BHKW-Betrieb im Winter: 4 Tipps für den Umgang mit Kondensat

Winterliche Temperatur erhöhen die Kondensatbildung, Bildquelle:Pixabay

Normalerweise ist die Sorge ja groß, ob die Kühlung für Biogasmotoren für auskömmliche Temperaturen von Gemisch, Schmieröl und Kühlwasser ausreichend ist.

Dies ist bei frostigen Außentemperaturen zumeist unbegründet, da es die Kühleinrichtungen dann etwas leichter haben.

Abes es droht eine andere Gefahr, die bei tiefen Temperaturen leichtes Spiel hat: es bildet sich jede Menge Kondensat: im Biogas vor und nach der Aufbereitung und auf dem Weg zur Gasregelstrecke. Auch auskondensierte kalte Raumluft ist für zwei Komponenten nicht erwünscht, wie weiter unten beschrieben wird.

Selbst der Abgaswärmetauscher ist davor nicht gefeit, wenn der Motor einmal steht. Jeder Wartungsstop sorgt für sinkende Temperaturen in den Rohrleitungen und im Betriebsraum, wenn keine Heizung anspringt. Im Flex-Betrieb ist diese Thema noch wichtiger, da die Motoren täglich zweimal etliche Stunden stehen.

1. Biogasleitungen ab Nacherwärmung bis Eintritt in die Gasregelstrecke

Biogas kommt warm und wasserdampfgesättigt aus dem Fermenter und wird gekühlt, damit ein großer Teil der Feuchtigkeit über den Kondensatschacht das Biogas verlässt. Eine Restfeuchte bleibt im Biogas, die wird in der Aktivkohle für die Konvertierung von Schwefelwasserstoff auch benötigt. Das entfeuchtete Biogas wird auf ca. 25 °C erwärmt und gelangt mit 50% relativer Gasfeuchte in den Aktivkohlebehälter. Hat auch der Aktivkohlebehälter mit Inhalt diese Temperatur, wird die optimale Beladung der Aktivkohle erreicht. Wird dieses Optimum nicht erreicht, hält die Aktivkohle nicht die gewünschte Zeit und damit steigen hierfür die Betriebskosten.

Sind die Rohrleitungen und das Aktivkohlefiltergehäuse ungedämmt, ist es dort zu kalt und die Aktivkohle kann nicht optimal arbeiten. Jeder Motorstart mit kalten Biogas-Leitungen und kalter Aktivkohle sorgt für Schwefelwasserstoff im Schmieröl und im Motor. Mit allen unerwünschten Schäden und hohem Verschleiß.

Dies gilt in noch viel stärkerem Maße für den Flexbetrieb, da zweimal pro Tag gestartet wird – hier ist eine Vorwärmung der Bauteile von der Nacherwärmung bis zum Eintritt des Biogases in die Gasregelstrecke zwingend.

2. Ist die Generatorstillstandsheizung angeschlossen?

Die Frischluft wird oft über die Generatorseite dem Motor zugeführt: erst durchstreicht die kalte, feuchte Außenluft den Generator und dann am Biogasmotor vorbei. Bei Motorstillstand springt die Generatorstillstandsheizung an und schickt einen kleinen Heizstrom durch die Generatorwicklungen. Damit bleiben diese warm und kalte, feuchte Luft führt nicht zur Kondensatbildung an den Wicklungen und damit zu Rost. Bei fehlender Raumluftfilterung gelangt dann auch noch Schmutz in den Generator.

Jeder Generator verfügt über diese Schutzeinrichtung bei Motorstillstand, sie wird oft nur nicht angeschlossen. Der Sachverhalt lässt sich am Generator leicht überprüfen und korrigieren: die fehlende Steuerleitung und Heizstromversorgung kann gemäß Stromlaufplan für das Aggregat dann verlegt und angeschlossen werden.

3. Schaltschrank auch im Winter klimatisieren

Im Sommer droht der Hitzetod der elektronischen Bauteile, wenn an der Klimatisierung der Schaltschränke oder des Schaltschrankraumes gespart wurde. Die gilt im Winter auch, nur eben mit der Kondensatgefahr. Kalte Raumluft kondensiert an den Kontakten in den Schaltschränken und führt dort zur Rostbildung und zu Störungen.

Abhilfe kann auch nachträglich geschaffen werden, indem entweder der Schaltschrankraum selbst beheizt wird (günstiger als „Abzweig“ aus einem Warmwasserpuffer als elektrisch erzeugt). Oder mit einem kleinen Klimagerät, das temperaturgeregelt für das Wohlergehen des Schaltschrankes sorgt.

