Emissionsmessungen


Biogasanlagen - Erfahrungen der chemlab GmbH bei Emissionsmessungen in der Praxis


Die chemlab GmbH hat bis Ende des Jahres 2014 √ľber 6000 Emissionsmessungen an Biogasanlagen durchgef√ľhrt. Die hier gewonnenen Erfahrungen sind im Folgenden dargestellt, um Betreibern und anderen Interessenten Praxistipps zu vermitteln, wie die Anlagen sicherer und umweltschonender betrieben werden k√∂nnen.

Diese Vielzahl von Messungen brachten folgende Erkenntnisse:


  • Gem√§ss einer Studie der TU-M√ľnchen k√∂nnen folgende Ursachen f√ľr die Formaldehydbildung mit grosser Wahrscheinlichkeit angenommen werden:
    • Spaltma√üe innerhalb des Zylinders (punktuelle Flammenl√∂schung)
    • „kalte Zonen“ (inhomogenes Flammenbild) bei der Verbrennung
    • geringe Brennraumtemperatur.
    Wobei diese Studie keinen signifikanten Einfluss des sog. „Sp√ľlverlustes“ auf die Formaldehydkonzentration im Abgas feststellen konnte.

  • Die Einhaltung des in der TA Luft geforderten Grenzwertes f√ľr Formaldehyd von 60 mg/m¬≥ stellt ohne Abgasreinigungsanlage (Katalysator / Thermoreaktor o. √§.) f√ľr die meisten Motoren ¬†¬†¬†¬†¬†(egal von welchem Hersteller oder ob Gas- oder Z√ľndstrahlmotor) ein Problem dar.

  • Die Unterschreitung des im EEG genannten Grenzwertes von 40 mg/m¬≥ zur Beantragung des Luftreinhaltebonus („Formaldehydbonus) ist in der Regel nur durch den Einbau einer Abgasreinigungsanlage  (s. o.) sicher und dauerhaft realisierbar.

  • Eine m√∂gliche Verbesserung stellt in Bezug auf die emittierten Formaldehydkonzentrationen die Erh√∂hung der Brennraumtemperatur dar, um eine vollst√§ndigere Verbrennung zu erreichen. Dies wirkt sich aber sehr nachteilig auf den Verschlei√ü und den Wirkungsgrad des Motors aus.

  • Durch den Einbau eines Oxi-Kats kann die Formaldehydkonzentration deutlich gesenkt werden. (> 95 % der von uns gemessenen, mit einem Katalysator ausger√ľsteten Anlagen halten den EEG-Grenzwert problemlos ein). Ein Nachteil bei der Verwendung eines Oxi-Kats ist dessen begrenzte Standzeit. Diese l√§sst sich nur durch eine Rohgasaufbereitung (Trocknung und anschlie√üende Entschwefelung √ľber einen Aktivkohlefilter) verbessern.

    Daraus folgt, dass sowohl der Katalysator als auch die Aktivkohle als Verschlei√üartikel zu sehen sind, und in regelm√§√üigen Abst√§nden getauscht bzw. kontrolliert werden m√ľssen.

    Eine normale Standzeit f√ľr die g√§ngigen Oxidationskatalysatoren betr√§gt ca. 1- 1,5 Jahre (8.000 bis ca. 13.000 Betriebsstunden); in Ausnahmef√§llen auch bis 2 Jahre.

  • Um eine Verl√§ngerung der o. g. Standzeiten der Katalysatoren zu erreichen ist eine Reinigung, nach Aussage diverser Hersteller, nicht oder nur sehr begrenzt zielf√ľhrend. Da durch die Reinigung nur der Belag auf der Oberfl√§che entfernt wird, aber keine Reaktivierung der Beschichtung erfolgt.
    Ist diese verbraucht ist die Umsatz-Lleistung des Katalysators so gering, dass eine dauerhafte sichere Einhaltung der geforderten Grenzwerte nicht gewährleistet werden kann.

  • Eine Alternative zu der Rohgasaufbereitung mittels Aktivkohle stellen sog. „Schwefelresistente“ Katalysatoren dar, wie sie mittlerweile von einigen Herstellern angeboten werden. Diese k√∂nnen ohne eine Vorentschwefelung betrieben werden ohne die von den Oxidationskatalysatoren bekannte S√§urebildung zu verursachen. Die Standzeit dieser speziellen Art ist allerdings √§hnlich wie bei den normalen Katalysatoren (s.o.).

  • Ein weiteres Verfahren zu Abgasreinigung stellt der sog. Thermoreaktor an, welcher in der Lage ist, einen Zielwert von <20 mg/m¬≥ zu erreichen.
    Die Nachteile dieses Verfahrens sind einerseits der hohe Anschaffungspreis, andererseits der mit dem Betrieb verbundene hohe Wartungsaufwand und erh√∂hte Betriebskosten (z. B. f√ľr das Brenngas der Bettenheizung).

  • Bei einer regelm√§√üigen Wartung der Motoren durch Servicetechniker des Herstellers (Stichwort: Einhaltung des Wartungsintervalls) ist eine Einhaltung der Grenzwerte f√ľr Kohlenmonoxid (CO) und Stickstoffoxide (NOx) meist kein Problem. Liegt der Messzeitpunkt f√ľr die Emissionsmessung allerdings vor den gro√üen Wartungen des Motors, dann ist oftmals ein erh√∂hter CO-Wert zu beobachten. Dies resultiert aus Ablagerungen bzw. Verschmutzungen der Brennr√§ume. Die Brennr√§ume werden bei gro√üen Wartungen gereinigt, wodurch die CO-Konzentration wieder unterhalb des Grenzwertes gebracht werden kann.

  • Die Emissionswerte von Schwefeldioxid sind durch regelm√§√üige Kontrolle des Rohgases und evtl. Zugabe von Fe(II)chlorid gut steuerbar. Zu hohe Schwefelwerte f√ľhren zu Ablagerungen im Motorraum und damit zu erh√∂htem Verschlei√ü 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 l√§ngeren √Ėlstandszeiten und einem geringeren Verschlei√ü der Z√ľndkerzen berichtet.

  • Polychlorierte Dibenzodioxine und ‚Äďfurane (PCDD/F) sind bei keiner bisher durchgef√ľhrten Messung (nicht nur von chemlab) nachweisbar

  • Bei Gasmangel (z. B. durch Reparatur am Gasspeicher bzw. Entfernen der Folie), d.h. bei Betrieb von Z√ľndstrahlmotoren mit reinem Z√ľnd√∂l (ohne Gas), sind oft eine extreme Ru√üentwicklung und Ablagerungen in Abgasleitungen zu beobachten. Die Einhaltung der Staubgrenzwerte ist dann nahezu unm√∂glich, selbst bei anschlie√üendem langem Betrieb unter Routinebedingungen. Eine M√∂glichkeit zur Abhilfe ist die kurzfristige Erh√∂hung der Abgastemperatur (sogenanntes „Freibrennen“ der Rohre), was jedoch den Nachteil hat, dass dann eine geringere W√§rmeausbeute des BHKW bei erh√∂htem Verschlei√ü 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 regelm√§√üige Wartung und Kontrolle der Motoren durch einen Techniker erfolgt (Wechsel der Einspritzd√ľsen bzw. Z√ľndkerzen, Ersatz des Luftfilters, √Ėlwechsel, Reinigung des Brennraums ‚Ķ usw.). Dies  gew√§hrleistet in der Regel dauerhafte Einhaltung der Grenzwerte und einen st√∂rungsfreien und wirtschaftlichen Betrieb der Anlage.



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letzte Änderung 28.01.2010