Dual-Fuel für Lkw: Diesel-Gas-Mischbetrieb in der Praxis

Ein Dieselmotor zündet ohne Zündkerze. Die Luft im Zylinder wird so stark verdichtet, dass der eingespritzte Kraftstoff von selbst zündet. Genau dieses Prinzip macht die Umrüstung auf Gas anspruchsvoll: Methan ist zündunwillig. Es braucht entweder eine Zündquelle – oder einen Rest Diesel, der die Verbrennung einleitet.

Der zweite Weg ist Dual-Fuel. Das Erdgas gelangt gasförmig in den Ansaugtrakt und vermischt sich dort mit der Verbrennungsluft. Kurz vor dem oberen Totpunkt spritzt der Motor eine reduzierte Dieselmenge ein. Diese entzündet sich wie gewohnt und setzt das Gas-Luft-Gemisch in Brand. Der Motor bleibt mechanisch weitgehend unangetastet: gleiche Kolben, gleiche Pleuel, gleiche Verdichtung.

Das ist die Stärke des Verfahrens und zugleich seine Grenze. Weil kein neuer Motor eingebaut wird, bleiben Investition und Werkstattzeit überschaubar. Weil aber ein Dieselmotor mit Gas betrieben wird, den niemand für Gas ausgelegt hat, entscheidet die Qualität der Steuerung über alles – Verbrauch, Emissionen, Motorlebensdauer.

Für einen Fuhrparkleiter ist zunächst nur eines wichtig: Dual-Fuel ist keine Umstellung, sondern eine Ergänzung. Das Fahrzeug behält seinen Dieseltank und kann jederzeit vollständig auf Diesel zurückfallen. Diese Rückfallebene ist der Grund, warum sich Speditionen mit dem Konzept leichter tun als mit reinen Gasfahrzeugen. Wenn auf einer Route keine LNG-Tankstelle liegt, steht das Fahrzeug trotzdem nicht.

Der Fachbegriff für das Verfahren lautet Zündstrahlverfahren. Die verbleibende Dieselmenge – der Zündstrahl – ersetzt die Zündkerze. Je nach Betriebspunkt liegt sie zwischen fünf und rund 40 Prozent der ursprünglichen Einspritzmenge.

Ein Dual-Fuel-System besteht im Kern aus fünf Baugruppen:

• Gasspeicher. Bei LNG ein vakuumisolierter Kryotank, bei CNG Druckflaschen mit 200 bar. Der LNG-Tank hat die deutlich höhere Energiedichte und ist deshalb im Fernverkehr die praktikablere Lösung.
• Verdampfer und Druckregler. Flüssiges Erdgas bei −162 °C muss vor dem Motor gasförmig und temperiert vorliegen. Dafür sorgt ein Wärmetauscher im Kühlkreislauf.
• Gasrail mit Einblasventilen. Pro Zylinder ein Ventil, angesteuert im Millisekundenbereich.
• Steuergerät. Das Herz des Systems. Es liest die Signale des Motorsteuergeräts mit, berechnet den Gasanteil und reduziert die Dieselmenge entsprechend.
• Sicherheitskette. Absperrventile, Überdrucksicherung, Gaswarnsensorik, Notabschaltung. Dieser Teil ist nicht optional und wird bei der Abnahme besonders geprüft.

Der kritische Punkt ist die Steuerung. Gas verbrennt langsamer als Diesel. Wird zu viel Gas bei zu hoher Last eingeblasen, steigt das Klopfrisiko. Wird bei niedriger Last zu viel eingeblasen, verbrennt das magere Gemisch unvollständig – der Verbrauch steigt und Methan entweicht unverbrannt. Ein gutes System regelt deshalb den Gasanteil kontinuierlich über Drehzahl, Last, Kühlmittel- und Ansauglufttemperatur.

Die Substitutionsrate gibt an, welcher Anteil der Energie aus Gas statt aus Diesel stammt. Sie ist die einzige Zahl, die im Angebot wirklich zählt – und die am häufigsten geschönt wird.

