Emissionsmessungen


Biogasanlagen - Erfahrungen der chemlab GmbH bei Emissionsmessungen in der Praxis


Die chemlab GmbH hat bis Ende des Jahres 2009 über 1.000 Emissionsmessungen an Biogasanlagen durchgeführt. Die hier gewonnenen Erfahrungen sind im Folgenden dargestellt, um Betreibern und anderen Interessenten Praxistipps zu vermitteln, wie die Anlagen sicherer und umweltschonender betrieben werden können.

Diese Vielzahl von Messungen haben folgendes gezeigt:


  • Zündstrahler der älteren Generation (80 – 100 kW) haben ab einer gewissen Laufleistung Probleme mit dem Staubgrenzwert. Neuere Modelle (ab Baujahr ca. 2005) halten den Grenzwert in der Regel ein.

  • Ursächlich für die Formaldehydbildung sind, gem. einer Studie der TU-München, wahrscheinlich zum einen Spaltmaße innerhalb des Zylinders (punktuelle Flammenlöschung) und sogenannte „kalte Zonen“ (inhomogenes Flammenbild) bei der Verbrennung sowie eine zu geringe Brennraumtemperatur.
    Die Studie konnte keinen signifikannten Einfluss des sog. „Spülverlustes“ auf die Formaldehydkonzentration im Abgas feststellen.

  • Die Einhaltung des in der TA Luft geforderten Grenzwertes für Formaldehyd von 60 mg/m³ stellt ohne Abgasreinigungsanlage (Katalysator / Thermoreaktor o. ä.) für die meisten Motoren (egal von welchem Hersteller oder ob Gas- oder Zündstrahlmotor) ein Problem dar.

  • Die Unterschreitung des im EEG genannten Grenzwertes von 40 mg/m³ zur Beantragung des Emissionsbonus ist in der Regel nur durch den Einbau einer Abgasreinigungsanlage  (s. o.) sicher realisierbar.

  • Eine kleine Verbesserung stellt die Erhöhung der Brennraumtemperatur dar, um eine vollständigere Verbrennung zu erreichen. Dies wirkt sich aber nachteilig auf den Verschleiß des Motors aus.

  • Durch den Einbau eines Oxi-Kats kann die Formaldehydkonzentration deutlich gesenkt werden. (> 95 % der von chemlab gemessenen, mit einem Katalysator ausgerüsteten Anlagen halten den EEG-Grenzwert problemlos ein). Ein Nachteil bei der Verwendung eines Oxi-Kats ist dessen begrenzte Standzeit. Diese lässt sich nur durch eine Rohgasaufbereitung (Trocknung und Entschwefelung über Aktivkohlefilter) verbessern. Daraus folgt, dass sowohl der Katalysator als auch die Aktivkohle als Verschleißartikel zu sehen sind, und in regelmäßigen Abständen getauscht bzw. kontrolliert werden müssen.

  • Ein weiters Verfahren zu Abgasreinigung stellt der sog. Thermoreaktor an, welcher in der Lage ist, einen Zielwert von <20 mg/m³ zu erreichen.
    Die Nachteile dieses Verfahrens sind einerseits der hohe Anschaffungspreis, andererseits der mit dem Betrieb verbundene hohe Wartungsaufwand und erhöhte Betriebskosten (z. B. für das Brenngas der Bettenheizung).

  • Bei einer regelmäßigen Wartung der Motoren durch Servicetechniker des Herstellers (Stichwort: Einhaltung des Wartungsintervalls) ist eine Einhaltung der Grenzwerte für Kohlenmonoxid (CO) und Stickstoffoxide (NOx) meist kein Problem. Liegt der Messzeitpunkt für die Emissionsmessung allerdings vor den großen Wartungen des Motors, dann ist oftmals ein erhöhter CO-Wert zu beobachten. Dies resultiert aus Ablagerungen bzw. Verschmutzungen der Brennräume. Die Brennräume werden bei großen Wartungen gereinigt, wodurch die CO-Konzentration wieder unterhalb des Grenzwertes gebracht werden kann.

