Benzol verbleit.
Bis 1938 hatte das mit 30 % Benzol sowie dem Additiv Bleitetraäthyl versehene, auch Aufpreisbenzin genannte, Kraftfahrzeugbenzin Oktanzahlen von 78 bis 80 ROZ erreicht. Es war zwei Pfennig teurer als das Fahrbenzin und als vierte Kraftstoffsorte in Deutschland zugelassen. Über 78 ROZ durfte dieses ab August 1938 nicht mehr an Kraftfahrzeuge ausgegeben werden. Es war aufgrund der Bevorratungsvorgaben für die Panzertruppe und für Flugbenzin vorbehalten.[9]Auch 2023 wird für spezielle Flugzeugmotoren noch verbleites Flugbenzin eingesetzt.[17]
Weitere Ottokraftstoffe
Flugbenzin
In den USA entdeckte im Jahr 1921 Thomas Midgley (General Motors) die Wirkung von Bleitetraäthyl als Antiklopfmittel.
1924 gründeten die Standard Oil of New Jersey und General Motors die Ethyl Gasoline Corporation, um die in den USA bestehenden Patente zur Herstellung und Verwendung zu kontrollieren und TEL ausschließlich in den USA zu produzieren.[10]
Die I.G. Farben erwarben nach langwierigen Verhandlungen und trotz Einspruchs der US-Regierung 1935 von Standard Oil, mit denen sie beim synthetischen Benzin zusammenarbeiteten, eine Lizenz zur Herstellung von Bleitetraethyl, um damit höheroktaniges Flugbenzin herstellen zu können. Nach Gründung der Ethyl GmbH wurden zwei TEL-Anlagen gebaut und mit der Regierung am 10. Juni 1936 ein Flugbenzinvertrag geschlossen.[18] Eine dieser TEL-Anlagen für die jährliche Produktion von 1200 Tonnen entstand in Gapel, die andere 1938/39 für 3600 Tonnen in Frose.
In den USA wurde während des Zweiten Weltkriegs nach Entwicklung des Isooktans (per Definition: Oktanzahl 100 ROZ) aus Crackgasen die Verwendung von Bleitetraäthyl für Flugbenzin zugunsten von Isooktan ersetzt. Mit Isooktan wurde ein wesentlich hochwertigeres Flugbenzin als mit dem in Deutschland weiterhin verwendeten Bleitetraäthyl möglich. Isooktan war für Deutschland schwer verfügbar, da es aufgrund der verwendeten Basisprodukte und Technologien kaum Crackgase als Ausgangsprodukt für Isooktan gab. Die vorgesehenen Großproduktionsstätten in Heydebreck O.S. (Kędzierzyn) und Auschwitz (Oświęcim) wurden bis Ende des Kriegs nicht vollständig fertig. Abgesehen von den Hydrierwerken Pölitz brachten alle anderen Anlagen nicht die benötigte Kapazität.[9]
Während des Zweiten Weltkriegs gab es in Deutschland mehrere Flugbenzinsorten: so hatte B4-Treibstoff 87 ROZ, er entstand beispielsweise durch den Zusatz von bis zu 0,2 % Tetraethylblei sowie von Anilin. Der klopffestere C3-Treibstoff hatte 100 ROZ, er konnte durch weitere Zumischung von „30 % Kybol (Diethylbenzole und Propylbenzole (Benzene), 105 ROZ[19])[20] oder Alkylaten“[21] hergestellt werden, auch sollen Additive wie organische Amine oder Toluidin zum Einsatz gekommen sein.[11]
Rennkraftstoffe
Für den Motorsport existierten während der 1930er Jahre eine Vielzahl an speziellen Rennkraftstoffen, bei denen Gemische aus Benzin und reinem Alkohol (meistens Methanol) zum Einsatz kamen. Dies diente zur Erhöhung der Klopffestigkeit und zur Steigerung des Wirkungsgrades der Motoren.
