Ottokraftstoffe, früher auchVergaserkraftstoffe genannt, sind im weiteren Sinne alleKraftstoffe fürOttomotoren (Verbrennungsmotoren mitFremdzündung). Diese nach demOtto-Kreisprozess arbeitenden Motoren finden inLandfahrzeugen, Kleingeräten wieRasenmähern oderKettensägen sowie alsBoots- undFlugmotoren vielfältige Verwendung.
Den BegriffOttokraftstoff verwenden viele Verordnungen und Schriftstücke in einem engeren Sinne für einMotorenbenzin nach DIN EN 228 und als Gegenstück zum BegriffDieselkraftstoff.
In Deutschland zwischen 1920 und 1945 sowie in derDDR hatte der Mangel anErdöl die Verwendung diverser anderer, meistklopffesterer Ersatzstoffe gefördert. Diese heute als „alternative Kraftstoffe“ bezeichneten Produkte unterlagen in Herstellung wie Anwendung einer signifikanten Entwicklung.
Nikolaus August Otto verwendete bereits in den 1860er Jahren „Spiritus“ (Kartoffelsprit,Agraralkohol, heute alsBio-Ethanol bezeichnet) als klopffesten Kraftstoff (Oktanzahl min. 104 ROZ) in den Prototypen seines Verbrennungsmotors. Während des Ersten Weltkriegs wurde dieser Kraftstoff alsMotoren-Spiritus für hohe Leistungsanforderungen wieJagdflugzeuge auf Feindflug verwendet.
Die früheste Verwendung von Ottokraftstoffen im Fahrzeug ist die Verwendung vonLeichtbenzin (etwa 75 bis 85 ROZ[1]), das bereits in derPatentschrift zumBenz 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 leichtereGasolin. Die am Anfang des 20. Jahrhunderts verwendetenOberflächenvergaser konnten mit dem leichtflüchtigen Leichtbenzin zündfähige Gemische bilden.[2]
Bertha Benz, Ehefrau des AutomobilerfindersCarl Benz, machte auf ihrer Fahrt Anfang August 1888von Mannheim nach Pforzheim[3] durch Einkauf vonLigroin in derStadt-Apotheke in Wiesloch diese quasi zur ersten Tankstelle der Welt.Weitere Namen für Leichtbenzin sind beziehungsweise warenPetroleumbenzin,Petroleumäther,Waschbenzin oderHydririn. Leichtbenzin wurde im Ersten Weltkrieg auch als Flugbenzin verwendet.[4]
Anfang des 20. Jahrhunderts und verstärkt nach dem Ersten Weltkrieg wurdeBenzin je nach Quelle und Herkunft von sehr unterschiedlicher Qualität (Klopffestigkeit ab etwa 40 ROZ) als Treibstoff verwendet, und zwar sowohl alsFahrbenzin oderMotorenbenzin für Fahrzeuge mit Ottomotoren als auch als Flugbenzin für Flugzeuge mit Ottomotoren (Kolbenmotoren mit Fremdzündung). ObwohlWilhelm 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 ausKanistern oder mitFasspumpen betankt wurde. Dabei wurden die Fässer und Kanister vom Pritschen-LKW gebracht oder die Kanister direkt vom Tank-LKW befüllt. FürJagdflugzeuge auf Ausbildungsflügen reichte oft normales Benzin.
ReinesBenzol 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).
Die in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts übliche Unterscheidung zwischen Normalbenzin und Super mit zwei genormten Klopffestigkeitsgraden gab es in den 1920er Jahren noch nicht. Die leistungsmäßigen und qualitativen Unterschiede (z. B. hinsichtlich derKlopffestigkeit) der hier beschriebenen Ottokraftstoffe zueinander zeigt auch der preisliche Vergleich, wie die folgende Aufstellung aus einerGemeinschafts-Tankzentrale in Arnstadt im Jahr 1926 (Preise pro Liter) zeigt:[7]
Nach einer anderen Quelle[8] kostete das Benzin-Kartoffelalkohol-GemischMonopolin derReichskraftsprit Ende der 1920er Jahre etwa so viel wie Normalbenzin. Es war durch den Ethanolanteil zwar klopffester, hatte jedoch eine geringerevolumetrische 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, wieMotalin derDeutschen Gasolin (synthetischesLeuna-Benzin mit AdditivEisenpentacarbonyl), waren ähnlich wie Leichtbenzin etwa 5 % teurer als Normalbenzin. Das im Vergleich zu Benzin sehr viel klopffestere Benzol kostete auch aufgrund seiner wesentlich höherenEnergiedichte etwa 35 % mehr, Benzin-Benzol-Gemisch lag dazwischen.
