Störungen im BHKW haben viele Ursachen. Viele Ausfälle können Sie vermeiden, wie folgende technische Lösungen zeigen.
In Biogasanlagen gehört das Blockheizkraftwerk (BHKW) zu den Risiko-Komponenten: Ungeplante Stillstände sorgen zusammen mit den Reparaturkosten und Umsatzausfällen für empfindliche Gewinneinbußen. Auf dem „Fachsymposium 2017“ der IG Biogasmotoren zeigten Experten Anfang September in Hamburg, welche Schadensfälle häufig auftreten und wie Sie diesen vorbeugen können. Wir haben die wichtigsten Erkenntnisse zusammengefasst.
1. Gas richtig entfeuchten
Das aus dem Fermenter kommende Biogas ist rund 40 °C warm, mit Wasser gesättigt und enthält Schwefel. Schwefel und Wasser sollten vor der Verbrennung im Motor abgeschieden werden. Passiert das nicht fachgerecht, bildet sich in Verbindung mit Katalysatoren schweflige Säure, die den Abgastrakt und den Abgaswärmetauscher irreparabel schädigen. Der Anlagenhersteller Aprovis rät daher dazu, das System Gaskühlung und Aktivkohlefilter auf die jeweilige Anlage individuell abzustimmen. Gerade die Flexibilisierung erfordere eine maßgeschneiderte Lösung.
2. Überhitzung im AWT vermeiden
Der Abgaswärmetauscher (AWT) ist ein wichtiges Bauteil, weil er die Wärme aus dem Motorabgas auf den Heizwasserkreislauf überträgt. Bei falscher Wasserqualität kann es im Abgas-eintritt des AWT zu Überhitzungsschäden kommen. Ursachen können Ablagerungen in der Wasserleitung aufgrund von Kalk oder „gecracktem“ Glykol sein. Schäden am Abgasaustritt entstehen, wenn im Brenngas noch Schwefelwasserstoff enthalten ist und das Abgas zu weit abkühlt. Ist dagegen kein Schwefel im Brenngas vorhanden, kann das Abgas auch weiter als die bisher bekannten 180 °C abgekühlt werden. Das steigert laut Aprovis die Wärmeausbeute des AWT um 16 %. Die Abgasaustrittstemperatur sollte daher immer in Abhängigkeit des Schwefelwasserstoffgehaltes und des Wärmebedarfes festgelegt werden.
3. Richtige Gasqualität einhalten
Ein Aktivkohlefilter dient dazu, die letzten Reste Schwefelwasserstoff (H2S) aus dem Biogas zu entfernen. Die aktivierte Kohle besitzt eine große Oberfläche. Schwefelwasserstoff reagiert in den Poren der Kohle mit Sauerstoff zu Schwefel und Wasser. Die Schwefelablagerung wird als „Beladung“ bezeichnet. Für eine optimale Funktion der Aktivkohle braucht sie Temperaturen von über 20 °C, empfiehlt der Anbieter Necatec. Die Beladungsleistung sinkt bei zu feuchtem oder zu trockenem Gas. Optimal ist eine relative Gasfeuchte von 50 %. Der Sauerstoffgehalt sollte bei über 0,5 Volumenprozent liegen.
Wichtig ist, dass die Betreiber bei der Auswahl der Kohle auf Qualitätsunterschiede achten. Diese gibt es u.a. bei der Porengröße der Kohle, der Menge der katalytischen Stoffe, der Herstellungsart (Dotierung) oder dem pH-Wert. Diese Eigenschaften wirken sich auf die Standzeit der Aktivkohle und damit auf die Betriebskosten aus.