Bei Kraftstoffen für Rennfahrzeuge der Firma Alfa Romeo kam um 1940 die Shell-Mischung Dynamin Alfa zum Einsatz. Dieses Gemisch bestand aus ungefähr 82 Prozent Methanol, 18 Prozent Benzin-Benzol-Gemisch und 1 Prozent Rizinusöl. Je nach Typ des Rennmotors konnten sich die Zusätze auch ändern. Mercedes-Benz (Silberpfeile) und Auto Union verwendeten für ihre Grand-Prix-Rennwagen um 1940 ein eigenes Hochleistungsgemisch mit Namen Faust. Dieses bestand aus 30 Prozent Methanol, 30 Prozent Ethanol, 20 Prozent Benzol, 10 Prozent Äthyläther, 8 Prozent Leichtbenzin, 2 Prozent Azeton, Nitrobenzol und Petroleum.[22] Andere Mischungen bei Auto Union und Mercedes bestanden aus 60 Prozent Methanol, 22 Prozent Benzol, 10 Prozent Ethanol, 5 Prozent Petrolether sowie 3 Prozent Toluol, Nitrobenzol und Rizinusöl. Alfa Romeo und Maserati setzten außerdem auf ein Gemisch aus 49,9 Prozent Ethanol, 34,5 Prozent Methanol, 0,5–3 Prozent Wasser sowie weitere etwa 13–15 Prozent andere Komponenten.[23]
Flüssiggas
Ab dem 16. September 1939 wurde per Verfügung vor allem der deutsche Stadt-Omnibusbetrieb ganz auf Flüssiggas (Butan oder Propan) umgestellt. Das Gas wurde im Anhänger, auf dem Dach oder bei Doppeldecker-Bussen im oberen Stock untergebracht. Da zu wenig Reichweite mit der Füllung erzielt wurde und es ab 1948 wieder genügend Ottokraftstoffe gab, konnten die Omnibusse wieder auf ihre vorherigen Betriebsarten umgestellt werden.[24][25]
Holzgas
Durch die Vorschriften zur Bewirtschaftung und Verteilung der produzierten Otto- oder Dieselkraftstoffe mussten im Lauf des Zweiten Weltkriegs die privaten Nutzer von PKW und LKW in Deutschland auf Holzgasbetrieb mittels Holzvergasung umstellen. Dabei wurde bei dem am häufigsten verwendeten System der Teilverbrennung unter Luftmangel im Gleichstromverfahren (nach Georges Imbert) das aus dem Tankholz (meist getrocknete Buche) erzeugte Gas nach Abkühlung und Filterung dem Ottomotor des Fahrzeugs zugeleitet.
Zum Ende des Zweiten Weltkriegs gab es etwa 500.000 Generatorgaswagen oder Holzgaswagen. Zu ihrer Versorgung gab es in den 1940er Jahren die Generatorkraft – Aktiengesellschaft für Tankholz und andere Generatorkraftstoffe mit den zugehörigen Tankstellen.[26]
Nach dem Zweiten Weltkrieg
Selbst wenn die Deutsche Gasolin noch 1956 mit einem „Benzol-Gemisch (ohne Blei)“[27] warb und auch die BV-Aral ihr Bibo-Gemisch als „bleifrei“ anpries, waren doch die hauptsächlich verkauften Ottokraftstoffe aller Marken im Westen die mit Bleitetraethyl versetzten „verbleiten“ Benzinsorten Normalbenzin und Super. Anfang der 1980er Jahre ging in Westdeutschland die Verwendung von Benzol massiv zurück, seit 2000 ist der Anteil des Benzols als Begleitstoff von Erdölprodukten auf 1 % begrenzt, da es krebserregend und reproduktionstoxisch ist (weitere Informationen siehe Benzol).
