Additive als Werkzeug der Qualitätskontrolle

29. Dezember 2015
ERC Additiv

Repräsentative Zusammensetzung typischer Performance Additive in Kraftstoffe

Relativer Verlauf der Motorleistung (rot-grün) und des zugehörigen Kraftstoffverbrauchs (blau-schwarz) im Verlauf eines DW10-Tests

Steigende technische Anforderungen bei Motoren und Brennern lassen den Bedarf an hochqualitativen Brenn- und Kraftstoffen als immer bedeutender erscheinen. So findet man bei Brenner- und Motorenherstellern zunehmend die Forderung nach der Bereitstellung von hochqualitativen Betriebsstoffen; sogenannten Premiumprodukten im Heizöl- und Dieselbereich. Durch spezielle Additivierungen werden ihnen Eigenschaften verliehen, die unter anderem die Langlebigkeit des Mineralölprodukts und die Standfestigkeit der Heizungs- bzw. Motorenkomponenten verbessern sollen.

Da für die Kunden diese Eigenschaften selbstverständlich sind, neigt das Marketing in der Mineralölindustrie dazu, seine Premium-Produkte auch mit dem Argument der „Wirkungsgradverbesserung“ zu bewerben. Techniker und Marketer sind sich allerdings oft nicht einig darüber, ob der herausgestellte Beitrag einer Additivierung zur Kostenersparnis auch in der Erhaltung der Betriebssicherheit und Lebensdauer der Anwendungstechnik und damit vermiedenen Inspektions-, Instandhaltungs- und Ersatzteilkosten liegen kann. Hier würde der Kunde monetär über vermiedene Instandsetzungskosten bzw. Ersatzinvestitionen entlastet.

Dieser Beitrag will aus technischer Sicht einige Fragen der Diskussion klären. Die hier beschriebenen Ergebnisse aus Forschungsprojekten wurden einzeln bereits der Fachwelt zur Verfügung gestellt und basieren zu großen Teilen auf Arbeiten, die von der OWI Oel-Waerme-Institut GmbH durchgeführt wurden, der hier unser Dank gilt.

1 Additive als Werkzeug der Qualitätskontrolle

Additive sind seit langem unabdingbar, um geeignete Kraftstoffqualitäten für die hiermit betriebenen Aggregate zu sichern. Ein historischer Rückblick in das letzte Jahrhundert zeigt eine sukzessive, immer breiter werdende Palette von unterschiedlichen Funktionalitäten, die durch Additive abgedeckt wurden. Die gewünschten Effekte werden bereits mit Konzentrationen von einigen ppm erzielt.

Neben der Weiterentwicklung der Motoren waren und sind auch heute noch meist auch Emissions-Gesichtspunkte die wichtigste treibende Kraft für diese Entwicklungen Als ein Resultat der Entwicklungen in den vergangenen Jahrzehnten gibt es im Markt keine Brenn- oder Kraftstoffe mehr, die vollständig frei von Additiven sind, da bereits die „einfachen“ Normanforderungen nicht mehr nur mit Raffinerieprozessen eingehalten werden können.

„Performance-Additive“ bestehen dementsprechend aus einer Vielzahl verschiedener Substanzen, um die gewünschten Qualitätsmerkmale des Brenn- oder Kraftstoffes einzustellen, siehe z. B. Abbildung 2

Welche Qualitäten seitens der Aggregatehersteller zur Gewährleistung des einwandfreien Betriebs gefordert werden, bestimmt seit langem nicht mehr nur die EU-Norm. Vielmehr treten an ihre Stelle im Brennstoffbereich Empfehlungen der Kesselhersteller und im Kraftstoffbereich die Kriterien der sogenannten „World Wide Fuel Charter” („WWFC“) in der – regelmäßig aktualisiert und in weltweit vier Marktkategorien unterteilt – die zu Gewährleistung der Motorenperformance erforderlichen Kraftstoffkriterien festgelegt werden, die von den Automobilherstellern als notwendig erachtet werden

Anforderung an den Kraft- bzw. Brennstoff hinsichtlich des Wirkungsgrades existieren weder in DIN 51603-1 bzw. -6 noch in DIN EN 590 und auch nicht in der WWFC oder den Empfehlungen der Kesselhersteller. Der hohe Wirkungsgrad moderner Ölheiztechnik benötigt jedoch einen hochwertige Brenn- bzw. Kraftstoff, um einen effizienten und störungsfreien Betrieb auf lange Sicht, idealerweise für die gesamte Produktlebensdauer, sicherzustellen.

