Sind Gasmotorenöle mit GR II/III Grundölen wirklich besser als GR I Öle?

In der Branche für stationäre Gasmotoren gibt es zahlreiche „moderne Legenden“ und „Faustregeln“ zu Schmierstoffen. Häufig sind diese „Regeln“ sehr wichtig, weil sie die Gasmotorenölentwicklung beeinflussen, jedoch auch dazu beitragen, die Leistung von Motorenölen in stationären Gasmotoren falsch zu interpretieren. Beispiele für diese „modernen Legenden“ sind „mehr Asche, mehr Ablagerungen“, „bei 50 % TBN Ölwechsel“ und dass „GR II Grundöl besser sei als GR I“. Diese allgemein verbreiteten Mythen zu hinterfragen ist sehr wichtig, um den nächsten Schritt zu besseren und innovativeren Ölen für stationäre Gasmotoren zu gehen. Ich habe eine Reihe von Artikeln über diese „modernen Legenden“ verfasst und werde diese in den kommenden Wochen auf LinkedIn veröffentlichen. In diesem Artikel geht es darum, ob GR II/III Grundöle wirklich besser sind als GR I Grundöle. Bitte zögern Sie nicht, meinen Artikeln weiterzuleiten, zu kommentieren oder mich zu kontaktieren.

Joris Van der List – Technology Manager

Was steckt hinter der modernen Legende über Öle für stationäre Gasmotoren? Artikel 2 von 3

Sind Gasmotorenöle der GR II/III wirklich besser als die der GR I?

Moderne Gasmotorenöle für stationäare Gasmotoren bestehen zu etwas 90% aus Grundölen und zu etwa 10% aus Additiven. Grundöle sind Kohlenwasserstoffe, die bei der Raffination von Rohöl oder durch chemische Synthese entstehen. Grundöl, das bei der Raffination von Rohöl gewonnen wird, wird als Mineralöl eingestuft. Das American Petroleum Institute (API) hat Grundöle in fünf Gruppen (GR I – GR V)eingeteilt. Die ersten drei Gruppen sind Mineralöle, die durch Raffination aus Rohöl gewonnen werden, wobei das Raffinationsverfahren immer anspruchsvoller wird. GR I ist ein mit Lösungsmitteln raffiniertes Mineralöl, GR II ist wasserstoffbehandeltes Mineralöl und GR III ist sog. Hydrocracköl.

GR I wird als Basismaterial definiert, das weniger als 90 % gesättigte Fettsäuren und/oder mehr als 0,03 % Schwefel enthält, während Grundöle der GR II und GR III als Flüssigkeiten mit mehr als 90 % gesättigten Fettsäuren und weniger als 0,03 % Schwefel eingestuft werden.

Grundöle der GR II werden mit Wasserstoffgas in einem Hydrierungsverfahren hergestellt, das unerwünschte ungesättigte Komponenten wie Aromaten in gesättigte Kohlenwasserstoffstrukturen umwandelt. Gesättigt bedeutet, dass das Kohlenwasserstoffmolekül aus Einfachbindungen besteht und somit mit Wasserstoff gesättigt ist. Siehe Bild unten.

Group II/III base oils
Saturated
Group II/III base oils
Unsaturated

Der Herstellungsprozess für Grundöle der GR III ähnelt dem der Mineralöle der GR II, mit der Ausnahme, dass der Hydrierungsprozess bei hohen Temperaturen und hohen Druckwerten stattfindet. Daher werden nahezu alle unerwünschten Bestandteile im Öl in gesättigte Kohlenwasserstoffe umgewandelt, was zu einem reineren Grundöl führt.

Ein in der Industrie weit verbreitete moderne Legende besagt, dass Schmierstoffe auf Basis der GR II und GR III den auf GR I basierenden Schmierstoffen überlegen seien. Diese Annahme basiert auf der Tatsache, dass die Oxidationsstabilität von Ölen der GR II/III besser ist als bei Ölen der GR I.

Dafür spricht: Oxidationsstabilität bedeutet bessere Leistung

Oxidation ist der Prozess, bei dem das Öl mit Sauerstoff reagiert. Höhere Temperaturen und das Vorhandensein von Katalysatoren, wie z.B. Kupfer/Eisen-Verschleißpartikel, erhöhen die Oxidationsgeschwindigkeit. Die Oxidation tritt in gewissem Maße bei allen Schmierstoffen auf; das Ergebnis der Oxidation ist eine Erhöhung der Ölviskosität und des Säurewerts, der Bildung von Schlamm und Ablagerungen und des Abbaus der Additive.