DDR
In der DDR nannte man die Sorten nach der Abkürzung für Vergaserkraftstoff VK; ab 1965 mit Angabe der Klopffestigkeit (ROZ). In technischer Hinsicht richtete sich das Kraftstoffangebot in der DDR nach der TGL 6428. In der TGL für VK war auch festgelegt, dass der Tetraethylblei-Gehalt 0,04 % nicht übersteigen durfte.[28] Die in der DDR stark verbreiteten Zweitaktmotoren neigten infolge geringer Kraftstoffqualität, des Bleizusatzes und der Bleiausträger relativ stark zu Störungen: Verbrennungsrückstände führten regelmäßig zu Kerzenbrücken,[29] und ein erhöhter Gehalt damaliger Bleiausträger (z. B. Dichlorethan) beschleunigte die Korrosion im Motor und dessen Lager, was ebenso Motorschäden begünstigte.[30]
Bis in die 1960er Jahre war in der DDR kein höherwertiges Benzin verfügbar. Sportlichere Importwagen wie der Škoda Felicia mussten daher mit einer herabgesetzten Verdichtung ausgeliefert werden, andere Importwagen neigten häufig zum klingeln. 1955 war die Sorte VK Normal eingeführt worden. Ab 1960 war VK Extra erhältlich, wobei es sich um ein Benzin mit 79 Oktan handelte. Erst infolge der Inbetriebnahme einer Reformierungsanlage im VEB Erdölverarbeitung Schwedt stand ab 1965 die Sorte VK88 zur Verfügung, die sich auch für Importwagen wie die Škodas eignete. Für Wartburg und Trabant wurde hingegen das nun VK79 genannte Benzin empfohlen.[28] Dieses entfiel Anfang der 1980er Jahre. Benzin mit 94 Oktan (VK94) war in der DDR im Jahr 1969 nur an 25 Tankstellen verfügbar,[31] im Laufe der Jahre verbesserte sich das Angebot.
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In der zweiten Hälfte der 1980er Jahre bot Minol folgende Kraftstoffe an:
- Normal Gemisch (88 Oktan)
- Normal ohne Öl (88 Oktan)
- Extra (94 Oktan)
- DK (Dieselkraftstoff)
Die genannten Kraftstoffe gab es auch bei Intertank (insbesondere an den Transitautobahnen). Dort wurden sie an rot-gelben Zapfsäulen gegen Mark der DDR verkauft. An grün-weißen Zapfsäulen wurden in der zweiten Hälfte der 1980er Jahre gegen DM verkauft:
- Spezial (91 Oktan)
- Super (98 Oktan)
- Diesel
ab ca. 1986 zusätzlich:
- Spezial bleifrei (91 Oktan)
- Super bleifrei (95 Oktan)
Die Benzinpreise waren in der DDR vergleichsweise hoch: 1965 kostete 1 Liter VK79 1,40 MDN, und VK88 1,50 MDN.[28]
Bleifrei
Das ab 1985 verbindliche Verkehrszeichen „Tankstelle auch mit bleifreiem Benzin“.[32]
Bleifrei heißt eine Motorenbenzinsorte, der keine bleihaltigen Klopfschutzmittel zur Verbesserung der Oktanzahl zugesetzt wurden.
Wasserunlösliche Bleiverbindungen lagerten sich insbesondere in der Nähe von Straßen mit viel Benzinumsatz staubförmig an der Vegetation ab, also auch an Feldfrüchten, Obst und Weidegras für Milchvieh, und gelangten so in menschliche Nahrung. Eine besonders hohe Konzentration des giftigen Metalls im Körper erreichten etwa Verkehrspolizisten, die stark von Kfz befahrene Kreuzungen mit Handzeichen regelten. Blei wird kaum aus dem Körper ausgeschieden, da seine Salze bis auf das Acetat kaum wasserlöslich sind.