Viele derMineralölunternehmen 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 gab es noch, es wurde jedoch immer mehr durch Superbenzin verdrängt. Da sich die Vergasertechnik auf Basis des vonWilhelm Maybach 1893 erfundenenSpritzdüsenvergasers 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 durchIsomerisierung zu Benzinkomponenten verarbeitet oder als Lösungsmittel für Fette, Gummi und Harze sowie bei der Herstellung von Lacken und Arzneimitteln verwendet.
Während in anderen Ländern, insbesondere den USA und Großbritannien, Benzin hauptsächlich aus Erdöl hergestellt wurde, entwickelten deutsche Chemiker im Zuge derAutarkiebestrebungen nach dem Ersten Weltkrieg in den 1920er-Jahren zahlreiche Verfahren derKohleverflüssigung zur Betriebsreife. Eine herausragende Bedeutung besaß die Unabhängigkeit von Lieferungen aus dem Ausland durch die Produktion heimischer Ersatzstoffe. Angesichts nur geringerErdölvorkommen in Deutschland galt das vor allem fürKraftstoffe. Diese sollten bereits in derWeimarer Republik bevorzugt aus Kohle erzeugt werden. Vor diesem Hintergrund begann 1926 dieIG Farben in Mitteldeutschland mit der Produktion synthetischen Benzins ausBraunkohle, dem sogenanntenLeuna-Benzin.[9]
Kohle war allerdings nicht der einzige Ersatzstoff für Erdöl. 1925 wurde in Deutschland dieReichskraftsprit GmbH (RKS) gegründet, die ihren Kraftstoff mit einem bis zu 25-prozentigen AnteilEthanol alsMonopolin vertrieb. Infolge der deutschen Autarkiebestrebungen trat 1930 eine Bezugsverordnung von Agraralkohol für alle Treibstoffunternehmen in Kraft. Jeweils 2,5 Gewichtsprozente der produzierten oder eingeführten Treibstoffmenge waren von der RKS zu beziehen und dem Benzin beizumischen. Diese Quote erhöhte sich vor dem Hintergrund derDevisenverkehrsbeschränkungen bis Oktober 1932 schrittweise auf 10 Prozent.[10]
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 Benzinmarken der in Deutschland führenden Tankstellengesellschaften (Großen Fünf) hießen:
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.
Nachdem dieOLEX bereits 1923 einBenzin-Benzol-Gemisch auf den Markt gebracht hatte(Olexin), kam derBenzol-Verband (BV) 1924 mit seinemBV-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 fürBV-Aral eine Oktanzahl zwischen 64 ROZ und 76 ROZ. Weitere solche Superbenzine warenDynamin von derRhenania-Ossag, deren Benzol Ende der 1920er Jahre aus Großbritannien stammte,Duolin von der DAPG, das ab September 1928 als rot eingefärbtesEsso verkauft wurde, oderMotorin von derDeutschen Gasolin.
1924 gründete dieStandard Oil Company of New Jersey mitGeneral Motors dieEthyl 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.[11] Da TEL etwa 300-mal wirksamer als Benzol zur Erhöhung der Klopffestigkeit ist, werden hiervon nur vergleichsweise geringe Mengen als Additiv benötigt.[12] Bleitetraäthyl(en) war bis 1936 in Deutschland nicht in nennenswerten Mengen verfügbar.
Motalin war ab der zweiten Hälfte der 1920er Jahre in Deutschland ein von derDeutschen Gasolin durch dasAdditiv Eisenpentacarbonyl klopffester gemachtes Superbenzin („kompressionsfester Treibstoff“). Basis war hauptsächlich das von den I.G. Farben in denLeunawerken hergestellte synthetische BenzinLeuna. Ab 1928 gab es kleine Blechkanister mit einem konzentrierten Gemisch aus Eisencarbonylen (sogenannteMotylpatronen) als Zusatz für Normalbenzin zur Erhöhung der Klopffestigkeit, das damit Motalin-ähnliche Eigenschaften erhielt.
