Kerosin
| Sicherheitshinweise | |||||
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GHS-Gefahrstoffkennzeichnung
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| H- und P-Sätze | H:
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P:
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| UN-Nummer | alt: 1223; neu: 1863 (seit dem 1. Juli 2009) | ||||
| Gefahrnummer | 30 | ||||
Kerosine (ein leichtes Petroleum, griech. Keros: Wachs; in der Schweiz als Flugpetrol bezeichnet) sind Luftfahrtbetriebsstoffe unterschiedlicher Spezifikationen, die vorwiegend als Kraftstoff für die Gasturbinentriebwerke von Düsen- und Turbopropflugzeugen sowie Hubschraubern (Flugturbinenkraftstoff) verwendet werden. Mit der Entwicklung von speziellen, luftfahrtgeeigneten Dieselmotoren, wie beispielsweise dem Thielert Centurion 1.7, können seit Beginn des 21. Jahrhunderts auch solcherart ausgerüstete Kleinflugzeuge mit Kerosin betrieben werden.
Kerosine sind jeweils ein enger Fraktionierschnitt aus dem leichten Mitteldestillat der Erdölraffination, versehen mit Additivpaketen zur Erreichung der jeweiligen Spezifikation. Die Siedekurve von Kerosin verläuft im Vergleich zu anderen Kraftstoffen recht flach. Die Benennung nach ADR ist KEROSIN, die Verpackungsgruppe III.
| Kerosin mit Flammpunkt bis 55 °C | |
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| Andere Namen | Düsentreibstoff, Flugturbinenkraftstoff, Leichtöl, Mitteldestillat, Turbinenpetroleum, Leichtes Petroleum, Leuchtöl, Leuchtpetroleum |
| Handelsnamen | Jet A-1, TS-1 |
| Kurzbeschreibung | Flugturbinenkraftstoff; farbloses, leicht riechendes, flüssiges Kohlenwasserstoffgemisch |
| Herkunft | fossil |
| CAS-Nummer | 8008-20-6 |
| Eigenschaften | |
| Aggregatzustand | flüssig |
| Kinematische Viskosität | 8,0 - 8,8 mm2/s (−20 °C) (je nach Sorte) |
| Dichte | 0,750-0,845 kg/L (je nach Sorte) |
| Heizwert |
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| Schmelzbereich | −60 °C bis −26 °C (je nach Sorte) |
| Siedebereich | ~150 - 300 °C |
| Flammpunkt | 28 - > 60 °C (je nach Sorte) |
| Zündtemperatur | 220 °C |
| Explosionsgrenze | 0,6-6,5 Vol.-% |
| Temperaturklasse | T3 |
| Kohlendioxidemissionen bei Verbrennung | 2,760 kg/L |
Geschichte
Der Name Kerosin geht auf den Arzt und Geologen Abraham Gesner (1797-1864) zurück, der 1854 in Neuschottland (Kanada) aus Kohle eine leicht entflammbare Flüssigkeit gewann. Ein dabei entstehendes, wachsartiges Zwischenprodukt, das bei dem Vorgang eine wichtige Rolle spielte, ist der Grund dafür, dass er die Flüssigkeit Kerosin nannte.
Herstellung
Das heutige Turbinenkerosin hat mit der historischen Begebenheit nichts zu tun. Kerosin wird den obersten Kolonnenböden des Mitteldestillats entnommen, welches bei der Erdölrektifikation hergestellt wird. Die Hauptbestandteile des Kerosins sind vorwiegend Alkane, Cycloalkane und aromatische Kohlenwasserstoffe mit etwa 8 bis 13 Kohlenstoff-Atomen pro Molekül. Der enge Fraktionierschnitt bewirkt, dass wenig leichte und wenig schwere Kohlenwasserstoffverbindungen im Kraftstoff vorhanden sind, weshalb dieser nicht zu früh zündet und fast rückstandsfrei verbrennt. Die meisten Moleküle zünden bei der gleichen Temperatur. Aufschluss darüber gibt eine Siedeanalyse, die im Falle des Kerosins im mittleren Siedebereich eine weit gestreckte, flache Siedelinie ergibt. Diese liegt zwischen Schwerbenzin und Dieselkraftstoff.
In Deutschland wurden 2007 ca. 4,6 Millionen Tonnen Flugturbinenkraftstoff (schwer) hergestellt.
Additive
Kerosin unterscheidet sich von Petroleum neben dem engeren Fraktionierschnitt im wesentlichen durch die Zugabe von funktionalen Additiven, die eine Verwendung als Flugzeugtreibstoff verbessern. Hierzu gehören unter anderem:
- Antistatikmittel verhindern oder reduzieren die Neigung des Treibstoffes, sich bei der Betankung statisch aufzuladen.
