Heizöl


Heizöl

Heizöl ist ein flüssiger Brennstoff. Es wird aus schwer entflammbaren Anteilen des Erdöls hergestellt.

Inhaltsverzeichnis

Heizölsorten

Die DIN 51603 bzw. die entsprechende ÖNORM C 1109 unterscheidet zwischen mehreren Heizölsorten. Die Heizölqualitäten sind nach steigender Dichte, dem Asche- und Schwefelanteil sowie dem Verhältnis Kohlenstoff zu Wasserstoff (C/H) bezeichnet:

  • EL (Extra Leicht)
  • EL schwefelarm, hauptsächlich zur Verwendung in Brennwertanlagen gedacht; Pflicht, wenn das Kondensat ohne vorige Neutralisation in die Kanalisation geleitet wird. In der Regel ist der Füllanschluss dann mit einem grünen Deckel verschlossen
  • L (Leicht)
  • M (Mittel)
  • S (Schwer)
  • ES (Extra Schwer)

Die Sorten L und M stammen üblicherweise aus Teerölen und werden nur noch selten verwendet.

Heizöl Extra Leicht (EL)

Heizöl
Andere Namen

HEL, IGO (Industrial Gasoil)

Kurzbeschreibung Brennstoff für den privaten Gebrauch; farblose bis gelbliche Flüssigkeit mit charakteristischem Mineralölgeruch [1], wird rot eingefärbt
Herkunft

fossil

CAS-Nummer

68476-30-2

Eigenschaften
Aggregatzustand flüssig
Kinematische Viskosität

6,0 mm2/s (20 °C) max[2]

Dichte

0,820–0,860 kg/l (15 °C) [1]

Heizwert

36,0 MJ/l = 42,6 MJ/kg (bei 0,845 kg/l)[2] entspricht 10 kWh/l = 11.8 kWh/kg

Brennwert

38,4 MJ/l = 45,4 MJ/kg (bei 0,845 kg/l)[2] entspricht 10.7 kWh/l = 12.6 kWh/kg

Siedebereich

170–390 °C [1]

Flammpunkt

>55 °C [2]

Zündtemperatur 220 °C [1]
Temperaturklasse T3 [1]
Kohlendioxidemissionen bei Verbrennung

2,65 kg/l

Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung [1]
Gesundheitsschädlich Umweltgefährlich
Gesundheits-
schädlich
Umwelt-
gefährlich
(Xn) (N)
R- und S-Sätze R: 40-51/53-65-66
S: (2)-36/37-24-61-62
UN-Nummer 1202
Gefahrnummer 30
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

DIN 51603-1 differenziert zwischen zwei Heizöl EL-Sorten: Heizöl EL (abgekürzt: HEL) und Heizöl EL schwefelarm. Die Bezeichnung "EL" steht für "extra leicht(flüssig)". ’’Heizöl EL’’ unterscheidet sich vom ’’Heizöl EL schwefelarm’’ durch seinen maximal zulässigen Schwefelanteil. Laut DIN 51603 Teil 1 darf Heizöl EL seit 1. Januar 2008 einen Schwefelanteil von maximal 1.000 mg/kg aufweisen, Heizöl EL schwefelarm maximal 50 mg/kg. Markenhersteller unterscheiden noch nach Art der Additivierung, so dass zurzeit folgende Qualitäten angeboten werden:

  1. HEL Standard mit „Raffinerieadditivierung“ (Additive zur Verbesserung der Filtrierbarkeitsgrenze, s.u.)
  2. HEL Standard mit spezieller Additivierung (Stabilisatoren, Metalldeaktivatoren, Geruchsüberdecker, Verbrennungsverbesserer). Dies wird auch "Premium"-Heizöl EL genannt.
  3. HEL schwefelarm mit einem ähnlichen Additivpaket wie "Premium"-HEL, zusätzlich jedoch mit Schmierfähigkeitsverbesserer, aber ohne Verbrennungsverbesserer (s.u.). Dieses Heizöl ist speziell für den Einsatz in Brennwertkesseln geeignet, da die Kondensatneutralisierung entfallen kann.

