Auf einer Flasche Brennspiritus steht eine Zahl. Auf dem Sicherheitsdatenblatt desselben Produkts steht manchmal eine andere. Beide sind richtig, und der Unterschied zwischen ihnen ist genau der Anteil, den ein Campingkocher nie zu sehen bekommt.
Der Grund ist Wasser. Jeder Brennstoff, der Wasserstoff enthält — und das sind alle hier besprochenen —, erzeugt beim Verbrennen Wasserdampf. Ob man die Wärme mitzählt, die frei würde, wenn dieser Dampf wieder kondensiert, entscheidet über die Zahl.
Was Brennwert und Heizwert unterscheidet
Der Brennwert zählt die Kondensationswärme des Wasserdampfs mit, der Heizwert nicht. Sonst sind beide dasselbe: die Energie, die bei der vollständigen Verbrennung eines Kilogramms frei wird.
Im Heizungskeller ist die Unterscheidung Geld wert — ein Brennwertgerät heißt so, weil es genau diese Wärme zurückholt, indem es das Abgas so weit abkühlt, dass der Dampf kondensiert. Über einem Topf auf einem Sturmkocher passiert das nicht. Der Dampf steigt auf und nimmt seine Wärme mit.
Wie sich beide Werte aus einer gemessenen Größe herleiten
Aus der Standard-Verbrennungsenthalpie, geteilt durch die Molmasse — und für den Heizwert zusätzlich abzüglich der Verdampfungswärme des entstandenen Wassers.
Die Verbrennungsenthalpie ist eine gemessene Größe, keine Schätzung. Das NIST Chemistry WebBook führt sie für jeden dieser Stoffe mit der Studie, aus der sie stammt. Für Propan zum Beispiel 2.219,2 Kilojoule je Mol, gemessen von Pittam und Pilcher, 1972. Daraus wird:
Der Rechenweg am Beispiel Propan
- Verbrennungsenthalpie
- 2.219,2 kJ/mol gemessen, Pittam und Pilcher, 1972
- Molmasse
- 44,096 g/mol C₃H₈
- Brennwert
- 50,33 MJ/kg Enthalpie geteilt durch Molmasse
- Wasser je Molekül
- 4 mol × 44,0 kJ/mol Verdampfungswärme
- Heizwert
- 46,34 MJ/kg Brennwert abzüglich der Verdampfungswärme
Fundstelle: NIST Chemistry WebBook, Standard Reference Database 69
Der abgezogene Betrag ist nicht klein: Vier Mol Wasser je Mol Propan mal 44 Kilojoule sind 176 Kilojoule von ursprünglich rund 2 219 — knapp acht Prozent.
Die Zahlen für alle Campingbrennstoffe
| Brennstoff | Summenformel | Brennwert | Heizwert | Abstand | Messung |
|---|---|---|---|---|---|
| Propan | C₃H₈ | 50,33 MJ/kg | 46,34 MJ/kg | 7,9 % | Pittam und Pilcher, 1972 |
| Isobutan | C₄H₁₀ | 49,36 MJ/kg | 45,58 MJ/kg | 7,7 % | Pittam und Pilcher, 1972 |
| n-Butan | C₄H₁₀ | 49,51 MJ/kg | 45,72 MJ/kg | 7,6 % | Pittam und Pilcher, 1972 |
| Reinbenzin | Gemisch | — | 43,00 MJ/kg | — | Anhang III RL (EU) 2018/2001 |
| Ethanol (Brennspiritus) | C₂H₆O | 29,69 MJ/kg | 26,82 MJ/kg | 9,7 % | Chao und Rossini, 1965 |
| Hexamin (Trockenbrennstoff) | C₆H₁₂N₄ | 29,96 MJ/kg | 28,08 MJ/kg | 6,3 % | Månsson, Rapport und Sunner, 1970 |
Zwei Dinge fallen an dieser Tabelle auf.
