Brennstoff
In einem Großteil der Dampfkesselanlagen werden folgende Brennstoffe eingesetzt:
- Erdgas
- Heizöl
Die Brennstoffe sind nahezu überall verfügbar und aufgrund der weitgehenden Normung besitzen sie eine hohe Qualität.
Es können jedoch noch weitere Brennstoffe zur Dampferzeugung eingesetzt werden:
- Schweröl oder Mittelöl
- Sonstige Brenngase (z. B. Wasserstoff, Flüssiggas LNG)
- Biogene Brennstoffe (z. B. Schwachgase, Klär- und Biogase)
- Verunreinigte Nebenprodukte aus der chemischen Industrie (z. B. Styrol, Toluol)
- Nebenprodukte aus anderen Industrien (z. B. Tierfett, Fischöl)
Die Auswahl des Brennstoffs richtet sich zunächst nach der Verfügbarkeit am geplanten Aufstellungsort. Öl wird per Tanklastzug angeliefert, während für Gas eine Gasübergabestation aus dem Gasnetz vorhanden sein muss.
Bei hohen Anforderungen an die Versorgungssicherheit können auch zwei Brennstoffe an einem Kessel eingesetzt werden. Meist kommt dann Gas als Hauptbrennstoff und Heizöl als Ersatzbrennstoff zum Einsatz.
Als weiteres wichtiges Kriterium zur Auswahl des Brennstoffs ist die Wirtschaftlichkeit zu betrachten. Hierbei muss auf die exakte Vergleichbarkeit der Kostengegenüberstellung geachtet werden. Beim Brennstoff Gas kann der Vergleichspreis direkt aus der Gasabrechnung herangezogen oder aber beim Gasversorger angefragt werden. Die Heizöllieferpreise werden im Internet veröffentlicht.
Info zu Kriterien zur Brennstoffwahl zwischen Heizöl oder Erdgas
Außer den Brennstoffkosten sind die Nebenkosten für den Betrieb, die Wartung und die Inspektion von Kesselanlagen und evtl. die Raumkosten für Nebengebäude zu betrachten.
Insgesamt schneiden gasbetriebene Kessel i.d.R. etwas kostengünstiger ab, wodurch im letzten Jahr-zehnt auch viele bestehende Anlagen von Öl auf Gas- oder Dualbrenner umgerüstet wurden.
Neben den Kosten sind auch die Umweltauswirkungen bei der Verbrennung des eingesetzten Brennstoffs zu beachten. Hier spielen vor allem die am jeweiligen Aufstellort der Kesselanlage zugelassenen Emissionen eine große Rolle. Der Brennstoff Erdgas hat hierbei den geringeren Schadstoffausstoß bezüglich der CO2-, der NOx- und der SO2-Emissionen.
Heizöl
Beim Einsatz von Mineralölen als Brennstoff müssen insbesondere bei der Anlieferung, Lagerung und Verteilung zusätzlich unterschiedliche Anforderungen aus den wasser- und brandschutzrechtlichen Bestimmungen beachtet werden.
Wichtige Anforderungen an die Feuerungsanlagen sind in den länderspezifischen Feuerungsverordnungen (FeuV) enthalten. Anforderungen an die Heizöllagerung und den Heizöltransport sind in der Verordnung über Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen und über Fachbetriebe (VAwS) enthalten. Je nach Inhalt und Standort eines Heizöltanks schreiben die Bundesländer einmalige oder wiederkehrende Prüfungen durch Sachverständige vor.
Heizöl EL
Die Heizölsorte EL, extra leicht (flüssig), ist überall zuverlässig verfügbar und wird meist per Tanklastzug angeliefert.
Das Heizöl EL wird in Deutschland in folgenden Sorten angeboten:
- Heizöl EL Standard
- Heizöl EL schwefelarm
- Heizöl EL Bio
Die am häufigsten verwendete Heizölsorte ist das Heizöl EL schwefelarm mit einem maximalen Schwefelanteil von 50 mg/kg. Aufgrund der geringeren Besteuerung hat es inzwischen einen Marktanteil von nahezu 100 %. Es ist auch für Brennwerttechnik bestens geeignet, da es eine noch geringere Verschmutzungsneigung als Heizöl EL aufweist.
Heizöl EL Bio ist schwefelarmes Heizöl, dem bis zu 5, 10 oder 15 % flüssiger Brennstoff aus nachwachsenden Rohstoffen beigemischt ist. Dies ist derzeit in der Regel Biodiesel.
Die Mindestanforderungen und Prüfungen an Heizöl EL sind in der DIN 51603-1 festgelegt.
Anteil von Heizöl schwefelarm am Gesamtverbrauch in Deutschland (IWO – Institut für Wärme und Öltechnik)
Heizöl S
Die Heizölsorte S, schwer, wird bei Dampferzeugern fast ausschließlich in großen industriellen Anlagen eingesetzt. Es entsteht bei der Erdölraffination im unteren Teil, dem sogenannten Sumpf der Destillationskolonnen, wo die Erdölbestandteile mit einem hohen Siedepunkt abgezogen werden. Es enthält vorwiegend große, relativ schwere Moleküle wie längerkettige Alkane und Alkene, Cycloalkane und diverse aromatische Kohlenwasserstoffe. Hinzu kommen verschiedene Stickstoff- und Schwefelverbindungen.
Heizöl S ist zähflüssig und muss für den Transport durch Rohrleitungen auf über 60 °C erwärmt werden. Die für die Verbrennung notwendige Zerstäubungstemperatur liegt sogar zwischen 100 ... 160 °C. Dabei sind die Anforderungen an die Zerstäubungsviskosität bei Druckzerstäuberbrennern deutlich höher als bei Drehzerstäuberbrennern, weshalb das Heizöl auf höhere Temperaturen vorgewärmt werden muss.
