Energietechnik Industrie setzt auf Blockheizkraftwerke und Pflanzenöl

Seit sieben Jahren fördert der Gesetzgeber Stromerzeugung aus erneuerbaren Energieträgern. Statt fossiler Brennstoffe verwenden umweltfreundliche Blockheizkraftwerke (BHKW) heute unter anderem Pflanzenöl. Prominente Industrieunternehmen wie die Rittal-Werke sind auf den Umweltzug aufgesprungen und betreiben BHKW mit dem nachwachsenden Energieträger.

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OSWALD Elektromotoren GmbH

Conductix-Wampfler GmbH

Maxon Motor GmbH

Würz Energy GmbH

Rittal GmbH & Co. KG

Klimaschutz und steigende Energiepreise legen eine rasant anwachsende Bedeutung von Palmöl als erneuerbarem Energieträger nahe. In einer aktuellen Studie „Regenwald für Biodiesel?“ zieht vor diesem Hintergrund der World Wide Fund for Nature (WWF) als eine der größten internationalen Naturschutzorganisationen ein positives Fazit für die Klimagasbilanz des Biokraftstoffs Palmöl.

Etablierte Maschinenbauer bieten auch Blockheizkraftwerke an

„Bei der Verbrennung von Pflanzenöl wird nur so viel Kohlendioxid freigesetzt, wie durch das Wachstum der Pflanzen gebunden wird“, erläutert Josef Rihm, Geschäftsführer von Würz Energy, einem Anbieter von BHKW auf Pflanzenölbasis. In diesem Segment bewegen sich neben dem jungen Unternehmen zahlreiche traditionsreiche Marken. Nicht zuletzt treten Maschinenbauer wie MAN, Deutz oder Scania, die schwerpunktmäßig Motoren liefern, als Anbieter von BHKW-Technik auf.

Die umweltfreundlichen Energiespender arbeiten effizient: Erreicht die traditionelle Stromerzeugung einen Gesamtwirkungsgrad von rund 40%, erzielen BHKW einen wesentlich höheren Wert – bis 86% schaffen die „Kraftklötze“. Mit Hilfe dieser Energietechnik reduzieren Betreiber ihren herkömmlichen Brennstoffbedarf erheblich. Die Unternehmen leisten zudem durch die neutrale CO2-Bilanz einen entscheidenden Beitrag zum Umweltschutz.

Staat fördert Kraft-Wärme-Kopplung mit Zuschüssen

Die Grundvoraussetzung für eine staatliche Förderung nach dem Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz besteht darin, die bei der Stromproduktion entstehende Wärme sinnvoll und vollständig zu nutzen. „Wer die volle Förderung aus den Einspeisevergütungen genießen möchte, muss die thermische Energie gemäß den Rechtsnormen in gleicher Größenordnung nutzen“, so Rihm.

Oft verkaufen Betreiber den generierten Strom an den örtlichen Stromversorger und erhalten dafür einen per Gesetz geregelten Vergütungssatz – es gilt der Satz des Jahres der Inbetriebnahme. Ein praktisches Beispiel zur Illustration: Ein Betrieb mit 11 000 m2 beheizter Hochglasfläche erzeugte 2006 elektrische Energie in Höhe von 2,516 Mwh und verbrauchte dabei 500 t Palmöl. „Mit der abgegebenen Wärme könnten wir 150 Häuser jährlich beheizen“, rechnet der Betreiber vor. An konkreten Förderungen erhielt er letztes Jahr bis zu 150 kW/h 11,3 Cent Mindeststromvergütung durchs EEG, zwei Cent KWK-Zuschlag plus den Nachwachsende-Rohstoffe-Bonus (Nawaro-Bonus) von sechs Cent.

Viele Anlagen setzen auf das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung. Die dezentrale Nutzung der bereitgestellten Energieträger Elektrizität und Wärme spielt dabei die Hauptrolle. Ein Motor treibt einen Generator an, der elektrischen Strom produziert. Die Abwärme wandelt ein Wärmetauscher in Heizwasser um. Abgase aus dem Verbrennungsprozess enthalten Energie und erzeugen Prozessdampf oder erwärmen das Brauchwasser.