| Preisbildung für Erdölbenzin Ende 1932[10] | ||
|---|---|---|
| Faktor | RM je 100 Liter | |
| Benzinpreiscif Hamburg | 6,00 | |
| Mineralölzoll | 16,23 | |
| Ethanol-Zwangsbeimischung | 2,60 | |
| Umsatzsteuer | 0,46 | |
| Frachtkosten | 1,50 | |
| Lager- und Tankstellenzufuhr | 2,20 | |
| Tankstellengebühren | 0,60 | |
| Tankstellenunterhaltung | 1,90 | |
| Vergütung der Tankstellen | 4,00 | |
| Verkaufspreis | 35,48 | |
Nicht nur am Rennsport ließ sich zu dieser Zeit die Begeisterung für das ThemaAuto oderBenzin im Blut ablesen. In dem Umfeld entstand im Auftrag der DAPG 1932 bei derUFA in Berlin ein Film namens „PS“ und 1936 ließ die Olex anlässlich derOlympischen Sommerspiele 1936 in Berlin den ersten Werbefilm in Farbe drehen.[10]
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 derWeltwirtschaftskriseDevisen zu sparen, trat 1930 dieBezugsverordnung 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 BegriffGasohol. Die zwei Benzin-Alkohol-GemischeAlcoline undAgrol 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 derTreibstoff-Konvention. Die Teilnehmer an der Übernahme verpflichteten sich, mindestens 20.000 Tonnen Spiritus zur Beimischung fürMonopolin bis Ende 1934 zu verwenden. Da die Landwirtschaft im Verlauf der 1930er Jahre Schwierigkeiten bekam, die vereinbarten Absatzmengen zu liefern, nutzte dieI.G. Farben dies später, ebenfalls einen Beimischungszwang für das bei ihr alsNebenprodukt anfallende synthetischeMethanol zu erwirken.
Synthetisches Benzin kostete an den Tankstellen ab 1931 zwischen 30 und 35 Pfennig.[13] Damit war dasLeuna-Benzin für die Verbraucher nicht teurer als Erdölbenzin. Der Verkaufspreis von Erdölbenzin lag in Deutschland ab 1932 infolge der zunehmenden Belastungen durch Zölle, Steuern und den Ethanol-Beimischungszwang fast das Sechsfache über dem ursprünglichen Einkaufspreis (vgl. nebenstehende Tabelle).[10] Ein Liter Erdölbenzin kostete in Deutschland von 1932 bis 1934 zwischen 35 und 39 Pfennig, von 1935 bis 1938 zwischen 38 und 42 Pfennig und ab 1939 bis 1945 staatlich festgelegt einheitlich 39 Pfennig.[14][15] Ähnlich wie Mitte der 1920er Jahre war auch ab 1938 das Superbenzin etwa 2 Pfennig teurer.
Durch den Beimischungszwang von Agraralkohol für alle in Deutschland anbietenden Treibstofffirmen entwickelte sich aus demZwanziger-Jahre-Benzin ein durch Alkohol zu höheren Klopffestigkeiten normalisiertesFahrbenzin, das in den 1930er Jahren die Oktanzahl 70 ROZ überschritt.
Die bekanntesten Normalbenzinmarken der großen Tankstellengesellschaften hießen in den 1930er JahrenStandard (Dapolin wurde 1931 von derDeutsch-Amerikanische Petroleum Gesellschaft umbenannt), es gab immer nochStellin,Olexin undLeuna. Der Benzol-Verband vertrieb jetzt sein BenzinDeron. Von derNITAG gab esNitalin. Darüber hinaus gab es viele mittelständisch geprägte Mineralöl- und Tankstellengesellschaften, von denen sich viele in derUNITI zusammenschlossen. Bei derReichsautobahn-Kraftstoff-GmbH hieß das Benzin einfachReichsautobahnbenzin.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 demHydrierwerk Scholven hinzu, das auch vomBenzol-Verband alsLeuna-Benzin vertrieben wurde.
