Erlebniswelt Erneuerbare Energien: powerado · 2011-11-30 · 6 Biomasse und Kleinfeuerungsanlagen – Textmaterialien zur Weiterbildung MH1a 20070803.doc 1 Vorwort Das Forschungsvorhaben

Verbundforschungsprojekt:

Erlebniswelt Erneuerbare Energien: powerado

Modul 08a: EE–Handwerk mit Zukunft

Hartmann, Uwe; Dinziol, Martin (2007a): Biomasse und Kleinfeuerungsanlagen – Textmaterialien zur Weiterbildung. Materialien MH1a. Berlin: DGS Deutsche Gesellschaft für Sonnen-energie.

Forschungsvorhaben im Rahmen der

Richtlinie zur Förderung von Untersuchungen zur Fortentwicklung der Gesamtstrategie zum weiteren Ausbau der Erneuerbaren Energien (EE)

Laufzeit: Juli 2005 bis Juni 2008

Zuwendungsgeber: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit

FKZ: 032 75 40

Kontakt:

Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie, Landesverband Berlin Brandenburg e. V. Dr. Uwe Hartmann Erich Steinfurth Strasse 6 10243 Berlin [email protected] Tel. 030-29 38 12 60

Berlin, Februar 2007

2 Biomasse und Kleinfeuerungsanlagen – Textmaterialien zur Weiterbildung

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Inhaltsverzeichnis Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen und Symbole...................................................... 3 Abbildungsverzeichnis ................................................................................................................ 4 Tabellenverzeichnis ..................................................................................................................... 5 1 Vorwort ................................................................................................................................. 6 2 Einleitung.............................................................................................................................. 7

2.1 Relevanz ......................................................................................................................... 7 3 Grundlagen........................................................................................................................... 9

3.1 Energieträger .................................................................................................................. 9 3.1.1 Stückholz ....................................................................................................................... 9 3.1.2 Hackschnitzel ................................................................................................................ 9 3.1.3 Holzpellets................................................................................................................... 10

3.2 Arten von Kleinfeuerungsanlagen................................................................................ 11 4 Aufbau/Bestandteile einer zentralen wassergeführten Heizungsanlage ....................... 15

4.1 Heizkreislauf und Warmwasserkreislauf...................................................................... 15 4.2 Einbindung einer Solarthermieanlage .......................................................................... 16

5 Planung und Betrieb von Anlagen.................................................................................... 21 5.1 Wahl der Feuerungsanlage ........................................................................................... 21

5.1.1 Einzelfeuerungsstätten ohne wasserführende Elemente .............................................. 21 5.1.2 Einzelfeuerungsstätten mit wasserführenden Elementen............................................. 26 5.1.3 Zentrale Heizungskessel mit wasserführenden Elementen.......................................... 28

5.2 Lagerung des Brennmaterials ....................................................................................... 31 5.2.1 Stückholzlager ............................................................................................................. 31 5.2.2 Hackschnitzellager ...................................................................................................... 32 5.2.3 Pelletlager .................................................................................................................... 33

5.3 Wartung ........................................................................................................................ 38 6 Wirtschaftlichkeit............................................................................................................... 40

6.1 Förderung ..................................................................................................................... 40 6.2 Kosten und Effizienz .................................................................................................... 42 6.3 Versorgungssicherheit und regionaler Wirtschaftsfaktor ............................................. 45

7 Ökologische Aspekte .......................................................................................................... 47 7.1 Rohstoff Holz - nachwachsend und regional................................................................ 47 7.2 Emissionsentwicklung.................................................................................................. 47 7.3 Asche ............................................................................................................................ 51

8 Fazit ..................................................................................................................................... 52 9 Quellenverzeichnis ............................................................................................................. 53

9.1 Literatur ........................................................................................................................ 53 9.2 Internetquellen.............................................................................................................. 54

Biomasse und Kleinfeuerungsanlagen – Textmaterialien zur Weiterbildung 3

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Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen und Symbole

A - Fläche [m²]

BM - Biomasse

EFH - Einfamilienhaus

FeuV - Feuerungs(anlagen)verordnung (auch FeuVO)

Fm - Festmeter [m³]

Hi - Heizwert (vormals Hu - unterer Heizwert) [kWh/kg]

Hs - Brennwert (vormals Ho - oberer Heizwert) [kWh/kg]

I - Stromstärke [A]

i. d. R. - in der Regel

KFA - Kleinfeuerungsanlagen

MFH - Mehrfamilienhaus

η - Wirkungsgrad [%]

Rm - Raummeter

Srm - Schütt-Raummeter

U - Spannung [V]

V - Volumen [m³]

w - Wassergehalt von Holz bezogen auf Gesamtmasse des Holzes [%]

Wärmeschutz V‘82 - Wärmeschutzverordnung von 1982 (gültig ab 1984)

Wärmeschutz V’95 - Wärmeschutzverordnung von 1995

WSVO - Wärmeschutzverordnung


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Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Entwicklung Biomassefeuerungsanlagen bis 50 kW (feste Biomasse) ............... 8

Abbildung 2: Beispiel Wärmespeicher (Pufferspeicher) in einem Holzheizsystem ................ 15

Abbildung 3: Scheitholzkessel-Heizungsanlage mit Warmwasserbereiter.............................. 16

Abbildung 4: Jahres-Wärmeverteilung bei einer Pellet-Solar-Kombination ........................... 16

Abbildung 5: Pelletkessel-Heizungsanlage mit Kombispeicher und Solarthermieanlage ....... 17

Abbildung 6: Wärmespeicher in einem kombinierten Holz-Solar-Heizsystem....................... 17

Abbildung 7: Streuung des mittleren Wärmebedarfs in Gebäuden.......................................... 24

Abbildung 8: Notwendige maximale Heizleistung in ungedämmten Räumen. ....................... 25

Abbildung 9: Notwendige maximale Heizleistung in normal gedämmten Räumen................ 26

Abbildung 10: Notwendige maximale Heizleistung in Räumen von Niedrigenergiehäusern . 26

Abbildung 11: Externer, unterirdischer Hackschnitzelbunker mit Schneckenförderung ........ 33

Abbildung 12: Automatisches Schneckenfördersystem mit Knickschnecke........................... 34

Abbildung 13: Automatisches Vakuum-Saugfördersystem zwischen Pelletkessel und Lager 35

Abbildung 14: Fallschachtsystem für Pelletzufuhr aus einem höher gelegenen Lagerraum ... 35

Abbildung 15: Querschnitt eines Pelletlagerraums mit Schrägboden...................................... 36

Abbildung 16: Kessel mit Saugfördersystem und Sacksilo ..................................................... 37

Abbildung 17: Automatische Pelletzufuhr aus Erdbehälter..................................................... 38

Abbildung 18: Automatische Pelletzufuhr aus nebenstehendem Vorratsbehälter ................... 38

Abbildung 19: Energiepreisentwicklung in Deutschland......................................................... 43

Abbildung 20: Holzpelletpreise 2007 ...................................................................................... 44

Abbildung 21: Pelletproduktion in Deutschland...................................................................... 46

Abbildung 22: Vergleich CO2-Emissionen verschiedener Heizsysteme inklusive der Vorketten ........................................................................................................................... 48

Abbildung 23: Emissionen von verschiedenen Holzzentralheizungsanlagen kleinerer Leistung bei Normalwärmeleistung.................................................................................................. 49

Abbildung 24: Feinstaubemissionen einzelner Energieträger.................................................. 51


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Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Qualitätsanforderungen an Holzpellets ................................................................... 10

Tabelle 2: Durchschnittlicher Warmwasserverbrauch ............................................................. 20

Tabelle 3: Jahres-Heizwärmeverbrauch in von Wohnhäusern [kWh/m²a .............................. 21

Tabelle 4: Technische Steckbriefe von Kaminensystemen und Pelletöfen.............................. 24

Tabelle 5: Punktetabelle zur Heizleistungsberechnung ........................................................... 25

Tabelle 6: Technische Steckbriefe Zentralheizungsherd und Kachelofen ............................... 28

Tabelle 7: Vor- und Nachteile der Feuerungsarten von zentralen Pelletkesseln...................... 29

Tabelle 8: Steckbriefe von diversen Holzfeuerungsanlagen .................................................... 30

Tabelle 9: Spezifischer Wärmebedarf von Gebäuden.............................................................. 31

Tabelle 10: Korrekturfaktor F1 der absoluten Minimaltemperatur.......................................... 31

Tabelle 11: Korrekturfaktor F2 der Gebäudeart....................................................................... 31

Tabelle 12: Berechnung der Pelletlagergröße für ein EFH mit 15 kW Wärmebedarf ............. 33

Tabelle 13: Förderung durch das BAFA.................................................................................. 40

Tabelle 14: Aktuelle Zinssätze der KfW nach Förderprogrammen ......................................... 41

Tabelle 15: Durchschnittlicher Pelletpreis in €/t...................................................................... 44

Tabelle 16: Importanteil nichtregenerativer Energieträger ...................................................... 45

Tabelle 17: Emissionsgrenzwerte nach der 1. BImSchV......................................................... 49


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1 Vorwort

Das Forschungsvorhaben „Erlebniswelt Erneuerbare Energien: powerado“ verfolgt das Ziel, die wirksame Kommunikation zur Förderung von Erneuerbaren Energien bei Kindern und Jugendlichen zu erforschen. Hierzu werden in neun Modulen für verschiedene Altersstufen und für Multiplikatoren Materialien entwickelt, anhand derer erfolgreiche Kommunikationsstrategien von Erneuerbare Energien bestimmt werden können. Das Forschungsprojekt zielt deshalb auf verschiedene Möglichkei-ten zur Behebung der Defizite, indem vielfältige Materialien unterschiedlicher Art zum Erleben, Erlernen und Lehren von Erneuerbare Energien für unterschiedliche Zielgruppen kreiert werden (vgl. Scharp 2005).

Das Forschungsvorhaben „Erlebniswelt Erneuerbare Energien: powerado“ wird im Rahmen der Richtlinie zur Förderung von Untersuchungen zur Fortentwicklung der Gesamtstrategie zum weiteren Ausbau der Erneuerbaren Energien (EE) vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit gefördert.

Das Modul 08 „EE-Handwerk mit Zukunft“ zielt auf die Analyse von bestehenden Weiterbildungsan-geboten und den Curricula für Handwerksberufe mit Bezügen zu Erneuerbaren Energien. Auf Basis der Analyse der Angebote und der Curricula wurden drei Curricula für Photovoltaik, Solarthermie und Biomasse/Kleinfeuerungsanlagen sowie begleitende Arbeitsunterlagen erstellt und im Rahmen von Weiterbildungsveranstaltungen (Pilotkurse) getestet. Parallel dazu wurde eine Broschüre zu Ausbil-dungsberufen im Handwerk mit Bezügen zu Erneuerbaren Energien entwickelt, in der die Bedeutung von Techniken, Qualifikationen und Kenntnissen für die Nutzung von Erneuerbaren Energien dargestellt wird. Die Ergebnisse werden breit gestreut und sollen möglichst vielen Interessenten zur Verfügung gestellt werden.