Die Grundöle der GR II/III sind in Bezug auf die Oxidation stabiler als die der GR I. Der Grund für diese verbesserte Oxidationsstabilität kann auf den höheren Anteil an gesättigten Stoffen zurückgeführt werden. Diese gesättigten Stoffe reagieren im Vergleich zu ungesättigten Stoffen weniger mit Sauerstoff.

Aufgrund ihrer verbesserten Oxidationsstabilität schneiden auf GR II/III basierende Gasmotorenöle im Laboroxidationstest besser ab, aber auch in der Praxis zeigt der bei stichprobenartigen Überwachungen festgestellte Oxidationswert eine verbesserte Leistung.Darauf basierend sind die Ölwechselintervalle von Gasmotorenölen mit GR II/III Grundölen länger als diejenigen der GR I Grundöle.

Dagegen spricht: Oxidationsstabilität verringert die Löslichkeit

Das Problem ist jedoch, dass eine verbesserte Oxidationsstabilität ihren Preis hat. Gasmotorenöle auf Basis von GR II/III Grundölen enthalten weniger Aromaten/ungesättigte Stoffe als Gasmotorenöle der GR I. Der höhere Sättigungsgrad und die damit verbesserte Oxidationsstabilität sind auch der Grund für die geringere Löslichkeit.

Löslichkeit ist die Fähigkeit, Ruß und Oxidationsnebenprodukte im Öl gelöst zu halten. Dies ist der Grund, warum sich bei vielen oxidationsstabilen Ölen der GR II/III Rußpartikel nicht im Öl gelöst bleiben sondern Lackierungen und Ablagerungen auf kritischen Motorteilen wie Laufbuchsen, Kolben und Zylinderköpfen bilden. Ein gutes Beispiel ist das Festsetzen der Kolbenringe, verursacht durch Ablagerungen im oberen Kolbenringbereich, das bei hohen Temperaturen bei einigen Gasmotorenölen der GR II/III auftritt.

Im untenstehenden Bild sehen Sie, daß eine verbesserte oxidative Stabilität des Grundöls leider auch mit einer geringeren Löslichkeit einhergeht.

Verbesserte Löslichkeit

Group II/III base oils
Aromatics

Verbesserte oxidative Stabilität

Group II/III base oils
Lineare und verzweigte Alkane

Nachweis der Auswirkungen einer guten Löslichkeit

Die Auswirkung einer guten Löslichkeit zeigt folgender Laborversuch. Zwei Öle werden in einem Metallbehälter in einem Ofen im Labor künstlich gealtert. Öl A wird mit ausgezeichneter Oxidationsstabilität entwickelt, während Öl B eine schlechte Oxidationsstabilität, jedoch eine bessere Löslichkeit aufweist.

Folgende Ergebnisse sind festzustellen:

Group II/III gas engine oils
Oil A is developed with excellent oxidation stability, while oil B has poor oxidation stability but with better solubility.

Die Ergebnisse bestätigen, dass Öl A aufgrund seiner hervorragenden Oxidationsstabilität hell und klar bleibt. Beachten Sie, dass der Metallbehälter nach dem Test voller Lack- und Olrückstände ist. Öl B verdunkelt sich und altert schneller; die Oxidationsnebenprodukte bleiben im Öl dispergiert, was eine bessere Löslichkeit anzeigt, aber der Metallbehälter ist nach dem Test sauber.

Sie können Öl A mit einem Gasmotorenöl vergleichen, bei dem alle Routineanalysen eindeutig sind, aber mit der Zeit kann es zu einem Motorausfall aufgrund extremer Ablagerungen im Motor kommen.

Abschied von einer modernen Legende

Obwohl der Trend von Grundölen der GR II/III zu oxidationsstabileren Gasmotorenölen geführt hat, ist es auch wichtig zu wissen, dass die Löslichkeit eine wichtige Rolle bei der Gesamtleistung spielt. Öle der GR II/III sind daher nicht automatisch besser für den Motor, aber in Kombination mit einer guten Löslichkeit kann ihre Qualität hervorragend sein. Benutzer von Gasmotorenölen sollten unbedingt zwischen hochwertigen und minderwertigen Ölen unterscheiden. Die Differenzierung nach Grundöl und Oxidationsstabilität allein ist für moderne Gasmotorenöle mit hohem BMEP nicht ausreichend.

Bitte zögern Sie nicht, meinen Artikeln weiterzuleiten, zu kommentieren oder mich zu kontaktieren, um das Thema ausführlicher zu erörtern.

Joris van der List

Von unserem Experten Joris van der List

Nach acht Jahren beim Q8Research-Institut in Rotterdam kam Joris van der List im Jahr 2011 zu Q8Oils. Als Maschinbau-Ingenieur bekleidet er die Position des Technology Manager und ist Experte für die Energiewirtschaft.

Stelle Joris van der List eine Frage


Thema vorschlagen