4. Kondensatabläufe Abgaswärmetauscher regelmäßig entleeren

Die Hauptverbrennungsprodukte des Biogasmotors sind Kohlendioxid und Wasserdampf. Solange Wasser als Dampf vorliegt, strömt es problemlos für die Bauteile über das Abgasrohr ins Freie. Vorher werden aber auch noch das Katalysatorgehäuse, der Abgaswärmetauscher und gegebenenfalls der Schalldämpfer durchströmt.

Jeder Motorstillstand sorgt dafür, dass Abgas sich abkühlt und auskondensiert – im Winter mehr als im Sommer. Mit anderen Bestandteilen wie Schwefelwasserstoff oder Chlor und Wasserstoff bilden sich auch Säuren, die Säure-Korrosion gerade am Abgaswärmetauscher verursachen.

Rostfraß an diesem Bauteil ist im Betrieb sehr unangenehm und teuer: gelangt dann Kühlwasser in die gasführenden Leitungen, besteht Wasserschlaggefahr für den Motor mit Totalschadentenzial. Und den Abgaswärmetauscher rasch auszutauschen gelingt wegen der Lieferzeiten für diese Komponenten meist nicht. Dann ist der Betriebsunterbrechungsschaden auch noch hoch.

Es lohnt sich, in der kalten Jahreszeit die Kondensatabläufe (und die Kondensatschächte der Biogasleitungen ebenso) im Auge zu behalten und regelmäßig zu entleeren. Für den Flexbetrieb gilt dies wegen der größeren Anzahl an Kalt-Warm-Wechseln in den Rohrleitungen und gasdurchströmten Bauteilen noch mit größerem Ausrufungszeichen.

Fachsymposium in Leipheim: BHKW-Betriebskosten optimieren

Betreiber erhalten Tipps zur Kostensenkung

Das Echo auf die Fachvorträge des zurückliegenden Fachsymposiums in Hamburg anfang September war ausgesprochen positiv. Süddeutsche Biogasanlagen-Betreiber baten darum, die Veranstaltung in Leipheim zu wiederholen.

Die Referenten erklärten sich dazu bereit und das Führungsteam des IG Biogasmotoren beschloss, ein ebenso anspruchvolles Programm im März 2018 den Betreibern vorzustellen.

Im ersten Themenblock wird es um Fragen der Biogasaufbereitung und ihre anlagentechnischen Lösungen gehen. Diese ersparen Betreibern ungeplante Stillstände mit den damit verbundenen Kosten.

Damit hohe Brennraumtemperaturen nicht zum Hitzetod des Motors führen

Auch in der Kühlmittelauswahl steckt Brisanz. Damit der Wärmehaushalt des Biogasmotors in Ordnung bleibt, ist auf die richtige Zusammensetzung des Kühlmittels in den Kühlkreisläufen zu achten. Da die hochbelasteten Motoren ohnehin schon an der thermischen Belastungsgrenze arbeiten, wirken sich Fehler gleich mit gravierenden Schäden aus.

Das, was dem Motor schadet, ist an anderer Stelle gewünscht: Nutzwärmeauskopplung wird nach wie vor wirtschaftlich unterschätzt bzw. nicht angemessen genutzt. Hier spielt die Planung der Wärmeübertragungs-Komponenten eine große Rolle. Mit dem „groben Schätzeisen“ dimensionierte Wärmetauscher werden dem Wärmebedarf der Kunden nicht gerecht. Dies bringt nur den Betreiber und Lieferanten ins Schwitzen, weil unter Umständen teure Ersatzbrennstoffe verfeuert werden müssen. Wie es besser und kostengünstiger geht, zeigen Referenten mit ihren Beispielprojekten.

Betreiber verlieren oder gewinnen in der Betriebsführung ihren Ertrag

Ein BHKW läuft nur so gut, wie die eingesetzten Komponenten aufeinander abgestimmt und dimensioniert sind. Gute Ausstattung kostet zu Beginn mehr Investment, senkt aber häufig Betriebskosten und schützt vor unnötigen Reparaturen. Dies gilt nicht nur für die Erstausstattung, sondern auch für die Qualität der eingesetzten Verschleißteile.

Die richtige Instandhaltungsstrategie bewahrt den Betreiber vor zu hohen Kosten und gibt ihm einen Überblick über den Verschleißzustand seines Aggregates. Dies ermöglicht eine Entscheidung über den wirtschaftlich optimalen Austauschzeitpunkt oder seinen Aufschub, wenn die Belastungen entsprechend reduziert werden. Für den Flexbetrieb sind Serviceunternehmen besonders gefordert, da diese individuelle Fahrpläne der Betreiber in nachvollziehbare Serviceangebote umsetzen müssen.