Herstellung

HEL ist eine Mischung aus Kerosin, verschiedenen Gasölfraktionen sowie diversen Additiven (im mg/kg Bereich). Kerosin und Gasöl werden großteils durch Fraktionierung von Erdöl als Mitteldestillatfraktionen gewonnen und für die HEL-Herstellung – zumindest teilweise - in Hydrodesulfurierungsanlagen entschwefelt. Daneben kommen Mitteldestillatfraktionen aus Crackanlagen zum Einsatz (z.B. Hydrocracker (HCU) -Kerosin, HCU-Gasöl, hydriertes Light Cycle Oil).

HEL ist eine auf die erforderlichen Spezifikationen zugeschnittene Mischung, ein Blend. Die zur Verfügung stehenden Komponenten können stark schwankende Qualitäten (rohölabhängig) aufweisen, so dass jede Charge gegebenenfalls mit unterschiedlichen Mischungsverhältnissen (Kerosin/Leichtgasöl/Schwergasöl) hergestellt werden muss, um alle Spezifikationen zu erfüllen. Weiterhin stehen die Produkte Dieselkraftstoff und Jet bezüglich (fast) aller Komponenten „in direkter Konkurrenz“ zu HEL (siehe auch: Koppelproduktion). Unterschiedliche Bedarfsvolumina der Mitteldestillatprodukte haben deshalb einen Einfluss auf die Zusammensetzung von HEL (siehe auch: Produktionsplanung).

HEL hat – im Gegensatz zu Diesel – keine saisonabhängigen Spezifikationen, erfordert also keine saisonabhängigen Blends.

In Deutschland wurden 2009 ca 15,07 Millionen Tonnen Heizöl EL hergestellt[3].

Additive

Additive (lat. additivum hinzugegeben, beiliegend) werden definiert als Zusatzstoffe, die Kraft-, Brenn- und Schmierstoffen zugesetzt werden, um erwünschte Eigenschaften zu erreichen und zu verbessern. Die Filtrierbarkeitsgrenze (engl. Cold Filter Plugging Point, CFPP) kann bei allen HEL-Sorten durch entsprechende Additive reduziert werden.

Antioxidantien, Metalldeaktivatoren, Detergentien und Dispergatoren verhindern die Bildung und „Ausflockung“ von Alterungsprodukten, bzw erhöhen die thermische Stabilität des HEL. Solche Additive werden dem „Premium“-HEL zugesetzt.

Durch die Schmiereigenschaft verbessernde Zusätze (Lubricity-Additive) muss die Schmierfähigkeit des schwefelarmen HEL garantiert werden (s.u.). Allerdings sind aus technischen Gründen aschebildende Additive wie z.B. das Ferrocen unzulässig.

Eigenschaften

Die Hauptbestandteile des HEL sind vorwiegend Alkane, Cycloalkane und aromatische Kohlenwasserstoffe mit etwa 9 bis 22 Kohlenstoff-Atomen pro Molekül und einem Siedebereich zwischen 150 °C und 390 °C. Weitere Eigenschaften werden durch die Spezifikationen bestimmt.

Spezifikationen

Logo des Deutschen Instituts für Normung DIN 51603-1
Bereich -
Titel – Anforderungen und Prüfverfahren
Kurzbeschreibung: Festlegungen zu Mindestanforderungen und Prüfungen an Heizöl EL
Letzte Ausgabe -
ISO -
Siedeverläufe qualitativ

Die Spezifikationen werden durch die Norm DIN 51603-1 geregelt. [2]

Die seit September 2011[2] gültige neue Version der DIN 51603-1 erlaubt im Standard- und schwefelarmen Heizöl auch Paraffinfraktionen, die aus Synthese oder Hydrierung gewonnen wurden, wie zum Beispiel hydrierte Pflanzenöle. Es dürfen weder aufgearbeitetes Altöl und Beimischungen von chlorhaltigen Stoffen noch anorganische Säuren enthalten sein. Zudem wurde der Grenzwert für das thermische Sediment, das sich bei der Methode zur Bestimmung der thermischen Stabilität bilden darf, auf 140 mg/kg festgelegt und ein Prüfverfahren für die Bestimmung der Lagerstabilität definiert.