Schweres Heizöl enthält bis zu 3,5 Ma-% Schwefel, neigt zu verstärkten Ablagerungen im Abgasweg und das Abgas sollte nicht unter den Säuretaupunkt von etwa 120 ... 150 °C abgekühlt werden. Außerdem sind mitunter besondere Maßnahmen zur Einhaltung der Abgasemissionen notwendig (z. B. Harnstoffeindüsung).
Die vielen Nachteile gegenüber Heizöl EL und Erdgas können i.d.R. nicht durch den niedrigeren Preis kompensiert werden.
Erdgas
Wenn am geplanten Aufstellungsort des Kessels eine Versorgung mit Erdgas verfügbar ist, empfiehlt sich oftmals der Einsatz von Erdgas. Durch den Anschluss an das Versorgungsnetz wird keine Brennstoffbevorratung benötigt und im liberalisierten Gasmarkt ist ein Anbieterwechsel problemlos möglich. Der Platzbedarf für die Gasübergabestation ist im Vergleich zum Öllagertank einschließlich der Nebenanlagen deutlich geringer. Zudem eignet sich Erdgas aus dem öffentlichen Netz uneingeschränkt für den Einsatz von Brennwerttechnik.
Ebenfalls für den Brennstoff Gas spricht, dass der Regelbereich für den Teillastbetrieb deutlich größer ist als für Öl. Während Ölbrenner meist nur einen Teillastbereich von 1:5 erreichen, können moderne Gasbrenner den doppelten Teillastbereich, also einen Regelbereich von bis zu 1:10 abdecken.
Für die Auslegung der Brennstoffversorgung mit Gas wird der Heizwert des Gases, der Gasfließdruck, welcher am Aufstellungsort des Kessels zur Verfügung steht, und die Angabe der maximal über den Gasanschluss zur Verfügung gestellten Wärmemengen benötigt. Diese Angaben erhält man vom örtlichen Gasnetzbetreiber.
Kriterien zur Brennstoffwahl zwischen Heizöl oder Erdgas
In folgender Tabelle sind die wichtigsten Einflussfaktoren zur Brennstoffauswahl zusammengefasst (Statistisches Bundesamt):
Kriterium |
Heizöl EL |
Erdgas |
Vor-/Nachteil für Erdgas |
Brennstofflager |
Ja |
Nein |
+ |
Anschluss |
Nein |
Ja |
– |
Überall verfügbar |
Ja |
Nein |
– |
Preisstabilität |
Nein |
Begrenzt ja (Abb. unten) |
+ |
Vorfinanzierung |
Ja (Vorrat) |
Nein |
+ |
Brennerkosten |
Neutral |
Erhöht |
– |
Regelbereich |
bis 1:5 |
bis 1:8 |
+ |
Heizflächenverschmutzung |
Gering |
Keine |
+ |
Brennwertnutzung |
Gut |
Sehr gut |
+ |
Brennstoffförderung |
Nötig |
Nicht nötig |
+ |
Schadstoffausstoß |
Gering |
Sehr gering |
+ |
CO2-Erzeugung |
~ 266 gCO2/kWh |
~ 200 gCO2/kWh |
+ |
Preisentwicklung Energieträger für Industriekunden Deutschland (Statistisches Bundesamt)
Elektrischer Strom |
Schweröl |
|||
Leichtes Heizöl |
Erdgas |
Hinweise (Statistisches Bundesamt):
- Gas, Strom: Angaben für Industriekunden, Preise inkl. Verbrauchssteuern, ohne Mehrwertsteuer
- Heizöl: Angaben für Großhandel, Preise inkl. Mineralölsteuer und Erdölbevorratungsbeitrag (EBV), ohne Mehrwertsteuer
- Umrechnung der Preise bei Heizöl EL mit Dichte 0,84 kg/l und Heizwert 11,89 kWh/kg
- Umrechnung der Preise bei Heizöl S mit 11 kWh/kg
- Schweröl: konkrete Daten nur bis Dezember 2016 vorhanden, danach extrapoliert über die Preisindizes
Weitere Brennstoffe
Sollen neben Erdgas oder Heizöl weitere Brennstoffe eingesetzt werden, muss darauf ein besonderes Augenmerk gelegt werden.
Folgende weitere Brennstoffe können eingesetzt werden:
- Sonstige Brenngase (z. B. Wasserstoff, Flüssiggas LNG)
- Biogene Brennstoffe (z. B. Schwachgase, Biodiesel, Pflanzenöle, Klär- und Biogase)
- Verunreinigte Nebenprodukte aus der chemischen Industrie (z. B. Styrol, Toluol)
- Nebenprodukte aus anderen Industrien (z. B. Tierfett, Fischöl)
Die Brennstoffeigenschaften müssen dabei insbesondere in der Auslegung der Feuerung, der Nebenaggregate, des Kessels und der geeigneten Abgaswärmerückgewinnungsmaßnahmen berücksichtigt werden.
Besonders zu betrachten sind in diesem Zusammenhang folgende Eigenschaften:
- Brennstoffe mit hohem Schwefelgehalt (z. B. Biogas)
- Chlorhaltige Brennstoffe (z. B. Nebenprodukte aus der chemischen Industrie)
- Brennstoffe, die starke Ablagerungen an den Heizflächen verursachen (z. B. sogenannte Reraffinate)
- Brennstoffe mit besonders hohem Heizwert und dadurch hohen Flammrohrwärmebelastungen (z. B. Wasserstoff)