Neben dem vorliegenden Skript gibt es begeleitend für das Curriculum Biomasse / Kleinfeuerungsan-lagen eine Foliensammlung.


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2 Einleitung

2.1 Relevanz

Vor dem Hintergrund des steigenden weltweiten Verbrauchs und der damit einhergehenden Verknap-pung der endlichen fossilen Energieressourcen - insbesondere Erdöl, Erdgas und Kohle - sowie der ökologischen Verpflichtungen, die sich aus dem Kyoto-Protokoll1 ergeben, wird es immer wichtiger, sich - zusätzlich zu Maßnahmen zur Energieeinsparung - auf die Nutzung alternativer Energieträger zu konzentrieren.

Als Hauptverursacher der klimaschädlichen Emissionen gilt die Energiewirtschaft (vgl. Ritzmann 2005: 1). Um den Klimaschutz voranzutreiben ist es also unumgänglich, vor allem in diesem Bereich verstärkt regenerative Alternativen zu etablieren und die fossilen Energieträger letztendlich zu ersetzen.

In der Bundesrepublik Deutschland setzt die Regierung seit einigen Jahren gezielt auf die Förderung erneuerbarer Energien, um die angestrebten Reduktionsziele (bis 2012 21% Treibhausgasminderung gegenüber 19902) zu erfüllen. Bis 2010 soll ihr Anteil bei der Stromerzeugung auf mindestens 12,5 %, bei der Primärenergie auf mindestens 4% jeweils verdoppelt und langfristig bis 2050 mindestens 50% der Energieversorgung regenerativ gewährleistet werden (vgl. Ökoinstitut 2004: 3). Um diese anspruchsvollen Ziele zu erreichen, „führt kein Weg an einer verstärkten Nutzung der Biomasse vorbei“ (Jürgen Trittin in: Ökoinstitut 2004: 1), die mit mehr als 60% den Hauptanteil der regenerati-ven Energien in der Bundesrepublik stellt (vgl. FNR 2005: 4). Aktuell werden in der Bundesrepublik nur etwa 2% des Strom-, Wärme- und Kraftstoffbedarfs durch die Nutzung von Biomasse gedeckt, doch die Potentiale sind wesentlich größer: Bis 2030 könnte der Anteil problemlos auf mehr als 17% gesteigert werden (vgl. FNR 2004: 21).

Nicht nur die großen Energiekonzerne sind in der Verantwortung, auch der einzelne Bürger kann einen nicht unerheblichen Beitrag zum Klimaschutz leisten. Zu den drei Sektoren, in denen die meiste Energie verbraucht wird, gehören neben Industrie und Verkehr auch private Haushalte bzw. Klein-verbraucher (vgl. GCN 2002: 224). Ganze „86% des Endenergieverbrauches privater Haushalte entfallen auf die Heizung und das Warmwasser“ (VWEW 2004: 1/2). Neben Energieeinsparmaßnah-men (z.B. durch Wärmedämmung, Modernisierung der Anlagen) ist es auch hier vor allem der

1 Nachdem 1992 auf dem Umweltgipfel in Rio de Janeiro der Rahmen für eine Klimakonvention gesetzt wurde, konnte nach

langwierigen Verhandlungen schließlich auf der dritten Vertragsstaatenkonferenz der Klimarahmenkonvention (COP 3) im japanischen Kyoto Ende 1997 das Zusatzprotokoll zum Klimaschutz, das sogenannte Kyoto-Protokoll, verabschiedet werden. Erstmals wurden dadurch für die Industriestaaten völkerrechtlich verbindliche Reduktionsvorgaben für Treib-hausgase festgeschrieben. Ziel der Vereinbarung ist es, den Ausstoß der sechs wichtigsten Treibhausgase bis zum Zeitraum 2008-2012 um mindestens 5% unter das Niveau von 1990 (für Kohlendioxid [CO2], Methan [CH4] und Distickstoffoxid [N2O]) bzw. 1995 (für teilhalogenierte Fluorkohlenwasserstoffe [H-FKW/HFC], perfluorierte Kohlen-wasserstoffe [FKW/PFC] und Schwefelhexafluorid [SF6]) zu verringern. Dabei haben die einzelnen Vertragsstaaten unterschiedliche Reduktionsverpflichtungen hinsichtlich ihres Entwicklungsstandes akzeptiert. Damit das Protokoll in Kraft treten und völkerrechtlich verbindlich werden kann, müssen gemäß Artikel 25 mindestens 55 (Industrie-)Staaten, die zusammen mindestens 55% der CO2-Emissionen der Industrieländer von 1990 auf sich vereinigen, das Protokoll ratifi-ziert haben. In Artikel 25 heißt es dazu: „Dieses Protokoll tritt am neunzigsten Tag nach dem Zeitpunkt in Kraft, zu dem mindestens 55 Vertragsparteien des Übereinkommens, darunter in Anlage I aufgeführte Vertragsparteien, auf die insge-samt mindestens 55 v.H. der gesamten Kohlendioxidemissionen der in Anlage I aufgeführten Vertragsparteien im Jahr 1990 entfallen, ihre Ratifikations-, Annahme-, Genehmigungs- oder Beitrittsurkunden hinterlegt haben.“ Anlage I umfasst alle Industriestaaten sowie die osteuropäischen Länder, die sich noch in der Übergangsphase zu einer freien Marktwirt-schaft befinden. Inzwischen haben mehr als 130 Staaten (vgl. BMU 2005: 13) das Protokoll ratifiziert und somit den ersten Teil der Bedingungen des Inkrafttretens erfüllt.

2 Langfristig sind die Ziele noch höher gesteckt: Bis 2020 wird durch die Bundesregierung eine Senkung der Treibhausgas-emissionen um 40%, bis 2050 gar um 80% angestrebt (vgl. Ökoinstitut 2004:5).


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Rückgriff auf biogene Energieträger (Biomasse), der vielversprechende, zukunftsfähige Perspektiven bietet. Noch heute „ist die Biomasse weltweit die wichtigste erneuerbare Energiequelle“ (GCN 2002: 238); und auch im vergleichsweise reichen Europa kommt es angesichts steigender Preise für fossile Energieträger und nicht zuletzt auch aus ökologischen Erwägungen (Stichwort CO2-Neutralität3) zu einer wahren Renaissance von Biomasse-, insbesondere Holzheizungen.

Abbildung 1: Entwicklung Biomassefeuerungsanlagen bis 50 kW (feste Biomasse)4

Quelle: Solar Promotion GmbH , Pellets 2006, www.pellets2007.de, Stand: 2005.

3 Pflanzen binden im Laufe ihrer Entwicklung CO2 aus der Atmosphäre, indem sie es aufnehmen und im Rahmen der

Photosynthese in Kohlenstoff (Kohlenhydrate) und Sauerstoff umwandeln (daher werden sie als ‚CO2-Senken’ bezeich-net). In Bäumen bleibt dieser Kohlenstoff oft über Jahrzehnte gebunden. „Werden kohlenstoffhaltige Rohstoffe für die Energiegewinnung genutzt, bildet sich unter Einwirkung von Sauerstoff Kohlendioxid, das als einer der Hauptverursacher des Treibhauseffekts gilt“ (FNR 2005: 8). Da Pflanzen bei der Verbrennung jedoch nur soviel CO2 freisetzen, wie sie im Laufe ihres Lebens aufgenommen haben (und überdies nachwachsende Pflanzen wiederum CO2 aufnehmen), bezeichnet man sie als CO2-neutral. Fossile Rohstoffe (Kohle, Öl, Torf) hingegen setzen bei Verbrennung CO2 frei, das z.T. bereits vor Jahrmillionen aufgenommen wurde. Dieses zusätzliche CO2 steigert „die Kohlendioxid-Konzentration in der Atmo-sphäre und der Treibhauseffekt wird verstärkt“ (FNR 2005: 8).

4 Entwicklung im Rahmen des Marktanreizprogramms in Deutschland bewilligte und automatisch beschickte Anlagen.


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3 Grundlagen

3.1 Energieträger

Energieträger werden entsprechend ihrer Aggregatzustände unterschieden in feste, flüssige und gasförmige. Zu den gasförmigen zählt vor allem das Erdgas, das aufgrund seiner negativen CO2-Bilanz bei Verbrennung zu den klimaschädigenden Gasen gehört, sowie seit einigen Jahren verstärkt das Biogas, welches klimaneutral verbrennt. Dieses entsteht beispielsweise bei der Vergärung von Gülle, Mist oder Energiepflanzen (z.B. Mais) und wird „heute fast ausschließlich in Blockheizkraft-werken (BHKW) verstromt“ (FNR 2005: 23; vgl. auch FNR 2005a).

Zu den flüssigen gehören das klimaschädigende Erdöl in all seinen Variationen, aber auch Biokraft-stoffe wie Biodiesel, Ethanol oder Pflanzenöl (vgl. FNR 2005: 25ff.).

Zur Gruppe der Festbrennstoffe zählen hauptsächlich Kohle (Braun- und Steinkohle), aber auch Biomasse wie Holz und Stroh.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem in der Bundesrepublik noch immer wichtigsten Biobrennstoff (vgl. FNR 2005: 12), dem Holz. Als Energieträger wird es überwiegend in drei Gruppen unterteilt: Stückholz, Hackschnitzel und Holzpellets.

3.1.1 Stückholz

Scheit- bzw. Stückholz ist - soweit es nahezu unbearbeitet (etwa als Lang- oder Meterholz) erstanden wird - „der billigste aller biogenen Brennstoffe“ (Haus & Energie Herbst 2005: 48). Allerdings ist seine Verwendung als Brennstoff auch mit einigem Mehraufwand verbunden: Die Bestückung der Feuerungsanlage erfolgt manuell; und wenn man es nicht bereits ofenfertig zerkleinert liefern lässt (was die Kosten erhöht), muss es noch selber ofengerecht gesägt bzw. gehackt werden.

