Schallemissionen bei BHKW-Anlagen: Wie Sie den Abgasschall in den Griff bekommen

„Emissionen“ – ein viel gebrauchtes Wort in der derzeitigen politischen Diskussion. Dabei geht es nicht nur um die Treibhausgas-Emissionen, die vermindert werden müssen. Auch andere Arten von Emissionen wie etwa Geruch und Schall sind ein Thema, für das es Lösungen braucht. Je mehr Kraftwerke zur Erzeugung erneuerbarer Energien gebaut werden, desto mehr nehmen diese Arten von Emissionen zu.
Blockheizkraftwerke für Biogasanlagen emittieren beispielsweise Schall. Doch es gibt Lösungen, mit denen Sie als Anlagenbetreiber die Schallemissionen Ihres BHKW in den Griff bekommen – so gut, dass Ihre Anlage problemlos in der Nähe von Verbrauchern (etwa im Dorf) stehen kann, ohne diese negativ zu beeinflussen. Wir bei Energas haben diese Lösungen.

Die wichtigsten Fakten rund um Schall und Abgasschalldämpfer erfahren Sie in diesem Beitrag.

Was ist Schall?

Schall ist eine für das menschliche Ohr wahrnehmbare Druckschwankung. Er geht von Schallquellen aus und breitet sich wie eine Welle in der Luft mit etwa 1.200 km/h aus. Als wie laut etwas empfunden wird, hängt von der Frequenz und dem Schalldruckpegel ab. Wahrnehmen kann das menschliche Gehör prinzipiell Frequenzen von 20 bis 20.000 Hz und Schalldruckpegel von 0 dB bis zur Schmerzschwelle von 130 dB.

Grundsätzlich wird zwischen Schallemission und Schallimmission unterschieden. Die Schallemission beschreibt, wie viel Lärm eine Maschine, in unserem Fall ein BHKW, erzeugt. Angegeben wird die Schallemission im sogenannten Schallleistungspegel (Lw).

Im Gegensatz dazu gibt es die Schallimmission, die beschreibt, wie laut es an einem bestimmten Ort ist. Soll heißen: Wie laut wäre es an diesem Ort, wenn beispielsweise nur der Schall des BHKW dort ankäme? Diese Angabe ist immer orts- und entfernungsabhängig, hängt aber auch von weiteren Faktoren wie etwa der Umgebung ab. Die Schallimmission wird im Schalldruckpegel angegeben. Der Schalldruckpegel nimmt grundsätzlich über die Entfernung ab – als grober Richtwert lassen sich von einem auf zehn Meter Abstand etwa 15–20 dB ansetzen, denn bei einer punktförmigen Schallquelle im Freien sinkt der Pegel um rund 6 dB je Verdopplung des Abstands. Allerdings ist dies, wie bereits erwähnt, abhängig von der Umgebung: Steht die Anlage auf freiem Feld oder in umbautem Raum? Wie sehr sich der Schalldruckpegel über eine gewisse Entfernung verringert, hängt auch von den verschiedenen Frequenzbereichen ab: Tiefe Frequenzen (etwa das klassische Brummen des Motors) bauen sich über weite Strecken kaum ab, hohe Frequenzen (wie beispielsweise das Strömungsrauschen am Abgasaustritt) werden in der Luft nicht weit übertragen und bauen sich relativ schnell ab.

Welche Schallemissionen hat ein BHKW?

Die beim Betrieb von Biogasanlagen entstehenden Geräuschemissionen werden zum größten Teil vom Motor des BHKW hervorgerufen. Da sich der Motor in einem geschlossenen Gebäude befindet, erfolgt die Schallübertragung hauptsächlich über die Abgasleitung, die Lüftungsöffnungen, die Rückkühler für Not- und Gemischkühlung und Öffnungen wie Türen. Die Abgasmündung emittiert Geräusche mit überwiegenden Anteilen im tieffrequenten Bereich, häufig sind die höchsten Schallpegelspitzen zwischen 50 und 100 Hz zu finden. Diese tieffrequenten Geräuschemissionen sind in der Umgebung als unangenehme Brummtöne zu hören und können sich auch kilometerweit nahezu ungehindert ausbreiten. Vor allem zu Zeiten, in denen andere Geräuschbelästigungen niedrig sind, wie etwa nachts und frühmorgens, können sie theoretisch zu erheblichen Belästigungen führen. Deshalb ist es gerade bei BHKW, die zu genau diesen Zeiten laufen, so wichtig, dass sie auch die hohen Anforderungen für diesen ungünstigsten Fall mit den passenden Schalldämpfern erfüllen.

