Biomasseheizungen für feste Biomasse - Grundlagen

Wir planen und realisieren Biomasseheizungen für Stückholz, Holzpellets, Holzbrikett, Hackschnitzel, Halmgut (Getreidekörner, Getreide-/ Strohpellets etc.), Kakaoschalen, Kirschkerne etc.

Mit der Erhöhung der Öl-, Gas- und Strompreise ist die Akzeptanz von Biomasseheizungen ständig gestiegen.

Sie erfordern u. a. einen etwas höheren Platzbedarf, eine preiswerte Beschaffbarkeit und Lagermöglichkeit des Brennstoffes, bei Stückholz auch etwas körperliche Arbeit und in der Regel auch höhere Investitionskosten.

Vor allem im ländlichen Bereich liegen schon viele Voraussetzungen für diese Systeme vor.

Vom Komfort im Vergleich zu Öl- und Gasheizungen gibt es mit modernen Systemen kaum große Einschränkungen.

Eine Kombination dieser Systeme mit Öl, Gas und E-Energie ist möglich.

Diese Lösungen sind auch in Hochwassergebieten bzgl. der Schadstoffrisiken für die Umwelt bei Havarien absolut unproblematischer als Ölheizungen.

Kosten von Biomasseanlagen

Biomasse hat keine finanzkräftige Lobby, wie Öl, Gas oder Strom!

Hoher technischer Standard bedeutet im Falle der Biomassenutzung auch, dass diese Technologie im Vergleich zu den etablierten Gas- und Ölfeuerungen leider noch teurer sind.

Außerdem ist es technisch aufwendiger, einen Festbrennstoff effizient und emissionsarm zu verbrennen als einen gasförmigen oder flüssigen Energieträger.

Somit liegen die Anschaffungskosten für Biomassefeuerungen je nach Leistungsgröße mindestens um etwa das 1,5 - 2 Fache über denen vergleichbarer fossiler Feuerungen.

 !  Genaue Kalkulation im Rahmen unserer Lösungskonzepte > Fachberatungen.

Dieser finanzielle Mehraufwand lässt sich allerdings durch die Ausschöpfung der bestehenden staatlichen Förderprogramme zu einem kleinen Teil ausgleichen. Info > Fördermittel

Förderung von Biomasseheizungen

1. KfW-Förderprogramme

Holzheizungen (Holz, Pellets, Hackschnitzel) als geförderte Energiesparmaßnahme

Im Mai 2003 wurde von der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) das CO2-Gebäudesanierungprogramm mit einem Teilschuldenerlass erweitert. In Anspruch nehmen kann ihn jeder, der seinen Altbau auf das von der EnEV vorgegebene Niveau eines Neubaus saniert (Nachweis erforderlich).

Im Neubau sind die Kfw-Förderprogramme für Energiesparhäuser interessant. Einen zinsgünstigen Kredit erhält jeder, dessen Haus jährlich maximal 40 bzw. 60 kWh/m²a Primärenergie verbraucht.

Mit dem in der EnEV nun endlich festgeschriebenen Primärenergiefaktor ist das für Holzkessel kein Problem.

Eine Pellettfeuerung erfüllt erfüllt somit auch die Anforderungen für das KfW-Energiesparhaus 40 (Primärenergiebedarf 40 kWh/ m²a) (> EnEV-energetische Zusammenhänge).

Lange mussten sich Bauherren gedulden, bis die Neuerung der Norm in den KfW-Richtlinien verankert wurden.

2. Bundesförderung (BAFA)

Stückholzfeuerungen mit Holzvergaserkesseln, automatisch beschickte Pellets- und Hackschnitzelanlagen werden  z. Z. noch über die Bundesförderung > Fördermittel bezuschusst.

Verbrennungsgrundlagen für feste Brennstoffe (Quelle: FNR)

Begriffe

Flüchtige Bestandteile

sind Zersetzungsprodukte der organischen Substanzen (meist brennbare Gase), die entweichen, wenn biogene Festbrennstoffe erhitzt werden.

