Wenn Sie eine Tankstelle anfahren und mühelos die Zapfpistole greifen und dem Gurgeln des Benzins lauschen, das Ihren Tank füllt, werden Sie Zeuge eines technischen Wunders, das die meisten Fahrer als selbstverständlich betrachten. Die bescheidene Zapfpistole, ein Gerät, das über mehr als ein Jahrhundert Innovation perfektioniert wurde, enthält mehr technische Raffinesse, als man auf den ersten Blick sieht.

Die Zapfpistole existiert schon vor dem Automobil selbst. 1885 erfand der amerikanische Erfinder Sylvanus Bowser aus Indiana die erste Kraftstoffpumpe – obwohl sie nicht für Autos konzipiert war. Seine ursprüngliche "Benzin"-Pumpe lieferte Kerosin für Lampen und Öfen. Bowsers spätere Verbesserungen, einschließlich Sicherheitsmerkmalen und Schläuchen, machten seine Erfindung schließlich für Automobile geeignet. Sein Vermächtnis ist so stark, dass einige Länder Zapfpistolen immer noch als "Bowsers" bezeichnen.

Der norwegische Erfinder John J. Tokheim patentierte 1901 unabhängig ein weiteres Kraftstoffpumpendesign und etablierte eine Marke, die zum Synonym für Kraftstoffausgabetechnologie werden sollte. Das Unternehmen Tokheim wurde 2016 von dem Kraftstoffeinzelhandelsriesen OPW übernommen, wodurch seine Position in der Branche gefestigt wurde.

Vor modernen Messpumpen verfügten frühe Zapfpistolen über transparente, graduierte Glaszylinder. Die Angestellten pumpten zunächst Kraftstoff in diese sichtbaren Kammern, so dass die Kunden die Menge überprüfen konnten, bevor sie durch Schwerkraft in die Fahrzeugtanks gelangte. Dieses Glas-und-Schwerkraft-System gewährleistete Transparenz bei Transaktionen in einer Zeit vor standardisierten Messungen.

Mit dem Fortschritt der Technologie wichen die Glaszylinder kleinen Glaskugeln, die Turbinen enthielten. Die sich drehende Turbine lieferte eine visuelle Bestätigung, dass Kraftstoff floss. Gilbarco führte 1911 die erste kommerzielle Messkraftstoffpumpe ohne diese visuelle Anzeige ein, so dass sich die Kunden auf die Kalibrierung des Tankstellenbesitzers verlassen mussten – ein Beweis für die sich entwickelnde Geschäftsethik.

Heutige Zapfpistolen kombinieren hochentwickelte Elektronik mit Präzisionsmechanik. Der elektronische "Kopf" fungiert als Gehirn und beherbergt einen eingebetteten Computer, der die Pumpvorgänge steuert, Anzeigen ansteuert und mit den Point-of-Sale-Systemen der Tankstelle kommuniziert. Der mechanische Teil übernimmt die eigentliche Kraftstoffausgabe durch ein integriertes System aus Elektromotoren, Pumpeneinheiten, Messgeräten, Impulsgebern und Ventilen.

In wärmeren Klimazonen, insbesondere in ganz Europa, verwenden viele Tankstellen Unterwasserpumpen, die direkt in Kraftstofflagertanks installiert sind. Diese Tauchpumpen eliminieren Dampfblaseneffekte bei heißem Wetter und bewältigen effizient längere Entfernungen zwischen Tanks und Zapfsäulen.

Moderne Zapfpistolen haben sich über die einfache Kraftstoffausgabe hinaus entwickelt und verfügen jetzt über Funktionen wie Mehrfachkraftstoffauswahl, Selbstbedienungs-Zahlungsabwicklung und Identifikationssysteme für Angestellte.

Die Betankungsgeschwindigkeiten variieren je nach Fahrzeugtyp erheblich. Leichte Personenkraftwagen tanken in der Regel mit etwa 13 Gallonen (50 Litern) pro Minute in den USA, wo die Rate auf 10 Gallonen (38 Liter) pro Minute begrenzt ist. Nutzfahrzeuge tanken viel schneller – bis zu 40 Gallonen (150 Liter) pro Minute in den USA und 34 Gallonen (130 Liter) pro Minute in Großbritannien.

Diese Einschränkungen gibt es aus gutem Grund. Übermäßige Durchflussraten können die Dampfrückgewinnungssysteme von Fahrzeugen überlasten und möglicherweise Kraftstoffverschüttungen verursachen, die Umweltgefahren und Sicherheitsrisiken darstellen. Der Durchmesser des Kraftstoff-Einfüllstutzens eines Fahrzeugs bestimmt letztendlich seine maximale sichere Durchflussrate.

Die farbcodierten Griffe an Zapfpistolen dienen einem wichtigen Zweck, obwohl die spezifischen Farbschemata international variieren. Europäische Tankstellen verwenden typischerweise Schwarz für Diesel und Grün für unverbleites Benzin, während amerikanische Tankstellen oft Grün für Diesel, Gelb für E85-Ethanol und andere Farben (Schwarz, Rot, Weiß oder Blau) für verschiedene Benzinsorten verwenden.

Um Fehlbetankung zu verhindern, weisen Zapfpistolen-Designs physische Unterschiede auf. Diesel-Zapfpistolen haben größere Durchmesser, die nicht in Benzin-Einfüllstutzen passen, während verbleite Benzin-Zapfpistolen (wo sie noch verwendet werden) breiter sind als ihre bleifreien Pendants. Diese mechanischen Sicherheitsvorkehrungen ergänzen die visuelle Farbcodierung.