Wir werden in Kürze über die Details der geplanten Veranstaltung informieren und dann auch die Buchungsseite öffnen, damit Interessenten die Frühbucher-Rabatte nutzen können. Hier geht es zur Ankündigung .

Baustelle Biogas-BHKW-Service

Quelle Pixabay: Biogas-BHKW-Service stützt Ertragskraft

Die Teilnehmerauswertung des zurückliegenden Fachsymposiums Biogasmotoren brachte es an den Tag: es besteht offenbar massiver Handlungsbedarf aus Sicht der Betreiber zum Thema Biogas-BHKW-Service. Diese Fragen sind zu beantworten:

  1. Wie sieht eine zustandsorientierte Instandhaltung aus?
  2. Welche Schnittstellen und Messwerte sind relevant?
  3. Welche Erkenntnisse lassen sich aus der Schmierölanalyse und Abgaswerten gewinnen?
  4. Wie gelingt es, größere Transparenz in den Servicevereinbarungen zu gewinnen?
  5. Wie wird sichergestellt, dass Herstellervorgaben eingehalten werden?
  6. Was bringt ein Full-Service-Vertrag? Worauf ist zu achten?

Wenn aktuelle Betriebsvergleiche für die Instandhaltungskosten von BIogas-BHKWs betrachtet werden, fällt auf, dass die spezifischen Kosten pro produzierter Kilowattstunde (elektrisch) zwischen 0,8 Cent und mehr als 2,5 Cent schwanken. Ob ein Betrieb mit einem 500 kW Aggregat im Jahr 40.000 € oder 100.000 € für die Instandhaltung (ohne Schmieröl-Kosten) ausgibt, ist schon ein großer Unterschied. Ebenso spielt die Größe des Aggregates eine Rolle: ein 200 kW-Aggregat ist nach vorliegenden Erfahrungen etwas teurer pro produzierter Kilowattstunde als ein 1MW-Aggregat.

Starre Fristen oder zustandsabhängige Instandsetzung

Motoren-Hersteller und Servicebetriebe tun sich nach wie vor schwer mit der differenzierten Bewertung, wann bestimmte Instandsetzungsmaßnahmen notwendig sind und wann eine Verschiebung zu vertreten ist. Dies hängt in starkem Maße davon ab, welche ergänzenden Messungen an dem Biogasmotor vorgenommen werden, die den entsprechenden Verschleißzustand auch zutreffend abbilden.

Verschärft wird diese Thematik durch den zunehmenden Einsatz von Flex-Aggregaten, die mit ihrem Fahrplan deutlich von der klassischen Fahrweise „Volllast 24 Stunden 7 Tage“ abweichen. Hier sind Hersteller und Servicepartner gefordert, in Abhängigkeit der Fahrpläne eine passende Matrix zu erstellen, nach denen Serviceeinsätze gefahren und Servicekosten kalkuliert werden.

Die zukünftig relevante Fahrweise der bedarfsgerechten Strom- und Wärmeproduktion ruft laut nach diesen Informationen. Bislang bleibt dieser Ruf in der bestehenden Servicelandschaft noch weitestgehend ungehört.

Schnittstellen und Einbausituation prägen Instandhaltungskosten

Es gibt zahlreiche Schnittstellenthemen, die die Instandhaltungskosten eines Biogas-BHKWs stark beeinflussen:

  • Ungefilterte Fermenterbelüftung führt zu rasantem Laufbuchsenverschleiß,
  • Kondensat im Biogas sorgt für Störungen in der Gasregelstrecke
  • Kalte, feuchte, ungefilterte Raumluft lässt Generator-Wicklungen bei nicht aufgelegter Stillstandsheizung rosten

Dies sind nur drei kleine Beispiele, die Liste lässt sich beliebig verlängern. Das letzte Beispiel zeigt auch, wie sehr der Ausstattungsumfang und Einbauzustand des Aggregates Mehraufwendungen für Instandsetzungsarbeiten verursachen kann, die eigentlich überflüssig sind.

Mehr Messungen statt Meinung und Vermutung

Quelle Pixabay: Messen bringt sichere Erkenntnisse

Gerade wenn der Zustand oder eine Störung im Biogas-BHKW Rätsel aufgeben, hilft nur eine Messung. Oft sind es erst mehrere Parameter, die zu einer wirklich sicheren Ursachenanlyse führen. Wer hier sorgfältig misst, kann die Ursache des Schadens erkennen und wirksame Schadensprävention für die Zukunft betreiben. Und reduziert sich nicht auf Symptombekämpfung durch Austausch des defekten Bauteiles. Das neue Bauteil würde zwangsläufig bald das gleiche Schicksal erleiden. Was dies für die Kosten bedeutet, ist jedem Betreiber sicherlich klar.