Blei legt sich als schmierender Belag auf den Ventilsitzen ab und fördert so die Lebensdauer dieser Bauteile. Andererseits «vergiftet» es rasch Abgas-Katalysatoren durch Ablagerung auf den aktiven Keramikoberflächen. Um das kostengünstige TEL zu ersetzen, mussten Motoren dafür weiterentwickelt werden. Viele Jahre gab es verbleite und bleifreie Benzinsorten nebeneinander an den Tankstellen. Bleifreie Sorten wurden bisweilen grün (für: umweltfreundlich) etikettiert.
Bleifreies Normalbenzin (91 Oktan) wurde 1984 in Deutschland eingeführt, Super bleifrei (95 Oktan) 1985, als die PKW in Deutschland erstmals mit Katalysatoren ausgerüstet wurden. Das damals beobachtete Waldsterben trug zu einem Wandel des Umweltbewusstseins bei. 1985 führte die Schweiz Bleifrei 95 anstelle vom verbleiten Normalbenzin (91 Oktan) ein, 1993 wurde Super Plus (98 Oktan bleifrei) eingeführt.
Mit einer Änderung des bundesdeutschen Benzinbleigesetzes am 18. Dezember 1987 wurde bleihaltiges Normalbenzin ab dem 1. Februar 1988 verboten.[33] Aufgrund der gesunkenen Nachfrage wurde 1996 der weitere Verkauf auch von bleihaltigem Superbenzin eingestellt. In der Schweiz wurde verbleites Super (98 Oktan) bis 1999 verkauft.[34] In der ganzen EU darf seit dem Jahr 2000 kein verbleiter Ottokraftstoff mehr für Kraftfahrzeuge verkauft werden.
Preise
Im Jahr 1950 kostete ein Liter Normalbenzin (91–92 ROZ) in der Bundesrepublik Deutschland durchschnittlich 56 Pfennige (heute inflationsbereinigt 1,84 €) und ein Liter Super 63 Pfennige (heute inflationsbereinigt 2,07 €),[35] die Differenz lag damit mit 7 Pfennigen bei über 12 %. Bis 1975 bestand der Preisunterschied von 7 Pfennigen (8 %), um innerhalb von 2 Jahren auf 5 Pfennige abzusinken. So blieb er bis zum Jahr 2000 (2,5 %).
Mit der Umstellung auf den Euro bestand die durchschnittliche Differenz zwischen Normal und Super aus nur noch 2 Eurocent (1,6 %). In inflationsbereinigten Preisen heißt das, dass Normal und Super auf dem Preisniveau von Normalbenzin Mitte der 1950er Jahre etwa das Gleiche kosteten.[36] Im Dezember 2007 war der Preis für Normal- und Superkraftstoff erstmals gleich. Der Verlust der Preisdifferenz zwischen Super und Normal führte zu einem radikalen Nachfragerückgang nach Normalbenzin mit der Folge, dass ab dem Jahr 2008 einige Tankstellen den Verkauf von Normalbenzin einstellten. 2012 hatte praktisch keine Tankstelle in Deutschland mehr Normalbenzin im Angebot,[37] ein Zustand, der in der Schweiz schon ca. zehn Jahre früher erreicht wurde.
Benzine (Normal und Super)
Die aus Rohöl destillierten Basiskraftstoffe weisen nur Oktanzahlen von 50 bis 70 ROZ auf. Da für moderne Motoren Oktanzahlen um 95 ROZ erforderlich sind, werden Benzine veredelt (durch Reformieren an Platin- oder Rhenium-Katalysatoren) und es wurde Methyl-tert-butylether (MTBE, 118 ROZ, 101 MOZ)[38] beziehungsweise wird Ethyl-tert-butylether (ETBE, 117 ROZ, 101 MOZ) bei Super Plus als Antiklopfmittel zugemischt.
Das von der Qualität her europaweit einheitlich in der Norm EN 228 festgelegte sogenannte Normalbenzin (Normal) mit einer Oktanzahl von 91 ROZ wurde etwa bis zum Anfang der 2010er Jahre vertrieben, mit der aus den Erfordernisse der EU-Biokraftstoffrichtlinie abgeleiteten Einführung von E10 (Super mit einer Beimischung von 5–10 % Bioethanol) jedoch weitgehend eingestellt.