Die heimische Benzinproduktion stieg von 1935 bis 1938 von etwa einer auf 2,2 Millionen Tonnen.[16] Allerdings erlangte ab 1935 dieErdölförderung in Deutschland ein viel stärkeres Gewicht als die im Vergleich langsamer voranschreitende Hydrier- und Syntheseproduktion.[17] Durch dasReichsbohrprogramm erfolgte erstmals eine gründliche und systematische Untersuchung Deutschlands aufErdöllagerstätten. Innerhalb kurzer Zeit wurden zahlreiche neue Erdölfelder im Raum Hannover, im Emsland, in Schleswig-Holstein und im Oberrheintal entdeckt. Von 1928 bis 1935 stieg die deutsche Erdölförderung von 103.000 auf 427.000 Tonnen jährlich an und erreichte Ende 1939 mit 1,1 Millionen Tonnen zunächst ihren Höhenpunkt.[18][19] Nach demAnschluss Österreichs stieg die Erdölförderung kontinuierlich an. Allein die Erdölfelder inZistersdorf erreichten 1944 ein Fördermaximum von zusätzlich 1,3 Millionen Tonnen.[20]
Im Juni 1938 erließ der Reichsverkehrsminister eine Anordnung, nach der nur noch Kraftfahrzeuge zugelassen werden durften, deren Motoren mit 74 ROZ auskämen.[10] Das Normalbenzin vom Anfang des Jahres 1939 für den Normalverbraucher wurden damit die beiden Sorten desFahrbenzins mit einer Oktanzahl von 74 ROZ. Da es nicht mehr genügend Kartoffelalkohol gab, wurde dasNordbenzin (oderFahrbenzin N) mit einer Beimischung von 13 % dieses Alkohols und wenig Benzol hergestellt. Südlich der Linie „Elbe–Stade–Bremervörde–Soltau–Celle–Braunschweig–Berlin–Polen“ wurde dasSüdbenzin (oderFahrbenzin S) zur Erhöhung der Klopffestigkeit statt mit Alkohol mit dem Additiv Bleitetraäthyl versehen.[21]
Der hauptsächliche Lieferant in Deutschland fürBenzin-Benzol-Gemische (Bibo) war der Benzol-Verband, der 1935 die größte Mineralölvertriebsgesellschaft derGroßen Fünf mit einer Absatzquote von 26,2 % war und auf Platz drei lag mit 7.740 Zapfstellen (13,8 %).[22] Bei derReichsautobahn-Kraftstoff-GmbH hieß das innerhalb des Monopolkorridors von 500 m Breite entlang derReichsautobahnen verkaufte Bibo-Gemisch einfachReichsautobahngemisch.
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 privateKraftfahrzeuge abgegeben werden durfte.
Mitte der 1930er Jahre war der Mischkraftstoff aus Benzin-Benzol in Deutschland am gebräuchlichsten. Zum damaligen Zeitpunkt bezog der niederländischeShell-Konzern sein Rohöl, das sogenannte Borneo-Benzin, aus derniederländisch-indischen Kolonie Borneo, in dem schon von Natur aus die Benzin-Benzol-Mischung vorkam. Die zu Shell gehörendeRhenania-Ossag konnte daher bei der Herstellung ihrer BenzinmarkeDynamin auf einen sehr brauchbaren Grundstoff zurückgreifen. Die Benzin-Benzol-Kraftstoffe besitzen aufgrund ihrerNaphthene und aromatischen Bestandteilen – weniger Benzol alshöhere Homologen – ein höheres spezifisches Gewicht als beispielsweise die nordamerikanischen Benzine.[23] Das Borneo-Benzin hatte eine Oktanzahl von 82,5 ROZ (76 MOZ).[24]
Bereits in den 1920er-Jahren wurde in Deutschland einSuperbenzin mit dem MarkennamenMotalin hergestellt, welches entweder mit Benzol oder Alkohol in größeren Mengen oder durch die Zugabe vonEisenpentacarbonyl klopffester gemacht wurde. Letzteres geschah hauptsächlich auf Basis von synthetischem Benzin aus denLeunawerken. Ab Mitte der 1930er-Jahre konnte Superbenzin mitBleitetraäthyl versetzt werden, um die Klopffestigkeit zu erhöhen. Bis 1938 hatte das mit 30 % Benzol sowie mit Blei versehene, auchAufpreisbenzin 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 1939 nicht mehr an Kraftfahrzeuge ausgegeben werden. Es war aufgrund der Bevorratungsvorgaben insbesondere für Flugbenzin vorbehalten.[10]Auch 2023 wird für spezielle Flugzeugmotoren noch verbleites Flugbenzin eingesetzt.[25]