- Korrosionsschutzmittel verhindern Korrosion in den Tanks.
- Emulgatoren erlauben es, in engen Grenzen Kondenswasser zu binden
- Antischaummittel verhindert ein Aufschäumen des Kraftstoffes beim Betankungsvorgang
- Biozide verhindern einen Bewuchs des Tankinnenraumes mit Pilzen und Bakterien
- Fließverbesserer setzen den Stockpunkt auf einen niedrigeren Wert, indem sie die Paraffinausscheidung verhindern/reduzieren
Seit einigen Jahren werden außerdem Zusatzstoffe verwendet, welche die Schwarzrauchentwicklung
eindämmen.
Sorten (Spezifikation und Verwendung)
Zivilluftfahrt
Jet A
Die gegenwärtig ausschließlich noch in den USA in Anwendung befindliche Treibstoffsorte Jet A entspricht der militärischen Spezifikation JP-1 mit einem Freezing Point von −40 °C.
Spez. Gewicht 0,775-0,825kg/dm3
Flammpunkt +38 °C
Freezing Point -40 °C
Jet A-1
Heute wird in der internationalen zivilen Luftfahrt mit Ausnahme der USA fast ausschließlich die Spezifikation Jet A-1 (entspricht der militärischen Bezeichnung JP-1A) mit etwas niedrigerem Freezing Point (−47 °C), aber identischem Flammpunkt und Siedebereich wie Jet A als Flugturbinenkraftstoff verwendet. Der NATO-Code ist F-35.
Jet A-1 enthält zusätzlich Biozide wie beispielsweise Kathon,
um Mikrobenbewuchs der Tanks zu verhindern bzw. zu verlangsamen. Das ist
wichtig, da die Abfallstoffe dieser Mikroben Korrosion stark fördern können.
Die militärische Luftfahrt der NATO verwendet den gleichen
Grundkraftstoff unter der Bezeichnung Jet Propellant-8 (JP-8, NATO-Code
F-34), wobei diesem für die militärische Anwendung noch spezielle Zusätze (Additive), wie Frostschutzmittel
(Fuel System Icing Inhibitor, FSII), Korrosionsschutzmittel,
Schmiermittel und
antistatische Stoffe zugegeben werden.
Spez. Gewicht 0,775-0,825kg/dm3
Flammpunkt +38 °C
Freezing Point -47 °C
Jet B
Für Flüge in Regionen mit extrem niedrigen Temperaturen, wie zum Beispiel Alaska, Kanada und Sibirien, existieren noch die Sorten Jet B für den zivilen und JP-4 mit den entsprechenden Additiven für den militärischen Einsatz (Wide Cut Fuels), welche aus 65 % Benzin- und 35 % Kerosinfraktionen bestehen und einen Freezing Point von −60 °C haben. Die Triebwerke müssen jedoch für die Verwendung dieses Treibstoffes geeignet sein.
Spez. Gewicht 0,750-0,800kg/dm3
Flammpunkt -20 °C
Freezing Point -60 °C
TS-1
Eine weitere Sorte mit einem Flammpunkt von 28 °C und ebenfalls einem Freezing Point von −60 °C ist das gelegentlich noch in Osteuropa nach der russischen Spezifikation GOST 10227-62 verwendete TS-1.
Militärluftfahrt
JP-1
Die Spezifikation AN-F-32, die in den USA den Düsentreibstoff erstmals unter dem Namen JP-1 (engl.: Jet Propellant-1, soviel wie Düsentreibstoff 1) beschreibt, geht auf das Jahr 1944 zurück. Hauptnachteil des 1944 eingeführten Treibstoffes ist, dass er nur bis zu Temperaturen von −40 °C eingesetzt werden kann. Das heute obsolete JP-1 besitzt einen Freezing Point von maximal −60 °C und einen Flammpunkt von minimal 43 °C, hat einen Siedebereich von ca. 180 bis 230 °C und ist in die Gefahrklasse A II eingeordnet.
JP-2, JP-3
Das 1945 eingeführte JP-2 sowie das 1947 eingeführte JP-3 sind heute obsolet. Sie waren sogenannte Wide Cut Fuels mit einem Freezing Point von maximal −60 °C.
JP-4
Für Flüge in Regionen mit extrem niedrigen Temperaturen, wie zum Beispiel Alaska, Kanada und Sibirien existieren noch die Sorten Jet B für den zivilen und JP-4 mit den entsprechenden Additiven für den militärischen Einsatz (Wide Cut Fuels), welche aus 65 % Benzin- und 35 % Kerosinfraktionen bestehen und ebenfalls einen Freezing Point von maximal −72 °C haben. Die Triebwerke müssen jedoch für die Verwendung dieses Treibstoffes geeignet sein. Als 1951 eingeführter Betriebsstoff der US-Luftwaffe wurde JP-4 ab etwa Herbst 1996 durch JP-8 ersetzt.