Zudem sollte frisch geschlagenes Stückholz mindestens zwei Jahre lang trocknen, bevor es verfeuert werden kann, da der Heizwert von Holz neben der Dichte auch wesentlich vom Wassergehalt abhängt. Je höher der Wassergehalt (w) von Holz (bei waldfrischem Holz beträgt er ca. 50 - 60%), desto geringer der Heizwert: Bei der Verbrennung, die in mehreren Phasen abläuft, wird in der ersten Phase - der Trocknung - das im Holz gebundene Wasser verdampft. Je höher nun der Wassergehalt, desto mehr Energie (0,68 kWh je Liter Wasser) wird für dieses Verdampfen benötigt und steht nicht für eigentliche Heizzwecke zur Verfügung (vgl. HDG 2005: 7). Zudem kann zu feuchtes Holz „Korrosi-onsschäden an Holzheizkesseln“ verursachen (Dobelmann o. J.: 5-88), kann die Temperatur im Brennraum absenken und zudem dazu führen, dass sich der Wasserdampf mit Teerdämpfen aus dem Holz verbindet und als Glanzruß im Heizkessel und dem Schornstein niederschlägt (wirkt sich negativ auf die Schadstoffbilanz aus).

Je Kilogramm luftgetrockneten Holzes beträgt der Heizwert in Abhängigkeit von der jeweiligen Holzart (unterschiedliche Dichte) zwischen 3,4 kWh (vgl. IWR: Holzpellets: Infos und Grundlagen) und 4,5 kWh (vgl. Haus & Energie Herbst 2005: 48).

3.1.2 Hackschnitzel

Als Hackschnitzel wird „schlicht zerkleinertes naturbelassenes Holz“ (Haus & Energie Herbst 2005: 50) bezeichnet. Zumeist werden Althölzer, Sägereireste oder Durchforstungsholz verarbeitet (gehäck-selt). Aufgrund ihrer im Vergleich zum Stückholz geringeren Größe können Heizungsanlagen mit Hackschnitzeln auch automatisch (Transportschnecke) bestückt werden. Praktikabel ist ihr Einsatz jedoch vorwiegend dort, „wo größere Heizleistungen nötig sind“ (ebd.), denn der - im Vergleich etwa


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zu Holzpellets wesentlich höhere - Aufwand für Überwachung und Wartung rentiert sich erst ab einem Kilowattbereich im oberen zweistelligen bzw. unteren dreistelligen Bereich wirklich.

Durch die uneinheitliche Zusammensetzung der Hackschnitzel kann auch ihre Brennstoffqualität - abhängig von Wassergehalt und Holzart - erheblich schwanken. Der Heizwert liegt bei etwa 3,3 - 4,3 kW/kg (vgl. energieberatung.ibs-hlk.de./planhack_daten.htm).

3.1.3 Holzpellets

Holzpellets (Presslinge) werden industriell aus Sägemehl hergestellt, das „ausschließlich aus naturbe-lassenem Abfallholz“ (Haus & Energie Herbst 2005: 46) besteht. In der Bundesrepublik regeln die Qualitätsnormen DIN 51731 bzw. (seit 2002) DINplus die Pelletherstellung. Zumeist werden Sägespäne aus der Holzverarbeitung, Hobelspäne und Waldrestholz verarbeitet, wobei als „Press-hilfsmittel [...] gemäß DINplus-Zertifizierung zur Vereinfachung des Pressvorganges und Erhöhung der Abriebfestigkeit chemisch nicht veränderte Produkte aus der primären land- und forstwirtschaftli-chen Biomasse (z.B. Maisschrot, Maisstärke, Roggenmehl) mit einem Anteil von max. 2% zugegeben werden [dürfen]“ (IWR: Holzpellets: Infos und Grundlagen). Darüber hinaus sind keine zusätzlichen Bindemittel erlaubt (vgl. DGS 2001: 11-8). Auch die Größe und die brennstofftechnischen Eigenschaften sind normiert.

Tabelle 1: Qualitätsanforderungen an Holzpellets

DIN 51731 DINplus Durchmesser D 4 – 10 mm - Länge l < 50 mm < 5 x D Rohdichte > 1,0 kg/dm³ > 1,2 kg/dm³ Heizwert Hi 17,5 – 19.5 MJ/kg

(4,9 – 5,4 kWh/kg) > 18 MJ/kg (> 5 kWh/kg)

Wassergehalt w < 12 % < 10 % Aschegehalt < 1,5 % < 0,5 % Abrieb - < 2,3 % Presshilfsmittel - < 2 % Schwefelgehalt < 0,08 % < 0,04 % Stickstoffgehalt < 0,3 % < 0,3 % Chlorgehalt < 0,03 % < 0,02 %

Quelle: FNR 2005b: 9.

Im Vergleich zu Hackschnitzeln (und erst recht zu Scheitholz) weisen Pellets eine ganze Reihe von Vorteilen auf: Durch ihre geringe und genormte Größe gestalten sich Transport, Verladung und Lagerung (technisch) wesentlich einfacher - ähnlich wie etwa bei Heizöl. Sie benötigen wegen ihrer höheren Energiedichte ein geringeres Lagervolumen, weisen aufgrund der normierten Herstellung geringere Schwankungen in der Qualität auf, emittieren durch eine gleichmäßigere Verbrennung weniger Feinstaub und CO, sorgen wegen des geringeren Wassergehaltes für weniger Schornstein-probleme und bieten hinsichtlich des Bedienungs- und Wartungsaufwandes der entsprechenden Feuerungsanlagen einen wesentlich höheren Komfort (vgl. Bruschke-Reimer in: Pellets 03/2005; Haus & Energie Herbst 2005: 46f.). Das Heizen mit Pellets gilt als zuverlässig und effizient, da man sparsam mit dem erneuerbaren Brennstoff umgehen kann. Daher wird in dieser Arbeit ein Schwer-punkt auf diesem Energieträger liegen und Pelletheizungen entsprechend ausgiebig abgehandelt werden.


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3.2 Arten von Kleinfeuerungsanlagen

Im allgemeinen werden zehn Arten von Kleinfeuerungsanlagen unterschieden - je nachdem, womit sie beschickt werden, ob es sich um zentrale Versorgungsanlagen oder dezentrale Einzelfeuerstätten handelt und welchen (technischen oder privaten) Anforderungen sie genügen müssen (vgl. Dobelmann o. J.: Seite 5-14): Offene Kamine; geschlossene Kamine; Kaminöfen; Pelletöfen; Zentralheizungsher-de; Kachelöfen; Scheitholzkessel; Holzpelletkessel; Hackschnitzelkessel; Kombikessel.

Offener Kamin

Beim offenen Kamin können nur etwa 20% der bei der Verbrennung von Feuerholz freiwerdenden Energie als Abstrahlung für die Raumwärme genutzt werden, während der Rest ungenutzt aus dem Schornstein entweicht. Offene Kamine dienen in erster Linie der Wohnwertsteigerung und nicht zu Heizzwecken. Ihre Heizleistung liegt bei max. 5 kW.

Geschlossener Kamin

Wird ein offener Kamin mit einem Einsatz ausgestattet ist, welcher eine selbsttätig schließende Glastür oder Glasscheibe besitzt, bezeichnet man ihn als geschlossenen Kamin (auch Heizkamin oder Heizcheminée). Die speziell auf die Kaminöffnung abgestimmten Heizeinsätze sind sogenannte Kaminkassetten. „Anders als beim offenen Kamin entsteht so ein geschlossener Feuerraum. Dadurch kann die Verbrennungsluft besser kontrolliert werden“ (Dobelmann o. J.: 5-19). Das führt zu einem Anstieg der Feuerraumtemperaturen und steigert den Wirkungsgrad sowie die Verbrennungsqualität erheblich. „Kaminkassetten besitzen je nach Größe und Hersteller eine Heizleistung von 5 bis 10 kW und sind in der Lage, in der Übergangszeit als Heizung für einen Raum zu dienen. Die Heizwärme wird dabei durch Abstrahlung in den Raum abgegeben. Manche geschlossene Kamine sind zusätzlich mit Konvektionskanälen und Warmluftröhren ausgestattet“ (ebd.). Durch eine eingebaute Aschelade können die Verbrennungsrückstände entfernt werden.

Kaminöfen

Kaminöfen sind eine technisch verbesserte Variante des altbekannten Zimmerofens. Sie werden freistehend im Wohnraum aufgestellt und über eine dichte Abgasleitung an den Schornstein ange-schlossen. Kaminöfen besitzen eine luftdicht verschließbare Fronttür, die meistens eine Quarzglas-scheibe enthält, durch die man das Feuer des Ofens betrachten kann“ (Dobelmann o. J.: 5-22). Sie werden manuell mit Stückholz oder Hackschnitzeln befeuert und „geben den größten Teil ihrer Wärme über Wärmestrahlung der erhitzten Oberflächen ab. In vielen Fällen ist aber auch ein Konvek-tionsmantel vorhanden, der kalte Luft am Ofen vorbeiführt und aus Luftschlitzen am oberen Teil des Ofens austreten lässt“ (ebd.). Bei modernen Kaminöfen regelt ein Gebläse die Heizleistung. Abhängig vom Modell bzw. Hersteller beträgt sie 2 - 15 kW.

Pelletöfen

Moderne Pelletöfen sind hinsichtlich „ihrer Aufstellungsart, Leistungsklasse und Anbindung an den Schornstein im wesentlichen mit Kaminöfen identisch“ (Dobelmann o. J.: 5-28). Auch sie dienen durch ihr ansprechendes Design (inkl. Sichtfenster, durch das man die Flammen beobachten kann) der ästhetisch anspruchsvollen Wärmeerzeugung in einzelnen Wohnräumen, können jedoch auch an ein zentrales Heizungsnetz angebunden werden. „Technologisch unterscheiden sich Pelletöfen [...] wesentlich von Kaminöfen, weil sie neben dem Gebläse auch eine integrierte Dosierung und eine automatische Nachförderung der Pellets aus einem Vorratsbehälter beinhalten. Auf diese Weise können in diesen Öfen Heizvorräte von bis zu 2 Tagen vorgehalten werden“ (ebd.).


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Die Wärmeabgabe erfolgt teils durch die Sichtscheibe (Strahlung), teils durch Wärmeübertragung über die Rippen oder Gitter des Pelletofens (Konvektion). „Durch ein eingebautes Gebläse und den normierten Brennstoff lassen sich die meisten Pelletöfen sehr gut in ihrer Leistung variieren. Hier-durch können sie elektronisch bis auf ca. 30 % ihrer maximalen Leistung gedrosselt werden, ohne nennenswert erhöhte Abgasemissionen aufzuweisen“ (Dobelmann o. J.: 5-29). Die meisten Pelletöfen verfügen zudem über eine automatisierte Zündung.

Je nach Hersteller werden die Öfen in Leistungsbereichen zwischen ca. 2,5 - 11 kW angeboten.