Holzbrennstoffe haben einen hohen Anteil an flüchtigen Bestandteilen, ca. 74 bis 83%,

Getreidestroh ca. 76 bis 74%, Kohle ca. 45 bis 63%.

Durch den hohen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen, eignen sich biogene Festbrennstoffe auch für die Vergasung.

Verbrennungswasser und Taupunkt

Das bei der Oxidation eines wasserstoffhaltigen Brennstoffs chemisch gebildete Wasser wird als Verbrennungswasser bezeichnet.

Ferner wird auch das bei feuchten Brennstoffen eingetragene Wasser in der Feuerung verdampft und mit dem Abgas ausgetragen.

Der gesamte Wassergehalt bestimmt den Taupunkt der Abgase.

Z. B. beträgt der Taupunkt bei einem Luftüberschuss von 1,5 für trockenes Holz 45 °C und für nasses Holz 62 °C.

Bei Unterschreitung des Taupunktes fällt Kondensat an, welches meistens unerwünscht ist.

Luftüberschusszahl λ

Um eine vollständige Oxidation der im Brennstoff enthaltenen oxidierbaren Verbindungen sicherzustellen, wird in d. R. Verbrennungsluft im Überschuss zugeführt.

Der Grad des Luftüberschusses wird mit der Lambda-Zahl beschrieben.

Verbrennung

Kohlenstoff (C) oder Wasserstoff (H) werden in Gegenwart von Sauerstoff (O2) unter Energiefreisetzung zu Kohlenstoffdioxyd (CO2) oder Wasser (H2O) oxidiert.

Lambda = oder >1

Vergasung

Wird z. B. Kohlenstoff (C) nur zu Kohlenstoffmonoxid (CO) oxidiert und damit teilverbrannt (Lambda<1>0), spricht man von einer Vergasung.

Pyrolyse

ist eine Verbrennung unter Luftabschluss, Lambda = 0. Hierbei entstehen Pyrolyseöle (Teere).

Verbrennungsablauf

Vereinfachte Betrachtung:

- bis ca. 100°C Erwärmung des Brennstoffs

- ab ca. 100°C Trocknung

  durch Verdampfung und Wegtransport des Wassers

- ab ca. 150°C pyrolytische Zersetzung

- ab ca. 250°C Vergasung des wasserfreien Brennstoffs

  mit Sauerstoff zu brennbaren Gasen (CO, CH) und festen

  Kohlenstoff (C)

- ab ca. 500°C Vergasung des festen Kohlenstoffs

mit CO2, Wasserdampf und Sauerstoff  zu Kohlenstoffdioxid

- ab ca. 700 bis 1400°C Oxidation

der brennbaren Gase mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser

- Wärmeabgabe der Flamme

an die umgebenden Feuerraumwände und den neu hinzugeführten

Brennstoff

Anforderungen an die Feuerungskonstruktion

Besonders durch den hohen Gehalt an flüchtigen Substanzen  biogener Brennstoffen gelten grundsätzlich folgende Voraussetzungen:

- Zufuhr von Oxidationsmittel (Luft) im Überschuss

- ausreichend lange Verweilzeit des Brenngas/ Luftgemisches

in der Reaktionszone

- ausreichend hohe Verbrennungstemperaturen

- gute Vermischung der Brenngase mit Verbrennungsluft durch

hohe Turbulenz

- räumliche Trennung der Primärluftzuführung im Glutbett vom

Gasausbrand mit der Sekundärluftzufuhr in der Nachbrennkammer. Beide Zuluftströme sollten getrennt regelbar sein.

Die Primärluft beeinflusst damit die Feuerungsleistung, während die  Sekundärluft für die vollständige Verbrennung der brennbaren Gase verantwortlich ist.

