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Z4: Gasantriebe

Fragen zu Fahrzeug-Gasantrieben

Fragen zu Fahrzeug-Gasantrieben

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Kartei Details

Karten 43
Sprache Deutsch
Kategorie Mechatronik
Stufe Andere
Erstellt / Aktualisiert 15.12.2024 / 01.03.2025
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Was ist der Überbegriff für Gase bei Verwendung für Motofahrzeuge?

Brenngase

Welche Arten von Gasen könnten bei Motorfahrzeugen verwendet werden?

- Naturgase: Entstehen ohne technische Einwirkung, bsp. Erdgas

- Gase aus flüssigen Brennstoffen wie von Erdöl, bsp. Propan, Butan

- Gase aus festen Brennstoffen wie Steinkohle und Braunkohle

- Gase aus gasförmigen Brennstoffen, bsp. Spaltgase, Flüssiggas-Luft-Gemische

- Gase aus weiteren Verfahren wie Gärung von organischen Stoffen, bsp. Biogas

 

Welche Gase werden davon bei Motorfahrzeugen tatsächlich verwendet?

- Erdgas (Naturgas) = CNG / verflüssigt = LNG

- Biogas = CBG / verflüssigt = LBG

- Gas aus flüssigen Brennstoffen, Propan, Butan = LPG

Was für ein Gas wird aus dem Erdgas und Biogas gewonnen?

Methangas (CH4) 

Gibt es CO2 neutrales Gas nach der Verbrennung?

- Biogas (CNG, LCG) ist CO2 neutral, ein CO2 freies Gas wäre Wasserstoff (H2). 

Welches Gas ist vom Mischverhältnis zur Luft das gefährlichste Gas?

- Wasserstoff (H2), Zündgrenze ca. 4.0 Vol% - 76 Vol%.

Ist CNG/LNG, LPG und Wasserstoff gefährlich im Umgang?

- Wasserstoff: leichter als Luft, sehr zündfähig -> Gassensoren und Ablüftung zwingend. 

- CNG/LNG: leichter als Luft, steigt -> Ablüftung nötig

- LPG: schwerer als Luft -> Erstickungsgefahr -> Ablüftung nötig

Wie kann man ein Leck an einer Gasanlage finden?

- Sichtkontrolle

- Dichtheitskontrolle mit Lecksuchspray

- Dichtheitskontrolle mit Gasdetektor 

Welche Bauteile benötigt eine CNG (Compressed Natural Gas) - Anlage?

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1. CNG-Tank mit CNG-Gas-Einfüllstutzen

2. Hochdruckabsperrventil am CNG-Tank

3. CNG-Druckreglermodul mit integriertem Gasabsperrventil und Hockdrucksensor

4. Gas-Rail mit CNG-Druck und Temperatursensor

5. Erdgaseinblasventile

6. Motorsteuergerät

Wer darf an CNG-Fahrzeugen arbeiten?

- Ausgebildetes & geschultes Personal (Grundmodul Gas1 & Kompetenzausweis Gas 2 CNG)

- Länderspezifische Richtlinien & gesetzliche Regelungen

Kann jede Werkstatt von der Ausrüstung her CNG-Fahrzeuge reparieren?

- Sicherheitsbestimmungen anlaog Benzinfahrzeuge

- Keine leicht entzündbaren Materialen im Arbeitsbereich

- Keine Zündquellen im Verbreitungsbereich

- Keine Arbeiter im Austrittsbereich

- Belüftete Hohlräume über Gasaustritt (Fahrgastraum, Kofferraum)

- Nach jedem Eingriff in Gasinstallation = Dichtheitskontrolle 

Wie wird bei Fahrzeugen das CNG zu LNG und was gilt es bei LNG-Fahrzeugen zu beachten?

- CNG auf -162°C abkühlen und in Kryotanks gelagert

- Durch Erwärmung muss Druck kontrolliert abgelassen werden (Pro Tag + 1 Bar, "Boil off")

- Betriebsdruck zwischen 3 - 8 Bar (-150° bis - 130°)

- LNG-Fahrzeuge sollten nicht längerfristig in geschlossenen Räumen geparkt werden. 

Welche Gase werden odoriert (Geruchszugabe)?

Odoriert: CNG, LPG

 

nicht odoriert: H2, LNG

Aus welchen Gasen besteht LPG?

Sommer: Propan 50%, Butan 50%

Winter: Propan bis 85%, Butan 15%

Im Winter höherer Verbrauch, da Propan geringere Energiedichte hat

Wie wird LPG verflüssigt? 

LPG wird bereits bei Drücken von 1 - 8 Bar Raumtemperatur flüssig. 

Was werden für Tanks bei LPG-Fahrzeugen verwendet?

- 3.5 mm Stahl

- Composite

- Max. Füllmenge 80%, aufgrund Temperaturschwankungen

Unterscheide den Zündberich, die Zünd- und Flammtemperatur von LPG, CNG, LNG, H2?

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Was braucht es für einen Gasbrand?

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1. Ausreichender Brenngasanteil 

2. Ausreichender Luftanteil

3. Wärme bzw. Zündquelle

Was sind die Gefahren eines Brandes für Mensch & Tier?

1. Verbrennungen 

2. Erstickungsgefahr 

3. Vergiftungsgefahr

Worauf ist bei Gasaustritt (ohne Brand) zu achten?

1. Schnelle Belüftung der Räume

2. Zündquellen entfernen & stromlos

3. Wenn möglich: Absperrventlie schliessen

Worauf ist bei einem Brand durch Gasaustritt zu achten?