  • Die Emissionswerte von Schwefeldioxid sind durch regelmäßige Kontrolle des Rohgases und evtl. Zugabe von Fe(II)chlorid gut steuerbar. Zu hohe Schwefelwerte führen zu Ablagerungen im Motorraum und damit zu erhöhtem Verschleiß bzw. Festfressen des Motors.
    Nach Aussage zahlreicher unserer Kunden lassen sich die o. g. Ablagerungen durch den Einsatz einer Rohgasreinigung (Trocknung und Aktivkohlefilterung) deutlich minimieren, ebenso wurde uns von längeren Ölstandszeiten und einem geringeren Verschleiß der Zündkerzen berichtet.

  • Polychlorierte Dibenzodioxine und –furane (PCDD/F) sind bei keiner bisher durchgeführten Messung (nicht nur von chemlab) nachweisbar.

  • Bei Gasmangel (z. B. durch Reparatur am Gasspeicher bzw. Entfernen der Folie), d.h. bei Betrieb von Zündstrahlmotoren mit reinem Heizöl (ohne Gas), sind oft eine extreme Rußentwicklung und Ablagerungen in Abgasleitungen zu beobachten. Die Einhaltung der Staubgrenzwerte ist dann nahezu unmöglich, selbst bei anschließendem langem Betrieb unter Routinebedingungen. Eine Möglichkeit zur Abhilfe ist die kurzfristige Erhöhung der Abgastemperatur (sogenanntes „Freibrennen“ der Rohre), was jedoch den Nachteil hat, dass dann eine geringere Wärmeausbeute des BHKW bei erhöhtem Verschleiß am Motor auftritt.

Weitere allgemeine Erfahrungen sind:


  • Eine gleichmäßige und regelmäßige Fütterung führt zu einer konstanten Gasqualität und damit zu einem guten Dauerlauf der Motoren.

  • Moderne Zündstrahlmotoren  benötigen eine deutlich verringerte Zündölmenge (für einen modernen 250 kW Zündstrahler liegt der Zündölverbrauch z. B. bei ca. 1,5 – 2,5 l/h). Damit treten meist keine Probleme bei der Einhaltung des Staubgrenzwertes auf.

  • Gasmotoren sind empfindlicher gegenüber Schwankungen in der Gasqualität. Dafür besitzen sie eine höhere Leistungsausbeute und es entstehen keine Kosten für Heizöl.

  • Es treten oftmals Probleme der Entmischung des Rohgases im Gasspeicher auf. Leichtere Gase (z.B. H2) setzen sich oben ab, bzw. schwerere Gase (z. B. NH3) unten. Durch Ansaugen bzw. Verbrennen dieser Gase können dann starke Schwankungen der CO- bzw. NOx-Werte entstehen. Leider ist hier keine Einstellung möglich.

  • „Wassersäcke“ in den Gasleitungen führen zu einem sehr unruhigen Motorlauf. Dadurch kommt es zu hohen bzw. stark schwankenden CO-  und NOx-Werten.

  • Bei Einsatz von Luft- bzw. Wasserwärmetauschern kann eine z. T. zu starke Abkühlung der Verbrennungsgase auftreten. In diesem Fall kann es zu Korrosion der abgasführenden Teile kommen. Deshalb sollte man hier auf die Dimensionierung und die eingesetzten Materialien achten.

  • Wichtig ist weiterhin, dass eine regelmäßige Wartung und Kontrolle der Motoren durch einen Techniker erfolgt (Wechsel der Einspritzdüsen bzw. Zündkerzen, Ersatz des Luftfilters, Ölwechsel, Reinigung des Brennraums … usw.). Dies  gewährleistet in der Regel dauerhafte Einhaltung der Grenzwerte und einen störungsfreien und wirtschaftlichen Betrieb der Anlage.



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letzte Änderung 28.01.2010