Der Ausstattungsumfang mit Messtellen ist in Biogas-BHKWs höchst unterschiedlich, ebenso wie die Dokumentation der Messwerte. Es ist erstaunlich, wie wenige Betriebe den Schmierölverbrauch messen und nicht nur mit dem „dicken Daumen“ schätzen. Ein Durchflussmesser hierfür kostet nicht viel Geld, lässt sich nachrüsten und erlaubt dann eine Nachprüfung, ob der versprochene Ölverbrauch auch realisiert wird und wie der Verschleißzustand der Laufbuchsen, Kolben und Kolbenringe ist.

Zustandsbewertung durch kompetenten Biogas-BHKW-Service

Der „Zahlenfriedhof“ einer (regelmäßig durchgeführten) Schmierölanalyse bedarf der Interpretation für den Betreiber. Diese Informationen sind wichtige ergänzende Informationen zur Zustandsbeurteilung eines Biogasmotors. Sie geben Hinweise, wo der „Wohlfühlbereich“ des Motors verlassen wird und möglicherweise Instandsetzungsmaßnahmen vorgezogen werden müssen.

Die Interpretation der Messdaten – aus eigener Messung oder aus bereitgestellten Schmieröl- und Abgasanalysen – ist eine wichtige Beratungsleistung des Servicepartners. Diese trägt ganz wesentlich zum Verständnis des Betreibers für die abgeleiteten Instandsetzungsmaßnahmen bei.

Biogas-BHKW-Service: Kundenzufriedenheit oder Kundenfrust

Betreiber haben kein Interesse daran, Servicepartner ohne Not zu wechseln. Ein guter Servicepartner sorgt für problemlosen BHKW-Betrieb und kalkulierbare Kosten. Die Anlagenhistorie mit durchgehend bewerteten Betriebsdaten ermöglicht eine präzise Planung größerer Instandhaltungsarbeiten wie z.B. eine Revision.

Nicht nur für den flexiblen Anlagenbetrieb sondern auch für den (noch) normalen Vollastbetrieb sind transparente Servicevereinbarungen und -Verträge ein wertvoller Baustein des eigenen Instandhaltungskonzeptes. Für Finanzierer und Versicherer ist es oft die Grundlage für die vertragliche Zusammnearbeit und das Konditionenniveau. Die Bedeutung dieses Themas wird sich für Betreiber vor dem Hintergrund der sehr unterschiedlichen betriebswirtschaftlichen Ergebnisse des Geschäftszweiges Biogas eher noch verstärken.

Gute Marktchancen für kompetente Service-Anbieter

Für Unternehmen, die im Biogas-BHKW-Service aktiv sind, ist ein kompetenter Service der Schlüssel für eine langjährige Kundenbindung zu den Biogasanlagen-Betreibern, die auch oft über Ersatz- oder Erweiterungsinvestionen (im Rahmen einer Flexibilisierung) entscheidet. Dies rechtfertigt Investionen in gut ausgebildete und dezentral eingesetzte Servicekräfte sowie eine schnelle Ersatzteillogistik.

Die Bringschuld für die Kommunikation des Kundennutzens von Serviceleistungen und Servicevereinbarungen liegt eindeutig beim Anbieter. Den Betreibern sei in Erinnerung gerufen, dass sich ein guter Service durch hohe Verfügbarkeit, stressarmen Betrieb und geringe spezifische Kosten bezahlt macht.

Beispiele aus der Praxis belegen, dass bei einem Vergleich der Serviceangebote nicht nur die Kosten ausschlaggebend sein dürfen. Sondern auch der Leistungsumfang, die Verfügbarkeit vor Ort und die gewährten Garantien für die Anlagenverfügbarkeit.

Technische Betriebsführung und Instandhaltungskonzept

Der Betreiber des Biogas-BHKWs ist vor dem Gesetzgeber für den sicheren Betrieb verantwortlich. Versicherer und Banken erwarten eine laufzeitbegleitende Instandhaltung, die für einen wirtschaftlichen Betrieb der Anlage eine Voraussetzung ist. Sie schützt die Investition und sichert ihre Ertragskraft. Daran hat ja auch der Eigentümer der Anlage ein starkes Interesse.

Wir werden in einem neuen Seminarangebot zu diesem Thema auf die Rolle des Betreibers in seiner technischen Betriebsführung eingehen. Und auf die Anforderungen einer zustandsorientierten Instandhaltung durch einen kompetenten Biogas-BHKW-Service. Checklisten zu den einzelnen Themen und Muster für unterschiedlich Serviceverträge werden den Betreibern den Dialog mit den Anbietern erleichtern und eine valide Entscheidung für oder gegen ein Vertragsangebot begünden.