- möglichst niedriger Luftüberschuss ermöglicht Nutzung von

feuchten Brennstoffen

- wärmedämmende  Auskleidung des Primär- und

Nachverbrennungsraumes zur Erreichung einer hohen Verbrennungstemperatur

Besonderheiten bei Halmgütern

Bei trockenen Brennstoffen, deren Aschen zur Verschlackung neigen (Getreidekörner etc.), ist zur Regulierung der Glutbetttemperatur eine Abkühlung erwünscht (z. B. wassergekühlte Roste und Feuerraumwände).

Emissionen

Bei der thermischen Nutzung von Biomasse entstehen eine Reihe unerwünschter Emissionen, deren maximaler Ausstoß über Grenzwerte in einschlägigen rechtlichen Regelungen festgesetzt ist.

Das Hauptaugenmerk liegt auf den Gehalten an Kohlenmonoxid (CO) und den Stickoxiden (NOx).

Für Holz und Stroh sind zur Zeit die Grenzwerte in der Tabelle gültig.

Die Emissionen sind weitgehend abhängig von dem Verbrennungsprozess, d.h. von der eingesetzten Technik, den eingesetzten Brennstoffen und der Betriebsführung.

Staubemissionen und Entstaubungsverfahren

Zur Reduzierung der Staubemissionen werden zusätzlich Entstaubungsverfahren installiert.

Es stehen verschieden Verfahren zur Verfügung:

- Gewebefilter

hohe Investitions- und Betriebskosten, sehr guter Wirkungsgrad

- Elektrofilter

hohe Investitionskosten, guter Wirkungsgrad

- Zyklon/Multizyklon

niedrige Investitions- und Betriebskosten, geringer Wirkungsgrad

- Dozent-Filter (Doppel-Zyklon-System)

mittlere Kosten, mittlerer Wirkungsgrad.

Anforderungen an den Heizraum nach FeuV

Anlagen bis 50 kW

- Bauwerk

keine Anforderungen

- Zuluft

Zur Be- und Entlüftung in der Außenwand ist eine Öffnung mit mindestens 150 cm² mit Schutzgitter vorzusehen.

- Türen

keine Anforderungen

- Aufstellungsplatz der Feuerungsanlage

1 m Abstand zum Brennstoff oder Strahlungsschutz

- Lüftungsleitungen und Raumnutzung

keine Anforderungen

Anlagen > 50 kW

- Bauwerk

Rauminhalt > 16 m³, lichte Höhe > 2 m

feuerbeständige Wände, Decken und Stützen

- Zuluft

Zur Be- und Entlüftung in der Außenwand ist eine Öffnung mit >150 cm² + 2 cm²/kW mit Schutzgitter vorzusehen.

- Türen

selbstschließend, nach außen öffnend und feuerhemmend (T30).
Ausgang ins Freie oder Flur,
mindest eine Tür, die in Fluchtrichtung aufgeschlagen werden kann

- Aufstellungsplatz der Feuerungsanlage

1 m Abstand zum Brennstoff oder Strahlungsschutz

- Lüftungsleitungen

mit Feuerwiderstandsdauer von mind. 90 Minuten

- Raumnutzung

keine andere Nutzung des Raumes

Hydraulik bei Mehrkesselanlagen mit unterschiedlichen Brennstoffen

Hydraulische Einbindung von unterschiedlichen Wärmeerzeugern mit Volumenstromregelung

Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen wird bei diesem neuen System der Mehrkesselregelung der Volumenstrom über drehzahlgeregelte Kesselpumpen exakt gemessen und geregelt.

> Prinzip

Die Volumenstromregelung vermeidet, dass die Netzrücklauftemperatur an der hydraulische Weiche zum Kesselkreis hin angehoben wird, ohne den Wirkungsgrad von Brennwertnutzung etc. zu schmälern.

Quelle: Weishaupt

Für wesentlich mehr Informationen stehen wir Ihnen mit einer persönlichen Fachberatung jederzeit gerne zur Verfügung.

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