Hierbei werden durchaus andere Anforderungen an die Additivierung von Heizölen als an die von Dieselkraftstoffen gestellt, die ihrem unterschiedlichen Einsatzverhalten Rechnung tragen.

2. Messbare Additivwirkung

Diese „technische“ Sichtweise deckt sich häufig nicht mit der des Marketings, das dem Kunden ein „Spar“- Produkt mit umfassenden Vorteilen, anbieten will. Den Kunden interessieren die ökonomischen Gesichtspunkte in der Regel am meisten. Der einfachste Weg, ein Produkt zu vermarkten, ist also, dem Kunden eine direkte Kosteneinsparung aufzuzeigen. Technische Argumente sind schwer zu kommunizieren. Dementsprechend ist eine „unmittelbare Verbrauchseinsparung“ nach wie vor das wesentliche Argument in der Vermarktung von Premiumbrenn- und Kraftstoffen. Der Nachweis dieser Argumentation erweist sich jedoch, aus technischer Sicht, oft vage.

2.1 Verbrauchsargumente bei Dieselkraftstoffen

Das am häufigsten genutzte Werkzeug, um einen nachweisbaren Verbrauchsvorteil durch den Einsatz von Premiumkraftstoffen nachzuweisen, ist eine Abwandlung des CEC F-98-08 Tests, des sogenannten „DW10-Tests“. In diesem Test muss der Leistungsverlust des Motors auf maximal 2 % im Prüfzyklus begrenzt werden, um die Einsatzfähigkeit sicher zu gewährleisten. Dies ist durch den Einsatz von Detergent-Additiven problemlos möglich. Additive mit „Clean-up“-Fähigkeiten können sogar die ursprüngliche Leistung wieder herstellen, siehe Abbildung 3

Doch Leistung ist nicht gleichbedeutend mit Effizienz. Da die Effizienz, also der Wirkungsgrad, sich aus dem Verhältnis zwischen „Nutzen“ (also Leistung, Energie pro Zeit) und „Aufwand“ (als Kraftstoffverbrauch pro Zeit) ergibt, ist der Wirkungsgrad während der gesamten Untersuchung im Rahmen der Messgenauigkeit annähernd konstant geblieben. Andererseits dürfte kein Zweifel daran bestehen, dass ein sauberer Injektor mehr zur Leistung und Motorlebensdauer beiträgt als potenziell nachweisbare zwei oder drei Prozent Wirkungsgradvorteil. Angesichts der Kosten für einen Injektorentausch, die pro Injektor je nach Motor bei bis zu 1.000 EUR liegen können, könnte dies durchaus auch unter finanziellen Gesichtspunkten für den Kunden von Interesse sein. Die Herausforderung liegt darin, diesen Vorteil auf einfachem Wege zu kommunizieren, um den Kunden von den Vorteilen von Premiumkraftstoff zu überzeugen.

3 Zusammenfassung

Premiumbrenn- und Kraftstoffe leisten einen wesentlichen Beitrag zur Erhaltung der Effektivität, Standzeit und Einsatzfähigkeit von Komponenten, sowie im Fahrzeugeinsatz als auch im Hausbrandbereich. Die Premiumware kann darüber hinaus oftmals auch vorbelastete Komponenten durch Reinigung wieder regenerieren. Ein direkter Vorteil bezogen auf den Brenn- oder Kraftstoffverbrauch im Sinne eines verbesserten Wirkungsgrades ist vergleichsweise gering und schwer nachweisbar, da der hohe Wirkungsgrad von der Gerätetechnik eingestellt wird. Anders gesagt: Der Wirkungsgrad von additiviertem und nicht additiviertem Heizöl ist praktisch gleich hoch. Darüber hinaus handelt es sich bei diesem Vorteil in der Regel nicht um eine direkte Verbesserung des Wirkungsgrades, sondern eine Vermeidung eines Wirkungsgradverlustes bei längerem Betrieb. Die technischen Vorteile sind vergleichsweise leicht zu demonstrieren. Sie dem Kunden auf eine einfache und attraktive Weise aufzuzeigen, bleibt jedoch eine Herausforderung, der der Vertrieb noch immer gerne mit der bewährten „Verbrauchseinsparung“-Argumentation aus dem Weg geht.

Auszug aus dem Manuskript „ Mineralöl-Technik 4/2015 – Effizienz und Betriebssicherheit-die zukünftigen Anforderungen an Additive erweitern sich!“

Zu beziehen über Uniti-Mineralöltechnologie GmbH, Jägerstraße 6, 10117 Berlin, info@uniti.de

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