Das in Deutschland sogenannte Super oder Super Bleifrei mit 95 ROZ heißt in der Schweiz einfach Bleifrei 95. Das deutsche Super Plus (ROZ 98) ist in der Schweiz das Super oder Bleifrei 98. In der Luftfahrt ist dieses Superbenzin unter der Bezeichnung MoGas im Einsatz. Darüber hinaus gibt es bei den Motorenbenzinen noch klopffestere Rezepturen mit 99 ROZ und 100 ROZ.
Beim Flugbenzin (AvGas) gibt es ebenfalls klopffeste Treibstoffe mit bis zu 100 MOZ, diese sind jedoch bleihaltig beziehungsweise stark bleihaltig (Anmerkung: Die ROZ wird bei Flugbenzin nicht definiert, hier gibt es anwendungsspezifische Methoden zur Bestimmung der Klopffestigkeit).
Alternative Ottokraftstoffe
Die beschriebenen Alternativen Ottokraftstoffe sind sehr unterschiedlich. So werden die Flüssiggase im entsprechenden Fahrzyklus als alleiniger Treibstoff verwendet, und der Motor kann auf Verwendung von Benzin in einem eigenen Fahrzyklus umgeschaltet werden. Beim Ethanol handelt es sich heutzutage meist um keinen reinen Treibstoff, sondern um einen Zusatz zum Benzin, wie es schon die Reichskraftsprit mit ihrem Kartoffelschnaps in den 1920er Jahren gemacht hat.
Autogas (Flüssiggas, LPG)
Autogas bezeichnet zum Gebrauch in Ottomotoren vorgesehenes Flüssiggas (LPG, Liquified Petroleum Gas). Es handelt sich um ein Gemisch der Kohlenwasserstoffe Butan und Propan. Bereits seit den 1970er Jahren ist es in Italien sehr verbreitet, auch steht ein ausreichend dichtes Tankstellennetz zur Verfügung. Autogas hat eine hohe Klopffestigkeit von 105 bis 115 ROZ je nach Butananteil.
Erdgas (LNG, CNG)
Komprimiertes Erdgas (CNG (Compressed Natural Gas)) ist seit den 1990er Jahren in Deutschland verfügbar. In Argentinien, Brasilien und Italien fahren bereits Millionen Automobile damit. Erdgas hat eine sehr hohe Klopffestigkeit von 130 ROZ.[39] Eine Alternative dazu stellt Flüssigerdgas (LNG) dar.
Bio-Ethanol
Bio-Ethanol wird beispielsweise aus Zuckerrüben oder Weizen gewonnen. Seit 2005 wird es in Deutschland in geringen Mengen dem normalen Benzin beigemischt. In Brasilien fahren bereits viele FFV-Automobile mit reinem oder fast reinem Alkohol (Ethanol-Kraftstoff). In Schweden als Vorreiter in Europa besteht schon ein sehr hoher Grad an Alkohol (E85) im Gemisch mit Benzin. Verfahren zur Gewinnung von Cellulose-Ethanol aus pflanzlicher Biomasse befinden sich in der Entwicklung, um damit die Menge des verwendeten Agraralkohols und die damit einhergehende Nahrungsmittelkonkurrenz zu reduzieren.
Auf Grund von EU-Vorschriften (2009/30/EG vom 23. April 2009 zur Änderung der EU-Kraftstoffqualitätsrichtlinie 98/70/EG) kommt seit dem 1. Januar 2011 zunehmend Benzin E10 mit einem Zusatz von bis zu 10 % Bioethanol auf den europäischen Markt,[40] nachdem vorher bereits E5 (Benzin mit bis zu 5 % Bioethanol) verkauft wurde.