Der Schwefelanteil ist auf 1000 mg/kg und für HEL schwefelarm auf 50 mg/kg begrenzt[2]. Im Winter kann es durch Ausscheidung von Paraffinkristallen zu Verstopfungen im Brennstofffilter, bzw. – bei Außenlagerung – zum Erliegen der Brennstoffversorgung kommen. Deshalb müssen Leitung zwischen außenliegenden Tanks und dem Brenner frostsicher verlegt werden. Dies ist bei einer Mindesttiefe von 1 Meter der Fall. Zwei Prüfparameter beschreiben das Kälteverhalten eines Brennstoffs: der sogenannte Cloud Point (abgekürzt CP) und Cold Filter Plugging Point (abgekürzt CFPP). Während der CP durch eine veränderte Herstellung von HEL (Kerosinbeimischung) beeinflusst werden kann, wird der CFPP vielfach über die Zugabe von Additiven eingestellt. Der CP darf maximal +3 °C betragen. Die Cold Filter Plugging Point-Spezifikation ist an den aktuellen Cloud Point[2] gebunden:

  • max. –12 °C bei einem CP von +3 °C
  • max. –11 °C bei einem CP von +2 °C
  • max. –10 °C bei einem CP < +1 °C

Ist z.B. der CP = +3 °C, so muss der CFPP –12 °C betragen, ist der CP +2 °C, so kann man den CFPP auf –11 °C erhöhen. Ein niedrigerer CP bedeutet einen höheren Kerosinanteil im Blend, aber- bedingt durch den höheren CFPP - einen niedrigeren CFPP-Improver-Additiv-Verbrauch. Der Hersteller entscheidet dann, welche Blendingstrategie für ihn die ökonomisch beste Lösung darstellt.

Der sogenannte Pourpoint (PP) spielt bei der HEL-Spezifikation keine Rolle mehr.

Weiterhin ist die Dichtespezifikation (<860 kg/m³)[2], der Brennwert (>45.4 MJ/kg), die Viskosität (<6,0 x10-6 m²/s bei 20 °C)[2] und der Flammpunkt (>55 °C)[2] erwähnenswert. Die niedrige Viskosität garantiert - auch ohne Vorwärmung - eine ausreichende Zerstäubung an der Brennerdüse, der relativ hohe Flammpunkt eine sichere Handhabung und Lagerung. Um die Schmierung der Heizölpumpen sicherzustellen wird für HEL schwefelarm auch die Schmierfähigkeit festgelegt. Sie wird mit der HFRR-Methode[2] ermittelt und sollte maximal 460 µm betragen (analog zu Diesel).

Verbrauch

In Deutschland wurden 2009 ca. 20,5 Millionen Tonnen HEL verkauft[3]. Das Defizit, hervorgerufen durch das niedrigere Herstellungsvolumen, wird durch Importe gedeckt (hauptsächlich aus Rotterdam).
Vom Verbrauch entfallen derzeit 60 % auf private Haushalte, 30 % auf das Gewerbe und 8 % auf die Industrie (einschließlich nicht energetischer Verbrauch). Der Rest (2 %) dient zur Strom-, Fernwärme- und Gaserzeugung.

Missbrauch

Technisch gesehen ist HEL als Kraftstoff in (älteren) Dieselmotoren verwendbar. Bis 1994 waren beide Produkte nahezu identisch, so dass damals Dieselmotoren problemlos in der Lage waren, HEL zu verbrennen. Der Einsatz als Kraftstoff für Fahrzeuge ist jedoch als Steuerhinterziehung strafbar. Weiterhin erlischt die Betriebserlaubnis des Kraftfahrzeugs, mit allen hieraus resultierenden rechtlichen Konsequenzen. Um einen versehentlichen Missbrauch auszuschließen, wird HEL (und HEL schwefelarm) mit einem roten Farbstoff eingefärbt (Sudan 1). Da die Färbung relativ einfach entfernt werden kann, wird zusätzlich Solvent Yellow 124 als Markierstoff beigemischt. Weder der Farb- noch der Markierstoff beeinträchtigen den Einsatz in Motoren und Heizungsanlagen. Mit einfachen Verfahren lassen sich geringe Anteile an Solvent Yellow 124 im Kraftstoff nachweisen. Gezielte Kontrollen führt der Zoll regelmäßig und in begründeten Verdachtsfällen durch.