Besonders sinnvoll können Pellet-Einzelöfen vor allem in den Bereichen der Altbaumodernisierung, -renovierung bzw. -sanierung eingesetzt werden, wo es „zu aufwendig und zu teuer ist, nachträglich eine Zentralheizung zu installieren. In den meisten Fällen ist in den Gebäuden aber noch ein funktio-nierender Schornstein vorhanden, so dass ein Pelletofen problemlos installiert werden kann“ (Dobel-mann o. J.: 5-30). Doch auch in Passiv- bzw. Niedrigstenergiehäuser mit gering(st)em Heizwärmebe-darf kommen sie zum Einsatz. „In diesen Gebäuden können Pelletöfen als Warmluft-/Strahlungsofen und mit einem Wasserwärmetauscher als Zentralheizungsofen betrieben werden“ (ebd.).

Zentralheizungsherde

Zentralheizungsherde sind moderne Varianten der „aus der Vergangenheit bekannten, mit Holz oder Kohle befeuerten Küchenherde“ (Dobelmann o. J.: 5-33), die um eine Heizfunktion erweitert wurden. Sie „dienen nicht nur für Koch-, Back- und Küchenheizungszwecke“, sondern können „auch die Heizung des gesamten Gebäudes inklusive Brauchwassererwärmung“ übernehmen (ebd.). Dafür werden „Teile des Feuerraums mit Wassertaschen ummantelt und weitere Wärmeüberträger in den Heißgaszügen untergebracht [...], die mit dem zentralen Heizkreislauf des Hauses oder eines im System integrierten Pufferwärmespeichers gekoppelt sind“ (ebd.). Die Heizleistung eines Zentralhei-zungsherdes beträgt 8 – 30 kW.

Kachelöfen

Kachelöfen werden „ortsfest von einem Handwerker erstellt[...]“(Dobelmann o. J.: 5-38). Ihr Mantel besteht aus Ofenkacheln „aus reinem, mit Schamott abgemagerten Ton [...]. Es handelt sich hierbei um ein Speicherofensystem mit hoher Masse“ (ebd.), das in den meisten Fällen zentral im Gebäude installiert ist und „seine Wärmeabgabefläche über mehrere Räume [erstreckt]. Es wird in der Regel als Zusatzheizung zu der vorhandenen Zentralheizung installiert und besitzt oftmals auch eine Kopplung mit dem zentralen Heizkreislauf“ (ebd.). Man unterscheidet i. d. R. zwischen zwei verschiedenen Kachelofenarten: dem Grundkachelofen und dem Warmluftkachelofen mit einer Heizleistung von 2 – 15 kW.

„Der Grundkachelofen ist ein sogenannter Speicherofen“ (Dobelmann o. J.: 5-38). Bis ein solcher Ofen „seine volle Heizleistung erreicht, benötigt er auf Grund der Trägheit der Wärmeabgabe durch seinen Aufbau mindestens zwei Stunden“ (ebd.). Diese Trägheit verleiht ihm jedoch auch die Fähigkeit, viel Wärme zu speichern und sie – einmal aufgeheizt – über viele Stunden fast gleichmäßig in den Raum abzugeben.

„Der Warmluftkachelofen besitzt [...] einen industriell hergestellten gusseisernen Heizeinsatz, der in der Mitte eines Hohlraumes (Heizkammer) aufgestellt ist. Im Betriebszustand wird von unten kühle Raumluft in den Ofen gesaugt. Sie strömt am Heizeinsatz entlang nach oben und tritt über die Luftgitter und Schächte als Warmluft wieder aus. Außerdem wird Wärme des Ofens als Strahlungs-wärme über den Kachelmantel abgegeben. Die Umwälzung der Luft erfolgt vollständig über die Schwerkraft. Dieser Ofentyp ist in seiner Wärmeabgabe dynamischer als Grundöfen“ (Dobelmann o. J.: 5-42).


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Auch Warmluftkachelöfen können mehrere Räume beheizen, indem „die erwärmte Luft mit Hilfe von Schächten und Kanälen auch weitere Räume im selben oder darüber liegenden Geschoss [beheizt]“ (Dobelmann o. J.: 5-45).

Im Gegensatz zu Grundkachelöfen erwärmen Warmluftkachelöfen „die Raumluft sofort nach dem Anheizen, dafür ist allerdings ihre Speicherkapazität geringer“ (Dobelmann o. J.: 5-45).

Mittels eines Wasser-Wärmetauschers im Heizeinsatz können Kachelöfen in den Heizkreislauf integriert werden. „Außerdem bieten einige Hersteller Heizeinsätze mit integrierten Pufferspeichern für Warmwasser an“ (Dobelmann o. J.: 5-43). Zur Brauchwassererwärmung können Kachelöfen zudem mit Solaranlagen kombiniert werden.

Scheitholz-Zentralheizungskessel

Scheitholz-Zentralheizungskessel (Scheitholz-Vergaserkessel) sind „Heizungsanlagen im herkömmli-chen Sinne, die, in einem separaten Heizraum aufgestellt, den Wärmebedarf eines kompletten Gebäudes decken können“ (Dobelmann o. J.: 5-47). Sie werden mit Stückholz (aber auch Holzbri-ketts) beheizt. Das Brennmaterial wird „im Kessel auf ein Glutbett geschichtet [...]. Bei dem entste-henden Schwelbrand entwickeln sich“ - bei der sogenannten Primärverbrennung – „Holzgase, die dann über ein Gebläse in einen Sekundärbrennraum geführt und dort vollständig verbrannt werden“ (Dobelmann o. J.: 5-47). Die dabei entstehenden „heißen Rauchgase werden im Kessel über integrierte Wärmetauscher geführt und geben ihre Wärme dabei an den Wasserkreislauf des Heizsystems ab“ (Dobelmann o. J.: 5-48). Bedingt durch ihre Größe liegt die Heizleistung dieser Kessel zwischen 10 und 250 kW (max. 800 kW).

Zentrale Pelletkessel

Zentrale Pelletkessel werden ebenso wie Scheitholzvergaserkessel zentral „in einem separaten Heizraum installiert“ (Dobelmann o. J.: 5-56). Ihr „Hauptanwendungsbereich von automatisch beschickten Holzpelletkesseln liegt in den kleinen und mittleren Leistungsklassen bis 50 kW“ (Dobelmann o. J.: 5-61), vor allem in Einfamilienhäusern. Neben der Raumheizung dienen sie auch der Brauchwassererwärmung.

Eine Kombination mit einem Pufferspeicher ist zu empfehlen, da unter anderem die Brennerintervalle aufgrund einer gesteigerten Wärmeaufnahme verlängert werden können, was den Wirkungsgrad erhöht, die Emissionen der Verbrennung und den Teileverschleiß reduziert. „Außerdem bieten Pufferspeicher die Möglichkeit, Solaranlagen oder andere Wärmeerzeuger in den Heizkreislauf einzubinden und dadurch den Jahresbrennstoffbedarf zu senken“ (Dobelmann o. J.: 5-62).

Hackschnitzel

Auch Hackschnitzel können in Heizkesselanlagen verfeuert werden. Moderne Hackschnitzelkessel arbeiten vollautomatisch. Zündung und Betrieb werden selbsttätig elektronisch geregelt. „Von der technischen Funktion ähneln automatisch beschickte Hackschnitzelkessel Holzpelletkesseln. Die Hackschnitzel werden i. d. R. mit Spiral- und Schneckenförderern in den Kessel eingebracht“ (Dobelmann o. J.: 5-67). Aufgrund ihrer (im Vergleich zu Pellets) gröberen und heterogenen Struktur steigt bei Hackschnitzeln jedoch „die Gefahr von Blockaden der Fördereinrichtungen und Speicher. Die Mechanik von Hackschnitzelkesseln ist deshalb robuster und größer ausgeführt, als die von Pelletkesseln. Deshalb beginnt ihr Leistungsbereich erst ab 35 kW thermischer Feuerungsleistung“ (ebd.). Für den Einsatz in Einfamilienhäusern sind sie daher - wie oben bereits ausgeführt - wenig geeignet. Hinzu kommen die „höheren Grundkosten für Kessel, Lagerbunker und Fördereinrichtun-


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gen“ (Dobelmann o. J.: 5-68). Idealerweise werden Hackschnitzelkessel in Mehrfamilienhäusern und kommunalen Gebäuden (z.B. Kindergärten, Schulen) eingesetzt.

Kombinationskessel

Kombinationskessel kommen dort zum Einsatz, wo „eine breite Palette an Brennstoffen wie Hack-schnitzel, Scheitholz oder Sägemehl zur Verfügung“ (Dobelmann o. J.: 5-70) steht. Kombikessel „ähneln im Grundaufbau den Scheitholzvergaserkesseln“ (ebd.). Ähnlich wie Hackschnitzelkessel sind sie aufgrund ihrer Größe nicht unbedingt für Einfamilienhäuser geeignet.


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4 Aufbau/Bestandteile einer zentralen wassergeführten Heizungsanlage

4.1 Heizkreislauf und Warmwasserkreislauf

Ganz allgemein gesprochen besteht eine Heizungsanlage aus einem Kaltwasseranschluss, einem Wassererwärmer (Holzfeuerungsanlage), einem Wärmespeicher und dutzenden Metern Leitung.

Der Heizkreislauf ist im Prinzip geschlossen. Beim Anheizen des Kessels „ist der Heizungsvorlauf mit dem -rücklauf kurzgeschlossen (Ventile B offen, A geschlossen), um die erforderliche Betriebstempe-ratur (meist ca. 60°C am Kesselrücklauf) möglichst rasch zu erreichen (‚Rücklaufanhebung‘)“ (Hartmann 2003: 84). Ist die nötige Temperatur erreicht (automatische Temperaturmessung), wird Ventil A geöffnet (B geschlossen), und das heiße Wasser fließt in den Heizkreislauf bzw. den Brauchwasserspeicher (Boiler).

„Wird wenig oder keine Energie benötigt, beginnt die Speicherbeladung“ (Hartmann 2003: 84). Die Heizkreispumpe drosselt den Durchfluss, „so dass das überschüssige Fördervolumen der Speicherla-depumpe in den Wärmespeicher abfließen muss“ (ebd.). Kommt die Wärmelieferung aus dem Holzkessel zum Erliegen, schließen die Ventile A und B und die Speicherladepumpe (Pufferladepum-pe) schaltet aus. Dadurch „kann die Heizkreispumpe die Flussrichtung im Wärmespeicher umkehren und die Wärme aus dem oberen Speicherbereich entnehmen“, um sie in den Heizkreislauf einzuspei-sen (ebd.).

Abbildung 2: Beispiel Wärmespeicher (Pufferspeicher) in einem Holzheizsystem

Quelle: Hartmann 2003: 84.