Die drei wichtigsten Maßnahmen der Schalldämpfung im Abgas von BHKW-Anlagen

Grundsätzlich gibt es aktive und passive Komponenten bei der Schalldämpfung. In unseren Abgasanlagen von Jenbacher werden allerdings nur die passiven Komponenten eingesetzt. Hier wiederum gibt es drei relevante Arten von Schalldämpfern, die sich in physikalischem Prinzip und Aufbau unterscheiden. Welche Schalldämpfungsmöglichkeiten beim BHKW eingesetzt werden, wollen wir Ihnen im Folgenden beschreiben.

Absorptionsschalldämpfer

Funktion: Absorbierendes Material nimmt den Schall in der Abgasanlage auf.

Aufbau: Der Schalldämpfer besteht aus einem äußeren und einem inneren Rohr, dazwischen befindet sich meist feine und offenporige Mineralfaser. Das Abgas wird durch das innere Rohr geleitet, das schallabsorbierende Material nimmt den produzierten Schall auf und dämpft ihn. Der Einbauort für den Absorptionsschalldämpfer in der Abgasanlage sollte weit nach dem Motor sein.

Vorteile:

• Die Schalldämpfer sind besonders geeignet zur Schallpegelminderung von mittleren und hohen Frequenzen
• Es gibt kaum Druckverlust
• Der Aufbau ist einfach

Nachteile:

• Kleine Teile oder Reste des Füllmaterials können durch das Abgas mit der Zeit aus dem Schalldämpfer mitgerissen werden, deshalb sollte der Einbau nach dem Katalysator und möglichst auch nach dem Abgaswärmetauscher erfolgen
• Die Wolle kann eventuell auftretendes Kondensat oder Regenwasser aufnehmen, was zu Korrosion führen kann

Reflexionsschalldämpfer

Funktion: Über Querschnittsänderungen lässt sich die Geschwindigkeit des Abgases zu „schnell-langsam-schnell“ modifizieren, durch Umlenkung und Prallwände wird der Schall reflektiert und nimmt ab.

Aufbau: Das Abgas wird im Inneren der Abgasanlage über Kammern umgelenkt und durch Rohre mit unterschiedlichen Querschnitten geleitet.

Vorteile:

• Reflexionsschalldämpfer können eine große Bandbreite an Frequenzbereichen abbauen, besonders effektiv ist die Technik bei tiefen Frequenzen
• Sie zeichnen sich durch lange, uneingeschränkte Wirkung aus

Nachteile:

• Der Druckverlust im Abgas ist relativ hoch

Resonanzschalldämpfer

Funktion: Ähnlich wie beim Absorptionsschalldämpfer wird die Energie in zwei Rohren abgebaut.

Aufbau: Dieser Schalldämpfer besteht auch aus einem inneren Abgasrohr mit einem Ring aus Lochblech und einem äußeren Mantel, der akustisch mit dem inneren Rohr verbunden ist. In Abhängigkeit von der zu reduzierenden Frequenz ist das innere, abgasführende Rohr auf einer bestimmten Länge vom Lochblech unterbrochen. So kann sich der Schall in den äußeren Mantel ausweiten. Resonanzschalldämpfer werden oft mit Absorptionsschalldämpfern kombiniert.

Vorteile:

• Resonanzschalldämpfer sind sehr gut geeignet bei genauestens bekanntem Terzspektrum
• Sie ermöglichen bereits bei sehr niedrigen Frequenzen eine hohe Dämpfung
• Der faserfreie Aufbau bewirkt, dass nachfolgende Bauteile nicht beeinträchtigt werden
• Die Investitionskosten sind relativ niedrig

Nachteile:

• Die Dämpfeigenschaften lassen bei Verunreinigung nach. Bei Abgasen mit Verschmutzung besteht deshalb das Risiko, dass die Löcher des Schalldämpfers beispielsweise durch Staub, Ruß oder andere Verbrennungsrückstände verstopfen und der Schalldämpfer schließlich nicht mehr wirkt. Deshalb ist der Resonanzschalldämpfer nur bei Erdgasanlagen geeignet.

Sie sehen, es gibt mehrere Möglichkeiten, Schallemissionen zu reduzieren. In der Praxis werden diese meist gemischt und miteinander kombiniert. Wichtig für Sie sind zwei Dinge: Beziehen Sie zum einen das Thema Schall gleich von Anfang an in Ihre Planungen mit ein – denn etwaige Nachrüstungen sind aufwendig und teuer. Und erwarten Sie zum anderen keine Standardlösung – jede Anlage ist einzigartig innerhalb ihrer baulichen und örtlichen Gegebenheiten. Deshalb müssen die Maßnahmen zur Schalldämpfung immer individuell geplant werden. Wir von der Energas BHKW GmbH können mit der richtigen Konstruktion Ihrer KWK-Anlagen nahezu alle Anforderungen an Schallemissionen einhalten. Wenn wir schon vor Projektbeginn wissen, was genau gefordert ist, können wir mit guter Planung, genauen Abstimmungen und den richtigen Komponenten sogar extrem leise BHKW-Anlagen realisieren.

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