Rennkraftstoffe
Bis in die 1950er Jahre waren die Rennkraftstoffe weitgehend frei von Vorschriften. So entstanden giftige und aggressive Gemische aus Benzol, Methanol, Aceton und Nitrobenzol, die nach dem Rennen sofort abgelassen werden mussten und die bei unvorsichtigem Umgang einen Krankenhausaufenthalt notwendig machten. Ende der 1960er Jahre wurden die erlaubten Zutaten von der Fédération Internationale de l’Automobile (FIA) zur Sicherheit von Fahrern und Mechanikern immer weiter zusammengestrichen.
Bis in die 1990er Jahre kreierten die beteiligten Mineralölgesellschaften pro Jahr über 300 Renn-Mischungen. 1993 setzte die FIA durch, dass Formel-1-Kraftstoff allen Vorschriften der EU-Normen entsprechen muss. Dass der verwendete Kraftstoff der Norm für bleifreies Super entspricht, auch wenn die Zusammensetzung innerhalb der Norm vom Tankstellenkraftstoff abweicht, überwacht in der Formel 1 die FIA selbst.[41] Dabei hat das heutige Rennbenzin immer noch 102 ROZ, nachdem es in der Vergangenheit auch 108 ROZ haben durfte.
Während früher die volumetrische Energiedichte (Heizwert pro Liter) immer weiter gesteigert wurde, kommt es heute inzwischen wesentlich mehr auf die gravimetrische Energiedichte (Heizwert pro Kilogramm) an, um so nah wie möglich am Mindestgewicht für die Rennwagen bleiben zu können.[42] Der Verbrauch und die Menge des Treibstoffs werden deshalb im Rennsport meist auf Kilogramm-Basis statt in Litern angegeben, weil für das Fahrzeugsetup das Gewicht entscheidend ist (ein Liter Rennkraftstoff wiegt etwa 750 bis 800 Gramm).
Sonstiges
Teilweise wird für Ottokraftstoff die Zusammensetzung entsprechend der Jahreszeit angepasst. Als noch Vergaser in Fahrzeugen dominierten, verhinderte der Zusatz von Alkoholen im Winter das Vereisen des Vergasers bei hoher Luftfeuchte. Inzwischen werden Vorgaben für den maximalen Dampfdruck gemacht, um die Umweltbelastung durch verdunstenden Kraftstoff im Sommer zu reduzieren[43].
Der monergole Treibstoff Otto 2 findet Anwendung in manchen Torpedotypen und hat trotz der Ähnlichkeit der Bezeichnung nichts mit Ottokraftstoffen zu tun.
Siehe auch
Literatur
- Joseph Borkin, Charles A. Welsh: Germany’s Master Plan. The Story of Industrial Offensive. Duell, Sloane and Pearce, New York 1943, (Teil 1, Teil 2)
- Joachim Joesten: Öl regiert die Welt. Karl Rauch Verlag, Düsseldorf 1958.
- Rainer Karlsch, Raymond G. Stokes: Faktor Öl. Die Mineralölwirtschaft in Deutschland 1859–1974. Verlag C.H. Beck, München 2003, ISBN 3-406-50276-8.
- Joachim Kleinmanns: Super, voll! Kleine Kulturgeschichte der Tankstelle. Jonas Verlag, Marburg 2002, ISBN 3-89445-297-8.
- Robert Liefmann: Cartels, Concern And Trusts. Botoche Books, Kitchener 2001, (erstveröffentlicht in Deutschland: Robert Liefmann: Kartelle, Konzerne und Trusts. 1932.) (Online-Version ( vom 5. Februar 2007 im Internet Archive))
- Michael Breu, Samuel Gerber, Matthias Mosimann: Bleibenzin, eine schwere Geschichte (am Beispiel der Schweiz). oekom verlag, 2002, ISBN 3-928244-88-4.[44]
Weblinks
- motorlexikon.de (Ursprüngliche Quelle für zahlreiche Details vor Umschaltung auf Kostenpflicht)
Einzelnachweise
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