Beim Warmwasserkreislauf wird ständig warmes Brauchwasser aus dem oberen (warmen) Bereich des Brauchwasserspeichers entnommen und in gleichem Umfang im unteren Bereich kaltes Frischwasser zugeführt. Der Boiler wird mit heißem Wasser direkt aus dem Holzkessel bzw. mit solchem aus dem Pufferspeicher erwärmt. Es fließt innerhalb einer eigenen, i. d. R. spiralförmigen Edelstahlleitung (als Wärmetauscher) durch den Brauchwasserspeicher und erwärmt so das darin enthaltene Trinkwasser, ohne mit diesem in direkte Berührung zu kommen.


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Abbildung 3: Scheitholzkessel-Heizungsanlage mit Warmwasserbereiter.

Quelle: Fröling (verändert)

Der Brauchwasserspeicher kann auch als ‚Blase‘ in den Pufferspeicher integriert sein (Kombispeicher) oder im Durchlaufprinzip - ebenfalls innerhalb des Pufferspeichers - das Trinkwasser erwärmen (Hygienespeicher) (vgl. Exkurs zu Warmwasserspeichern).

4.2 Einbindung einer Solarthermieanlage

Die zusätzliche Einbindung einer Solarthermieanlage in den Heizkreislauf führt dazu, dass in den Sommermonaten je nach Lage und Sonnenscheindauer nahezu der gesamte Heizungs- bzw. Warm-wasserbedarf durch die Sonne gedeckt werden kann und auch während des restlichen Jahres eine Heizungsunterstützung stattfindet. Einsparungen von bis zu 50% beim Brennstoff sind dadurch möglich. Manche (größer dimensionierte) Solaranlagen liefern im Herbst noch genügend Wärme und laden einen vorhandenen Pufferspeicher vollständig auf. Ein wasserführender Zimmerofen ist dann ausgeschaltet, und der Aufstellraum wird mit Wärme aus dem Pufferspeicher über einen vorhandenen Heizkörper beheizt.

Abbildung 4: Jahres-Wärmeverteilung bei einer Pellet-Solar-Kombination

Quelle: Dobelmann o. J.: 5-76.


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Sowohl das BAFA als auch die KfW fördern Solarthermieanlagen durch Zuschüsse und zinsgünstige Kredite. Ebenso haben einige Bundesländer eigene Programme, die zum Teil mit den staatlichen Förderungen kombinierbar sind.

Die Wärme aus der Solarthermieanlage kann über den Solarkreislauf im Puffer- (Heizungsunterstüt-zung) bzw. Kombispeicher (Heizungsunterstützung und gleichzeitig Warmwasserbereitung) genutzt werden.

Abbildung 5: Pelletkessel-Heizungsanlage mit Kombispeicher und Solarthermieanlage

Quelle: HDG 2005a: 11, verändert.

Die Solarwärme kann auch getrennt sowohl zur Heizungsunterstützung (Pufferspeicher) als auch Warmwasserbereitung (Brauchwasserspeicher) genutzt werden.

Abbildung 6: Wärmespeicher in einem kombinierten Holz-Solar-Heizsystem

Quelle: Hartmann 2003: 85.


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Exkurs: Möglichkeiten der Warmwasserspeicherung

Pufferspeicher (Wärmespeicher) sind dort sinnvoll, wo heißes Wasser (Heizung/Warmwasser) gleichmäßig über längere Zeiträume unabhängig davon zur Verfügung stehen soll, ob die Heizungsan-lage gerade befeuert wird oder nicht (insbesondere, wenn die Anlage durch hohe Vorlaufzeiten nicht punktgenau und bedarfsgerecht Wärme liefern kann). Besonders für Solar- und Holzfeuerungsanlagen werden sie empfohlen.

Für den Heizkessel bedeutet das, dass er in geringeren Intervallen befeuert werden muss (Takten5 wird vermieden), dabei grundsätzlich mit höherer Heizlast (Volllast) betrieben wird und längere Brennerlaufzeiten hat, was zu einer hohen Verbrennungsqualität, höherem Bedienungskomfort, längerer Lebensdauer (Wirtschaftlichkeit) und geringeren Schadstoffemissionen führt (vgl. DGS 2001: 3-43; Hartmann 2003: 83; FNR o. J.).

Pufferspeicher bestehen aus wärmeisoliertem Stahl (Druckspeicher) oder Kunststoff (drucklose Speicher) und sind unabhängig von Frischwasserzufuhr in den geschlossenen Heizkreislauf eingebun-den. Als Wärmeträgermedium wird i. d. R. Wasser eingesetzt. Dieses strömt – nachdem es im Heizungskessel erhitzt wurde – durch einen Zulauf im oberen Speicherbereich ein, wobei zur Vermeidung von Turbulenzen, die sich negativ auf die ideale gleichmäßige Temperaturschichtung auswirken würden, Prallteller (vertikale Anschlüsse) bzw. ein „sanftes Anströmen der Speicherdecke“ (Hartmann 2003: 83) (seitliche Anschlüsse) verwendet werden. Der Rücklauf zum Kessel (kaltes Wasser) erfolgt über eine vom unteren Speicherbereich abgehende Leitung.

Die im Speicher gespeicherte Wärme wird unterstützend ins Heizungssystem eingespeist. Darüber hinaus kann sie jedoch auch dazu verwendet werden, über einen Wärmetauscher in einem Warmwas-serbereiter Brauchwasser (Trinkwasser) zu erwärmen. Die Einspeisung in den Heizkreislauf bzw. in einen separaten Warmwasserbereiter (Trinkwasserspeicher) geschieht meist durch „separate Entnah-me- und Rücklaufleitungen“ (Hartmann 2003: 83), kann jedoch auch durch ein Umkehren der Flussrichtung (Zu- und Ablauf) geschehen.

Zur Berechnung des Mindestvolumens für den Pufferspeicher kommt gemäß der DIN EN 303-5 folgende Gleichung zum Einsatz:

15 l/kWh x TB x QN x (1 - 0,3 x QH/Qmin) = VSP VSP - Pufferspeichervolumen in l TB - Brenndauer bei Nennwärmeleistung in h QN - Nennwärmeleistung in kW QH - ermittelte Heizlast des Gebäudes in kW Qmin - kleinste Wärmeleistung des Kessels in kW

Die kleinste Kessel-Wärmeleistung sowie die Brenndauer bei Nennwärmeleistung sind i. d. R. von den Kesselherstellern angegeben. Von der Gebäudeheizlast sollten „zeitweise nicht beheizte Räume wie Gästezimmer oder Hobbykeller“ (Dobelmann o. J.: 5-75) abgezogen werden.

Das errechnete Pufferspeichervolumen ist ein Minimalwert, der nicht unterschritten werden darf.

5 Fällt die „Wärmenachfrage unter die niedrigste im Dauerbetrieb erzielbare Leistung eines Heizkessels“, muss, wenn kein

Pufferspeicher vorhanden ist, der die überschüssige Energiemenge aufnehmen kann, „die Feuerung [...] durch Unterbre-chen der Luft- und Brennstoffzufuhr selbsttätig abschalten“ (Hartmann 2003: 83). Steigt die Wärmenachfrage wieder, muß der Kessel erneut angefahren werden. Dieses Prozedere führt u.a. zu erhöhtem Verschleiß und geringerer Lebensdau-er des Kessels.


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Als Minimalwert gilt aber auch ein Pufferspeichervolumen von 50 l/kW Nennwärmeleistung des Kessels; „die meisten Praxisempfehlungen liegen sogar bei 100 l/kW“ (Hartmann 2003: 123).

Die Dimensionierung des Pufferspeichers hängt jedoch u. a. auch von der notwendigen wirksamen Temperaturdifferenz im Speicher (zwischen Speichervorlauf und Heizungsvorlauf) ab, die wiederum abhängig vom Heizungssystem ist. Für Heizungssysteme, die eine geringe Vorlauftemperatur benötigen (z. B. Fußbodenheizung, Wandstrahlerheizung), kann der Pufferspeicher daher entspre-chend geringer ausgelegt werden (vgl. Hartmann 2003: 86).

Schichtenspeicher

Eine besondere Art des Pufferspeichers stellt der sogenannte Schichtspeicher dar.

Sein optimales Schichtungs- und Strömungsverhalten führt zu geringeren Wärmeverlusten, welche durch Verwirbelungen und Durchmischungen vor allem beim Einlaufen des Wassers in den Speicher vorkommen (können). Diese werden durch „Schichtleiteinrichtungen“ vermieden, die zudem eine nahezu zentimetergenaue Temperaturschichtung – und damit eine höhere Energieausbeute bei geringen Betriebskosten ermöglichen (vgl. www.froeling.com). Die „Schichtleiteinrichtungen“ sind je nach Hersteller „Einströmdämpfer“, „Prallteller“ oder „SpeedPower-Ladekanäle“, die häufig auf die physikalische Eigenschaft des Dichteunterschiedes zwischen kaltem und warmem Wasser zurückgrei-fen.

Beim Ökocell-Schichtspeicher der Firma Fröling wird das heiße Wasser von oben durch einen mit Löchern versehenen Kanal nach unten geführt. Wenn die umgebende Speicherwassertemperatur niedriger ist, als die Temperatur des einströmenden Wassers, drängt dieses aufgrund der geringeren Dichte seitlich durch die Löcher bzw. Kanäle zum Kopf des Speichers. Dort wird das Brauchwasser entnommen und hat somit auch bei niedriger Einströmwassertemperatur die höchstmögliche Wärme-ausbeute.

Trinkwasserspeicher

Brauch- bzw. Trinkwasserspeicher werden nur als Druckwasserspeicher angeboten (Betriebsdruck 4 - 6 bar). Sie bestehen aus Edelstahl, aus emaillierten oder (seltener) aus kunststoffbeschichtetem Stahl. „Edelstahlspeicher sind vergleichsweise leicht und wartungsfrei, dafür aber merklich teurer als emaillierte Stahlspeicher. Edelstahl ist allerdings empfindlich gegenüber stark chloridhaltigem Wasser. Emaillierte Speicher müssen aus Korrosionsschutzgründen (Fehlstellen oder Haarrisse in der Emaille) entweder mit einer Magnesium- oder einer Fremdstromanode ausgerüstet werden“ (DGS 2001: 3-39). Kunststoffbeschichtete Stahlspeicher sind zwar vergleichsweise preiswert, haben sich jedoch besonders aufgrund der Hitzeempfindlichkeit der Beschichtung bei Temperaturen > 80°C in der Praxis nicht wirklich bewährt.

Trinkwasserspeicher besitzen einen direkten Kaltwasseranschluss im unteren Bereich; die Warmwas-serentnahme erfolgt über einen Ablauf im oberen (heißen) Bereich, während im unteren Bereich in entsprechender Menge kaltes Wasser nachströmt.

