Wobbe-Index

Der Wobbeindex, auch Wobbewert, Wobbekennzahl, Wobbezahl dient zur Charakterisierung der Qualität von Brenngasen (z. B. Erdgas, Stadtgas ), die entsprechend ihrer Zusammensetzungen unterschiedlich ist. Der Index ist entwickelt worden von dem Hamburger Gasingenieur und Erfinder J. G. Wobbe. Der Wobbeindex ist ein korrigierter Heizwert (Brennwert) und wird rechnerisch gebildet aus dem Quotient des Heizwertes (Brennwertes) und der Wurzel aus dem Dichteverhältnis von Brennstoff und Luft (siehe unten). Man unterscheidet einen oberen Wobbeindex (Ws, "s" von superior, früher Wo) und unteren Wobbeindex (Wi, inferior, früher Wu).

Die Messung erfolgt durch die kontrollierte Verbrennung des Testgases. Eine Testflamme beheizt einen Glühstrumpf, dessen Temperatur gemessen wird. Das Glühstrumpfmaterial darf nicht oxidieren. Mit Eichgasen erfolgt eine Kalibrierung.

Definition

Der Wobbeindex ist der Quotient aus dem Brennwert oder Heizwert und der Quadratwurzel aus der relativen Dichte. Die relative Dichte ist der Quotient aus der Dichte des Brenngases und der Dichte trockener Luft unter gleichen Druck- und Temperaturbedingungen.

Formel für den oberen Wobbeindex: ${W_s}\,=\,\frac{H_s}{\sqrt{\varrho \over \varrho_0}}$

Formel für den unteren Wobbeindex: ${W_i}\,=\,\frac{H_i}{\sqrt{\varrho \over \varrho_0}}$

Die Einheit des Wobbeindex ist J/m³ oder kWh/m³, analog der Einheit des Heiz- bzw Brennwertes.

Der Wobbeindex zeigt die Austauschbarkeit von Gasen, wenn zum Beispiel ein Brenner von einer Heizung auf ein anderes Gas eingestellt wird, kann durch den Wobbeindex geklärt werden, ob die Brennerdüsen größer oder kleiner werden müssen oder gleich bleiben können.

Wobbeindex verschiedener Brenngase

• Wasserstoff, H₂: Ws = 48,34 MJ/m³ ; Wi = 40,90 MJ/m³
• Methan, CH₄: Ws = 53,45 MJ/m³ ; Wi = 48,17 MJ/m³
• Propan, C₃H₈: Ws = 81,18 MJ/m³ ; Wi = 74,74 MJ/m³
• Verbund Erdgas Nord: Ws = 51,55 MJ/m³ ; Wi = 46,54 MJ/m³
• Russisches Erdgas: Ws = 53,21 MJ/m³ ; Wi = 47,97 MJ/m³
• Biogas (65 Vol% CH₄): Ws = 28,44 MJ/m³
• Biomethan (96% CH₄): Ws = 51,03 MJ/m³

Anwendung

Den Wobbeindex braucht man, um die Austauschbarkeit von Brenngasen zu beurteilen. Brenngase mit gleichem Wobbeindex ergeben bei gleichem Düsendruck die gleiche Wärmebelastung im Brenner. Die Brennerdüse muss in diesem Fall nicht ausgetauscht werden.

Wenn zum Beispiel Erdgas durch ein Propan / Luftgemisch ersetzt werden soll, reicht es nicht aus, eine Mischung mit gleichem Heizwert zu erzeugen. Da dieses Gemisch eine andere Dichte hätte, würde durch den Brenner eine andere Menge strömen und sich dadurch ein anderer Energieumsatz ergeben. Durch das Miteinbeziehen der Dichte ergibt sich jedoch genau der Volumenstrom, der nötig ist um die gleiche Energiemenge durchzusetzen.

Wo für die Unterfeuerung einer Koksofenbatterie auch Gichtgas (Hochofengas) zur Verfügung steht, erfolgt eine Mischung von Gicht- und Koksofengas nach dem Wobbeindex.

Einheiten

• 1 kWh/Nm³ = 3,6 MJ/Nm³ = 3,6 10⁶ J/m³ (1 Nm³ = 1 m³ bei Normbedingungen: 1.013,25 mbar, 0 °C)
• 1 Btu/scf = 0,03726 MJ/Nm³ (1 Btu = 1,05506 kJ : British thermal unit; 1 scf = 0,028317 Nm³ : standard cubic foot)

Literatur

• DIN 51857 (03.97): "Gasförmige Brennstoffe und sonstige Gase - Berechnung von Brennwert, Heizwert, Dichte, relativer Dichte und Wobbeindex von Gasen und Gasgemischen."