Einsatz von kleinen Blockheizkraftwerken im Wohnungsbau

4.5.2.2 Lambda >1 Betrieb mit NH3-Einsatz und Oxidationskatalysator Stickoxide werden durch den Oxidationskatalysator nicht gemindert. Wenn Stickoxide reduziert werden müssen, wird bislang nur die Methode der selektiven katalytischen Reduktion, dem so genannten SCR-Verfahren, mit Ammoniak als Reduktionsmittel angewandt. Dieser Vorgang ist sehr kompliziert. Auf der Katalysatoroberfläche laufen an den Reaktionszentren verschiedene Reaktionen gleichzeitig ab, so greift z.B. auch Sauerstoff mit in das Geschehen ein, es wird NO und NO2 gleichermaßen reduziert, der Wassergehalt spielt eine gewisse Rolle usw. Obwohl ich hier nicht weiter auf die weiteren Vorgänge im SCR-Katalysator eingehen möchte, will ich jedoch zeigen, dass bei einem Verhältnis Ammoniak zu Stickoxiden von 0,7 bis 1,0 eine Reduktion der Stickoxide von 70 bis 90% gelingt. Die limitierende Größe für den Umsatz und Abscheidegrad ist die Menge im Abgas nach dem Katalysator, der sog. Ammoniakschlupf. In einem ersten Wärmetauscher wird das Abgas auf Katalysator-Betriebstemperatur abgekühlt. Dann wird die erforderlicher Menge Ammoniak möglichst homogen mit dem Rauchgas vermischt. Die selektive katalytische Reduktion geschieht beim durchströmen. Vor Eintritt in den Schornstein wird der verbliebene Wärmeinhalt genutzt, und das Abgas bis auf ca. 120°C abgekühlt. Der Abgas-Volumenstrom und der NOX-Gehalt nach dem Katalysator sind die Stellgrößen für die Regelung der Ammoniakmenge. Oxidations- und Stickoxidkatalysator können bei Bedarf auch kombiniert werden. In Zusammenhang mit der Abgasreinigung von Dieselmotoren wird auf diesen Typ eingegangen. [...]

Wenn das heiße Abgas den Drei-Wege-Katalysator durchströmt, werden die drei genannten Schadstoffe mit einander zur Reaktion gebracht und dadurch ohne den Zusatz einer weiteren Reaktionskomponente abgebaut. Einige typische Reaktionen, die dabei durch den Katalysator beschleunigt ablaufen, sind z.B. die Oxidation des Kohlendioxid durch Restsauerstoff oder die Reaktion von Kohlendioxid mit Stickoxid. Um optimale Minderungsraten für alle drei Schadstoffe erreichen zu können, ist es zwingend notwendig, den Gas-Ottomotor in einem engen Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis bei einem Lambda-Wert < 1 zu betreiben. Bild 5.2 zeigt, dass außerhalb des sägenannten Arbeitsbereichs, auch „Lambda-Fenster“ genannt, nicht alle drei Schadstoffe gleichzeitig entfernt werden können. Dies ist chemisch bedingt. Im Falle vorliegenden Luftüberschusses werden nur Kohlenmonoxid und die Kohlenwasserstoffe durch Oxidation gemindert, während bei Luftmangel nur die Stickoxide durch Reduktion in nennenswerten Umfang beseitigt werden. Die Regelung der Brennstoff-Gemisch-Aufbereitung erfolgt ähnlich wie beim Kraftfahrzeug durch ein mikroprozessorgesteuertes Regulierventil. Das Messsignal für den Sauerstoffüberbzw. Unterschuss liefert eine Lambda-Sonde auf Basis von Zirkonoxid, die direkt vor dem Katalysator im Abgaskanal installiert wird. Der Lambda-1-Betrieb mit Drei-Wege-Katalysator ist üblicherweise nicht durch den Anbau eines Katalysators und eines Regelsystems an einen vorhandenen Gasmotor zu erreichen. Die besonderen Verbrennungsbedingungen erfordern spezielle Brennräume, Zündsysteme sowie Gemischaufbereitung- und -zuführung. Als Nachrüstung für Altanlagen sind solche Modifikationen zu aufwendig. [...]

4.5.1 Allgemein Eine Beeinflussung der Schadstoffemissionen kann durch verschiedene betriebliche und konstruktive Maßnahmen erreicht werden. Eine Minderung der von BHKW produzierten Schadstoffe erfolgt durch unterschiedliche technische Maßnahmen. Sie müssen die von der TALuft festgelegten Werte unterschreiten. Es wird dabei zwischen zwei Maßnahmen unterschieden: a) Primärmaßnahmen b) Sekundärmaßnahmen Unter Primärmaßnahmen, Aktiv- oder direkten Maßnahmen werden Eingriffe in die Verbrennungsmaschine verstanden, die dazu führen, dass höhere Schadstoff-Konzentrationen erst gar nicht gebildet werden. Bei Sekundärmaßnahmen, Passiv- oder indirekten Maßnahmen wird den Antriebsmaschinen eine Abgas-Reinigungsanlage nachgeschaltet. Letzteres kann umso kleiner, einfacher und damit kostengünstiger sein, je weniger NOX der Motor produziert. Welche Maßnahme im Einzelfall ergriffen wird, hängt zum einen von der Art der Schadstoffe, des BHKW-Herstellers, des Betreibers und vom Gesetzgeber ab. Es ist jedoch zu [...]