Auch Warmwasserspeicher müssen richtig dimensioniert werden. Der Warmwasserverbrauch eines Haushaltes lässt sich über Durchschnittswerte abschätzen und der Speicher entsprechend dimensionie-ren:


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Tabelle 2: Durchschnittlicher Warmwasserverbrauch

Händewaschen (40°C) 3 l je Durchgang Duschen (40°C) 35 l je Durchgang Wannenbad (40°C) 120 l je Durchgang Kopfwäsche 9 l je Durchgang Putzen 3 l pro Person und Tag Kochen 2 l pro Person und Tag Geschirr spülen (50°C) 20 l je Durchgang Waschmaschine (50°C) 30 l je Durchgang

Quelle: DGS 2001: 4-17.

Pro Person und Tag ergeben sich in Abhängigkeit von der (technischen) Ausstattung des Haushaltes und der Sparsamkeit im Wasserverbrauch durchschnittliche Verbrauchswerte von 25 – 35 l (niedriger Verbrauch) bis 55 – 75 l (hoher Verbrauch) (vgl. DGS 2001: 4-17).

Bei der Berechnung der Warmwasserspeichergröße spielt die sogenannte Leistungskennzahl (LK) eine Rolle. LK 1 entspricht einer Normwohnung mit einer Dusche oder Wanne, dafür reichen 130-160 l Speichervolumen. LK 2 gilt für ein Zweifamilienhaus und benötigt mindestens 200 Liter.

Bei einem Dreipersonenhaushalt wird i. d. R. von einem benötigten Speichervolumen von ca. 150 l ausgegangen. Bei Unklarheiten sollte stets mit dem entsprechenden Fachhandwerker Rücksprache gehalten werden.

Zur Berechnung des jährlichen Wärmebedarfs für die Warmwasserbereitung dient ein Mittelwert von 12,5 kWh je m² Wohnfläche (vgl. Dobelmann o. J.: 5-75).

Kombispeicher

Eine Kombination aus Puffer- und Trinkwasserspeicher sind die sogenannten Kombispeicher. Hierbei ist im oberen (warmen) Teil des Pufferspeichers „ein kleiner Trinkwasserspeicher eingebaut, dessen Oberfläche als Wärmetauscher fungiert“ (DGS 2001: 3-44).

Die Vorteile von Kombispeichern liegen vor allem in ihrer kompakten Bauweise: Nur noch ein Speicher ist vonnöten, die Verrohrung bleibt übersichtlich, die Regelung unkompliziert (ebd.).

Hygienespeicher

Hygienespeicher sind eine Art Kombispeicher, allerdings mit dem Unterschied, dass das Trinkwasser nicht in einem eigenen integrierten Speicher, sondern im Durchflussprinzip innerhalb eines eigenen, spiralförmig verlaufenden Edelstahlregisters (Leitungssystem) erwärmt wird. Ihr Vorteil liegt darin, dass das Wasser nicht über längere Zeiträume steht und dadurch u. U. hygienisch bedenklich werden könnte (Legionellen). Der Inhalt des Registers ist zwar gering bemessen, doch es wird aufgrund spezieller Registeroberflächen (z.B. Rippen- bzw. Wellrohr), die als Wärmetauscher dienen, eine problemlose Aufheizung des durchfließenden Wassers im Durchlauferhitzerprinzip zugesichert.


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5 Planung und Betrieb von Anlagen

Voraussetzung für eine effiziente und effektive Feuerungsanlage ist eine gute Planung. Bei einer zu groß dimensionierten zentralen Anlage ohne ausreichenden Pufferspeicher etwa geht zu viel Energie ‚verloren‘. Daher ist es wichtig, dass die Nennleistung dem jeweiligen Heizbedarf angepasst ist. In der Bundesrepublik schwankt „der Primärenergieverbrauch für Heizung und Warmwasser zwischen 600 kWh/(m² Jahr) bei energetisch besonders sanierungsbedürftigen Altbauten und 30 kWh/(m² Jahr) beim Passivhaus“ (VWEW 2004: 1/4). Die Anforderungen an den Wärmeschutz wurden nicht zuletzt durch sich verschärfende Wärmeschutzverordnungen immer wieder aktualisiert.

Tabelle 3: Jahres-Heizwärmeverbrauch in von Wohnhäusern [kWh/m²a 6

EFH, freistehend Reihenhaus MFH Wohnhausbestand 260 190 160 Wärmeschutz V’82 ≤ 120 ≤ 110 ≤ 100 Wärmeschutz V’95 ≤ 85 ≤ 80 ≤ 70 Niedrigenergiehaus ≤ 60 ≤ 56 ≤ 49

Quelle: VWEW 2004: 1/3.

Die seit Februar 2002 geltende Energieeinsparverordnung (EnEV) fordert für neugebaute Wohnge-bäude abhängig von ihrer Größe und Formgestaltung einen maximalen Jahresprimärenergiebedarf für Heizung und Warmwasser von 80 - 140 kWh/m² beheizter Nutzfläche (vgl. VWEW 2004: 1/4).

Die notwendige Wärmebedarfsrechnung für das entsprechende Gebäude kann beispielsweise von einem Energieberater oder Heizungsinstallateur vor Ort vorgenommen werden.

5.1 Wahl der Feuerungsanlage

In ersten grundlegenden Überlegungen vor der Anschaffung einer Holzfeuerungsanlage sollte geklärt werden, welche Aufgaben sie übernehmen soll: Ist ein - optisch ansprechender, möglichst noch zum Ambiente passender - Kamin oder Kachelofen erwünscht, der bestenfalls einen einzelnen Raum beheizen soll, oder ist geplant, dass die Anlage das gesamte Gebäude mit Wärme versorgt? Wie groß ist der zu beheizende Raum bzw. das zu beheizende Gebäude? Sollen wasserführende Heizsysteme - Fußbodenheizung, Zentralheizung - verwendet werden? Fußbodenheizungen zum Beispiel brauchen eine geringere Vorlauftemperatur als Zentralheizungskörper und sind daher sparsamer im Verbrauch. Soll gleichzeitig Brauchwasser erhitzt werden können?

5.1.1 Einzelfeuerungsstätten ohne wasserführende Elemente

Kamine, Kamin- und Pelletöfen mit geringer Leistung eignen sich als Einzelfeuerstätten für die dezentrale Wärmeversorgung einzelner Räume. Sie spielen in der Warmwasserbereitung keine bzw. kaum eine Rolle.

Ein offener Kamin darf nur in Räumen betrieben werden, die keine weitere Feuerungsstätte aufweisen. Grundvoraussetzungen sind ein völlig „separater Schornstein sowie eine eigene Frischluftzufuhr für jeden Kamin“ (Dobelmann o. J.: 5-17). Dunstabzugshauben sind in Räumen, in denen offene Kamine betrieben werden, tabu, um ein Eindringen von Rauchgasen (vor allem CO) zu verhindern.

6 Angabe mit mittlerem Verhältnis von wärmeübertragender Umfassungsfläche zu beheiztem Gebäudevolumen.


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Offener Kamin

Mit offenen Kaminen darf laut 1. Bundesimmissionsschutzverordnung (1. BImSchV) § 4 nicht regelmäßig geheizt, sie dürfen „nur gelegentlich betrieben werden“ (Hartmann 2003: 123). Soll der Kamin in der Übergangszeit zeitweise Raumheizungsaufgaben übernehmen, kann die nötige Feue-rungsöffnung des Kamins mit folgender Gleichung berechnet werden:

Raumgröße (in m³) x 30 = notwendige Öffnung des Kamins (in cm²)

Die „maximal zulässige Kaminöffnung“ (Dobelmann o. J.: 5-17) berechnet sich wie folgt:

Raumgröße (in m³) x 60 = maximale Öffnung des Kamins (in cm²)

Anhand der Größe der Kaminöffnung lässt sich die Menge der benötigten Frischluft berechnen, die in den meisten Fällen „über einen ausreichend dimensionierten Frischluftkanal von Außen zugeführt“ werden muss (Dobelmann o. J.: 5-18).

Je cm² Öffnung beträgt das Luftwechselmindestmaß 0,036 m³/h. Daraus ergibt sich:

Kaminöffnung (in cm²) x 0,036 = dauerhafte Frischluftzufuhr (in m³/h)

Letztlich sind jedoch „die jeweiligen lokalen Verordnungen zur Ausgestaltung offener Feuerungsstät-ten bzw. die Anweisungen des zuständigen Schornsteinfegers“ rechtlich bindend (Dobelmann o. J.: 5-17). Das gilt auch für die Anbindung an den Schornstein.

Offene Kamine können mittels maßgefertigter Kaminkassette „zum geschlossenen Kamin umgerüstet werden“ (Dobelmann o. J.: 5-20). Eine Überprüfung der Tauglichkeit von Kamin und Schornstein (höhere Temperaturbeständigkeit) sollte durch den zuständigen Schornsteinfeger in Abstimmung mit einem entsprechenden Fachunternehmen durchgeführt werden.

Geschlossener Kamin

Beim geschlossenen Kamin sind Verbrennungsluftzufuhr und Abgasführung in der Kassette integriert. Durch den geschlossenen Feuerraum kann die Luftzufuhr in Gegensatz zum offenen Kamin besser kontrolliert werden, was zum Anstieg der Temperaturen im Feuerraum und somit einer Steigerung des Wirkungsgrades (auf max. 40%) sowie der Verbrennungsqualität führt (vgl. Dobelmann o. J.: 5-19f.).

Kaminofen

Kaminöfen werden industriell hergestellt, wobei die Vielfalt der Designs kaum Wünsche offen lässt, und frei im zu beheizenden Raum aufgestellt. Dabei ist auf eine feuerfeste Unterlage (z.B. aus Glas, Stein, Keramik) zu achten. Kaminöfen „werden als raumluftabhängige Feuerungsstätten bewertet“, selbst wenn sie über eine separate Außenluftzufuhr verfügen (Dobelmann o. J.: 5-24). Daher spielt die Raumgröße eine entscheidende Rolle für die Entscheidung über den Leistungsbereich des Ofens: Je kW Wärmeleistung wird mit 4 m³ Raumvolumen (Luftbedarf) gerechnet. Dieses Volumen darf nicht unterschritten, sollte aber auch nicht deutlich überschritten werden. Oft wird die Luftzufuhr zum Ofen „durch ein geräuscharmes, gestuftes oder drehzahlgeregeltes Gebläse erzeugt. Der Lufteinlass erfolgt über einen zentralen Ansaugstutzen, so dass Kaminöfen bei Außenluftzuführung auch weitgehend raumluftunabhängig betrieben werden können“ (ebd.). Manche Hersteller bieten auch gänzlich raumluftunabhängige Pellet- bzw. Kaminöfen an7. Sie werden über eine Zuluftleitung versorgt, die

7 „Bei der raumluftunabhängigen Betriebsweise wird die notwendige Verbrennungsluft durch eine Zuluftleitung von Außen

zugeführt. Hier sind im wesentlichen drei Lösungen zu nennen: 1. Luftzufuhr durch senkrechte Dachdurchführung 2. Luftzufuhr über einen Außenwandanschluss 3. Luftzufuhr über einen LAS Schornstein [Luft-Abgas-Schornstein]


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vorzugsweise durch den ohnehin vorhandenen Schornstein läuft. Diese eignen sich vor allem für Nullenergie- oder Passivhäuser, die baubedingt sehr dicht sind und über eine kontrollierte Wohnraum-lüftung verfügen.