Seit 1995 sind die Qualitätsunterschiede zwischen Diesel und HEL immer größer geworden. Beispielsweise enthält HEL bis zu 1000 mg/kg Schwefel, während Diesel in Deutschland und Österreich flächendeckend mit 10 mg/kg Schwefelanteil zur Verfügung steht. Die heutigen Motoren und nachgeschalteten Abgasreinigungssysteme würden durch den hohen Schwefelanteil nachhaltig geschädigt. Weiterhin wird bei Diesel eine (Mindest-)Cetanzahl garantiert (spezifiziert), HEL hat keine solche Spezifikation. Es kann deshalb eine Cetanzahl weit unter der Diesel-Spezifikation aufweisen, Nageln und Rußemissionen (Feinstaub) sind die Folge. Noch schwerer wiegen die fehlenden Spezifikationen, welche beim Diesel die Anteile schwerer Komponenten begrenzt (Diesel-Dichte, T95). Der relativ hohe Anteil schwerer Komponenten beim HEL kann eine verstärkte Rußbildung bewirken.

Preise

Die Preise für HEL orientieren sich am Rotterdamer Markt (Handelsbezeichnung: IGO=Industrial Gasoil). Es wird in US-Dollar je 1.000 kg (US-$/t) gehandelt. Verschiedene Publikationsorgane berichten (zum Teil täglich) über aktuelle Handelspreise und Volumina[4][5][6]. Die im Handel verwendete Referenzdichte (um den Preis einer aktuellen Charge mit einer gegebenen Dichte in Relation zu der Notierung zu setzen) ist mit 0,845 kg/dm³ vereinbart (wie beim Dieselkraftstoff).

Weiterhin sind bei der Preisfindung Transportkosten (siehe auch: [6]), Lagerkosten (+diverse andere Kosten) sowie die erwünschte Verzinsung des eingesetzten Kapitals zu berücksichtigen.

Steuern und Abgaben

Zusätzlich zu all diesen Preisbeiträgen kommen noch Steuern und Abgaben[7], wie die Umlage für die Beiträge zum Erdölbevorratungsverband mit ca. 3,50 €/m³, Beiträge für das Institut für wirtschaftliche Ölheizung[2] mit 0,70 €/m³, die Energiesteuer von 61,35 €/m³[8] (ab 2009 für HEL-1000-ppm 76,35 €/m³) und - auf die Summe aller aufgeführten Preisbeiträge - 19 % Mehrwertsteuer.

Heizöl Schwefelarm

Der Beschluss des Bundestags vom 26. Oktober 2006 besagt, dass ab dem 1. Januar 2009 flächendeckend das Heizöl Extraleicht (EL) schwefelarm als neuer Standard in Deutschland eingeführt wird. Mit Hilfe einer Steueränderung wird das Heizöl EL Standard nun höher besteuert als das Heizöl EL schwefelarm.

Vorteile

Das Heizöl schwefelarm bietet, gegenüber dem Heizöl Standard, einige Vorteile, u. a.:

  • eine saubere Verbrennung
  • weniger Schadstoff-Emission bei der Verbrennung
  • nur noch 50 mg/kg Schwefelanteil gegenüber dem Heizöl Standard mit bis zu 1000 mg/kg Schwefelanteil

Folgen

Die saubere Verbrennung des schwefelarmen Heizöls hat zur Folge, dass sich kaum noch Verbrennungsrückstände auf den Kesselwänden ablagern. Die Lebensdauer von Heizkesseln steigt dadurch enorm; die Heizungsanlage kann effizienter genutzt werden.

Die wesentlich geringere Schadstoff-Emission bei der Verbrennung schwefelarmen Heizöls ist ein wichtiger Fortschritt im Umweltschutz und trägt insbesondere in Ballungsgebieten dazu bei die Gefahren von saurem Regen zu verringern.

Beim Verbrauch von Heizöl schwefelarm kann in Heizungsanlagen auf die herkömmliche Neutralisationseinrichtung verzichtet werden, was die Kosten solcher Anlagen senkt.

