Pflanzenöl – Energiequelle für Blockheizkraftwerke

 

Nach Schätzungen der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) wurde im Jahre 2001 auf rund 140.000 ha Basisfläche (2000: 75.000 ha) und 324.000 ha Stilllegungsfläche (2000: 333.000 ha) Raps angebaut. Pro Hektar kann mit einem Ölertrag von annähernd 1,6 Tonnen gerechnet werden.

Pflanzenöl gilt gemäß Biomasseverordnung (BiomasseV) als Biomasse. Durch das Erneuerbare-Energien Gesetz (EEG) wird für die Stromerzeugung aus Pflanzenöl bei der Einspeisung in das öffentliche Netz eine Mindestvergütung sowie verschiedene Boni garantiert. Nähere Informationen erhalten Sie hier.

Da sich das Pflanzenöl vom Dieselkraftstoff in wesentlichen physikalischen Eigenschaften wie z. B. der Viskosität, der Zündwilligkeit und der Dichte unterscheidet, werden zwei Wege der Anpassung hinsichtlich einer Motor-Brennstoff-Kombination beschritten. Zum einen kann der Motor und hierbei insbesondere das Verbrennungsverfahren an die speziellen Eigenschaften des originären (natürlichen) Pflanzenöls angepasst werden. Zum anderen kann der Pflanzenölbasierende Brennstoff an die technischen Begebenheiten der heute vorwiegend eingesetzten Dieselmotoren assimiliert werden. Dies geschieht in den meisten Fällen durch Umesterung sowie teilweise auch durch Zumischung von Benzin und Methanol (Tessol) oder durch Hydrotreating/Hydrocracking (Veba-Verfahren).

Originäres Pflanzenöl
Ein großes Problem bestand in der Vergangenheit darin, dass für Rapsöl, dem mit Abstand wichtigsten pflanzlichen Treibstoff in Deutschland, keine Qualitätsrichtlinie existierte. Am 23.05.2000 einigten sich Hersteller und Umrüster von Pflanzenölmotoren, Ölmühlenbetreiber und Wissenschaftler auf einen „Qualitätstandard für Rapsöl als Kraftstoff“ (siehe Tabelle). Dadurch können die Spezialmotoren nun ohne zusätzliche Probleme aufgrund einer differierenden Rapsölqualität betrieben werden.

Tabelle: Auszug aus dem Qualitätsstandard für Rapsöl als Kraftstoff (RK-Qualitätsstandard, Stand: Mai 2000)
Dichte (15°C)

mind. 900 kg/m3

 

max. 930 kg/m3

Flammpunkt (mit geschlossenem Tiegel nach Pensky-Martens)

mind. 220°C

Heizwert

mind. 35.000 kJ/kg

(mind. 9,72 kWh/kg bzw. 8,9 kWh/l)

Kinematische Viskosität

max. 38 mm2/s

Schwefelgehalt

max. 20 mg/kg

Phosphorgehalt

max. 15 mg/kg

Wassergehalt

max. 1.000 mg/kg

 

Beim Einsatzvon Pflanzenöl in den häufig verwendeten Heizöl-Dieselmotoren mit Mehrloch-Direkteinspritzung bilden sich Verbrennungsrückstände, die einen Dauerbetrieb ausschließen. Diese Ablagerungen können durch ein angepasstes Verbrennungsverfahren verhindert werden. Hierzu werden drei Verbrennungsverfahren eingesetzt: das Vor- und Wirbelkammerverfahren sowie die Direkteinspritzung. Außerdem muß das Kraftstoffsystem hinsichtlich Dimensionierung,
Toleranzen und Materialien auf die Eigenschaften der Pflanzenöle abgestimmt sein. Ggf. muß der Motorblock, die Ventile und das Pflanzenöl vorgewärmt werden, um eine Verkokung zu vermeiden.

Die Investitionen für einen Pflanzenöl-Spezialmotor liegen im Regelfall zwischen 10-50% über den notwendigen Investitionen eines Heizöl-Dieselmotors. Außerdem ist der Pflanzenölpreis mit rund 45-55 €-Cent höher als der Bezug von fossilem Heizöl.

Umesterung
Unter Umesterung bzw. Alkoholyse versteht man den Austausch eines im Ester (z. B. Pflanzenöl) gebundenen Alkohols (Glyzerin) durch einen anderen Alkohol (z. B. Methanol oder Ethanol). Da die Umesterung von Pflanzenöl mit Ethanol schwierig durchzuführen ist, wird für die Produktion von Pflanzenölkraftstoffen die Umesterung fast ausschließlich mit Methanol durchgeführt. Das Produkt aus diesem Verfahren, Pflanzenölmethylester bzw. (bei Raps) Rapsölmethylester (RME), ist in der Öffentlichkeit als Biodiesel bekannt.

Das veresterte Pflanzenöl kann ohne Probleme und ohne nennenswerte Modifikationen in Dieselmotoren verwendet
werden. Dadurch entfallen die höheren Investitionen für die Anschaffung eines Pflanzenöl-Spezialmotors. Dies ist
insbesondere dann interessant, wenn der Motor nur eine relativ geringe jährliche Nutzungsdauer aufweist und daher die
investitionsabhängigen Kosten dominieren. Durch die um rund 20% höheren Treibstoffpreise für Biodiesel gegenüber originärem Pflanzenöl wird der Vorteil des geringeren Invetitionsvolumens bei einer höheren Nutzungsdauer der Anlage schnell durch die höheren Betriebskosten aufgebraucht.

Der Einsatz von Pflanzenölmethylester wird gemäß der Biomasseverordnung (BiomasseV) nur in Anlagen geduldet, welche innerhalb einer Frist von drei Jahren nach Inkrafttreten dieser Verordnung (Juni 2001) in Betrieb gehen. Der Einsatz von Pflanzenölmethylester in den betreffenden Anlagen ist über die genannter Frist hinaus unter Gewährung der Mindestvergütung nach EEG möglich. Bei einem Einsatz von Pflanzenölmethylester in Anlagen, welche nach dieser Frist in Betrieb gehen, wird die Anerkennung als Biomasse und damit die Vergütung nach EEG verweigert.

 

Markus Gailfuß, BHKW-Infozentrum Rastatt

 



Download des Rapsöl-Qualitätsstandard als pdf-Datei

 

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