Kühlwasser der Blockheizkraftwerke ist für die Raumbeheizung nutzbar

Als konventionelle Methode zur Kraft-Wärme-Kopplung dienen Dampfturbine, Verbrennungsmotor sowie Gasturbine. Neuere Techniken wie die Brennstoffzelle oder der Stirlingmotor erweitern das Portfolio. Weil bei Verbrennungsmotoren ein großer Teil der Abwärme im Kühlwasser anfällt, bergen Motorenanlagen vor allem im Bereich der Raumwärmetemperatur-Bereitstellung Vorteile.

Herzstück eines BHKW kann ein spezifizierter Dieselmotor sein. Dieselmotoren sehen sich beim Verbrennen von Pflanzenöl mit spezifischen Problemen konfrontiert: Pflanzenöl ist wesentlich zähflüssiger und beinhaltet weniger Energie als Diesel. Sojaöl fügt wegen seines hohen Jod- und Säureanteils den Motorkomponenten durch Oxidationsprozesse schnell Schädigungen zu.

Bei Palmöl kommt das Problem der Verfestigung hinzu, denn Palmöl bleibt nur bei einer bestimmten Temperatur flüssig, unterhalb dieser Temperatur wird es fest. Daher müssen die Motoren mit konstant hoher Temperatur laufen und benötigen gleichmäßige Rücklauftemperaturen.

Darüber hinaus reagieren Motoren – im Gegensatz zu Menschen – negativ auf den hohen Anteil ungesättigter Fettsäuren im Pflanzenöl. Ein hoher Anteil gesättigter Fettsäuren lässt eine höhere thermische Belastung des Pflanzenöl-Moleküls zu. Das wiederum hilft beim Einstellen der Fließfähigkeit. Zusätzlich beinhaltet Pflanzenöl weniger Energie als Dieselkraftstoff und seine Siedepunkte liegen deutlich über denjenigen von Diesel.

Dieselmotoren für Blockheizkraftwerke müssen an Pflanzenöl angepasst werden

Diese Vielzahl an unterschiedlichen Eigenschaften erfordert eine umfangreiche Modifikation an Einspritzkomponenten und Motorperipherie. Eine Lösungsmöglichkeit ist der Einsatz von Motoren mit Pumpe-Düse-System oder Pumpe-Leitung-Düse. Diese präzisen Bauteile müssen zuvor entsprechend den vom Pflanzenöl diktierten Anforderungen modifiziert werden.

Weil jedes Öl eine bestimmte Dichte und Fettsättigung besitzt und die Ernteergebnisse ölhaltiger Pflanzen Schwankungen unterliegen, suchen die Entwicklungs-Ingenieure nach wie vor nach Möglichkeiten, ein Kraftwerk für verschiedene Ölsorten tauglich zu machen. Bei Würz führte dies zur Erfindung eines mittlerweile patentierten Regelsteuerkennfeldes.

Spezielle Steuerung für Dieselmotoren

Mit dieser Steuerung rüstet das Unternehmen die modifizierten Dieselmotoren für die Zufuhr verschiedener Ölsorten. Das Kraftstoff-Aufbereitungsmodul erfüllt drei wesentliche Aufgaben: Es temperiert, filtriert und expandiert. Dadurch passen sich Fließfähigkeit, Kompressibilität und Filtrationsstufe den Erfordernissen der Motoren an. Die Parameter werden über das Regelsteuerkennfeld gesteuert.

Sollte es zu Marktschwankungen und Ernteeinbrüchen kommen, schenkt das Regelsteuerkennfeld Unabhängigkeit von diesen Faktoren und hochpreisigen Rohstoffhändlern. Entscheidet sich das Unternehmen aus Kostengründen für eine andere Ölsorte, lassen sich die neuen Parameter in die Software integrieren. MM

Claudia Nimmesgern ist Journalistin in 20148 Hamburg, c.nimmesgern@agentur-borgmeier.de

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