Ein Messsystem, das eingebaut in Blockheizkraftwerk-Motoren die Ölqualität während des laufenden Betriebs permanent überwacht und voraussagt, wann genau das Öl gewechselt werden muss, entwickelt das Forscherteam von Professor Andreas Schütze von der Universität des Saarlandes gemeinsam mit Partner-Unternehmen aus Thüringen. Das Öl fließt durch eine kleine Messzelle, in der es durchleuchtet und auf seinen chemischen Zustand hin überwacht wird. Für Betreiber der Anlagen sind Wartungseinsätze auf diese Weise planbar. Verfrühte, teure und umweltbelastende turnusmäßige Ölwechsel entfallen. Das Bundeswirtschaftsministerium fördert das Projekt mit insgesamt 440.000 Euro im Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM), 175.000 Euro davon fließen ins Saarland.
Blockheizkraftwerke liefern Strom und Wärme direkt am Ort, an dem sie verbraucht werden. Verlustreiche lange Transportwege der Energie entfallen bei diesen Mini-Kraftwerken, die einen hohen Wirkungsgrad erreichen. Nicht nur für die Industrie bieten sie eine unabhängige Stromversorgung. Auch für Schulen, Krankenhäuser und sogar das private Heim kann sich die Investition in solche Anlagen lohnen, denn nicht selbst genutzter Strom kann ins öffentliche Netz eingespeist werden. Auf die ökonomische wie ökologische Bilanz der Anlagen wirken sich allerdings die Ölwechsel negativ aus, die turnusmäßig anfallen. „Das Öl, das im Motor Reibung und Verschleiß verringert und ein Heißlaufen verhindert, wird im Betrieb stark belastet. Dabei oxidiert es und Zusätze, die seine Schmiereigenschaften optimieren, sind irgendwann verbraucht. Außerdem kann sich Wasser im Öl anreichern. Durch späten Ölwechsel kann es zu Schäden kommen“, erläutert der Sensorik-Experte Professor Andreas Schütze von der Saar-Universität.
Wann genau der Ölwechsel ansteht, ist bislang schwer zu beurteilen. Das Öl regelmäßig im Labor untersuchen zu lassen, ist teuer und für Betreiber solcher Kleinanlagen häufig nicht praktikabel. „Meist wird bei erdgasbetriebenen Blockheizkraftwerken das Öl etwa alle 1.500 Betriebsstunden gewechselt, ob es nötig ist oder nicht. Das ist schlecht für die Umwelt, weil noch gutes Öl vorzeitig entsorgt und so mehr Öl verbraucht wird. Das erhöht zugleich die Betriebskosten der Anlagen“, erläutert Schütze.
Ein Messsystem, das die Qualität des Schmieröls während des laufenden Betriebs des Mini-Kraftwerks permanent überwacht und genau zum richtigen Zeitpunkt anzeigt, wann der Ölwechsel fällig ist, entwickelt Schützes Forschergruppe an der Universität des Saarlandes und am Saarbrücker Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik (ZeMA) gemeinsam mit den auf Anlagenbau und Blockheizkraftwerke spezialisierten Unternehmen WEGRA Anlagenbau GmbH und EAW Energieanlagenbau GmbH (assoziierter Partner) in Römhild (Thüringen), sowie der Sensorikfirma ZILA GmbH aus dem thüringischen Suhl.
Die Forscher optimieren dabei ein Verfahren, das Schützes Team gemeinsam mit weiteren Partnern entwickelt hat, um es serienmäßig in Mini-Kraftwerke mit einer Leistung von 40 bis zu 200 Kilowatt einzubauen. Bei dem Saarbrücker Verfahren misst eine kleine Messzelle fortwährend auf optische Weise den chemischen Zustand des Öls. Das Öl wird in der Messzelle mit einer Infrarot-Quelle durchleuchtet und die Strahlen aufgefangen, die es durchdringen. „Hierdurch können wir Rückschlüsse auf den chemischen Zustand des Öls, insbesondere den Oxidationsgrad, ziehen, denn wenn sich das Öl chemisch verändert, verändert sich auch das empfangene Lichtspektrum“, erklärt Ingenieur Eliseo Pignanelli, der das System mitentwickelt hat und jetzt daran mitarbeitet, es für Blockheizkraftwerke zu optimieren. So kann etwa auch ermittelt werden, ob Wasser in das System eingedrungen ist.
Die Daten aus dem Messsystem werden ins Steuerungs- und Fernüberwachungssystem der Anlage eingebunden, so dass die Auswertung unabhängig vom Standort der Anlage erfolgen kann. Die Saarbrücker Messzelle kann auch mobil zum Einsatz kommen und außer in Blockheizkraftwerken auch in sonstige Industrie-, Windkraftanlagen und Maschinen eingebaut werden. Auch zur Überwachung anderer Flüssigkeiten eignet sich das Verfahren.
Die Saarbrücker Ingenieure entwickelten das Verfahren in mehreren Forschungsprojekten, an denen Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft beteiligt waren. Das Bundesforschungsministerium, das saarländische Wirtschaftsministerium und der europäische Fond für regionale Entwicklung förderten diese Forschungen. Das aktuelle Projekt fördert das Bundeswirtschaftsministerium jetzt mit weiteren 440.000 Euro.
Weitere Informationen: www.lmt.uni-saarland.de
