Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Einsatz alternativer Brennstoffe aus Synthese- und Hydrotreatment-Verfahren zur Hauswärmebereitstellung in bestehender Anlagentechnik

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Überprüfung der Langzeitbetriebssicherheit von bestehender Anlagentechnik zur Hauswärmebereitstellung beim Einsatz von paraffinischen und Oxygenat-Brennstoffen als Heizölsubstitut. Sowohl die Beimischung als auch die Nutzung von reinem Alternativbrennstoff soll überprüft werden. Zudem wird die Langzeitlagerstabilität von Mischungen untersucht.

Das Forschungsvorhaben ist in zwei Phasen unterteilt. Die erste Phase beinhaltet grundlegende verbrennungstechnische Voruntersuchungen mit verschiedenen Beimischungsgraden paraffinischer und Oxygenat-Brennstoffe. Diese werden in marktüblichen Heizölbrennern hinsichtlich ihrer Einsetzbarkeit getestet. Die hier gewonnenen Erkenntnisse werden auf die Langzeitversuche von ca. 6.000 h übertragen. Im Langzeitbetrieb werden vor allem die Einhaltung der Abgasemissionen, die Sensorik, die Vermeidung von Materialschäden an bspw. Kunststoffdichtungen und das Auftreten von Ablagerungen in brennstoffführenden Bauteilen untersucht. Zur Überprüfung der Langzeitlagerstabilität werden verschiedene Brennstoffmischungen unter alterungsfördernden Bedingungen gelagert. Periodisch werden unter anderem die Oxidationsstabilität bestimmt und visuelle Begutachtungen durchgeführt.

Die erwarteten Forschungsergebnisse beinhalten Aussagen zur Langzeitbetriebssicherheit bei der Nutzung von alternativen flüssigen Energieträgern. Bei auftretenden Problemen z. B. mit der Sensorik, der Stabilität der Verbrennung oder bei der Lagerung der Brennstoffmischungen werden Handlungsanweisungen erarbeitet um einen störungsfreien Betrieb über die gesamte Brennerlebensdauer zu gewährleisten.

KMU können die Ergebnisse nutzen um Neugeräte passend zu entwickeln und bestehende Anlagentechnik für die Nutzung von alternativen flüssigen Energieträgern fit zu machen. Additivhersteller können die Ergebnisse der Langzeitlagerstabilitätsuntersuchung nutzen und neue passende Additive entwickeln um die Lagerstabilität zu verbessern.

Ergebniszusammenfassung:

Der Einsatz von paraffinischen und PtL-Brennstoffen als Heizölsubstitut erfordert die Überprüfung der Betriebssicherheit von bestehender Anlagentechnik in der Hauswärmebereitstellung. In der vorliegenden Arbeit wurden marktübliche Heizungsanlagen mit Blends aus HEL mit paraffinischen und PtL-Brennstoffen betrieben. Deren Verwendbarkeit wurde mit Focus auf die Abgasemissionen, Einfluss auf die Sicherheitstechnik und das Auftreten von Ablagerungen und Schädigungen in brennstoffführenden Bauteilen untersucht. Der störungsfreie Betrieb konnte mit zwei ausgewählten Blends mit 25 % (V/V) und 75 % (V/V) HVO über 6000 h nachgewiesen werden. Unterschiede von Dichte, Brennwert und damit Luftbedarf der Blendkomponenten erfordern mit steigender Beimischungsquote Einstellungsanpassungen an den Brennern.

28 Brennstoffblends wurden unter alterungsfördernden Bedingungen gelagert. Die periodische Bestimmung alterungscharakteristischer Parameter zeigt eine ausreichende Langzeitlagerstabilität. Es konnten Handlungsanweisungen erarbeitet werden, mit deren Hilfe bestehende Anlagentechnik und innovative Hybridheizungstechnik für die Nutzung von alternativen flüssigen Energieträgern ertüchtigt werden kann.

Alle Brenner können mit Brennstoffmischungen aus HEL und paraffinischen Brennstoffen (HVO, GtL) störungsfrei und mit niedrigen Emissionen betrieben werden. Einstellarbeiten oder technische Veränderungen sind nicht erforderlich. Eine Ablagerungsbildung konnte weder an brennstoffführenden Bauteilen noch auf der Kesselseite beobachtet werden. Eine Beimischung von OME erfordert technische Änderungen an allen Brennern. Diese betreffen zum einen die Verbrennung, zum anderen die brennstoffberührenden Bauteile aufgrund der von HEL abweichenden physikalischen und chemischen Eigenschaften von OME. Aufgrund von gequollenen Dichtungen kam es an allen Brennern zu Störungen. Mit Einlagerungsversuchen konnten alternative Werkstoffe für Dichtungen identifiziert werden.