Die meisten Probleme beim Betrieb von Kaminen und Kaminöfen ergeben sich aus der Verwendung von mangelhaftem Brennstoff (zu feuchtes Holz). Zudem ist stets auf ausreichend Luftzufuhr und Kaminzug (Luftregelklappe bzw. Zugregler, Drosselklappe) zu achten (vgl. Dobelmann o. J.: 5-18, 5-21, 5-27).

Pelletofen

Pelletöfen unterscheiden sich, wie unter Punkt 2.2. bereits angeführt, wenn schon nicht hinsichtlich der Aufstellungsart und Leistungsklasse, so doch in technologischer Hinsicht durch die integrierte Brennstoffdosierung und die „automatische Nachförderung der Pellets aus einem Vorratsbehälter“ (Dobelmann o. J.: 5-28) von Kaminöfen. Der integrierte Pelletspeicher macht ein häufiges Nachfüllen überflüssig und erhöht somit den Bedienungskomfort. Pelletöfen sollten nur mit qualitativ hochwerti-gen (DIN) und vor allem trockenen Pellets bestückt werden.

Hinsichtlich der Schornsteinanbindung gleichen sich Pellet- und Kaminöfen. Beide werden über ein (senkrechtes bzw. steigendes) Abgasrohr (kürzer als 2 m) an den Schornstein angeschlossen, der wiederum für die Verfeuerung fester Brennstoffe zugelassen sein und dessen Zugwirkung bis in den Brennraum reichen muss. Nach Möglichkeit sollten Originalteile des Ofenherstellers benutzt werden (vgl. Dobelmann o. J.: 5-26). Eine feuerbeständige Brandschutzschale schützt die Wand um die Rohrdurchführung (vgl. Hartmann 2003: 74).

Die Unabhängigkeit von der Raumluft verringert zudem Verluste, da nicht die erwärmte Luft des Raumes für die Verbren-

nung genutzt wird. So können raumluftunabhängige Geräte innerhalb der thermischen Hülle des Gebäudes aufgestellt werden“ (www.viessmann.de).


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Tabelle 4: Technische Steckbriefe von Kaminensystemen und Pelletöfen

offener Kamin

geschlossener Kamin Kaminofen Pelletofen

Aufstellungsort Wohnraum Heizbereich Wohnraum (eingeschränkt) Wohnraum Wärmeabgabe Strahlung Strahlung,

Konvektion Strahlung, Konvektion, bauartbedingt

über Wasser-Wärmetauscher Feuerungsart raumluftabhängig Feuerraum offen geschlossen Leistungsbereich (Wärme) 1 - 3 kW 5 - 10 kW 3 - 15 kW 3 - 11 kW Wirkungsgrad < 20% < 40% < 90% Einsetzbarer Brennstoff Scheitholz, Holzbriketts Holzpellets Zündungsvorgang manuell manuell,

automatisch automatisch

Abgastemperatur ca. 180°C ca. 400°C 150 - 200°C gemeinsame Schornsteinnut-zung mit anderen Anlagen

nein ja

Schornsteindurchmesser individuell berechnen Schornstein rußbeständig 1.200°C Schornstein feuchteresistent auslegen

ja

Fertig aufgebaute Heizungs-anlagen

nein Kaminkassette ja,Kamin nein

ja

Frischluftbedarf 0,036 m³/h pro cm² Öffnungsfläche

individuell berechnen

4 m³ Raumvolumen/kW

Sicherheitsabstand zu brennbarem Material vorn

> 1,0 m > 0,80 m

Sicherheitsabstand zu brennbarem Material seitlich

> 0,30 m > 0,20 m

Sicherheitsabstand zu brennbarem Material oben

> 0,70 m

Bodenmaterial feuerfeste Unterlage

Quelle: Dobelmann o. J.: 5-16, 5-20, 5-23, 5-30.

Die Kenntnis des Wärmebedarfs der zu beheizenden Räume ist für die Wahl der angemessenen Einzelfeuerstätte mit passender Heizleistung unabdingbar. „Ist die maximal notwendige Heizleistung für ein Gebäude und die Lage des [...] zu beheizenden Raumes bekannt“ (Dobelmann o. J.: 5-5), kann man den Raumwärmebedarf über die Streuung des mittleren Gebäudewärmebedarfs annähernd bestimmen.

Abbildung 7: Streuung des mittleren Wärmebedarfs in Gebäuden.



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Alternativ kann - etwa wenn keine genauen Angaben über die für das Gebäude benötigte Heizleistung vorliegen - den Bedarf des zu beheizenden Raumes auch über ein Punktesystem ermittelt werden. Dafür werden die Punkte aller zutreffenden Bewertungseinflüsse addiert.

Tabelle 5: Punktetabelle zur Heizleistungsberechnung

Bewertungseinflüsse Punkte Freistehendes Gebäude 1 Dachgeschossraum 2 Raum mit zwei unbeheizten Innenflächen 1 Raum mit drei unbeheizten Innenflächen 2 unisolierter Raum mit Wänden oder Decken gen außen 2 Raum neben oder über offenen Durchfahrten 1 jede Außenwand eines Raumes 2 Fenster > 1/5 der Raumaußenflächen 2 Raumlage NW, N, NO oder O 1 über 600 m Meereshöhe bzw. besonders kalter Ort 1 starker Windanfall 2 Raum, der auch bei starker Kälte min. 20°C haben muß 1 stark frequentierter Raum (Lager oder Thekenraum) 2

Quelle: Dobelmann o. J.: 5-6; leicht verändert.

Abhängig vom Gebäudetyp (ungedämmt, herkömmlich gedämmt oder Niedrigenergiehaus) und der Größe des Raumes (in m³) kann nun anhand der Summe der Punkte (1 - 4, 5 - 9 bzw. > 9 Punkte) die maximal notwendige Heizleistung abgelesen werden.

Abbildung 8: Notwendige maximale Heizleistung in ungedämmten Räumen.



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Abbildung 9: Notwendige maximale Heizleistung in normal gedämmten Räumen


Abbildung 10: Notwendige maximale Heizleistung in Räumen von Niedrigenergiehäusern


5.1.2 Einzelfeuerungsstätten mit wasserführenden Elementen

Moderne Zentralheizungsherde und Kachelöfen dienen nicht nur der Beheizung eines bzw. mehrerer Räume, sondern können über Wasser-Wärmetauscher auch (ergänzend zu anderen Heizungsanlagen bzw. als Alleinheizung in Übergangszeiten bzw. Niedrigenergiehäusern) an ein zentrales Heizungssys-tem angekoppelt werden (vgl. 2.2.).


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Zentralheizungsherde

Zentralheizungsherde können dadurch Gesamtwirkungsgrade von mehr als 75% erreichen, „weil die Abstrahlung von Wärme in den Aufstellraum des Herdes zu Heizzwecken dient und nicht als Verlust gewertet wird“ (Dobelmann o. J.: 5-33). Aufgrund der Wärmeabgabe ist auch bei Zentralheizungsher-den auf feuerfestes Bodenmaterial und genügend Sicherheitsabstand zu brennbaren Materialien zu achten (Herstellerangaben beachten).

Ähnlich wie Kamin- und Pelletöfen gelten auch Zentralheizungsherde als raumluftabhängige Feuerungsanlagen, selbst wenn sie eine separate Außenluftzuführung aufweisen. Je kW Heizleistung werden min. 4 m³ Raumvolumen (Frischluftbedarf) gerechnet. Dabei ist darauf zu achten, dass die Zu- und Umluftklappen immer freigehalten werden (vgl. Dobelmann o. J.: 5-35f.).

Als Abgasleitungen vom Herd zum Schornstein, der für die Verfeuerung fester Brennstoffe zugelassen sein muss, sollten auch hier nach Möglichkeit Originalzubehörteile des Herstellers benutzt werden.

Kachelofen

Für Kachelöfen werden die Heizeinsätze zwar industriell hergestellt, die endgültige künstlerische Gestaltung durch den Ofenbauer kann jedoch nahezu ganz nach den Ansprüchen und Vorstellungen der Auftraggeber geschehen. Sie dienen gewöhnlich als Heizungsersatz während der Übergangszeit. In Niedrigenergiehäusern können sie jedoch auch eine vollwertige Hauptheizung stellen. Über einen in den Heizeinsätzen eingebauten (oder separat eingemauerten) Wärmetauscher kann der Kachelofen zudem in das zentrale Heizungssystem integriert werden.

Auch Kachelöfen gelten, selbst wenn sie eine separate Außenluftzuführung aufweisen, als raumluftab-hängige Feuerungsanlagen. Je kW Heizleistung werden min. 4 m³ Raumvolumen (Frischluftbedarf) gerechnet. Wichtigstes Bedienungselement ist die sogenannte Moritzklappe, die neben dem Zugregler den Kaminzug reguliert (vgl. Dobelmann o. J.: 5-38ff.).

Zentralheizungsherde und Kachelöfen können an Schornsteine angeschlossen werden, an die bereits andere Feuerungsanlagen angeschlossen sind. Allerdings sollte die notwendige Abstimmung von Herd/Ofen, Abgasrohr und Schornstein Fachleuten (Schornsteinfeger, Ofenbauer) überlassen werden (vgl. Dobelmann o. J.: 5-44).


