Fachausschuss Brennstoffe

Entwicklung einer Analysemethode zur Charakterisierung der Oxidationsstabilität von Heizöl EL und Heizöl EL A mittels Chemilumineszenz

Moderne Brennersysteme für Heizöl EL besitzen eine komplexe Gemischaufbereitung, die speziell auf einen Brennstoff nach DIN 51603 – Teil 1 abgestimmt ist. Im Raumwärmemarkt wird nach der Einführung des schwefelarmen Heizöls die Entwicklung von flüssigen Brennstoffen auf die Substitution mit alternativen und biogenen Komponenten fokussiert. Dabei stellt die Qualität und Stabilität des Brennstoffes, die über längere Lagerzeiten sichergestellt werden müssen, ein Kriterium für die Betriebssicherheit von Heizölbrennersystemen dar. Bei der Lagerung der Brennstoffe in den Tankeinheiten von Heizölbrennersystemen kann es, unter dem Einfluss von Luftsauerstoff, Temperatur, Licht und weiteren Einflussfaktoren zu einer thermooxidativen Degradation der Brennstoffe kommen. Dabei kommt es zur Bildung von Ölalterungsprodukten und somit zu einer Veränderung der chemisch-physikalischen Eigenschaften der Brennstoffe. Die Oxidationsstabilität stellt einen Parameter dar, mit der die Stabilität von Brennstoffen bewertet werden kann. Zur Bestimmung der Oxidationsstabilität von mineralölstämmigen Produkten existieren eine Reihe von Analysemethoden. Diese genormten Prüfmethoden wurden dabei auf die jeweiligen Anwendungsfälle angepasst (Schmierstoffbereich, Thermoöle, reine mineralstämmige Produkte, etc.). Im Brenn- und Kraftstoffbereich wurden in den letzten Jahren weitere Methoden entwickelt, die in erster Linie zur Bestimmung der Stabilität der reinen Produkte (Diesel, Heizöl, Biodiesel, Pflanzenöl) anwendbar sind. Bei der Übertragung dieser Methoden auf Mischungen zwischen mineralölstämmigen und biogenen, regenerativen Produkten hat sich zurzeit keine als uneingeschränkt geeignet herausgestellt. Ziel des Projektes war es daher, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem die Oxidationsstabilität von Heizöl - FAME- / Heizöl – Pflanzenöl - Blends eindeutig bestimmt werden kann. Mit dem Verfahren der Chemilumineszenz können durch einen gezielten Energiemengeneintrag, der eine Produktalterung hervorruft, Aussagen über die Lagerstabilität und die thermische Stabilität der Blends getroffen werden. Dabei wird bei dem Verfahren die Alterung der Blendkomponenten und des Heizöls berücksichtigt. Hieraus resultiert, dass sowohl die Alterungsprozesse und -produkte des reinen Heizöls als auch der biogenen Komponenten von dem Verfahren erfasst werden können. Es konnte gezeigt werden, dass das Verfahren auf Blends bis zu einer Zumischung von mindestens 20% biogener Komponenten anwendbar ist, wobei auch Blends mit höheren Zumischungsanteilen analysiert werden können. Entsprechend der DIN SPEC 51603 – 6 „Heizöl EL Alternativ“ ist die Zumischung von FAME auf 20 % und die von Pflanzenöl auf 5% durch den Siedeverlauf begrenzt. Anhand der Untersuchungen konnte gezeigt werden, wie die Oxidationsprodukte bei einem Blend den Signalverlauf der Chemilumineszenzstrahlung beeinflussen und wie diese mit einer messbaren physikalischen Größe korreliert werden können. Es wurde weiterhin einen neues Auswertungskriterium entwickelt, mit dem gute Reproduzierbarkeiten bei der Bestimmung der Oxidationsstabilität nach der Chemilumineszenzmethode für nicht gealterte Brennstoffe erzielt werden können. Mit dem Chemilumineszenzmessverfahren kann die brennstoffcharakteristische Stabilitätsabnahme der untersuchten Brennstoffe über die Lagerzeitnur bedingt abgebildet werden, da die Messwerte Schwankungen unterworfen sind.

Das IGF-Vorhaben (16342 N) der Forschungsvereinigung Erdöl, Erdgas und Kohle wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.