In den USA entdeckte im Jahr 1921Thomas Midgley (General Motors) die Wirkung vonBleitetraäthyl (TEL) als Antiklopfmittel. 1924 gründeten dieStandard Oil of New Jersey und General Motors dieEthyl Gasoline Corporation, um die in den USA bestehenden Patente zur Herstellung und Verwendung zu kontrollieren und TEL ausschließlich in den USA zu produzieren.[11] In Deutschland erwarb dieI.G. Farben 1935 trotz Einspruchs der US-Regierung von derStandard Oil Company, mit der sie bei der Entwicklungsynthetischer Kraftstoffe zusammenarbeitete, eine Lizenz zur Herstellung von Bleitetraethyl. Um damit höheroktaniges Flugbenzin herstellen zu können, errichtete die IG Farben zwei TEL-Anlagen, eine mit einer jährlichen Produktion von 1200 Tonnen inGapel und die andere inFrose mit einer Kapazität von 3600 Tonnen.[26]
DurchPolymerisation,Isomerisation,Aromatisierung undkatalytische Spaltung konnte ab Mitte der 1930er-Jahre Benzin für Hochleistungsmotoren gewonnen werden. Derartige Motoren benötigtenIsooktan (Oktanzahl 100 ROZ), das spätestens ab 1939 zum Standard für Flugzeuge derUnited States Army Air Forces wurde. In der älteren Literatur wird darauf hingewiesen, dass die Alliierten damit im Zweiten Weltkrieg über Treibstoffe verfügten, die den Maschinen höhere Horizontalfluggeschwindigkeiten, größere Reichweiten und bessere Steigflugeigenschaften erlaubten. Ob dies jedoch tatsächlich den Alliierten einen entscheidenden Vorteil gegenüber der deutschen Luftwaffe brachte, wird in der jüngeren Forschung bezweifelt. Studien weisen auf kompensatorische Lösungen im Bereich des deutschen Motorenbaus hin und gehen prinzipiell von vergleichbaren Leistungen der Motoren aus. Wirtschaftshistoriker wie Heinrich Kahlert und Günther Luxbacher heben hervor, dass es eher die fehlenden Quantitäten als Qualitäten waren, die der deutschen Luftwaffe zu schaffen machten.[27]
Deutschland verfügte nur über begrenzte Ressourcen an Rohstoffen, die zur Isooktan-Produktion notwendig waren. Den deutschen Chemikern gelang allerdings die Isooktan-Synthese durch dieAlkylierung vonIsobuten mitIsobutan sowie durch dieDimerisierung von Isobuten gefolgt vonHydrierung. Die dafür vorgesehenen Großproduktionsstätten inHeydebreck O.S. undAuschwitz gingen erst ab März 1944, jedoch vor Kriegsende nicht vollständig in Betrieb.[28] Abgesehen von denHydrierwerken Pölitz undBlechhammer brachten alle anderen Anlagen nicht die benötigte Kapazität.[10] Hergestellt werden konnte:
MittelsDHD-Verfahren sowie durch katalytischesCracken gelang es aber auch in anderen deutschenHydrierwerken eine mit Isooktan vergleichbare Qualität zu erreichen.[29] Spezielle Destillierverfahren ermöglichten es zunächst, aus Kohle hydriertes synthetisches Benzin (ausschließlichBergius-Pier-Verfahren) auf maximal 75 ROZ zu veredeln. Anschließend wurde die Leistungsfähigkeit durch die Zugabe einesAdditivs (Bleitetraäthyl) auf 87 ROZ gesteigert. Der klopffestere C3-Treibstoff mit 100 ROZ konnte später durch weitere Zumischung von 30 %Kybol oder Additive wie organischeAmine oderToluidin hergestellt werden.[30][9]
Für den Motorsport existierten während der 1930er Jahre eine Vielzahl an speziellen Rennkraftstoffen, bei denen Gemische aus Benzin und reinem Alkohol (meistensMethanol) zum Einsatz kamen. Dies diente zur Erhöhung der Klopffestigkeit und zur Steigerung des Wirkungsgrades der Motoren.
