Kompatibilität von synthetischen paraffinischen flüssigen Brennstoffen mit Kunststoffen in bestehenden Anlagen für die Hauswärmebereitstellung

In Deutschland ist im Sektor Kälte-Wärme die eingesetzte Energie derzeit von fossilen Energieträgern dominiert. Studien zur Energiewende prognostizieren, dass klimafreundlich erzeugte flüssige Kraft- und Brennstoffe in naher Zukunft einen signifikanten Anteil am Energiemix bilden werden. Klimafreundlich sind die „Power to Liquid“(PtL)- oder E-Fuels, die mit erneuerbarem Strom (EE-Strom) aus elektrolytisch erzeugtem Wasserstoff und CO oder CO2 synthetisiert werden, sowie hydriertes Pflanzenöl (HVO für Hydrogenated Vegetable Oil). HVO und PtL-Brennstoff bestehen nahezu ausschließlich aus paraffinischen Kohlenwasserstoffen. Sie haben sehr gute Verbrennungseigenschaften und eine hohe Stabilität gegen thermooxidative Degradation. Daher bieten sie sich hervorragend als THG-reduzierte Zumischkomponenten oder als Ersatz für Heizöl EL an. Ihr zukünftiger Einsatz hat außerdem den großen Vorteil, dass die in Deutschland für flüssige Brennstoffe bereits vorhandenen Verteilungsstrukturen und Technologien optimal genutzt werden können. Nicht bekannt ist, welche Wirkung bei Ölheizungsanlagen ein Wechsel von dem aromatenreichen Brennstoff Heizöl zu Brennstoffen mit geringem Gehalt an aromatischen Kohlenwasserstoffen bezüglich der Funktion der Elastomerdichtungen, der Stabilität der Tanks und anderer Komponenten aus Kunststoff hat. Negative Folgen können z. B. das Auswaschen von den Kunststoffen zugesetzten Additiven, Veränderung bzw. Zerstörung der Molekülstruktur des Polymers oder die Initiierung von Spannungsrissen im Werkstoff durch das Abwandern der bei der Quellung vom Kunststoff aufgenommenen Substanzen sein. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, das notwendige Basiswissen über das Verhalten von Kunststoffen bei einer derartigen Wechselbelastung zu schaffen. Dieses Basiswissen ist Voraussetzung für die Ableitung von Maßnahmen, die eine störungsfreie Nutzung von Heizöl EL, schwefelarm mit Anteilen paraffinischer Brennstoffe oder von reinen synthetischen überwiegend paraffinischen Brennstoffen in Ölheizungsanlagen sicherstellen. Dazu gehören beispielsweise die Anpassung von Normen und die Vergabe von Zulassungsbedingungen für neue Tanks.

Um Aussagen über die Auswirkung der paraffinischen Brennstoffsubstitute in bestehenden Anlagen zu erhalten, werden Kunststoffe untersucht, die über viele Jahre in Ölheizungsanlagen im Einsatz und dort mit Heizöl im Kontakt waren. Proben dieser Kunststoffe werden im Labor in einem paraffinischen Brennstoff mit niedrigem Aromatengehalt ausgelagert, um auf diese Weise die bei einem Wechsel zu synthetischen Brennstoffen in den Ölheizanlagen eintretenden Effekte nachzustellen. Änderungen der Werkstoffeigenschaften werden mit entsprechenden Prüfungen nach der Auslagerung im Labor festgestellt. Darüber hinaus werden ausgewählte Kunststoffe als Neuware einer Wechsellast von aromatischen zu paraffinischen Brennstoffen ausgesetzt. Diese Versuche dienen dazu, die möglichen Schädigungsmechanismen im Kunststoff nachzuvollziehen.

Das Vorhaben ist abgeschlossen. Die Ergebnisse sind im DGMK-Forschungsbericht 838 dokumentiert.