JP-5
Die 1952 eingeführte Spezialsorte JP-5 mit besonders hohem Flammpunkt von minimal 60 °C (Sicherheitskraftstoff, High Flashpoint Kerosene) wird aus Kostengründen nur auf Flugzeugträgern verwendet. Sie besitzt einen Freezing Point von maximal −46 °C.
Das heute obsolete JP-6 wurde 1956 für das XB-70-Programm eingeführt. Es ist ähnlich wie JP-5, besitzt jedoch einen verbesserten Freezing Point von maximal −54 °C. Weitere Spezifikationsverbesserungen betrafen die thermische Stabilität des Treibstoffs. In JP-6 war unter anderem Bor enthalten.
JPTS
Das ebenfalls 1956 eingeführte JPTS (Jet Propellant Thermally Stable) wurde bei einem Freezing Point von maximal −53 °C sowie einem Flammpunkt von minimal 43 °C für höhere thermische Stabilität sowie als Höhentreibstoff ausgelegt. Er wird lediglich für das Spionageflugzeug Lockheed U-2 verwendet und auch heute noch in zwei Raffinerien in den USA hergestellt. Der Treibstoff kostet etwa das Dreifache von JP-8.
JP-7
Eine weitere Spezialsorte ist das 1960 eingeführte, schwer entzündbare JP-7 für Flugzeuge, die hohe Überschallgeschwindigkeiten fliegen und sich dabei durch die Luftreibung stark erhitzen. Einziges Flugzeug, das den Treibstoff verwendete, war die Lockheed SR-71. Es besitzt einen Freezing Point von maximal −43 °C und einen Flammpunkt von minimal 60 °C.
Das 1979 auf einigen NATO-Basen eingeführte JP-8 hat ab 1996 das JP-4 ersetzt. Für die US-Luftwaffe wurde die Spezifikation 1990 festgelegt. Es wurde als schwerer entflammbarer Treibstoff entwickelt, der bis etwa 2025 genutzt werden soll. Der Treibstoff besitzt einen Freezing Point von maximal −47 °C und einen Flammpunkt von minimal 38 °C. Sein NATO-Code lautet F-34.
JP-8+100 ist eine 1998 eingeführte Weiterentwicklung von JP-8, die dessen thermische Stabilität um 100 °F (37,8 °C) erhöhen soll.
Umwelt
Durch die Verbrennung von Kerosin entstehen Abgase, die durch ihre Freisetzung in der Stratosphäre den Treibhauseffekt und somit die globale Erwärmung verstärken. Der weltweite Flugverkehr verursacht über 2 % der anthropogenen, d.h. vom Menschen erzeugten CO2-Emissionen.
Verbrauch
In Deutschland wurden 2007 ca. 8,8 Millionen Tonnen Flugturbinenkraftstoff (schwer) verbraucht. Da erheblich weniger Jet in Deutschland produziert wurde (4,6 Millionen Tonnen, s.o.), musste das Defizit durch Importe — hauptsächlich aus Rotterdam — gedeckt werden. Als Vergleich: Der Absatz an Petroleum belief sich auf eine verschwindend geringe Menge von 14.000 Tonnen.
Einflussfaktoren auf den Kerosinverbrauch Flugzeugtyp und Triebwerke beeinflussen den Verbrauch des jeweiligen Fluggeräts. Im Verlauf der letzten Jahrzehnte ist zu beobachten, dass der Verbrauch moderner Verkehrsflugzeuge stetig sinkt. Die einzelnen Flugzeugtypen sind jeweils mit verschiedenen Triebwerken, der großen Hersteller General Electric Aircraft Engines, Pratt & Whitney und Rolls-Royce verfügbar. Je nach Kombination von Flugzeugtyp und Triebwerk, gibt es Unterschiede im Kerosinverbrauch einer Maschine. Das Gewicht eines Flugzeuges ist der zweite große Faktor beim Treibstoffverbrauch. Neben dem Gewicht des Fluggerätes selbst, hängt dieses von der Bestuhlung, der Auslastung und der Frachtzuladung einer Maschine ab. Neben dem Fluggerät und dem Gewicht, hat auch der Flugverlauf Einfluss auf den Treibstoffverbrauch. Hierbei spielt vorrangig die Distanz, die ein Flugzeug auf seinem Flug von Abflugs- zum Ankunftsort zurücklegt, eine große Rolle. Aufgrund des Luftstraßensystems entlang von Funkfeuern entstehen Umwege, die den zurückzulegenden Weg eines Flugzeuges unnötig verlängern. An vielen Flughäfen, mit überlasteten Slots, müssen Flugzeuge vor dem Landen Warteschleifen fliegen. Die zu fliegende Distanz wird durch Umwege und Warteschleifen verlängert und verursacht somit einen erhöhten Treibstoffverbrauch.
