Neue Version des TCG 2032 im Programm

Sieben Fragen zum neuen Gasmotor TCG 2032 an Melf Thomsen, Produktmanager bei MWM

MWM Newsflash: Nach zwei Jahren der konsequenten Weiterentwicklung wurde unlängst die neue Version des Gasmotors TCG 2032 eingeführt. Herr Thomsen, welche wesentlichen Produktmerkmale sind für die Kunden damit verbunden?

Melf Thomsen:
Es gibt drei Entwicklungsfortschritte, die wir realisiert haben: Wirkungsgrad, Inselbetriebsfähigkeit und Wartungsintervalle, wobei der elektrische Wirkungsgrad des Stromaggregats aktuell bei bis zu 44,1% liegt und einen Output von 3.333 bis 4.300 kWel ermöglicht. Aufgrund der ausgezeichneten Erfahrung bei den Vorgängerversionen konnte die Betriebsdauer bis zur Grundüberholung von 64.000 Bh auf 80.000 Bh angehoben werden.

MWM Newsflash: Wie ist MWM mit dieser Entwicklung den Marktanforderungen nachgekommen?

Melf Thomsen:
Die grundlegende Kundenforderung zu Beginn des Projektes war ein verbessertes Lastschaltverhalten der Stromaggregate bei gleichzeitiger Erhöhung des elektrischen Wirkungsgrades bei Volllast. Daraus ergab sich die technische Aufgabe, die Ladedruckreserve der Turbolader bei Teillast anzuheben, um eine höhere Lastaufschaltung und einen stärkeren Lastabwurf zu ermöglichen. Die Verluste an der Drosselklappe mussten im Dauerbetrieb bei 4.300kWe reduziert werden um eine höhere Effizienz  zu erzielen. Gleichzeitig sollten die Aggregate bei Volllast ausreichende Reserven besitzen, um kurzfristige Schwankungen hinsichtlich Temperatur und Gasqualität ohne Leistungsänderung abfangen zu können.

Abgasturbolader des neuen Gasmotors TCG 2032

Abgasturbolader des neuen Gasmotors TCG 2032

MWM Newsflash: Wie wurde das Ziel erreicht?

Melf Thomsen:
Aus diesen Anforderungen wurden drei wesentliche Maßnahmen abgeleitet: Anpassung der Abgasturbolader, veränderte Geometrie der MWM-Vorkammerzündkerzen und die Einführung eines Mehrgrößenreglers. Dieser regelt gleichzeitig die wesentlichen Stellorgane wie Drosselklappe, Gasmischer und Abgaswastegate des Gasmotors.

Abgaswastegate des neuen Gasmotors TCG 2032

Abgaswastegate des neuen Gasmotors TCG 2032

MWM Newsflash: Können Sie diese Maßnahmen im Detail erläutern?

Melf Thomsen:
Die zwei am TCG 2032 V12 und V16 serienmäßig verbauten Abgasturbolader wurden mit einer neuen Abgasturbine ausgestattet. Aufgrund von Effizienzsteigerungen auf der Abgasseite wird automatisch ein höherer Ladedruck auf der Gemischseite des Turboladers zur Verfügung gestellt. Der höhere Ladedruck macht sich speziell im Teillastbereich bei der Aufschaltung bzw. dem Abwurf von Last positiv bemerkbar. Neben den Turboladern wurde auch die bewährte MWM-Vorkammerzündkerze überarbeitet. Dieses Vorkammerprinzip ermöglicht hohe Wirkungsgrade bei gleichzeitig geringerem Wartungsaufwand und einfacher Anlagenperipherie. Die angepasste Geometrie der Zündkerze beschleunigt und stabilisiert die Verbrennung beim Gasmotor TCG 2032. Dies führt zugleich zu einer besseren Ausnutzung des Gas-Luft-Gemisches im Brennraum und dementsprechend zu einem höheren Wirkungsgrad des Motors.

MWM Newsflash: Welche Rolle spielt die TEM-Steuerung beim neuen TCG 2032?

Melf Thomsen:
Die wohl umfassendste Änderung bei der neuen Version des Gasmotors TCG 2032 ist in der Tat die Einführung eines neuen Reglers, der die bisherigen Einzelregler am Motor zusammenführt und miteinander verbindet. Bisher erfolgte der Zugriff auf die Regelorgane am Motor -  durch Motorleistungs-, Drehzahl-, Emissions- und Ladedruckregler (allerdings getrennt voneinander). Bei Lastaufschaltung wurde zunächst die Drosselklappe vollständig geöffnet, dann der Gasmischer nachgeregelt und das Abgaswastegate verspätet geschlossen. Kombiniert man die Regelung im Mehrgrößenregler, so werden alle Stellorgane von einem Regler angesprochen und arbeiten ab sofort zusammen, um den jeweiligen Anwendungsfall zu erfüllen. Dadurch konnten die einzelnen Laststufen erhöht werden und es sind nur noch neun Laststufen bis Volllast notwendig.

Laststufen mit und ohne Mehrgrößenregler im Vergleich

Laststufen mit und ohne Mehrgrößenregler im Vergleich

MWM Newsflash: In wie weit haben diese umgesetzten Maßnahmen Einfluss auf den Wirkungsgrad?

Melf Thomsen:
Durch den Einsatz der neuen Zündkerze und des kombinierten Einsatzes von Abgaswastegate und Drosselklappe wird zusätzlich die geforderte Wirkungsgraderhöhung des Stromaggregats bei Volllast erreicht. Die Drosselklappe des Gasmotors wird nun unter Volllast weiter geöffnet, um die Drosselverluste zu reduzieren. Gleichzeitig wird die Regelreserve für schwankende Betriebsbedingungen durch das Abgaswastegate abgesichert. Die Wirkungsgraderhöhung bei der Baureihe TCG 2032 beträgt durch diese Maßnahmen 0,7% absolut, dementsprechend werden die Stromaggregate ab sofort mit einem elektrischen Wirkungsgrad von bis zu 44,1% angeboten.

MWM Newsflash: Wie beeinflussen diese Maßnahmen die Betriebskosten der Anlagen?

Melf Thomsen:
Neben den Brennstoffkosten, die sich maßgeblich durch den Wirkungsgrad der Motoren verringern lassen, haben vor allem auch die Servicekosten einen entscheidenden Einfluss auf die Höhe der Betriebskosten von Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen (KWK-Anlagen). Schon bisher wurden durch das einfache Servicekonzept mit komplett austauschbaren Zylindereinheiten und einer geringen Anzahl von Einzelbauteilen, kurze Stillstandzeiten während der Servicearbeiten und dementsprechend hohe Verfügbarkeiten zugesichert. Die Regelwartung erfolgt nur alle 4.000h (maximal zweimal pro Jahr). Bisher war nach 64.000h, dies entspricht in etwa einer Dauerlaufzeit von 8 Jahren, eine Grundüberholung des Aggregates notwendig. Durch die gesammelten Erfahrungswerte und die Auswertung zahlreicher Betriebsdaten wird jetzt der Zeitraum bis zur Grundüberholung auf 80.000h angehoben. Dadurch können die Servicekosten innerhalb der ersten zehn Jahre um mehr als 30% gesenkt werden.

MWM Newsflash: Herr Thomsen, vielen Dank für das Gespräch.

Melf Thomsen

Name: Melf Thomsen
Position: Produktmanager
Bei MWM seit: Juni 2010
Stationen: Daimler AG

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