Ihre Notstromanlage überschreitet die neuen Abgasgrenzwerte? Die Emissionen lassen sich meist durch das Nachrüsten mit Emulsionstechnik senken. Die spezielle Form der Wassereinbringung eignet sich auch für Neuanlagen.

Die Emissionen von Notstromanlagen werden üblicherweise durch zwei Massnahmen reduziert: Partikelfilter und SCR-Katalysator. Partikelfilter wirken gegen Dieselruss und anderen Staub. SCR-Katalysatoren mit AdBlue-Einspritzung verringern die Stickoxide. Doch es ist auch möglich, die beiden Hauptschadstoffe des Dieselmotors mittels Emulsionstechnik zu senken. Kostengünstig, und ohne die Nachteile von Partikelfilter und NOx-Katalysator.

Verhindern von Schadstoffen

Bei der üblichen Abgasnachbehandlung werden die Schadstoffe nach ihrer Entstehung in der Abgasanlage herausgefiltert oder chemisch umgewandelt. Anders ist es bei der Kraftstoff-Wasser-Emulsionstechnik des deutschen Herstellers Exomission und seinem KWE-System: «Die Schadstoffe entstehen erst gar nicht», sagt Geschäftsführer Uwe Israel. Das patentierte System funktioniert so: Wasser wird mit Diesel zunächst grob vermischt. In einer speziellen Einheit entsteht daraus eine sehr feine, homogene Diesel-Wasser-Emulsion. Diese wird über das originale Einspritzsystem in die Zylinder eingespritzt. Im Brennraum verdampfen die Wassertröpfchen in der Emulsion explosionsartig. Der Kraftstoff, der die Wassertröpfchen umgibt, wird durch sogenannte Mikroexplosionen in sehr viele, noch kleinere Tröpfchen regelrecht zerrissen. Auf diese Weise vergrössert sich die Oberfläche der Kraftstofftröpfchen für den Kontakt mit Sauerstoff. Der Vorteil: bessere Verbrennung, bis zu 99 Prozent weniger Russ und – dank der Kühlungswirkung des verdampfenden Wassers – eine deutliche Reduktion der temperaturabhängigen Stickoxidbildung «Anders als bei Partikelfiltern entsteht zudem kein zusätzlicher Abgasgegendruck, der den Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emission erhöht», ergänzt Uwe Israel.

Mindesttemperaturen unnötig

Mit dem KWE-System lässt sich ein weiteres Problem der Abgasnachbehandlung umgehen: die Mindestabgastemperaturen. Partikelfilter können bei zu tiefen Temperaturen verstopfen. Auch der SCR-Katalysator benötigt Mindesttemperaturen, sonst wird kein AdBlue eingespritzt, das die Stickoxide reduziert – was bei Notstromanlagen bedeuten kann, dass die Abgasreinigung während eines Grossteils der meist kurzen Laufzeit real gar nicht arbeitet. Zudem hat die Emulsionstechnik Vorteile gegenüber der direkten Wassereinspritzung, welche z.B. die Russbildung nicht reduziert.

IT-Firma: positive Erfahrungen

Bereits Erfahrung mit dem KWE-System gesammelt hat die Berner IT-Firma NTS Workspace AG. Sie hatte vor drei Jahren ein altes Perkins-Aggregat nachgerüstet. Und beim Neubau ihres Berner Standorts hat sie die Emulsionstechnik von Beginn weg integriert. «Zuvor hatten wir bei Bimex in Uetendorf ein baugleiches Aggregat getestet», sagt NTS-Geschäftsführer Niklaus Hug. Aufgrund der Test-Emissionswerte konnte die NTS Workspace AG ihre neuen Notstromanlagen ohne Partikelfilter planen – und ohne SCR-Katalysator. «Primäres Ziel war es, diesen Katalysator zu verhindern», sagt Niklaus Hug. Dank dem KWE-System konnte Staub, also Feststoffe wie Dieselruss und sonstige Partikel um mehr als 95% reduziert und so der Grenzwert um den Faktor 50 unterschritten werden. » Die Stickoxide haben sich mehr als halbiert und liegen nun rund 25 Prozent unter dem gesetzlichen Grenzwert.

Risiken minimiert

«Die Nachrüstung mit einem Partikelfilter hatten wir als Worst Case noch eingeplant», ergänzt Niklaus Hug. «Die Abnahmemessungen zeigten jedoch, dass wir überhaupt keinen Handlungsbedarf haben.» Auch Niklaus Hug betont die Vorteile der Emulsionstechnik gegenüber der Abgasnachbehandlung: «Partikelfilter erhöhen den Abgasgegendruck und wirken sich nachteilig auf den Verbrauch aus.» Zudem könnte die Verfügbarkeit des Aggregats beeinträchtigt werden, wenn der Filter bei langer Betriebszeit und geringer Last verrusst oder blockiert. «Das ist genau das Szenario, das wir bei einem Blackout leider erwarten müssen.» Auch AdBlue bei den NOx-Katalysatoren berge Risiken, zum Beispiel das Freisetzen von Ammoniak infolge Überdosierung bei Lastsprüngen und Lastabwürfen.

