No-Harm-Anwendungstest für Heizöl-Additive

Entwicklung eines No-Harm-Anwendungstests für Heizöl-Additive zur Vermeidung unerwünschter Nebenwirkungen von Additiven beim Einsatz in Heizöl-Brennersystemen

Kurzbeschreibung

Während die Zahl der Ölheizungen in den Jahren von 1996 bis 2015 lediglich um zirka 7 % (von 5,9 Mio. Anlagen auf 5,5 Mio. Anlagen) abgenommen hat, ist der Heizölabsatz im gleichen Zeitraum um beinahe 58 % (von 35,444 Mio. t auf 14,975 Mio. t) gesunken. Das heißt, bei nahezu gleich gebliebenem Heizungsbestand hat sich der Heizölabsatz nahezu halbiert. Der Großteil der Tankanlagen dürfte im Bestand geblieben sein, so dass bei gleicher Tankkapazität längere Zeit geheizt werden kann. Dadurch dürften sich die gängigen Lagerdauern der Brennstoffe erhöhen. Die längere Lagerung von Brennstoffen führt auch zu steigender Alterung der Brennstoffe und dem vermehrten Auftreten von Alterungsprodukten in den Brennstoffen. Die Entstehung von Alterungsprodukten kann durch Heizöl-Additive verzögert werden.

Wie im Mobilitätsbereich so muss auch in der Wärmeversorgung künftig der Ausstoß des Treibhausgases CO2 gesenkt werden. Die im Mobilitätsbereich als klimaschonende Alternative gehandelten biogenen Kraftstoffe der 2. Generation und synthetischen Kraftstoffe sind prinzipiell auch in Ölheizungen einsetzbar. Das heißt, auf absehbare Zeit könnte es auch in der Wärmeversorgung zu einer Brennstoffdiversifikation kommen. Durch die Beimischung neuer alternativer Brennstoffe zum Heizöl ändern sich dessen chemisch-physikalisch Eigenschaften. Damit die Betriebssicherheit und Lebensdauer von Ölheizungen erhalten bleibt, könnten die Brennstoffeigenschaften durch (gegebenenfalls neu zu entwickelnde) Additive entsprechend angepasst werden.

Innerhalb der am OWI durchgeführten industriellen Forschung konnte in seltenen Fällen eine Querreaktion zwischen Basisbrennstoff und Additiven beobachtet werden. Die Erfahrungen im Fahrzeugsektor und in Einzelfällen auch in der Auftragsforschung am OWI haben jedoch gezeigt, dass reine Laborprüfverfahren nicht immer in der Lage sind, Kombinationen aus Querreaktionen von Kraftstoffbestandteilen und ggf. Additiven unter den Einsatzbedingungen in der modernen Anwendungstechnik sicher festzustellen. Daher ist es wichtig im Vorfeld durch ein geeignetes Prüfverfahren sicherzustellen, dass die Additive, die die Eigenschaften des Brennstoffs verbessern sollen, selbst sicher sind.

 

Ziele des Projekts

Das Ziel des Projektes ist, eine einfache, standardisierte No-Harm-Prüfmethode für die Einsatzsicherheit neuer Brennstoffe und Additive als Ergänzung zu den analytischen Prüfverfahren zu entwickeln. Um die kostengünstige und schnelle No-Harm-Prüfung zu gewährleisten, soll der Test, bestehend aus Prüfstand und Prüfmethode, schnell durchführbar sein, wenig Probenvolumen benötigen und einen hohen Automatisierungsgrad bieten. Die Prüfdauer soll nach Möglichkeit weniger als 200 Stunden betragen. Das Probenvolumen soll ausreichend sein, um nach Testende optional chemische Analysen durchzuführen.

Die Herausforderung liegt darin, einen Anwendungstest für den Heizöleinsatz zu entwickeln und zu implementieren, der einerseits genügend der realen Einflüsse abbildet und idealerweise auch forciert, andererseits jedoch kostengünstig und schnell ist. Ein klassischer Langzeitverbrennungsversuch im Äquivalent einer Heizperiode geht hier mit zu hohen Kosten, einem zu hohem Brennstoffbedarf (mindestens 2.000 l) und einer zu langer Testdauer (mindestens 1.000 Betriebsstunden) einher. Die vollständige Abbildung des Additiv-Einsatzes ist nicht erforderlich, da der Test als Ergänzung, nicht als Ersatz zu den chemischen Analysen eingesetzt wird.

 

Arbeitsaufgaben OWI

  • Prüfstandentwicklung und -aufbau unter Berücksichtigung des Stands der Technik und der Ergebnisse aus Vorgängerprojekten
  • Bestimmung der optimalen Prüfparameter für die Kombination dieses Prüfstands mit der zuerst festzulegenden Probenmenge
  • Validierung des Prüfstands und Prüfkonzepts durch die Untersuchung verschiedener, nicht additivierter Basisheizöle sowie verschiedener kritischer Brennstoffe
  • Verifizierung, dass durch den Einsatz bekannt funktionierender Premiumware in dem Test kein „false positive“ generiert wird
  • Finale Definition des vorgeschlagenen No-Harm-Tests durch genaue Beschreibung des Prüfstands und der Prüfbedingungen.

 

Durchführende Forschungsstellen

OWI Oel-Waerme-Institut gGmbH, Herzogenrath

 

Projektförderung

Das IGF-Vorhaben 20689 N der Forschungsvereinigung Deutsche Wissenschaftliche Gesellschaft für Erdöl, Erdgas und Kohle e.V. – DGMK, Überseering 40, 22297 Hamburg wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

 

Projektlaufzeit

04/2019 bis 03/ 2021

 

Ansprechpartner

M.Sc. Karin Engeländer
Tel.: 02407/ 9518-148
E-Mail: K.Engelaender@owi-aachen.de