Hitzekollaps im BHKW

Drohender Hitzekollaps für Biogas-Motoren

Biogas-Blockheizkraftwerke in Containeraufstellung droht in diesen Tagen der Hitzekollaps. Die BHKW-Container haben keine starke Isolierung und sind der starken Sonneneinstrahlung ausgeliefert. Alle Kühleinrichtungen arbeiten nun auf Hochtouren, um dem Biogas-Aggregat die geforderte Leistung zu ermöglichen, ohne Schaden zu nehmen. Die externe Aufheizung des Containers führt zu hohen Raumlufttemperaturen, die in Verbindung mit der Strahlungswärme des laufenden Motors die Gemischkühlung vor große Aufgaben stellt.

Mechanik und Elektronik leiden in gleicher Weise unter der Hitze

Bei den hohen sommerlichen Temperaturen kommen nicht nur der Motor ins Schwitzen, sondern auch die Schaltschränke. Deren Komponenten erleiden den Hitzekollaps, wenn die elektronischen Bauelemente Temperaturen von mehr als 45°C ausgesetzt sind. Das wird auch in Schaltschrankräumen zum Problem, wenn es nur eine Lüftung dieses Raumes gibt und kein Klimagerät zur Kühlung im Schaltschrank. Stehen die Schaltschränke an einer südlich ausgerichteten Containerwand, strahlt diese Wand mit zum Teil deutlich mehr als 45°C in den Schaltschrank auf die dort an der Rückseite verbauten Komponenten.

Wenn es die Kühlkreisläufe für den Motor und das Gemisch nicht mehr packen, dann schützt den Motor nur noch eine Leistungsreduktion in Verbindung mit einer Klopfsensorik. Die wenigsten Kühlkreisläufe wurden auf Außentemperaturen von 35°C ausgelegt, daher leiden viele Biogas-BHKWs in Containeraufstellung bei diesen Außentemperaturen unter Hitzestress. Zum Hitzekollaps kommt es dann, wenn es keine Schutzeinrichtungen gibt. Dauerhaftes Klopfen des Biogasmotors endet oft mit einem Kolbenfresser. Daher sind Warnmeldungen der Motorsteuerung unbedingt ernst zu nehmen, um kapitale Motorschäden zu verhindern.

Wie sich Betreiber gegen den Hitzekollaps schützen können

Gerade bei knapp ausgelegten Kühlkreisläufen müssen die vorhandenen in guter Verfassung sein. Dazu gehören unter anderem

  • kalkfreie Wärmetauscher,
  • ausreichend hoher Kühlmitteldruck, entlüftete Kühlkreisläufe,
  • kein Ölnebeldampf im Gemischkühler und
  • Notkühler ohne “Bioteppich”

Wärmetauscher sollten stets mit ausreichender Verschmutzungs- und Leistungsreserve dimensioniert sein. Anlagenbauer weichen aus Kosten- und Wetbewerbsgründen hiervon oft ab, die Konsequenzen erlebt der Betreiber erst im Sommer. Dann reduziert jedes Grad weniger Bauteiltemperatur den Verschleiß oder das Schadensrisiko. Betroffene Bauteile sind Zylinderköpfe, Kolben, Laufbuchsen und Zündkerzen, deren Standzeiten sinken oder zum Versagen mit Motorschaden führen.

Wenn es die Kühlkreisläufe nicht ausreichend schaffen, ist eine Leistungsreduktion in der Größenordnung von 5 bis 20 % das kleinere Übel im Vergleich zum Motoschaden mit Instandsetzungs- und Betriebsunterbrechungskosten.

Generatoren mögen es auch nicht so heiß

Frische Raumluft durchströmt zuerst den Generator und dann erst am Motor entlang. Die Kühlkanäle des Generators nehmen so “kalte” Frischluft auf. Und sorgen dafür, dass Wicklungen, Kabelverbindungen und elektronische Komponenten nicht zu heiß werden und verspröden. Dies funktioniert aber nur, wenn die Zuluft frei von Staub und Schmutz ist, da sich anderenfalls die Kühlkanäle zusetzen. Ein weiterer Grund, nur gefilterte Frischluft in den BHKW-Container zu lassen. Auch die Zuluftführung ist zu beachten: ein Teil des Luftstromes muss die Chance haben, in den Generator hineinzukommen und nicht nur über den Generatorkasten hinwegzufegen…

Für Schaltschränke sind diese Maßnahmen zur Vorbeugung angezeigt:

  • Ungestörter Luftstrom zur Be- und Entlüftung im Schaltschrank
  • Ausreichend groß bemessene Querschnitte zur Schaltschrankraum-Belüftung
  • Isolierung des Schaltschrankraumes zum Motorbetriebsraum hin (inkl. Kabelschächte)
  • Einsatz eines kleinen Klimagerätes im Schaltschrank (thermostatgesteuert)

Bei Schaltschränken im Betriebsraum des Biogasaggregates sollten diese (mit dem Generator) zuerst von der Frischluft angeströmt werden, damit deren Komponenten überleben. Hilfreich sind auch hier bauteilnah eingesetzte kleine Klimageräte in den Schaltschränken.

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