Gas – eine zukunftsweisende Alternative

Beim neuen gasbetriebenen Motor standen die Volvo Trucks Ingenieure vor der Herausforderung, einen neuen Antrieb zu entwickeln, der auf Anhieb die CO2-Emissionen senkt, Kunden dieselben Leistungswerte bietet wie ein Diesel und überdies zukunftsfähig ist. Dabei herausgekommen ist eine Lösung, die die Verwendung des Dieselprinzips von Grund auf in Frage stellt.

Volvo FH LNG auf einer Landstraße.

Der Volvo FH LNG und der Volvo FM LNG sind die ersten schweren Lkw mit Gasantrieb auf dem Markt, deren Leistung für die Anforderungen im Regional- und Fernverkehr ausreicht.

Die zunehmende Sorge um die Erderwärmung erhöht derzeit den Druck, eine Abkehr von fossilen Kraftstoffen zu vollziehen. Städte in aller Welt beabsichtigen Fahrverbote für Dieselfahrzeuge auszusprechen, zum Teil schon in naher Zukunft.

Die Frage lautet: Was wird die Alternative sein? Welcher Energieträger kann CO2-Emissionen reduzieren, die benötigte Leistung liefern und dennoch eine wirtschaftlich machbare Alternative für ein typisches Transportunternehmen darstellen? Bei Volvo Trucks ist man gewiss, dass die Antwort – zumindest in Teilen – „Gas“ lautet.

Der Volvo FH LNG und der Volvo FM LNG sind die ersten schweren Lkw mit Gasantrieb auf dem Markt, deren Leistung für die Anforderungen im Regional- und Fernverkehr ausreicht. Die beiden Modelle, die wahlweise mit 420 oder 460 PS erhältlich sind, bieten dieselben Leistungswerte und Fahreigenschaften wie ihr Dieselpendant und erzielen eine Reichweite von bis zu 1000 Kilometern. 

Lars Mårtensson

Lars Mårtensson, Direktor Umweltschutz und Innovation bei Volvo Trucks, glaubt, dass Erdgas großes Potenzial hat, und zwar sowohl im Hinblick auf sofortige CO2-Reduzierungen als auch als langfristige Lösung für die nächsten 20 bis 30 Jahre oder noch länger.

Der einzige Unterschied ist der Kraftstoff – verflüssigtes Erdgas (LNG) –, der sowohl die Kraftstoffkosten als auch die CO2-Emissionen deutlich reduziert. Bei Verwendung von Erdgas, das für die meisten Fuhrunternehmen einstweilen die praktikablere Variante ist, sind die CO2-Emissionen 20 Prozent niedriger als bei Diesel. Bei einem Lkw mit einer jährlichen Laufleistung von 120.000 Kilometern im Schwerlastverkehr entspricht dies einer Einsparung von 18 bis 20 Tonnen CO2 pro Jahr. Doch das größte Einsparpotenzial ergibt sich aus der Verwendung von Biogas. In diesem Fall werden die CO2-Emissionen sogar um 100 Prozent reduziert („Tank-to-Wheel“). Zudem liegt der Kraftstoffverbrauch zwar auf dem Niveau der Volvo Trucks Dieselmotoren, aber auch 15 bis 25 Prozent unter dem herkömmlicher Gasmotoren. 

„Flüssiggas ist eine vielversprechende Alternative zu Diesel, da es eine gute Kombination aus ökologischen und ökonomischen Vorteilen bietet”, sagt Lars Mårtensson, Direktor Umweltschutz und Innovation bei Volvo Trucks. „Erdgas ist weltweit in Hülle und Fülle vorhanden, und es gibt immer mehr Flüssiggastankstellen.“

Anneli Soppi

Anneli Soppi, Chief Project Manager bei Volvo Group Trucks Technology, war für die Entwicklung des Gasantriebs zuständig.

Flüssiggas ist beileibe kein neuer Kraftstoff. Allerdings ist Volvo Trucks der erste Hersteller, dem es gelungen ist, einen schweren Lkw mit Gasantrieb und einer solchen Leistungsausbeute zu entwickeln. Ermöglicht wurde dies durch die Nutzung des Diesel- anstelle des Otto-Prinzips, das bei Gasmotoren eigentlich die Regel ist. Der Hauptunterschied besteht darin, dass Ottomotoren eine Fremdzündung besitzen, die Beschränkungen in Sachen Motorleistung, Drehmoment und Zuverlässigkeit mit sich bringt und eher zum Klopfen neigt. Motoren, die nach dem Dieselprinzip funktionieren, können mehr Leistung und Drehmoment generieren, indem sie auf eine Direkteinspritzung nebst Selbstzündung zurückgreifen. 

