Ziel: Effizienzsteigerung für Rührpropeller

Das größte Interesse für Betreiber von Biogasanlagen liegt in einer Effizienzsteigerung der Anlage. Eine der dafür geeigneten Maßnahmen ist die Funktion des Rührwerks zu verbessern. Rührwerke verbrauchen einerseits Eigenstrom und müssen andererseits, in bestimmten Intervallen, gewartet werden. „Die in der Branche sowie bei unseren alten Rührwerken üblichen Standzeiten haben unsere eigenen Qualitätserwartungen nicht erfüllt. Unser Ziel war, eine Standzeit für unsere „Amaprop-PTM 2500“-Rührwerke von fünf Jahren zu erreichen sowie den Eigenstrombedarf deutlich zu senken“, so Maier.

Das limitierende Bauteil bei Biogas-Rührwerken ist der Propeller. Bei den bisherigen Modellen bestand dieser aus glasfaserverstärktem Epoxidharz mit metallischem Nabeneinleger und Gelcoat-Schutzschicht. Durch mineralische Bestandteile verschleißt der Propeller häufig sehr stark. In der Folge muss dieser dann ausgetauscht werden, was großen finanziellen Aufwand für die Betreiber eine Biogasanlage bedeutet.

Bei der Suche nach dem am besten für diese Anwendung geeigneten Material wurde Rührwerksexperte Maier mit dem PA-12C-Gusspolyamid Lauramid fündig.
„Wir haben als Propellermaterial quasi alles getestet, was der Markt zu bieten hat. Von Metallen über PA 6, GFK bis zu diversen Werkstoffmischungen und diese in eigenen Installationen mit schwierigsten Substraten dem Dauerbetrieb sogar mit höheren als den normalen Geschwindigkeiten ausgesetzt.“

Abgesehen davon, dass Metall viel zu schwer ist, wird es von den chemisch aggressiven Substraten schon nach kurzer Zeit auch einfach weggefressen. Einfachen Kunststoffen oder Kohlefasermischungen fehlte es an der wichtigen Abrasionsbeständigkeit. Nur das PA 12C Lauramid, das vom deutschen Kunststoffspezialisten Handtmann Elteka entwickelt wurde, bestand alle diese Tests bei Maier Energie & Umwelt.

Lauramid ist nicht nur ein extrem leichtes Material, es ist auch chemikalienbeständig, was dem Einsatz in den aggressiven Biogassubstraten entgegenkommt. Seine hohe Abrasionsbeständigkeit erreicht Lauramid unter anderem durch seine spezielle Materialformel sowie durch seine besondere Herstellung, den Guss: Das zunächst flüssige Lauramid wird in spezielle Formen gefüllt und polymerisiert dort drucklos, langsam und in genau abgestimmten Temperphasen aus. So entsteht ein außerordentlich homogenes und spannungsarmes Materialgefüge, das gleichzeitig aber extrem stabil und widerstandsfähig ist.

„Die zweite Neuerung, die wir neben dem neuen Werkstoff im „Amaprop PTM 2500“ gebracht haben, ist eine verbesserte Propellergeometrie“, erklärt der Rührwerkexperte Maier. Zusammen mit der Schiffsbau-Versuchsanstalt Potsdam wurde unter Berücksichtigung hydrodynamischer Aspekte und den speziellen Anforderungen in zähen Medien an einem modernen Effizienzdesign getüftelt. Beim PA-12C-Hersteller Handtmann Elteka wurden dazu zusätzlich statische FEM-Berechnungen durchgeführt. So entstand das zweiflügelige Rotordesign, das den Wirkungsgrad um bis zu 10 Prozent erhöht, den Eigenstrombedarf gegenüber konventionellen Schnellläuferrührwerken hingegen um bis zu 70 Prozent senkt.

Sowohl unter wirtschaftlichen als auch unter technischen Gesichtspunkten ist auch die besondere Herstellung des schwarzen Lauramid Propellers interessant: Von Handtmann Elteka konnte durch das gusstechnische Know-how eine spezielle Form entwickelt werden, die den konturnahen Komplettguss dieses 2500 mm langen Bauteils ermöglicht. Aufwendige Bauteilnachbearbeitung entfällt so ebenso wie nachträgliches Zusammenmontieren von Einzelteilen.

Jörg Sager, Vertriebsprojektleiter bei Handtmann Elteka: „Bei der Herstellung können wir auch die Stahlnabe direkt in den Propeller eingießen und sparen damit eine mechanische Verbindung.“ Andere Hersteller bauen Propeller dieser Größe aus Einzelteilen zusammen und schrauben diese dann zusammen. Jede Verbindungsstelle ist allerdings auf Dauer eine Schwachstelle. Dadurch, dass der Lauramid Propeller trotz seiner Länge in einem Stück gegossen werden kann, wird das Komplettsystem wesentlich stabiler als wenn Rotorflügel einzeln fixiert werden müssten.