Bei Kraftstoffen für Rennfahrzeuge der FirmaAlfa Romeo kam um 1940 die Shell-MischungDynamin 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) undAuto Union AG verwendeten für ihreGrand-Prix-Rennwagen um 1940 ein eigenes Hochleistungsgemisch mit NamenFaust. Dieses bestand aus 30 Prozent Methanol, 30 Prozent Ethanol, 20 Prozent Benzol, 10 Prozent Äthyläther, 8 Prozent Leichtbenzin, 2 Prozent Azeton, Nitrobenzol und Petroleum.[31] 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 undMaserati 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.[32]
Ab dem 16. September 1939 wurde per Verfügung vor allem der deutsche Stadt-Omnibusbetrieb ganz aufFlüssiggas (Butan oderPropan) 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.[33][34]
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 aufHolzgasbetrieb mittelsHolzvergasung umstellen. Dabei wurde bei dem am häufigsten verwendeten System derTeilverbrennung unter Luftmangel im Gleichstromverfahren (nachGeorges Imbert) das aus demTankholz (meist getrocknete Buche) erzeugte Gas nach Abkühlung und Filterung dem Ottomotor des Fahrzeugs zugeleitet.
Zum Ende des Zweiten Weltkriegs gab es etwa 500.000Generatorgaswagen oderHolzgaswagen. Zu ihrer Versorgung gab es in den 1940er Jahren dieGeneratorkraft – Aktiengesellschaft für Tankholz und andere Generatorkraftstoffe mit den zugehörigen Tankstellen.[35]
Nach dem Zweiten Weltkrieg lag die Kraftstoffversorgung in Deutschland am Boden. Die Produktion war stark eingeschränkt, Importe waren kaum möglich und die vorhandenen Vorräte stark dezimiert. Die Versorgung mit Kraftstoffen wurde zu einem kritischen Faktor für den Wiederaufbau und die Wiederherstellung der Mobilität. In der Energieversorgung ging das geteilte Deutschland getrennte Wege. Während inWestdeutschland eine Umstellung auf die Verarbeitung von Erdöl erfolgte, führte dieDDR die im Dritten Reich praktizierteAutarkiepolitik fort.[36]
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Kurz nach dem Zweiten Weltkrieg wurde dieGasolin in derSowjetischen Besatzungszone zunächst alsSAG GasolinHydrierwerk Zeitz und ab Dezember 1949 alsSAG für Brennstoffindustrie SMOLA Hydrierwerk Zeitz geführt. Am 1. Januar 1956 folgte die Gründung desVEB Kombinat Minol mit seiner gleichnamigen Handelsmarke. Minol war fortan in der DDR für den Vertrieb beziehungsweise die Versorgung der Bevölkerung sowie der Industrie-, Handwerks- und landwirtschaftlichen Betriebe mit Kraft- und Schmierstoffen verantwortlich.[37]
Anfangs basierte die Kraftstoffversorgung des Landes nahezu ausschließlich auf verschiedenen Verfahren derKohleverflüssigung. Die während der NS-Zeit installierteDHD-Anlage inBöhlen stellte bis zur Mitte der 1960er-Jahre die wichtigste Quelle für hochwertiges Benzin dar. Während die durchschnittliche Oktanzahl häufig unter dem Normbenzinwert von 72 bis 74 lag, konnten in Böhlen Treibstoffe mit bis zu 95 Oktan hergestellt werden. Dadurch benötigten Motoren weniger Wartung und ihre Laufzeit erhöhte sich.[38] Zu beachten hierbei ist, dass in der DDR bis 1965 die Oktanzahl von Benzin grundsätzlich mit der Motor-Oktanzahl (MOZ) angegeben wurde (100 ROZ entspricht in der Regel 88–89 MOZ).[39][40][41]
Erst nach Inbetriebnahme der zweiten Ausbaustufe desVEB Erdölverarbeitungswerk Schwedt begann ab 1967 eine schrittweise Umstellung auf erdölbasierte Kraftstoffe. In den 1980er-Jahren musste die Kohleverflüssigung jedoch wieder aufgenommen werden, da die Sowjetunion die Preise für das Erdöl erhöht und die Liefermengen reduziert hatte. Dazu hatte sich die Produktion seit 1960 vervierfacht. Der Bedarf an Treibstoffen wurde vollständig im Inland gedeckt.[37] Die größten Kohleverflüssigungsanlagen waren dasHydrierwerk Zeitz, dasMineralölwerk Lützkendorf, dasKombinat Espenhain, dieSchwelereien inBöhlen,Rositz undDeuben.