Einige fortschrittliche Zapfpistolen können zwei verschiedene Kraftstoffe mischen und so kundenspezifische Mischungen für spezifische Bedürfnisse erstellen. Diese Technologie dient mehreren Zwecken: Mischen von Öl mit Benzin für Zweitaktmotoren, Kombinieren von Kraftstoffen mit hoher und niedriger Oktanzahl zur Herstellung von Zwischensorten oder Mischen von Wasserstoff mit komprimiertem Erdgas (HCNG).

Für Einzelhändler bietet die Mischtechnologie Vorteile bei der Lagerhaltung. Durch die Lagerung von nur zwei Basiskraftstoffen können Tankstellen drei verschiedene Sorten anbieten, was die Kapitaleffizienz, die Lagerauslastung und den Produktumsatz verbessert.

Die genaue Kraftstoffmessung ist nach wie vor die wichtigste Funktion der Zapfpistole. Moderne Systeme verwenden typischerweise Vier-Takt-Kolbenmessgeräte mit elektronischen Encodern, die mechanische Bewegung in elektrische Impulse umwandeln. Während ältere Zapfpistolen Messgeräte direkt mit mechanischen Anzeigen verbanden, wandeln zeitgenössische Versionen diese Impulse in digitale Anzeigen um.

Die Messung von Benzin stellt einzigartige Herausforderungen dar, da sich die Flüssigkeit mit Temperaturänderungen ausdehnt und zusammenzieht – etwa 4,5-mal mehr als Wasser bei 68 °F (20 °C). Um Fairness zu gewährleisten, legen die Regierungen strenge Messstandards fest.

In den USA schreibt das National Institute of Standards and Technology (NIST) in Handbook 44 vor, dass die Kraftstoffmessungen einen Fehler von 0,3 % nicht überschreiten dürfen. Bei einem Kauf von 10 Gallonen (37,9 Litern) muss das tatsächlich gelieferte Volumen zwischen 9,97 und 10,03 Gallonen (37,7-38,0 Litern) liegen.

Die Referenztemperatur für die Benzinvolumenmessung beträgt 60 °F (15 °C). Bei diesem Standard würden sich 10 Gallonen Benzin bei 85 °F (29 °C) auf etwa 10,15 Gallonen (38,4 Liter) ausdehnen, aber bei 30 °F (-1 °C) auf etwa 9,83 Gallonen (37,2 Liter) zusammenziehen. Während sich die Volumina unterscheiden, bleibt der Energiegehalt konstant. Interessanterweise enthält Benzin, das bei 30 °F gekauft wird, etwa 3,2 % mehr potentielle Energie als das gleiche nominale Volumen, das bei 85 °F gekauft wird.

Moderne unterirdische Lagertanks, die typischerweise aus abgedichteten, nichtmetallischen Materialien (manchmal mit doppelwandiger Isolierung) hergestellt werden, tragen dazu bei, die Kraftstofftemperaturen trotz atmosphärischer Schwankungen zu stabilisieren. Während die Lufttemperaturen jährlich zwischen 30 °F und 85 °F schwanken können, bleiben die Temperaturen in unterirdischen Tanks aufgrund der isolierenden Eigenschaften des umgebenden Bodens relativ konstant.

Derzeit implementiert nur Kanada eine automatische Temperaturkompensation an Kraftstofftankstellen, während Großbritannien auf das System umstellt. Die USA haben diese Technologie nicht übernommen, was etwa 0,1 % zusätzliche Messunsicherheit mit sich bringt.

Regierungen weltweit unterhalten eine strenge Aufsicht über Kraftstoffausrüstung. In den USA testen und zertifizieren staatliche Messämter Zapfpistolen und verhängen Geldstrafen bei Nichteinhaltung. Kanadas Bundesbehörde Measurement Canada übt ähnliche Funktionen aus. Alle zertifizierten Zapfpistolen müssen Inspektionsdaten und -ergebnisse zur Transparenz für die Verbraucher anzeigen.

Einige Nationen, wie Mexiko, führen Überraschungsinspektionen durch, um betrügerische Messungen zu verhindern. Diese regulatorischen Rahmenbedingungen tragen dazu bei, das öffentliche Vertrauen in Kraftstofftransaktionen aufrechtzuerhalten.

Da alternative Kraftstoffe an Bedeutung gewinnen, entwickelt sich die Zapfpistolen-Technologie weiter. Wasserstofftankstellen entstehen, wobei die Messungen auf dem Gewicht (Kilogramm) und nicht auf dem Volumen basieren. Die US-Standards erlauben nicht mehr als 2,0 % Fehler bei der Wasserstoffausgabe.

Intelligente Zapfpistolen integrieren mehr Sensoren und Steuerungssysteme für verbesserte Präzision, Sicherheit und Komfort. Zukünftige Iterationen können eine fortschrittliche Dampfrückgewinnung, eine automatisierte Zahlungsintegration und eine Echtzeit-Qualitätsüberwachung umfassen.

• Das automatische Abschaltventil wurde 1939 von Richard C. Corson erfunden, der sich von Toilettentankmechanismen inspirieren ließ.
• Abreißventile verhindern Unfall durch Wegfahren, indem sie den Schlauch trennen, wenn ein Kunde vergisst, die Zapfpistole zu entfernen.
• In Taiwan, Australien und Großbritannien erfordert das Selbstbedienungstanken, dass die Zapfpistole kontinuierlich gehalten wird, bis das Tanken abgeschlossen ist oder eine voreingestellte Menge erreicht ist.

Wenn Sie das nächste Mal eine Zapfpistole in die Hand nehmen, denken Sie an das Jahrhundert der Innovation in Ihren Händen – eine perfekte Verbindung von Maschinenbau und elektronischer Steuerung, die präzise Mengen an sorgfältig gemessener Energie liefert, um unsere Welt in Bewegung zu halten.