Wer Biogas in Strom umwandeln will, befasst sich früher oder später mit der Temperaturführung in Gasströmen. In Biogasanlagen geht es dabei zum Beispiel um das Konditionieren des Gases, das Anheben der Temperatur vor einem weiteren Prozessschritt oder das Vermeiden unerwünschter Abkühlung in Leitungen und Anlagenteilen. Für solche Aufgaben werden vor allem Prozessheizer eingesetzt, darunter Durchlauferhitzer, Durchlaufheizer, Cast Heater und in explosionsgefährdeten Bereichen auch ATEX-Ausführungen von Flansch- oder Durchlaufheizern. Die Produktseiten zu Gas- und Prozessheizern nennen Biogas ausdrücklich als Anwendungsfeld.
Für Ingenieure, technische Einkäufer und Projektleiter ist dabei nicht nur die Zieltemperatur relevant. Ebenso wichtig ist, wie die Wärme in den Gasstrom eingetragen wird, wie sich das Medium bei einem bestimmten Druck und Volumenstrom verhält und wie der Heizer in die Gesamtanlage eingebunden wird. Daraus ergeben sich Anforderungen an Werkstoffwahl, Druckstufe, Regelung und gegebenenfalls an den Explosionsschutz. Aus diesem Grund werden Lösungen für Biogas in der Regel an die konkrete Anwendung angepasst und nicht als starres Standardprodukt ausgewählt.
Das Grundprinzip der elektrischen Gasbeheizung ist klar aufgebaut. Elektrische Energie wird im Heizelement in Wärme umgewandelt, die anschließend an den vorbeiströmenden Gasstrom übertragen wird. Bei einem Durchlaufheizer geschieht das in einem drucktragenden Gehäuse, in dem das Medium an einem eingebauten Heizeinsatz vorbeiströmt. Für diese Bauart werden Ausführungen bis 5 MW, Spannungen bis 3×690 V, Nennweiten bis DN500 und Betriebsdrücke bis 200 bar angegeben. Das zeigt bereits, wie breit dieser Heizer innerhalb industrieller Gasprozesse eingesetzt werden kann.
Ein Cast Heater folgt einem anderen Konzept. Er ist für hohe Betriebsdrücke bei vergleichsweise geringem Durchsatz ausgelegt und arbeitet mit indirekter Wärmeübertragung. Laut Produktseite sind Heizwendel und spiralförmige Rohrschlange in einen Aluminiumblock eingegossen. Das zu erwärmende Medium fließt durch die Rohrschlange und kommt nicht direkt mit den elektrischen Heizelementen in Kontakt. Auf diese Weise lässt sich der Wärmeeintrag kontrolliert gestalten, während die Heizelemente vor lokalen Übertemperaturen geschützt bleiben. Cast Heater werden unter anderem für Seal-Gas-Anwendungen sowie für bestimmte Gase und korrosive Medien beschrieben.
Ob ein Durchlauferhitzer, ein Durchlaufheizer, ein Cast Heater oder ein Flanschheizer die passende Lösung ist, hängt von der Prozessarchitektur ab. Für einen strömenden Gasstrom in einer Leitung ist ein Durchlaufheizer oft der erste Ansatz. Wenn indirekte Beheizung gewünscht ist und gleichzeitig hohe Drücke mit niedrigem Volumenstrom zusammenkommen, passt ein Cast Heater häufig besser. Flanschheizer wiederum werden direkt über einen Flanschanschluss in ein Behälter- oder Prozesssystem eingebaut, wobei die Elemente unmittelbar im Medium sitzen. Dokumentationen zu Flansch- und Durchlaufheizern zeigen zudem, dass aus Flanschheizern auch umhauste Systeme für Umlauf- und In-Line-Anwendungen aufgebaut werden können.