Der Grund: Es gibt zwei Arten, sie anzugeben. Die Spitzensubstitution beschreibt den besten Betriebspunkt, meist konstante Autobahnfahrt bei hoher Last. Die Durchschnittssubstitution beschreibt den realen Zyklus einschließlich Kaltstart, Leerlauf, Stadtverkehr und Rangieren. Zwischen beiden Werten liegen leicht 25 Prozentpunkte.

Warum das so stark schwankt, liegt an der Physik. Im Leerlauf und bei geringer Last ist das Gemisch mager, die Verbrennung instabil – hier fährt jedes System mit hohem Dieselanteil oder schaltet die Gaszufuhr ganz ab. Auch der Kaltstart läuft immer rein mit Diesel, weil der Verdampfer Motorwärme braucht.

Praktische Konsequenz: Bevor Sie ein Angebot bewerten, brauchen Sie Ihre eigenen Daten. Wir arbeiten mit den Auswertungen aus dem Flottenmanagementsystem – Jahresfahrleistung, Anteil Autobahn, Durchschnittsgeschwindigkeit, Standzeiten. Wer diese Zahlen nicht sehen will, bevor er rechnet, rechnet nicht ernsthaft.

* Beispielrechnung, keine Zusicherung. Ergebnisse hängen von Fahrzeug, Route, Fahrleistung und Preisniveau ab. Annahmen und Quellen ansehen

Die Alternative zu Dual-Fuel ist der reine Gasmotor. Ihn bauen Hersteller wie Iveco, Scania und Volvo ab Werk – als Ottomotor mit Zündkerze und stöchiometrischer Verbrennung. Er verbrennt ausschließlich Methan, kennt keinen Dieseltank und erreicht die 100-prozentige Substitution.

Die ehrliche Empfehlung lautet: Steht die Ersatzbeschaffung ohnehin an und liegt Ihre Route an einem LNG-Korridor, ist das Mono-Gas-Neufahrzeug meistens die sauberere Lösung – technisch wie zulassungsrechtlich. Dual-Fuel spielt seine Stärke dort aus, wo Fahrzeuge mit mehreren Jahren Restlaufzeit im Bestand stehen und eine Neubeschaffung wirtschaftlich nicht darstellbar ist.

Wer beide Wege gegeneinander rechnen will, findet die Zahlen im Kostenrechner und die Grundlagen im LNG-Umrüstungsleitfaden.

Hier wird es unbequem, und deshalb steht dieser Abschnitt bewusst nicht am Ende. Ein moderner Euro-VI-Lkw hat eine fein abgestimmte Abgasnachbehandlung: Oxidationskatalysator, Partikelfilter, SCR-Katalysator mit AdBlue-Eindüsung. Diese Kette ist auf Dieselabgas ausgelegt.

Im Gasbetrieb ändert sich die Abgaszusammensetzung. Die Abgastemperatur kann sinken, was die SCR-Wirkung beeinträchtigt. Die Rußbildung geht deutlich zurück – das entlastet den Partikelfilter, kann aber dessen Regeneration verändern. Und es tritt ein Schadstoff auf, den ein Dieselmotor nicht kennt: unverbranntes Methan.

Methanschlupf entsteht, wenn Gas in Zonen gelangt, in denen die Flamme nicht ankommt – etwa im Feuersteg zwischen Kolben und Zylinderwand. Ein normaler Oxidationskatalysator wird damit kaum fertig, weil Methan erst bei hohen Temperaturen umgesetzt wird. Systeme, die den Klimavorteil ernst nehmen, brauchen entweder eine sehr präzise Verbrennungsführung oder einen Methan-Oxidationskatalysator.

Für die Bewertung des CO₂-Vorteils heißt das: Der Tank-to-Wheel-Vergleich zu Diesel fällt zugunsten von Gas aus, der tatsächliche Klimaeffekt hängt aber am Schlupf und an der Vorkette des Gases. Deshalb steht in unseren Unterlagen immer beides – Tank-to-Wheel und die Einschränkung dazu. Die Herleitung liegt offen auf der Seite Berechnungsgrundlage.