Große Mengen der in der DDR hergestellten Kraftstoffe undAromaten, insbesondere Benzol, Diesel und Heizöl, wurden zurDevisenerwirtschaftung bereits ab 1963 ins westliche Ausland exportiert.[42] Dennoch blieben die in der DDR für die Bevölkerung staatlich festgelegten Benzinpreise stabil. Bis Mitte der 1970er-Jahre kostete ein Liter Benzin 1,40Mark (VK79). Volkseigene Betriebe zahlten die Hälfte. Bis 1989 kostete ein Liter Benzin 1,50 Mark (88 Oktan;Normal) und 1,65 Mark (92 Oktan;Extra). Gewerbliche Abnehmer zahlten für Normalbenzin 0,80 Mark. Der Preis für Diesel lag bei 1,40 Mark.[37][43]
Die zur Verfügung stehenden Sorten trugen die Abkürzung fürVergaserkraftstoffVK; ab 1965 mit Angabe der Klopffestigkeit (Zahl nun in ROZ).[41] Genormt war der Kraftstoff nach derTGL 6428. Gemäß dieser Vorschrift durfte unter anderem derTetraethylblei-Gehalt nicht 0,04 %, ab 1977 0,0286 Vol.-%, übersteigen.[44][40] Die in der DDR stark verbreitetenZweitaktmotoren neigten jedoch infolge geringer Kraftstoffqualität, des Bleizusatzes und der Bleiausträger relativ stark zu Störungen. Verbrennungsrückstände führten regelmäßig zuKerzenwechsel und ein erhöhter Gehalt damaliger Bleiausträger (z. B.Dichlorethan) beschleunigte die Korrosion im Motor und dessen Lager, was ebenso Motorschäden begünstigte.[45][46]
Bis in die 1960er-Jahre war in der DDR im freien Verkauf kein höherwertiges Benzin verfügbar. Importierte PKW, wie derŠkoda Felicia, mussten daher mit einer herabgesetztenVerdichtung ausgeliefert werden, andere Importfahrzeuge neigten häufig zumKlingeln. 1955 war die SorteVK Normal eingeführt worden mit 72 Oktan (MOZ). Ab 1960 warVK Extra erhältlich, wobei es sich um ein Benzin mit 78 Oktan (MOZ) handelte.[47] Erst nach Inbetriebnahme einerReformierungsanlage im VEB Erdölverarbeitung Schwedt stand ab 1965 die SorteVK88 (ROZ) zur Verfügung, die sich auch für importierte PKW eignete.[41][48] FürWartburg 311 mit 900-cm³-Motor undTrabanten mit Motoren bis 23 PS wurde hingegen das nunVK79 (Zahl in ROZ) genannte Benzin empfohlen.[44][49] Dieses entfiel Anfang der 1980er Jahre. Benzin mit 94 Oktan ROZ (Sonder-VK) war im Jahr 1969 republikweit nur an 25 Tankstellen verfügbar.[50]
Ab Mitte der 1980er-Jahre bot Minol folgende Kraftstoffe an:Normal Gemisch (88 Oktan),Normal ohne Öl (88 Oktan),Extra (92 Oktan) undDK (Dieselkraftstoff).[51] Diese Kraftstoffe gab es auch beiIntertank (insbesondere an den Transitautobahnen), die dort an rot-gelben Zapfsäulen gegen DDR-Mark verkauft wurden. Hingegen standen an den grün-weißen Zapfsäulen dieser Tankstellen ab 1985 gegen DM-ZahlungSpezial (91 Oktan),Super (98 Oktan),Diesel und ab 1986 zusätzlichSpezial bleifrei (91 Oktan) sowieSuper bleifrei (95 Oktan) zur Verfügung.[52][53]
Insgesamt betrug 1960 die Kraftstoffproduktion in der DDR 1.080.000 Tonnen Benzin sowie 1.289.000 Tonnen Diesel, bei einer kontinuierlichen Steigerung bis 1982 auf dann jährlich 3.891.000 Tonnen Benzin und 6.142.000 Tonnen Diesel.[37]
Obwohl dieDeutsche Gasolin noch 1956 mit einem „Benzol-Gemisch (ohne Blei)“[54] warb und auch die BV-Aral ihr Bibo-Gemisch als „bleifrei“ anpries, waren die hauptsächlich verkauften Ottokraftstoffe aller Marken im Westen die mit Bleitetraethyl versetzten „verbleiten“ BenzinsortenNormalbenzin undSuper. 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 eskrebserregend undreproduktionstoxisch ist (weitere Informationen sieheBenzol).
