Bei der 4er-Baureihe (Agenitor 404, 406,408 sowie dem Avus 500 plus) hat 2G den nächsten Schritt zur Vierventiltechnik im Zylinderkopf gemacht und damit Maßstäbe im Markt, auch bezüglich der BImSchV, gesetzt hinsichtlich Leistung und Verfügbarkeit der selbst entwickelten BHKW-Aggregate (Bildquelle: 2G Energy)
Anlagenbetreiber von älteren Biogas-Blockheizkraftwerken(-BHKW) stecken seit dem Inkrafttreten der 44. BImSchV am 20. Juni 2019 in einem Dilemma. Einerseits ist der Förderungszeitraum noch nicht ausgenutzt, andererseits sind u. a. Emissionswerte für Stickoxide (NOx) einzuhalten und durch Messungen nachzuweisen, die von vielen Anlagen in der Praxis für die angestrebten hohen elektrischen Wirkungsgrade nicht erreicht werden.
Für eine ganze Reihe von Motoren wie die 28er-Baureihe der MAN-Magermotoren, MDE-Aggregate als Turbomotoren oder die meisten MAN-Nachbauten sowie Mercedes-Industriemotoren hat der BHKW-Hersteller 2G Energy in Heek eine Lösung geschaffen, die den Grenzwert von 500 mg/Nm3 NOx der 44. BImSchV nicht nur sicher einhält, sondern deutlich unterschreitet: den V36-Zylinderkopf.
Frank Grewe, Leiter F&E und Service bei 2G Energy, führt als Beleg dafür Praxismessungen an, bei denen Werte von rd. 400 mg/Nm3 NOx bei Volllast unter Einhaltung der Wirkungsgrade dokumentiert werden konnten: „Der Zylinderkopf ist von der hauseigenen Entwicklungsmannschaft mit optimierter Kühlung konzipiert worden und ein bewährtes Bauteil unserer eigenen Agenitor-Baureihe, von denen mehrere tausend Einheiten im Markt ihre Standfestigkeit bewiesen haben (Bild 1).“
Bei einer Standzeit von bis zu 40 000 Betriebsstunden sieht das Unternehmen die wirtschaftlichen Vorteile vor allem in der Verdopplung der Ventilspiel-Einstellintervalle für den Zylinderkopf auf 4 000 Betriebsstunden und in der Standzeit einer herkömmlichen Hakenzündkerze bis zu 8 000 Betriebsstunden durch eine verbesserte Wärmeübertragung in den Zylinderkopf.
Motorenentwicklung auch für Fremdprodukte nutzbar gemacht
Der erste Agenitor 206 aus eigener Entwicklung ist 2008 im Biogasbetrieb an das deutsche Stromnetz angeschlossen worden. Das neue BHKW – mit einem Otto-Gasmotor ausgestattet – sorgte für Aufmerksamkeit im Markt, denn das Aggregat hatte in seiner Leistungsklasse erstmals ein angepasstes Verbrennungskonzept mit hohem Verdichtungsverhältnis. Dadurch konnte die Leistung im ersten Schritt bereits um gut 16 % gesteigert werden.
Als Basis dieser Eigenentwicklung diente die 28er Motorenbaureihe von MAN. Diese wird auch heute noch hauptsächlich für Dieselanwendungen im maritimen Bereich, aber auch für Lkw, Busse und Stromaggregate verwendet. Der Markt für Gasanwendungen hingegen ist viel kleiner, daher unterscheiden die meisten Motorenhersteller der Lkw-Leistungsklasse nicht zwischen den verschiedenen Gasarten. Dadurch werden Konstruktionsmerkmale wie das Verdichtungsverhältnis sowie die Brennraumgeometrie – und damit die Verbrennungsgeschwindigkeit – generalisiert und nicht je nach Gasart spezifisch angepasst.
2G hingegen passte die Konstruktion seiner Agenitor-Baureihe den entsprechenden Brennstoffen (Erdgas, Biogas und anderen Schwachgasen) an, wodurch die zweite Generation des eigenen 6-Zylinder-Aggregats (Agenitor 206) bereits sehr hohe elektrische Wirkungsgrade aufweisen konnte. Die Anpassung bzw. Verbrennungsoptimierung erforderte die Verwendung von hochwertigen Materialien und Komponenten, denn Langlebigkeit und Standfestigkeit standen bei der Optimierung der Agenitor-Komponenten von Beginn an im Vordergrund. Das Ergebnis dieser Entwicklungsarbeit ist u. a. der Zylinderkopf V36.
Der Zylinderkopf-Gusskörper besteht aus EN-JL 1050, einem Gusseisen mit Lamellengraphit. Dabei handelt es sich um eine Eisen-Kohlenstoff-Silicium-Gusslegierung. Vorteilhaft wirken sich bei dieser Legierung die Lamellen hinsichtlich der Dämpfungseigenschaften (Graphitlamellen wirken wie kleine Stoßdämpfer), bei der Wärmeleitfähigkeit und der Formsteifigkeit aus. Außerdem können die Lamellen dem Gusseisen Selbstschmiereigenschaften verleihen, wenn sie durch Bearbeitung angeschnitten werden. Denn in den so entstehenden Hohlräumen lagert sich Schmiermittel ein.