„Bisher bestand die Herausforderung darin, dass sich Gas nicht allein durch Verdichtung entzünden lässt. Man braucht etwas, das die Gasverbrennung in Gang setzt. Im Motor wird das Gas durch eine Diesel-Zündflamme zur Entzündung gebracht, die ihrerseits durch die hohe Verdichtung entsteht“, erklärt Anneli Soppi, Chief Project Manager bei Volvo Group Trucks Technology. „Allerdings bringt das die Frage mit sich, wie man zwei verschiedene Kraftstoffe in den Zylinder einspritzt, denn zwei Injektoren wären nur sehr schwer realisierbar.“

Flüssiggas ist eine vielversprechende Alternative zu Diesel, da es eine gute Kombination aus ökologischen und ökonomischen Vorteilen bietet.

Lars Mårtensson,

Direktor Umweltschutz und Innovation, Volvo Trucks

Die Antwort darauf sind zwei konzentrische Nadeln, die sowohl Diesel als auch Gas direkteinspritzen können. Mit dieser einzigartigen Technologie wird eine geringe Menge Diesel vor dem Gas in den Zylinder eingespritzt, um die Verbrennung in Gang zu setzen. 

„Im Prinzip funktioniert der Diesel wie eine flüssige Zündkerze“, erklärt Anneli Soppi. „Der Motor läuft vorwiegend mit Gas. Genau gesagt ersetzt es mehr als 90 Prozent des Dieseltreibstoffs, der in herkömmlichen Dieselmotoren verbrannt wird. Trotzdem sichern wir uns alle Vorteile eines Dieselmotors, einschließlich derselben hohen Leistungs- und Drehmomentwerte.“

Volvo FH LNG beim Verlassen einer Stadt.

Die größte Hürde bei der Verwendung von Flüssiggas ist derzeit das lückenhafte Vertriebs- und Tankstellennetz. Allerdings nimmt die Investitionsbereitschaft von staatlicher Seite und aus dem Privatsektor derzeit zu.




Gehört Erdgas also die Zukunft des Transportwesens? In der allgemeinen Wahrnehmung ist diese Zukunft wohl elektrisch, was für den Pkw-Sektor auch durchaus denkbar ist. Doch was die Bereitstellung wirtschaftlich realisierbarer Lkw für den Fernverkehr betrifft, steckt die technische Entwicklung der Elektromobilität noch in den Kinderschuhen. 

„Durchsetzen werden sich die Kraftstoffe, die hohe Energieeffizienz mit guter Umweltbilanz vereinen“, prognostiziert Lars Mårtensson, Direktor Umweltschutz und Innovation bei Volvo Trucks. „Wir werden erleben, wie verschiedene Alternativkraftstoffe – darunter auch Strom – erschlossen und je nach Anwendungsbereich genutzt werden. In dieser Übergangsphase wird Diesel noch auf viele Jahre hinaus omnipräsent sein. Doch was den schweren Regional- und Fernverkehr betrifft, hat Flüssiggas derzeit die besten Aussichten, schnell zu einer weltweit verfügbaren Alternative zu Diesel zu werden.“ 

Auf lange Sicht hat Flüssiggas das Potenzial, die Emissionen noch weiter zu reduzieren, weil sich Biogas anstelle von Erdgas verwenden lässt. „Jeder künftige Umstieg auf einen Biokraftstoff wird schrittweise geschehen, weshalb diejenigen Biokraftstoffe am erfolgreichsten sein werden, die während des Übergangs durch eine fossile Variante des jeweiligen Kraftstoffs unterstützt werden können“, fügt Lars Mårtensson hinzu. „Erdgas zum Beispiel gewährleistet die Versorgung aller Fahrzeuge, die mit Biogas angetrieben werden. In dem Maße, in dem Herstellung und Vertrieb von Biogas an Boden gewinnen und die diesbezüglichen Kosten sinken, wird auch die Nutzung von Biogas zunehmen. Schon bald wird man die CO2-Bilanz deutlich verbessern können, indem man einfach den Energieträger wechselt.“

Der Flüssiggasmotor.

Durch die Nutzung des Diesel- anstelle des Otto-Prinzips erzielt der gasbetriebene Motor von Volvo Trucks mehr Motorleistung und Drehmoment.