Unterbruch bei der Installation

Musste NTS während der Installation des KWE-Systems besondere Vorkehrungen treffen, damit die Notstromanlagen einsatzbereit blieben? «Beim Neubau war das kein Thema», sagt Niklaus Hug. Bei der älteren Anlage mussten die Treibstoffschläuche für das Einschlaufen der KWE-Einheit angepasst werden. Dies führte zu einem Unterbruch von drei bis vier Stunden. «Dank mehreren Generatoren war das aber kein Risiko, solche Unterbrüche bei einem einzelnen Aggregat haben wir jeweils auch bei regulären Wartungen.» Grundsätzlich werden Kunden durch die Spezialisten von Bimex vor jedem Aggregateumbau beraten, um Unterbruchsrisiken zu vermeiden.

Bisher jeder Partikelfilter unnötig

Benötigen Notstromanlagen mit Wassereinspritzung generell keinen Partikelfilter mehr? Dazu Uwe Israel: «Ob es mit dem KWE-System bei jedem Motortyp möglich ist, den Staub- und Dieselrussgrenzwert ohne Partikelfilter einzuhalten, ist nicht vorhersehbar, bislang hat es aber stets problemlos geklappt.» Daher kann man davon ausgehen, dass der Partikelfilter überflüssig wird. Wenn man nach einem Argument zugunsten des Partikelfilters sucht, ist es dieses. «Das KWE-System wirkt auf den Dieselruss, nicht jedoch auf Ascherückstände im Abgas durch die Verbrennung des Motoröls. Ein Partikelfilter könnte daher zumindest diese Aschebestandteile noch herausfiltern.» Bei Einsatz eines aschearmen Motoröls und einem Motorölverbrauch im Normalbereich ist die Ascheemission jedoch unbedeutend.

Verdünnung kein Leistungsproblem

Die Frage liegt nahe: Muss man infolge des verdünnten Diesels nicht die Leistung des Motors steigern, was wiederum den Verbrauch und die Emissionswerte erhöht? «Es tritt durchaus eine Art Verdünnung auf», bestätigt Uwe Israel. «Daher sinkt die Motorleistung auch mit zunehmenden Wasseranteil in der Emulsion.» Bei Teillast des Motors werde dies jedoch problemlos kompensiert. «Und da die Motoren ohnehin nicht an der Leistungsgrenze betrieben werden und meist auch eine rund 10-prozentige Toleranz in der Brennstoffeinspritzung haben, ist das in der Praxis nicht relevant, bzw. kann meist ausgeglichen werden.»

Individueller Wassergehalt

Der Wassergehalt in der Emulsion ist frei einstellbar. Bei der Kalibrierung der KWE-Anlage an einem Motor wird der Wassergehalt variiert und die Auswirkungen gemessen. «Der final einzustellende Wassergehalt resultiert dann aus den Anforderungen des Kunden, insbesondere hinsichtlich der Emissionen», sagt Uwe Israel. Um Ablagerungen im Einspritzsystem und besonders in den Brennräumen zu verhindern, muss das verwendete Wasser frei von Verunreinigungen und Mineralien sein. Daher ist eine Anlage zur Aufbereitung respektive zur Entmineralisierung des Trinkwassers Teil des KWE-Systems.

Warnung bei Wasserknappheit

Nicht zu kümmern braucht man sich um den Wassernachschub. Sinkt der Pegel im systemeigenen Wassertank unter ein definiertes Niveau, wird automatisiert neues Trinkwasser aus dem Leitungsnetz aufbereitet. Sollte es dabei zu einer Störung kommen, würden die KWE-Steuerung dies erkennen, einen spezifischen Fehler anzeigen und das System abschalten. Die Funktion des Notstromaggregats bliebe dabei intakt. Die Fehlermeldung lässt sich auch in die Steuerung der Notstromanlage integrieren.

Fast jede Anlage geeignet

Für welche Anlagen ist die Emulsionstechnik geeignet? Das KWE-System lässt sich grundsätzlich bei jedem Dieselmotor verbauen, unabhängig vom Alter. «Zurückhaltend sind wir allerdings noch bei Motoren mit Common-Rail-Einspritzung», sagt Uwe Israel. Im Vergleich zu Partikelfilter und Katalysator ist die Emulsionstechnik günstig. Das System ist schnell installiert. Die Unterhaltskosten beschränken sich auf Ausgaben für Wasser, Strom, Harz zur Entmineralisierung, ein paar Filterelemente und Korrosionsschutzöl welches im Millionstelbereich in das aufbereitete Wasser dosiert wird.

Flexible Installation

Das KWE-System ist als Modulsystem konzipiert. Damit ist es auch für enge Platzverhältnisse geeignet. Wenn nötig lässt es sich dezentral installieren. Sollte der Platz so knapp sein, dass selbst die vorhandenen Module damit nicht zurechtkommen, kann die KWE-Anlage in einer Sonderausführung der Situation angepasst werden.

Erster Schritt: Testmessung

Sie interessieren sich für die Emulsionstechnik? Die Spezialisten von Bimex geben Ihnen gerne Auskunft. Auf Wunsch respektive bei Bedarf misst Exomission vor der Installation die Ist-Emissionen und kann dann abschätzen, wie stark das KWE-System die Emissionen bei einer bestimmten Notstromanlage absenken kann.