effenberger hat geschrieben:
Auf der Jahrestagung des Fachverbandes Biogas e.V. habe ich mit einem Messgerätehersteller gesprochen, der ein Gerät mit Wärmeleitfähigkeitssensoren für Methan und Kohlendioxid anbietet. Er war von seiner Technik (natürlich) sehr überzeugt und behauptete, dieselbe Genauigkeit zu erreichen, wie mit optischen Sensoren (seine Angabe: +/- 0,5 Vol.-%). Ich würde dazu gerne noch einmal Kommentare von Messtechnikspezialisten hören.
Bei 2 Komponenten, z.B. Methan/Luft oder Methan/Kohlendioxid wird das zutreffen. Das Problem ist jedoch, sobald eine 3. Komponente im Biogas enthalten ist (z.B. durch Lufteinblasen).
Wenn CH4 und CO2 mit Wärmeleitfähigkeit gemessen werden und dann noch Luft vorhanden ist, wie soll man mit Wärmeleitfähigkeit die Konzentrationen noch korrekt ermitteln können, da ja alle Komponenten eine Wärmeleitfähigkeit aufweisen? Es müsste dann also der Sauerstoff mit einer anderen Methode gemessen werden, Stickstoff als 4fach vom Sauerstoff angenommen werden und dann eine rechnerische Korrektur gemacht werden. Soweit mir bekannt ist, geschieht dies bei einem unserer Mitbewerber. Eine Genauigkeit von 0.5 % anzugeben, finde ich aber dann verwegen.
Ich will das ganze mal genauer erklären:
Laut einer Information (Gerätebeschreibung) eines Herstellers für
Wärmeleitfähigkeitsmessgeräte (Fa. Auer) ist mit einer Sonderkalibrierung
die Messung eines Gemisches aus CO2 und CH4 möglich. Ist Luft als dritte
Größe anwesend können keine brauchbaren Ergebnisse gemessen werden. Das
würde nur noch funktionieren, wenn der Luftanteil (O2x5) rausgerechnet würde
Wärmeleitfähigkeiten in W/mK
CH4 0,0337
CO2 0,0164
Luft 0,0260
Angenommene Gaszusammensetzung: 46% CH4, 1,2%O2, d.h. 6%Luft und 48% CO2
also ergibt sich eine Wärmeleitfähigkeit der Mischung von
0,46x0,0337+0,06x0,0260+0,48x0,0164=0,02493
Nimmt man also an, es wäre jetzt bei gleichem Methangehalt keine Luft im
Biogas, dann würde ein Gerät mit Infrarotmessung nach wie vor 46% anzeigen, die Wärmeleitfähigkeit
wäre also: 0,46x0,0337+0,54x0,0164=0,02436
Rechnet man das auf die Spanne zwischen 0 und 100% CH4, entsprechend 0,0173
(Nullpunkt 0,0164), dann ergibt sich ein Fehler von 7%, d.h. bei Anwesenheit
von Luft müsste das Gerät mit Wärmeleitfähigkeit 7% mehr anzeigen. Spinnt man das weiter und nimmt
an, dass 46% CH4 in Luft sind, dann zeigt ein Infrarot-Messgerät nach wie vor
46%CH4 an , ein Wärmeleitfähigkeitsgerät ohne Korrektur würde aber 76% CH4
anzeigen! (Wärmeleitfähigkeit 0,029).
Man kann also Problemlos einen Mess-Fehler von 7 % nur durch Lufteinblasen in den Fermenter erreichen, wenn man Wärmeleitfähigkeit verwendet.
Ich weiss, das manche Hersteller auch keine rechnerische Korrektur machen und diese Tatsache verschweigen.
Eine Überprüfung wäre z.B. die Verwendung von 2 Kalibriergasen mit jeweils dem gleichen Methangehalt (z.B. 60 %), aber einmal in CO2 und das andere mal in Stickstoff. Hier würden einige Geräte vermutlich beträchtliche Abweichungen haben.