4. Passenden Frostschutz wählen
Das häufig im Kühlwasser enthaltene Frostschutzmittel Glykol kann zu Problemen im Kühlkreislauf führen. Dabei werden Bestandteile des Glykols so umgewandelt, dass es wie ein Lösungsmittel wirkt und z.B. Dichtungen oder Kompensatoren zerstört. Außerdem hinterlässt es Ablagerungen z.B. im Abgaswärmetauscher bei lokaler Überhitzung. Die zerstörten bzw. gelösten Teile werden in den Leitungen und Bauteilen verteilt.
Typische Anzeichen eines Glykolproblems sind ein Druckanstieg im Kühlwassersystem durch Gasbildung oder ein unangenehmer Geruch nach Chemikalien, so die Erfahrungen des Dienstleisters ABX Energy Services.
Um das Problem zu beseitigen, müssen Bauteile getauscht und die Leitungen gereinigt werden. Neues Glykol sollte eine möglichst hohe Siedetemperatur und die Zulassung vom Motorenhersteller haben. Wichtig ist, dass Wasserqualität und der Volumenstrom den Herstellervorgaben entsprechen.
5. Wärmetauscher reinigen
Die Leistung von Abgaswärmetauschern (AWT) sinkt, wenn sich Ablagerungen z.B. aus Schwefel in den Rohren des AWT bilden. Gerade bei Bio-gasanlagen mit Katalysatoren tritt das Problem häufig auf, weil dieser auch Schwefeldioxid im Abgas zu Schwefeltrioxid (SO3) oxidiert. Mit dem im Abgas enthaltenen Wasserdampf entsteht sofort schwefelige Säure. „Eine Reinigung ist zu empfehlen, wenn die Abgastemperatur am Austritt des AWT steigt bzw. wenn sich der Druckverlust nach dem AWT oder dem Katalysator erhöht, rät ABX Energy Services. Hierzu sollten Betreiber darauf achten, dass die BHKW-Servicetechniker regelmäßig den Abgasgegendruck vor dem AWT bzw. dem Katalysator sowie die Abgastemperatur nach dem Abgaswärmetauscher messen. Auch müssen sie die Biogasqualität genau überwachen. So werden Probleme rechtzeitig erkannt.
6. Auf Ölqualität achten
Höhere NOx-Emissionen aus Biogas-BHKW können die Qualität des Schmieröls beeinflussen. Damit sinkt die Ölstandzeit und erhöht die Betriebskosten. Viele Servicetechniker stellen die Motoren so ein, dass sie mit etwas weniger Sauerstoffüberschuss verbrennen. Das führt zu weniger Zündaussetzern und erhöht den mechanischen Wirkungsgrad, beschreibt der Mineralölanbieter Chevron. Dieses Vorgehen erhöht allerdings aufgrund höherer Brennraumtemperaturen die NOx- Emissionen und lässt das Schmieröl schneller altern. Denn wegen der Temperaturbelastung zerfallen langkettige Kohlenwasserstoffe im Schmieröl früher. Chevron rät dazu, dass die Servicetechniker bei der Wartung den optimalen Betriebspunkt für den Magermixmotor einstellen. Auch sollten Betreiber das Motoröl regelmäßig analysieren lassen, um ein zu frühes oder zu spätes Wechseln zu vermeiden.
7. Silikatfreie Kühlmittel verwenden
Traditionelle Kühlmittel im Kühlkreislauf des Blockheizkraftwerks enthalten Silikate. Sie sollen Korrosion in den Leitungen vermeiden, in dem sich ein Silikatfilm auf die Leitungen legt. Dadurch wird der Wärmeübergang deutlich verringert – die Kühlleistung sinkt. Bei modernen Motoren aber kann laut Mineralölanbieter Chevron die Kühlwassertemperatur so stark ansteigen, dass das Kühlmedium zu sieden beginnt. Das kann dazu führen, dass der Silikatfilm aufplatzt und sich rußartige Partikel im Kühlkreislauf ansammeln. Chevron rät daher dazu, nur silikatfreie Kühlmittel zu verwenden. Diese sollten allerdings von den Motorenherstellern freigegeben sein.Hinrich Neumann