Der Abstand wächst mit dem Wasserstoffanteil. Brennspiritus liegt mit 9,7 Prozent am höchsten, Trockenbrennstoff mit 6,3 Prozent am niedrigsten. Hexamethylentetramin enthält vier Stickstoffatome je Molekül, die beim Verbrennen kein Wasser bilden — deshalb fällt bei ihm weniger Kondensationswärme an, die man weglassen könnte.
Die drei Gase liegen praktisch gleichauf. Zwischen Propan, Isobutan und n-Butan liegt beim Heizwert weniger als ein Megajoule je Kilogramm. Für die Frage, wie viel Gas eine Tour braucht, ist die Mischung in der Kartusche also fast egal. Für die Frage, ob das Gas bei Frost überhaupt herauskommt, ist sie entscheidend — das ist der Gegenstand von Warum die Gaskartusche bei Kälte nachlässt.
Die Gegenprobe an einem Rechtsakt
Anhang III der Richtlinie (EU) 2018/2001 nennt für dieselben Stoffe Werte, die auf unter ein Prozent mit der Rechnung übereinstimmen — und er nennt sie ausdrücklich als unteren Heizwert.
| Stoff im Rechtsakt | Anhang III | hier gerechnet |
|---|---|---|
| Biopropan | 46 MJ/kg | 46,34 MJ/kg |
| Ethanol aus erneuerbaren Quellen | 27 MJ/kg | 26,82 MJ/kg |
| Ottokraftstoff | 43 MJ/kg | nicht rechenbar, kein Reinstoff |
Dass ein europäischer Rechtsakt und eine Messung aus dem Jahr 1972 dieselbe Zahl ergeben, ist kein Zufall — es ist der Beleg dafür, dass die Rechnung stimmt. Für Reinbenzin bleibt der Wert aus dem Rechtsakt stehen, weil es kein Reinstoff ist: Ein Kraftstoffgemisch hat keine Summenformel und damit auch keine Verbrennungsenthalpie je Mol.
Die dritte Gegenprobe: der Hersteller selbst
Esbit gibt für seinen Trockenbrennstoff „approx. 28 400 kJ/kg“ an. Der hier gerechnete Heizwert von Hexamethylentetramin liegt bei 28,08 Megajoule je Kilogramm — der Brennwert dagegen bei 29,96.
Die Herstellerangabe ist also der Heizwert, nicht der Brennwert. Das ist eine gute Nachricht: Sie ist die Zahl, mit der man planen kann. Esbit nennt daneben eine Zusammensetzung aus „methenamine and wax“, also Hexamin mit Wachsanteil — der reine Stoffwert ist damit eine Näherung an das Produkt, keine Identität.
Was daraus für die Packliste folgt
Wer den Brennstoff wechselt, wechselt die Masse, nicht nur die Bauart. Brennspiritus trägt rund 58 Prozent der Energie von Gas je Gramm. Für dieselbe Wassermenge braucht ein Spirituskocher also allein aus dem Heizwert heraus fast die doppelte Brennstoffmasse — und weil seine Bauart obendrein weniger Wärme in den Topf bringt, wird es in der Praxis noch mehr.
Das ist kein Argument gegen Spiritus. Ein Spiritusbrenner wiegt ein Zehntel eines Systemkochers, und bei einer Zwei-Tages-Tour wiegt das Gerät mehr als der Brennstoffunterschied. Ab welcher Tourlänge sich das dreht, rechnet der Brennstoff- und Wasserbedarfsrechner aus — er trägt genau diese Heizwerte im Modell.
Welche Angaben auf einer Gaskartusche stehen müssen und welche nicht, steht in Was EN 417 auf der Gaskartusche wirklich zusagt. Wie aus dem Heizwert eine Menge in Gramm wird, steht in Vom Liter Wasser zum Gramm Gas. Und die Einordnung aller drei Entscheidungen — Brennstoff, Bauart, Menge — steht im Themenbereich Kocher und Brennstoff.