Eignung

Das Heizöl schwefelarm wurde eigentlich speziell für moderne Heizungsanlagen und Ölbrennwerttechnik entwickelt. Einige Hersteller schreiben die Nutzung des schwefelarmen Heizöls in ihren Geräten sogar vor. Allerdings kann das Heizöl auch in den meisten herkömmlichen Niedertemperaturkesseln verwendet werden. Der Hersteller sollte im Zweifel eine Freigabe für die Nutzung des schwefelarmen Heizöls geben. Alle Geräte, die ab Juli 2005 hergestellt wurden, sind bereits von den Herstellern als geeignet eingestuft worden.

Verfügbarkeit

Heizöl schwefelarm ist bundesweit verfügbar.

Heizöl schwer

Heizöl
Andere Namen

HOS, Heavy Fuel Oil, Schweröl

Kurzbeschreibung Brennstoff für den kommerziellen Gebrauch; Komplexe Kombination von Kohlenwasserstoffen,

Schwefelverbindungen und Metall-enthaltenden organischen Verbindungen, die man als Rückstand aus Raffinerie- Fraktionier-Krackverfahren erhält. [9]

Herkunft

fossil

CAS-Nummer

93821-66-0

Eigenschaften
Aggregatzustand flüssig
Kinematische Viskosität

<50 mm2/s (100 °C) [10]

Dichte

ca. 0,990 kg/l (15 °C) [10]

Heizwert

39,1 MJ/l = 39,5 MJ/kg (bei 0,990 kg/l)[10] entspricht 10,9 kWh/l = 11,0 kWh/kg

Brennwert

41,1 MJ/l = 41,5 MJ/kg (bei 0,990 kg/l)[10] entspricht 11,4 kWh/l = 11,5 kWh/kg

Flammpunkt

>80 °C [10]

Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung [9]
Giftig
Giftig
(T)
R- und S-Sätze R: 45
S: 53-45
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Das in Kraftwerken am häufigsten zum Einsatz kommende flüssige Kohlenwasserstoffgemisch ist Heizöl schwer (abgekürzt: HOS-x.x, mit x.x wird der Schwefelanteil in %wt angegeben). Es gehört zur Gruppe der Schweröle, zu denen auch die sogenannten (Residual) Marine Fuel Öle zählen. DIN 51603-3 und 51603-5 spezifiziert HOS.

Zurzeit werden mehrere Sorten angeboten, die sich primär nur durch den Schwefel- und Metallanteil unterscheiden[10].

Herstellung

Hauptartikel: Schweröl

HOS besteht zum großen Teil aus Rückständen. Diesem hinzugefügt wird ein Verdünnungsmittel wie Schwergasöl oder Light Cycle Oil, um die Viskosität einzustellen (weiteres siehe Schweröl).

In Deutschland wurden 2007 ca 12,0 Millionen Tonnen HOS hergestellt[3].

Additive

In frisch geblendetem HOS befinden sich - je nach Herstellungsprozess - noch geringe Spuren an H2S. Diese gasen - auch wegen der erhöhten Lagertemperaturen - aus dem Produkt aus und stellen damit ein Sicherheitsrisiko dar, da speziell beim Schiffstransport sich die Atmosphäre über dem Produkt mit diesem giftigen Gas anreichert. Um dies zu verhindern, werden sogenannte H2S-Scavenger[11] ("Schwefelwasserstoff-Fänger") zugesetzt, die den Schwefelwasserstoff binden.

Eigenschaften

Hauptartikel: Schweröl

Die Hauptbestandteile des HOS sind vorwiegend Alkane, Cycloalkane und aromatische Kohlenwasserstoffe mit etwa 20 bis 70 Kohlenstoff-Atomen pro Molekül und einem Siedebereich zwischen 300 °C und ~700 °C (das Siedeende ist eine berechnete Größe). Daneben treten noch heterocyclische Stickstoff- und Schwefelverbindungen auf (Stickstoffanteil bis 0,5 %). In Rückstandsölen sind alle metallischen Verunreinigungen des Erdöls wie Nickel, Vanadium, Natrium, Calcium etc. aufkonzentriert.