Der eigentliche Engpass bei Dual-Fuel in Deutschland ist nicht die Technik, sondern der Zulassungsweg. Für Pkw-Gasanlagen existiert mit der UN-R115 ein etabliertes System von Systemgenehmigungen. Für schwere Nutzfahrzeuge mit Dual-Fuel-Nachrüstung ist die Lage dünner: Nur wenige Systeme haben eine breite Genehmigung für gängige europäische Motorvarianten.

Der Weg, der bleibt und der belastbar ist, führt über die Einzelabnahme:

1. Vorabklärung mit dem Technischen Dienst. Bevor eine Schraube gedreht wird, wird der Prüfumfang mit dem amtlich anerkannten Sachverständigen abgestimmt: welche Nachweise, welche Messungen, welche Dokumentation.
2. Komponentennachweis. Alle gasführenden Bauteile müssen nach UN-R110 zugelassen sein – Tank, Ventile, Leitungen, Druckregler. Ohne diese Nachweise beginnt die Prüfung gar nicht erst.
3. Einbaudokumentation. Leitungsführung, Befestigung, Belüftung des Tankraums, Kennzeichnung, Abstände zu Wärmequellen. Alles fotografisch und zeichnerisch belegt.
4. Abnahme nach § 21 StVZO. Der Sachverständige prüft das konkrete Fahrzeug und stellt das Gutachten aus.
5. Eintragung. Die Zulassungsstelle trägt die Änderung in die Fahrzeugpapiere ein. Erst danach ist das Fahrzeug rechtssicher im Einsatz.

Bei einer Flotte gleicher Fahrzeuge lohnt es sich, dieses Verfahren einmal sauber am Erstfahrzeug durchzuziehen und die Dokumentation als Baumuster für die Folgefahrzeuge zu nutzen. Das verkürzt Prüfzeit und Kosten je Fahrzeug erheblich – vorausgesetzt, die Fahrzeuge sind tatsächlich baugleich inklusive Motorvariante und Abgasnorm.

Wichtig zur Maut: Die vollständige Mautbefreiung für Erdgas-Lkw ist zum 01.01.2024 entfallen. Seither gilt die CO₂-differenzierte Maut. Ein pauschaler Mautvorteil für Gasfahrzeuge besteht nicht mehr; die Einstufung erfolgt nach CO₂-Emissionsklasse. Wer damit heute noch wirbt, arbeitet mit veralteten Zahlen.

Eine Dual-Fuel-Umrüstung am schweren Lkw ist eine fünfstellige Investition je Fahrzeug. Die Spanne hängt an Tankgröße, Motorvariante, Aufwand für die Einzelabnahme und daran, ob es sich um ein Erstfahrzeug oder ein Folgefahrzeug einer Baureihe handelt. Ein belastbares Angebot entsteht erst nach Sichtung von Fahrzeugschein, Motordaten und Einsatzprofil.

Die Rechnung hat immer dieselben vier Größen:

• Jahresfahrleistung – unter etwa 60.000 km wird es für schwere Fahrzeuge schnell eng.
• Erreichbare Ø-Substitutionsrate aus Ihrem realen Fahrprofil.
• Preisdifferenz Diesel zu LNG je Energieeinheit, nicht je Liter oder Kilogramm.
• Restlaufzeit des Fahrzeugs im Bestand – unter vier Jahren rechnet es sich selten.

Es gibt Konstellationen, in denen wir abraten, und wir sagen das lieber vor dem Auftrag als danach: geringe Jahresfahrleistung, überwiegend Verteilerverkehr, Fahrzeuge kurz vor dem Verkauf, Routen ohne LNG-Tankstelle in erreichbarer Nähe. In solchen Fällen ist HVO100 als Drop-in-Kraftstoff häufig der wirtschaftlichere Weg – dazu haben wir einen eigenen Kostenvergleich geschrieben.

* Beispielrechnung, keine Zusicherung. Ergebnisse hängen von Fahrzeug, Route, Fahrleistung und Preisniveau ab. Annahmen und Quellen ansehen

Der Markt für Gasnachrüstungen im Nutzfahrzeugbereich ist unübersichtlich. Diese sechs Fragen trennen belastbare Angebote von Werbeversprechen – stellen Sie sie jedem Anbieter, auch uns.