Bleifrei heißt eine Motorenbenzinsorte, der keinebleihaltigen 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 dasAcetat 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 mitKatalysatoren ausgerüstet wurden. Das damals beobachteteWaldsterben trug zu einem Wandel des Umweltbewusstseins bei. 1985 führte die SchweizBleifrei 95 anstelle vom verbleitenNormalbenzin (91 Oktan) ein, 1993 wurdeSuper Plus (98 Oktan bleifrei) eingeführt.
Mit einer Änderung des bundesdeutschenBenzinbleigesetzes am 18. Dezember 1987 wurde bleihaltiges Normalbenzin ab dem 1. Februar 1988 verboten.[56]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.[57] In der ganzen EU darf seit dem Jahr 2000 kein verbleiter Ottokraftstoff mehr für Kraftfahrzeuge verkauft werden.
Im Jahr 1950 kostete ein Liter Normalbenzin (91–92 ROZ) in der Bundesrepublik Deutschland durchschnittlich 56 Pfennige (heute inflationsbereinigt 1,88 €) und ein Liter Super 63 Pfennige (heute inflationsbereinigt 2,12 €),[58] 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 denEuro bestand die durchschnittliche Differenz zwischen Normal und Super aus nur noch 2Eurocent (1,6 %). In inflationsbereinigten Preisen heißt das, dass Normal und Super auf dem Preisniveau von Normalbenzin Mitte der 1950er Jahre etwa das Gleiche kosteten.[59] 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,[60] ein Zustand, der in der Schweiz schon ca. zehn Jahre früher erreicht wurde.
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 (durchReformieren anPlatin- oderRhenium-Katalysatoren) und es wurdeMethyl-tert-butylether (MTBE, 118 ROZ, 101 MOZ)[61] beziehungsweise wirdEthyl-tert-butylether (ETBE, 117 ROZ, 101 MOZ) beiSuper Plus alsAntiklopfmittel 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 derEU-Biokraftstoffrichtlinie abgeleiteten Einführung vonE10 (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 einfachBleifrei 95. Das deutscheSuper Plus (ROZ 98) ist in der Schweiz dasSuper oderBleifrei 98.
In der Luftfahrt ist Superbenzin unter der BezeichnungMoGas 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).
Die beschriebenenAlternativen 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 ihremKartoffelschnaps in den 1920er Jahren gemacht hat.
Autogas bezeichnet zum Gebrauch in Ottomotoren vorgesehenesFlüssiggas(LPG, Liquified Petroleum Gas). Es handelt sich um ein Gemisch der KohlenwasserstoffeButan undPropan. 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.
KomprimiertesErdgas (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.[62] Eine Alternative dazu stelltFlüssigerdgas (LNG) dar.
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 vieleFFV-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 vonCellulose-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 zunehmendBenzin E10 mit einem Zusatz von bis zu 10 % Bioethanol auf den europäischen Markt,[63] nachdem vorher bereits E5 (Benzin mit bis zu 5 % Bioethanol) verkauft wurde.
Bis in die 1950er Jahre waren die Rennkraftstoffe weitgehend frei von Vorschriften. So entstanden giftige und aggressive Gemische aus Benzol, Methanol,Aceton undNitrobenzol, 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 derFédération 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, dassFormel-1-Kraftstoff allen Vorschriften der EU-Normen entsprechen muss. Dass der verwendete Kraftstoff der Norm fürbleifreies Super entspricht, auch wenn die Zusammensetzung innerhalb der Norm vom Tankstellenkraftstoff abweicht, überwacht in der Formel 1 die FIA selbst.[64] 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 diegravimetrische Energiedichte (Heizwert pro Kilogramm) an, um so nah wie möglich am Mindestgewicht für die Rennwagen bleiben zu können.[65] Der Verbrauch und die Menge des Treibstoffs werden deshalb im Rennsport meist auf Kilogramm-Basis statt in Litern angegeben, weil für dasFahrzeugsetup das Gewicht entscheidend ist (ein Liter Rennkraftstoff wiegt etwa 750 bis 800 Gramm).
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[66].
DermonergoleTreibstoff Otto 2 findet Anwendung in manchen Torpedotypen und hat trotz der Ähnlichkeit der Bezeichnung nichts mit Ottokraftstoffen zu tun.