1. nicht versuchen zu löschen

2. nach Möglichkeit: Absperrventile schliessen

3. Weitere Zünd- und Brandquellen entfernen

4. Grossräumig absperren

Was ist bei einem Verkehrsunfall mit Gasfahrzeugen zu beachten?

- Eigensicherung: Bei Gasaustritt muss jederzeit mit einer Explosion gerechnet werden. 

- Unfallstelle grossräumig absperren

- Zünd- und Brandquellen möglichst entfernen

- Wasserstoff kann sich jederzeit entzünden (110°), brennt beinahe farblos

- Rettungskräfte über Gasantrieb informieren

Unterscheide die verschiedenen Explosions-Zonen

Zone 0: Explosionsfähiges Gemisch über langen Zeitraum oder häufig vorhanden. 

Zone 1: Im Normalbetrieb explosionsfähiges Gemisch gelegentlich vorhanden. 

Zone 2: Im Normalbetrieb explosionsfähiges Gemisch nicht oder nur kurzzeitig auftritt. 

Wieviel Biogas kann zu Erdgas gemischt werden?

20% in der Schweiz

Wie hoch ist die Klopffestigkeit von CNG? 

130 Oktan

Wie funktioniert die Betankung von CNG?

- Es handelt sich um eine Schnellbetankung mit ca. 210 - 260 Bar. 

- Luftdichtes System, daher keine Treibstoffdämpfe

- Wird in Kilogramm gemessen. 

- Ca. 150 Tankstellen (CH) und 4000 (EU)

- 1 kg CNG = 1.47l Benzin / 1.3l Diesel

Wie hoch ist die Lebensdauer von CNG-Tanks?

20 Jahre

Woraus besteht ein Composit-Tank

58% CFK (kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff)

42% GFK (glasfaserverstärktem Kunststoff)

Jeder Tank hat ein Tankabsperrventil. Was sind die Eigenschaften?

- elektrisch angesteuert

- manuell verschliessbar

- mit Thermosicherung

- mit Druckflussmengenbegrenzer (Druckverlust begrenzen bei grossem Druckunterschied)

Erkläre die Begriffe "Boil off" und "Ageing" & "Bleve" im Zusammenhang mit LNG. 

Boil off: Teilverdunstung Methan durch Erwärmung / Druckanstieg und leichte Rückkühlung

Ageing: Qualitätsänderung aufgrund von "Boil off". Treibstoffqualität wird schlechter. 

Bleve: Instabilität des Druckbehälter aufgrund von Wärme. Bei ungewolltem Austritt steigt die Verdampfungsrate rapide und es kann zum platzen des Behälter kommen. 

Nenne die Eigenschaften LNG?

- Es ist verflüssigtes CNG

- wird bei -161° gelagert. 

- Beim Austritt kann es zu Kälteverbrennungen kommen. 

- Anfangs schwerer als Luft, geruch- und farblos. 

Nenne die Eigenschaften von LPG. 

- Wird auch Autogas genannt

- Weltweit im Einsatz

- Abfallprodukt bei Rohölförderung

- Reduzierung Umweltverschmutzung bis 67% (Sommer)

- wird bei 6-10 Bar flüssig

- Verbrauch steigt um ca. 30% gegenüber Benzin

- Wird flüssig gelagert und getankt (16 Bar, -120°) -> Anzeige in Liter

Was gilt es bei der Wartung von LPG Anlagen zu beachten?

Nur ausgebildetes Personal

Bei Arbeiten darf der Tank nicht ganz gefüllt sein (Überdruckgefahr)

Gasfilter alle 30'000 km ersetzen

Prüfen der Gasdruckbehälter nach 10 Jahren

Zündquellen entfernen 

Erstickungsgefahr

Was war der Grund, das Gasfahrzeuge auf den Markt gekommen sind?

  • Alternative zu Fossilen Brennstoffen (bei Knappheit)
  • Umweltgedanke, Druck aus Politik
  • Günstiger Treibstoff (Vergleich zu Benzin/Diesel)

Wie wird die Qualität von Gas unterschieden?

  • H-Gas: 87% - 99%
  • L-Gas: 80% - 87%

Was wird bei Nachtanken (>20%) von CNG gestartet?

  • Es erfolgt eine Adapation der CNG-Qualität durch das Motorsteuergerät
  • Solange diese Adaption nicht erfolgte, lässt sich das Fahrzeug nur im Benzin-Betrieb fahren.

Wann ist ein Start im CNG Betrieb möglich?

  • Kühlmitteltemperatur > - 10 Grad
  • Adaption ausgeführt
  • Keine Fehler im CNG System

Welche Arten von Gastanks gibt es bei CNG Analgen?

  • Stahltank (CNG Typ 1): Vorteil: preiswert / Nachteil: Gewicht, korrosiv
    • Welche Wartungsarbeiten müssen gemacht werden?
      • Sicht- und Dichtheitskontrolle
      • Bezeichnung kontrollieren.
  • Teilkomposit-Behälter (CNG 2 &3) : eher selten.
  • Voll-Komposit-Behälter (CNG Typ 4): 56% leichter als Stahl
    • Besteht drei Schichten: Innen Polyamidschicht, Carbonschicht, GFK
      • Sichtkontrolle (aus Weissbrüche achten)

Welche Kennzeichnungen müssen auf Gastansk vorhanden sein?

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Betriebsdruck

Ablaufdatum der Nutzungsdauer

Herstelldatum

max. Fülldruck

bei Komposit die zulässige Betriebstemperatur 

Wie ist das Verhältnis von Gasförmig zu Flüssig ?

1/600 des Volumens 

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