Möglichkeiten zur Kerosineinsparung Wegen des geringeren Verbrauchs von neuen Flugzeugtypen, versuchen Fluggesellschaften ihre alten Fluggeräte durch neue, treibstoffsparendere Modelle zu ersetzten. Diese Flottenverjüngung birgt viel Potential zur Verringerung des Kerosinverbrauchs und spart dadurch langfristig Geld. Die Verbesserung der Infrastruktur durch den "Single European Sky" (SES) soll die Effizienz des Luftverkehrs in Europa deutlich steigern. Das Gewicht des Fluggerätes ist einer der ausschlaggebenden Einflussfaktoren auf den Kerosinverbrauch. Dies führt zu ständigen Bemühungen der Flugzeugbauer, durch neuentwickelte Werkstoffe, das Gewicht der Flugzeuge zu reduzieren. Dabei werden in erster Linie sogenannte Faserverbundwerkstoffe und vor allem, kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) verwendet. Dadurch kann das Gewicht moderner Flugzeuge um bis zu 40 % verringert werden. Hat man sich bisher nur an den Einsatz der Verbundwerkstoffe in Leitwerk, Flügeln und anderen Teilen des Flugzeuges gewagt, ist bei der neuen Generation von Flugzeugen auch ein Teil des Rumpfes aus den modernen Werkstoffen. Winglets sind eine Kerosin- Sparmaßnahme, die in den letzten Jahren weite Verbreitung in der Luftfahrt gefunden hat. Als Winglets bezeichnet man die vertikale Verlängerung am Ende des Flugzeugflügels. Diese dient dazu, die Luftverwirbelung die an den Spitzen der Flügel durch unterschiedlichen Druck auf der Ober- und Unterseite der Tragflächen entstehen, zu verringern. Die Verwirbelungen verringern den Auftrieb und reduzieren das Flugtempo, was den Kerosinverbrauch erhöht. Eine weitere Möglichkeit zur Optimierung des Treibstoffverbrauchs, ist der kontinuierliche Landesinkflug (CDA). Dabei bleibt das Flugzeug länger als beim konventionellen Landeanflug auf Flughöhe und sinkt dann in einem gleichmäßigen Landesinkflug zur Landung.
Preise
Die Preise für Jet A-1 (Handelsbezeichnung: Jet) orientieren sich am Rotterdamer Markt. Jet wird in US-Dollar je 1000 kg (US-$/t) gehandelt. Verschiedene Publikationsorgane berichten (zum Teil täglich) über aktuelle Handelspreise und Volumina. Die im Handel verwendete Referenzdichte (um den Preis einer aktuellen Charge mit einer gegebenen Dichte in Relation zu der Notierung zu setzen) ist 0,800 kg/L. Hier müssen insbesondere Transportkosten berücksichtigt werden.
Preisentwicklung Ab dem Jahr 1986 bis zum Jahr 1999 ist der Kerosinpreis insgesamt von 17$ auf 22$ je Barrel angestiegen. Seit 2000 steigt der Kerosinpreis, seit 2004 sehr stark an. Die besondere Problematik der Kerosinpreisentwicklung im Jahr 2008 ist, dass innerhalb kurzer Zeit sowohl ein Rekordpreis, als auch das niedrigste Niveau seit Juli 2004 erreicht wurde. Der Rekordpreis von 169,57 $ je Barrel war im Juli 2008 zu verzeichnen. Innerhalb von nur sieben Monate fiel der Preis auf 53,52 $ je Barrel im Februar 2009. Seit dem Sommer 2008 sind sowohl der Rohöl-, als auch der Kerosinpreis im Abwärtstrend. Im März 2009 liegt der Preis für Kerosin durchschnittlich bei 55,03 $ je Barrel.
Steuern
Jet A-1, wie auch AvGas, ist für gewerblich operierende Luftfahrtunternehmen nicht dem (deutschen) Energiesteuergesetz und damit auch nicht der (deutschen) Ökosteuer unterworfen. Lediglich in der Privatfliegerei und für im Werkverkehr eingesetzte gewerbliche Flugzeuge ist jede Sorte Flugzeugtreibstoff energiesteuerpflichtig (654 € je 1000 l Kerosin).
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Datum der letzten Änderung: Jena, den: 29.09. 2020