Spezifikationen

§ 10 Abs. 2 der 10. BImSchV begrenzt den Schwefelanteil für schweres Heizöl auf maximal 1 %. Des Weiteren werden Sorten mit niedrigerem Schwefelanteil (0,5 %) angeboten[10]. Feuerungsanlagen mit einer Rauchgasentschwefelung können auch höherschweflige Heizöle verfeuern (DIN 51603-3)[10].

Schweres Heizöl weist bei Raumtemperatur eine pastöse Konsistenz auf. Damit es überhaupt pumpfähig ist, wird schweres Heizöl vorher von 60 °C bis 100 °C erwärmt (entspricht der Lagertemperatur).

Um eine sichere Lagerung zu gewährleisten, wird ein Flammpunkt von 80 °C verlangt. Damit hat man immer noch einen "Sicherheitsabstand" von 20 K zur Lagertemperatur.

Die Viskosität bei 100 °C beträgt 50·10-6 m²/s[10].

Um an der Brennerspitze die übliche Viskosität von ~12·10-6 m²/s zu erreichen, muss das dickflüssige Öl vor der Verbrennung auf ca. 150 °C erwärmt werden.

Der Pourpoint von (unter) 40 °C garantiert - wie die Viskosität - die Handhabbarkeit dieses Produktes[10].

Der Heizwert (Hi) liegt bei 39,5 MJ/kg[10]. Dieser Wert lässt sich auch aus der chemischen Zusammensetzung näherungsweise errechnen (siehe Heizwert).

Verbrauch

In Deutschland wurden 2007 ca 6,1 Millionen Tonnen HOS verbraucht[3]. Der Produktionsüberschuss wird exportiert.
Vom Verbrauch entfallen rund 83 % auf die Industrie (einschließlich nicht energetische Verwendung und industrielle Kraftwerke), 9 % auf die Stromerzeugung in öffentlichen Elektrizitätswerken sowie 7 % auf die Fernwärmeerzeugung. Der Rest (1 %) ist insbesondere dem Bereich der gewerblichen Kleinverbraucher (z. B. Gärtnereien) zuzurechnen.

Preise

Die Preise für HOS orientieren sich am Rotterdamer Markt. Es werden 2 Sorten notiert: LSFO (Low Sulfur Fuel Oil, entspricht HOS-1.0) und HSFO (High Sulfur Fuel Oil, entspricht HOS-3.5). Beide Sorten werden in US-Dollar je 1.000 kg (US-$/t) gehandelt. Verschiedene Publikationsorgane berichten (zum Teil täglich) über aktuelle Handelspreise und Volumina[4][5][6][12]. Weiterhin müssen noch Transportkosten berücksichtigt werden (siehe auch: [6]), und der Heizölhandel muss auch seine Kosten decken sowie will sein eingesetztes Kapital verzinst sehen.

Steuern

Zusätzlich zu all diesen Preisbeiträgen kommen noch Steuern und Abgaben[7], wie die Umlage für die Beiträge zum Erdölbevorratungsverband mit ca. 3,70 €/1000 kg, die Energiesteuer[8] von 130,00€/1000 kg bzw. 25,00 €/1000 kg (privilegierte Verwendung, siehe [13]) und - auf die Summe aller aufgeführten Preisbeiträge - 19% Mehrwertsteuer.

Siehe auch

Weblinks

Wiktionary Wiktionary: Heizöl – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

  1. a b c d e f Eintrag zu Heizöl EL in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 13. April 2008 (JavaScript erforderlich)
  2. a b c d e f g h i j k l m Allgemeine Informationen zu Heizöl
  3. a b c d MWV
  4. a b "Platts Publikationen"
  5. a b "ICIS Publikationen"
  6. a b c d "OMR Publikationen"
  7. a b "Abgaben"
  8. a b "Energiesteuern"
  9. a b Eintrag zu Heizöl schwer in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 22. April 2008 (JavaScript erforderlich)
  10. a b c d e f g h i j k {{[1] Heizölspezifikationen}}
  11. H2S-Scavenger
  12. Börsennotierungen für Heizöl in Rotterdamm
  13. "Begünstigte Anlagen"


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