Die größte Hürde bei der Verwendung von Flüssiggas – sei es Erdgas oder Biogas – ist derzeit das lückenhafte Vertriebs- und Tankstellennetz. Doch angesichts der wachsenden Brisanz des Themas Klimawandel fördern viele Staaten den Ausbau der Flüssiggas-Infrastruktur. Daraus ergibt sich ein enormes Ertragspotenzial für Anbieter, die die Transportbranche mit Gas versorgen möchten. 

„Wir glauben, dass Erdgas das größte Potenzial hat, und zwar sowohl im Hinblick auf sofortige CO2-Reduzierungen als auch als langfristige Lösung für die nächsten 20 bis 30 Jahre oder noch länger“, sagt Lars Mårtensson. „Die fehlende Infrastruktur ist zwar eine Herausforderung, aber wir sind damit nicht allein. Die EU zum Beispiel hat das Problem erkannt und entsprechende Förderprogramme aufgelegt. Auch die Entwicklung von Fahrzeugen wie dem Volvo FH LNG und dem Volvo FM LNG wird die Flüssiggasproduktion vorantreiben. Da ist also noch sehr viel möglich.“ 

Bisher bestand die Herausforderung darin, dass sich Gas nicht allein durch Verdichtung entzünden lässt. Man braucht etwas, das die Verbrennung in Gang setzt.

Anneli Soppi

Chief Project Manager, Volvo Group Trucks Technology

Mats Franzén.

Mats Franzén, Produktmanager für Volvo Trucks Motoren, behauptet, dass der Unterschied zwischen dem neuen Lkw mit Gasantrieb und einem Diesel nicht zu erkennen ist, wenn man am Steuer sitzt.

Folglich ging es bei der Entwicklung des Volvo FH LNG und des Volvo FM LNG um einen langfristigen Ansatz, an dem Volvo Trucks Ingenieure aus aller Welt beteiligt waren. „Dieselmotoren sind für Volvo Trucks vertrautes Terrain, denn schließlich bauen und verbessern wir sie seit mehr als 70 Jahren. Aber beim Flüssiggasantrieb wagen wir uns auf Neuland vor, und das braucht einfach seine Zeit, weil man sich das Wissen und Können erst aneignen muss“, sagt Mats Franzén, Produktmanager für Motoren bei Volvo Trucks.

Eine der besonderen Herausforderungen bei der Arbeit mit unter hohem Druck stehenden Gas ist die verlässliche Abdichtung des Systems. Unzählige Stunden wurden darauf verwendet, alle Dichtungen hermetisch zu gestalten. Hinzu kamen ausgiebige Erprobungen zur Gewährleistung ihrer Haltbarkeit. 

Insgesamt wurden die neuen Modelle denselben Tests und Prüfungen unterzogen, die Volvo Trucks auch bei allen anderen Motoren und Fahrzeugen anwendet, darunter Aufprall- und Ausdauertests sowie ausgiebige Erprobungen in der Praxis bei hohen und niedrigen Temperaturen und in großer Höhe.

„Es war ein sehr umfangreiches Programm, aber das Ergebnis kann sich durchaus sehen lassen“, ist Mats Franzén überzeugt. „Man merkt gar nicht, ob man einen Lkw mit Diesel- oder Gasantrieb fährt. Die Fahrzeuge kombinieren niedrigere Kraftstoffkosten mit geringeren CO2-Emissionen und der Robustheit eines Diesels.“ 

Volvo FH LNG und Volvo FM LNG

Modelle: Erhältlich als Sattelzugmaschine (4×2, 6×2, 6×4) oder Fahrgestell (4×2, 6×2, 6×4) mit einem Fahrzeuggesamtgewicht von bis zu 64 Tonnen.
Motor: Volvo G13C nach Euro 6 mit 420 PS/2100 Nm oder 460 PS/2300 Nm.
Getriebe: Volvo I-Shift.
Kraftstofftanks: Flüssiggastank mit 115 kg (275 l), 155 kg (375 l) oder 205 kg (495 l) Fassungsvermögen für bis zu 1.000 km Reichweite. Hinzu kommt ein kleinerer Dieseltank.
Abgasnachbehandlung: SCR und Partikelfilter.

Volvo FH LNG und Volvo FM LNG werden in der ersten Hälfte des Jahres 2018 in den europäischen Märkten erhältlich sein.

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