Für Biogasprozesse können explosionsgeschützte Ausführungen Teil des Konzepts sein. Die Anwendungsseite zur Einspeisung von Biogas ins Gasnetz beschreibt ausdrücklich, dass dafür explosionsgeschützte Flanschheizer eingesetzt werden. Dort wird auch erwähnt, dass in größeren Anlagen wegen der relativ niedrigen Prozesstemperaturen bereits eine Heizleistung von etwa 30 kW ausreichen kann. Diese Angabe ist kein allgemeiner Richtwert für jede Anlage, zeigt aber deutlich, wie stark Leistung und Bauform vom tatsächlichen Prozess abhängen.
Auch wenn hier der Fokus auf Biogas in Strom umwandeln liegt, bewegen sich diese Heizsysteme in einem breiteren industriellen Umfeld. Durchlaufheizer werden für die Beheizung von Flüssigkeiten, Dampf und Gasen in der Industrie beschrieben, während Cast Heater für gasförmige Medien, Seal-Gas-Anwendungen und Prozesse mit hohem Druck eingesetzt werden. Dadurch liegen die typischen Einsatzfelder nicht nur in der Energieerzeugung, sondern auch in Bereichen wie Chemie, Öl und Gas, Maschinenbau sowie in luft- oder gasgeführten Prozesssystemen.
Für die Lebensmittelindustrie ist das Medium oft ein anderes, die technische Logik bleibt jedoch ähnlich: Ein Medium strömt unter definiertem Druck durch oder an einer Heizzone vorbei, während Werkstoffwahl, Temperaturfenster und Regelstrategie an den Prozess angepasst werden. Auf diese Weise verschiebt sich die Auswahl eines Heizers von einer reinen Produktauswahl hin zu einer Auslegungsfrage, bei der Medium, Druck, Temperatur und Einbauumgebung zusammen betrachtet werden.
Bei der Beheizung von Gasen gehören Druck und Sicherheitsklassifizierung von Anfang an zur technischen Auslegung. Für Durchlaufheizer werden Drücke bis 200 bar genannt. Cast Heater sind laut Produktseite für Spulendesigns bis 500 bar ausgelegt, mit Aluminiumblocktemperaturen von etwa 350 °C. Zusätzlich werden gefährdete Bereiche mit Zertifizierungen nach ATEX oder CSA, Temperaturklassen von T6 bis T1 sowie Gasgruppen Ex d IIB oder IIC aufgeführt. Daraus wird deutlich, dass elektrische Gasbeheizung auch für anspruchsvolle Betriebsbedingungen ausgelegt werden kann, sofern der Heizer sauber auf Prozess und Aufstellort abgestimmt wird.
Maßgeschneiderte Ausführung betrifft in dieser Produktgruppe nicht nur Abmessungen oder Leistung. Für einen Biogas-Prozessheizer spielen auch Druckklasse, Anschlussart, Werkstoffwahl, Temperaturregelung und die Einbindung in die Steuerung eine Rolle. Dadurch lässt sich die Lösung auf bestehende Anlagen, verfügbare Einbauräume und das reale Verhalten des Gases im Prozess abstimmen. Aus technischer Sicht ist das meist der sinnvollste Weg, weil sich Biogasanlagen in Durchsatz, Prozessdruck und Anlagenaufbau deutlich voneinander unterscheiden.
Wenn Sie Biogas in Strom umwandeln und dafür eine passende elektrische Heizstufe in Ihren Prozess integrieren möchten, reicht der Blick auf die Temperatur allein nicht aus. Gasstrom, Druckniveau, Anlagenumgebung und Schutzkonzept müssen zusammenpassen. Für solche Anwendungen stehen maßgeschneiderte Lösungen als Durchlaufheizer, Durchlauferhitzer, Cast Heater und in explosionsgeschützten Ausführungen zur Verfügung. Kontaktieren Sie Heating Group International für eine technische Einschätzung, die zu Ihrem Biogasprozess und Ihrer Anlagenumgebung passt.
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