Heizöl

Heizöl ist ein flüssiger Brennstoff . Als Mitteldestillat des Erdöls wird es aus Gasöl hergestellt.

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 (HEL)

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 1000 mg/kg aufweisen, Heizöl EL schwefelarm maximal 50 mg/kg. Beide Heizölsorten nach DIN 51603-1 werden für eine sichere Logistik mit einer „Raffinerieadditivierung“ versehen:

1. HEL Standard mit „Raffinerieadditivierung“ (u.a. Additive zur Verbesserung der Filtrierbarkeitsgrenze, s. u.)
2. HEL schwefelarm mit „Raffinerieadditivierung“ (u.a. Additive zur Verbesserung der Filtrierbarkeitsgrenze,s. u.)

Allerdings wird die Heizölsorte HEL Standard in Deutschland nicht mehr hergestellt und hat durch vereinzelte Importe lediglich einen verschwindend geringen Marktanteil von kleiner 1%. Schwefelarmes Heizöl wurde speziell für den Einsatz in Brennwertkesseln entwickelt, die den heutigen Stand der Technik darstellen. Die Neutralisierung des Kondensats kann beim Einsatz von schwefelarmem Heizöl entfallen.

Heizöl wird von fast allen Händlern auch in „Premium“-Qualität angeboten. Diese ist durch ein spezielles Additivpaket (Stabilisatoren, Metalldeaktivatoren, Geruchsüberdecker, ggf. Verbrennungsverbesserer) gekennzeichnet, das bei der Belieferung durch eine Dosiereinrichtung am Tankwagen dem Heizöl zugegeben wird. Dieses „Premium“-Heizöl EL hat vor allem eine erhöhte thermische Stabilität und eine erhöhte Lagerstabilität und kommt damit den sich ändernden Anforderungen an das Heizöl (längere Lagerzeit durch Verringerung des Jahresverbrauchs; höhere thermische Belastung in Rezirkulations- und Verdampfungsbrennern) nach.

Herstellung

HEL ist eine Mischung aus Kerosin , verschiedenen Gasölfraktionen sowie diversen Additiven (Letztere 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 (beispielsweise 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 (Koppelproduktion ). Unterschiedliche Bedarfsvolumen der Mitteldestillatprodukte haben deshalb einen Einfluss auf die Zusammensetzung von HEL (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 ^[4] .

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; eine Temperaturangabe) 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) wird die Schmierfähigkeit des schwefelarmen HEL eingestellt (s. u.). Aschebildende Additive wie beispielsweise das Ferrocen sind im schwefelarmen Heizöl 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

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 beispielsweise 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 niedrigeren 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 mm²/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 ^[4] . Das Defizit gegenüber dem niedrigeren, inländischen Herstellungsvolumen wird hauptsächlich durch Importe über Rotterdam gedeckt.
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 eine Verwechslung 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, die 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 wie Platts , ICIS oder O.M.R. berichten (zum Teil täglich) über aktuelle Handelspreise und Volumen. 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, Lagerkosten (+diverse andere Kosten) sowie die erwünschte Verzinsung des eingesetzten Kapitals zu berücksichtigen.

2012 wurde in vielen Regionen Deutschlands ein Rekordhoch bei den Heizölpreisen erreicht, wobei Preise zwischen 85 und 95 Euro für eine Standardlieferung (100 Liter) flächendeckend zu beobachten waren. Vor zehn Jahren lag der Preis im Schnitt noch bei 35 Euro. Ölheizungen weisen zudem einen Trend zu steigenden Betriebskosten auf. Bis 2020 wird eine Kostensteigerung des Brennstoffs um 50 % gegenüber 2012 erwartet. Für 2030 wird eine Verdopplung der Kosten prognostiziert. ^[5] Mehrere Millionen Haushalte droht daher Energiearmut durch gestiegene Heizölpreise. ^[6] Der Ersatz alter Ölheizungen durch Pelletheizungen, Wärmepumpen oder Solarkollektoren ist daher kostengünstiger. ^{[7] [8]}

Steuern und Abgaben

Zusätzlich zu all diesen Preisbeiträgen kommen noch Steuern und Abgaben ^[9] , wie die Umlage für die Beiträge zum Erdölbevorratungsverband mit ca. 3,50 €/m³, die Energiesteuer von 61,35 €/m³ ^[10] (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 Smog und saurem Regen zu verringern.

Beim Verbrauch von Heizöl schwefelarm ist mit dem anfallenden Kondensat wie bei Gasbrennstoff zu verfahren. Den Umgang regelt das DWA Arbeitsblatt A 251 vom November 2011.

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 leicht

Größere Zentralheizungsfeuerungen für Wohnblöcke und Betriebe wurden z.B. 1968 für das etwas kostengünstigere Heizöl leicht ausgelegt, das zwar dickflüssiger als HEL ist, doch auch bei Kellertemperatur flüssig bleibt. In Graz sind (Stand 2005) viele Anlagen auf HEL oder Fernwärmeeinspeisung umgestellt worden. Die Wirtschaftskammer Steiermark sah 2012 in einer Stellungnahme 3 Jahre Frist zur Umstellungsverpflichtung gemäß Anlagenemissionsverordnung als zu kurz im Sinn von Investitionssicherheit. Die Umstellung auf HEL erspart im Luftsanierungsgebiet Graz insbesondere NOx-Emissionen. ^[11]

Heizöl schwer

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 (Masseprozent) 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 ^[13] .

Herstellung

HOS besteht zum großen Teil aus Rückständen. Diesem hinzugefügt wird ein Verdünnungsmittel wie Schwer gasöl oder Light Cycle Oil , um die Viskosität einzustellen.

In Deutschland wurden 2007 ca 12,0 Millionen Tonnen HOS hergestellt ^[4] .

Additive

In frisch geblendetem HOS befinden sich – je nach Herstellungsprozess – noch geringe Spuren an H ₂ S . 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 H ₂ S-Scavenger ^[15] („Schwefelwasserstoff-Fänger“) zugesetzt, die den Schwefelwasserstoff binden.

Eigenschaften

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 ^[13] . Feuerungsanlagen mit einer Rauchgasentschwefelung können auch höherschweflige Heizöle verfeuern (DIN 51603-3) ^[13] .

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 ^[13] .

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 ^[13] .

Der Heizwert (H _i ) liegt bei 39,5 MJ/kg ^[13] . Dieser Wert lässt sich auch aus der chemischen Zusammensetzung näherungsweise errechnen.

Verbrauch

In Deutschland wurden 2007 ca 6,1 Millionen Tonnen HOS verbraucht ^[4] . 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 (beispielsweise Gärtnereien) zuzurechnen.

Preise

Die Preise für HOS orientieren sich am Rotterdamer Markt. Es werden zwei 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 Volumen. ^[16] Weiterhin müssen noch Transportkosten berücksichtigt werden, und der Heizölhandel muss auch seine Kosten decken sowie sein eingesetztes Kapital verzinst sehen.

Steuern

Zusätzlich zu all diesen Preisbeiträgen kommen noch Steuern und Abgaben ^[9] , wie die Umlage für die Beiträge zum Erdölbevorratungsverband mit ca. 3,70 €/1000 kg, die Energiesteuer ^[10] von 130,00 €/1000 kg bzw. 25,00 €/1000 kg (privilegierte Verwendung, siehe ^[17] ) und – auf die Summe aller aufgeführten Preisbeiträge – 19 % Mehrwertsteuer .