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Tabelle 6: Technische Steckbriefe Zentralheizungsherd und Kachelofen

Zentralheizungsherd Kachelofen

Aufstellungsort Küche Wohnzimmer Heizbereich Küche, Wohnraum angrenzende Wohnräume Wärmeabgabe Strahlung, Konvektion, über Wasser-Wärmetauscher Feuerungsart raumluftabhängig Feuerraum geschlossen Leistungsbereich (Wärme) 11 - 27 kW 4 - 15 kW Wirkungsgrad > 65% < 90% Einsetzbarer Brennstoff Scheitholz, Holzbriketts Zündungsvorgang manuell, automatisch manuell Abgastemperatur 250 - 320°C < 300°C gemeinsame Schornsteinnutzung mit anderen Anlagen ja Schornsteindurchmesser individuell berechnen Schornstein rußbeständig 1.200°C Schornstein feuchteresistent auslegen ja Fertig aufgebaute Heizungsanlagen ja nein Frischluftbedarf 4 m³ Raumvolumen/kW Sicherheitsabstand zu brennbarem Material vorn > 0,80 m > 0,20 m Sicherheitsabstand zu brennbarem Material seitlich > 0,20 m Sicherheitsabstand zu brennbarem Material oben > 0,70 m Bodenmaterial feuerfeste Unterlage

Quelle: Dobelmann o. J.: 5-34, 5-44.

Für alle Feuerungsanlagen bis max. 50 kW Nennwärmeleistung gelten gemäß Feuerungsanlagenver-ordnung (FeuV) keine besonderen Anforderungen an das Bauwerk. Zu beachten sind jedoch im Feuerstättenaufstellraum eine Zuluftöffnung von min. 150 cm² und ein Sicherheitsabstand zum Brennstoff (vgl. HDG 2005a: 7). Bei Unklarheiten empfiehlt es sich immer, sich an den zuständigen Schornsteinfeger zu wenden.

5.1.3 Zentrale Heizungskessel mit wasserführenden Elementen

Zentrale Heizungskessel werden nicht in Wohn- sondern in eigenen Heizräumen aufgestellt und dienen dazu, den Wärme- bzw. Wärme- und Warmwasserbedarf eines ganzen Hauses zu decken.


Scheitholz-Zentralheizungskessel (Vergaserkessel) sind im Gegensatz zu Einzelfeuerungsanlagen gut gedämmt und geben ihre Wärme nicht an den Umgebungsraum ab. Sie besitzen integrierte Wärmetau-scher, über die sie die Wärme an das Heizungssystem abgeben.

Die Verbrennung des Holzes geschieht in zwei Phasen - der Primärverbrennung, bei der brennbare Holzgase freigesetzt werden, und der Sekundärverbrennung, bei der diese Gase verbrannt werden (vgl. Dobelmann o. J.: 5-48). Die aufeinander abgestimmte und effektive Verbrennung wird durch ein Gebläse gewährleistet. Das Gebläse sorgt auch dafür, dass „die Feuerung weitgehend unabhängig von den Umgebungsbedingungen gestaltet werden“ kann und daher die „Zugbedingungen im Kamin nur eine geringe Rolle spielen“ (Dobelmann o. J.: 5-49).

Für die „optimale Versorgung des Kessels mit Zu- und Abluft“ (Dobelmann o. J.: 5-51) sind - wie für alle raumluftabhängigen Feuerstätten (fast alle Holzfeuerungsanlagen) - bei einer Leistung zwischen 35 und 50 kW möglichst gegenüberliegende, ins Freie führende Zuluftöffnungen von insgesamt min. 150 cm² erforderlich. Bei höherer Leistung werden je kW zusätzlich 2 cm² vorgeschrieben (vgl. Hartmann 2003: 115). Liegt die Nennwärmeleitung unter 35 kW, kann der Luftbedarf (Raumvolumen)


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von 4 m³/kW auch über „eine Verbindung zu anderen Räumen mit Außenluftzutritt“ gesichert werden (Hartmann 2003: 115).

Abgasleitungen müssen ebenso wie der Schornstein für die Verfeuerung fester Brennstoffe zugelassen sein.

Zentraler Pelletkessel

Zentrale Pelletkessel „stellen in allen Heizungsbelangen wie Raumwärme und Warmwasser eine vollwertige (technisch ausgereifte und wirtschaftliche) Alternative zu Heizungen mit fossilen Energieträgern dar“ (Dobelmann o. J.: 5-56). Für Ein- und Mehrfamilienhäuser „in Niedrigenergie-bauweise mit einer Heizleistung von 10-40 kW und einem Jahresenergieverbrauch von ca. 2000-20000 kWh ist der zentrale Pelletkessel eine ideale Lösung für umweltbewusste Hausbesitzer“ (Dobelmann o. J.: 5-63).

Holzpelletkessel kann man in drei verschiedene Feuerungsarten unterteilen: 1.Unterschubfeuerung, 2. Retortenfeuerung und 3. das Fallsystem. Ihre Art ist kesselherstellerabhängig.

Die Funktionsweisen sind verschieden: Bei der Unterschubfeuerung werden die Pellets „über eine sogenannte Stockerschnecke in die Verbrennungszone befördert. Die Primärluftzuführung erfolgt über einen ringförmigen (mit kleinen Löchern versehenen) Stahlrost“ (Dobelmann o. J.: 5-56). Durch ein Sekundärluftrohr oder Sekundärluftbohrungen „erfolgt die Nachverbrennung der Schwelgase“ (ebd.) mittels Durchmischung mit Sekundärluft.

Bei der Retortenfeuerung transportiert eine Förderschnecke Pellets seitlich in einen schamottierten Brennraum. „Die Primärluft wird unter den Pellets zugeführt. Die Sekundärluft wird [...] in die Verbrennungszone geführt und sorgt für die Nachverbrennung und die Durchmischung von Schwel-gasgemisch und Nachverbrennungsluft“ (Dobelmann o. J.: 5-59). Die entstehende Asche fällt bei dieser Feuerungsart „durch den Rost in eine Aschelade“ (ebd.).

Beim Fallsystem werden Holzpellets mittels einer Schnecke aus dem Vorratsbehälter befördert und fallen über eine Rinne oder ein Rohr in den Brennertopf. Dort werden Primär- und Sekundärluft zur Verbrennung eingeblasen und führen zum „vollständigen Ausbrand der Pellets und der von ihnen erzeugten [...] Gase“ (Dobelmann o. J.: 5-60), welche „nach oben durch den Kessel entlang von Wärmetauschern abgeführt“ (ebd.) werden. Die im Brennertopf entstandene Asche wird in einer Aschebox bzw. -lade aufgefangen.

Durch Wasser-Wärmetauscher, über welche die heißen Rauchgase geführt werden, sind die Kessel in den zentralen Heizkreislauf eingebunden.

Tabelle 7: Vor- und Nachteile der Feuerungsarten von zentralen Pelletkesseln

Unterschubfeuerung Retortenfeuerung Fallsystem Vorteile ·einfache Füllstands-

überwachung; ·keine Rückbrandgefahr

entwickelt wenig Nachwärme; geringe Regelträgheit

keine Rückbrandgefahr in den Vorratsbehälter; homogenes,

unverdichtetes Glutbett; ·verschleißfreie Konstruktion

Nachteile ·Brennstoffverdichtung führt zu inhomogenem

Glutbett

Pellets haben Kontakt mit Glutzone -> Rückbrandgefahr; Brennstoffver-

dichtung führt zu inhomogenem Glutbett; ·mehr Asche

Füllstandsüberwachung mittels Füllstandsmelder; ·minimal

kostenintensiver

Quelle: Dobelmann o. J.: 5-56 ff..

Wegen des extrem breiten Leistungsspektrums sind für Hackschnitzelkessel „generelle Aussagen über die Art der Abgasführungen und andere technische Elemente wie Zuluftleitungen nicht möglich. Im


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kleinen Leistungsbereich bis 100 kW sind Anforderungen an die Abgas- und Zuluftführung dieser Kessel mit denen von Scheitholzvergaserkesseln identisch. Gleiches gilt für die hydraulische Einbindung in den Heizkreislauf“ (Dobelmann o. J.: 5-69).

Tabelle 8: Steckbriefe von diversen Holzfeuerungsanlagen


Zentraler Pelletkessel

Hackschnitzel- kessel

Aufstellungsort Heizraum Heizbereich gesamtes Gebäude ges. Gebäude,

Nahwärme Wärmeabgabe über Wasser-Wärmetauscher Feuerungsart raumluftabhängig Feuerraum geschlossen Leistungsbereich (Wärme) 5 - 150 kW 5 - 35 kW 35 - 7.000 kW Wirkungsgrad < 90%, mit entsprechender Technik aber auch mehr möglich Einsetzbarer Brennstoff Scheitholz, Holzbriketts Holzpellets Hackschnitzel Zündungsvorgang manuell, automatisch automatisch Abgastemperatur 150 - 200°C gemeinsame Schornsteinnut-zung mit anderen Anlagen

Ja nein

Schornsteindurchmesser individuell berechnen Schornstein rußbeständig 1.200°C Schornstein feuchteresistent auslegen

ja

Fertig aufgebaute Heizungs-anlagen

ja nein

Frischluftbedarf individuell berechnen Sicherheitsabstand zu brennbarem Material vorn

> 0,80 m

Sicherheitsabstand zu brennbarem Material seitlich

> 0,50 m

Sicherheitsabstand zu brennbarem Material oben

> 0,70 m

Bodenmaterial feuerfeste Unterlage

Quelle: Dobelmann o. J.: 5-50, 5-61, 5-68.

Zentrale Feuerungsanlagen mit einer Nennwärmeleistung < 50 kW unterliegen zwar nicht der FeuV, dennoch muss die Tür zum Heizraum sowie die zum Lagerraum als Brandschutztür ausgeführt sein.

Bei Heizkesseln mit einer Nennwärmeleistung von mehr als 50 kW schreibt die FeuV für den Heizraum bestimmte Mindestanforderungen vor: So müssen Wände und Decken des Raumes feuerhemmend (F90 - d.h. 90 Minuten müssen sie dem Feuer widerstehen) ausgeführt sein. Auch die Tür - selbstschließend und nach außen öffnend - muss feuerhemmend sein (Feuerschutztür T30). Der Raum darf nur zum Heizen genutzt werden und muss einen Rauminhalt von min. 8 m³ (Höhe min. 2 m) haben. Für die Be- bzw. Entlüftung sind für alle Kessel bis 50 kW jeweils min. 75 cm² Zuluftfläche vorgesehen (insgesamt also min. 150 cm²), für jedes weitere kW 2 cm² mehr (§ 3). Ab 50 kW Nennwärmeleistung erhöht sich die Mindestfläche der Öffnungen (Fenster bzw. strömungstechnisch äquivalente Leitungen ins Freie) auf insgesamt min. 300 m² (eine untere und eine obere zu je min. 150 m²; § 6). Die Mindestabstände der Feuerungsanlage zum Brennstoff sind zu beachten (vgl. HDG 2005a: 7; Hartmann 2003: 115 f.; Dobelmann o. J.: 5-51). In Zweifelsfällen sollte immer beim zuständigen Schornsteinfeger nachgefragt werden.

Für die richtige Dimensionierung einer zentralen Feuerungsanlage ist es notwendig, den Wärmebedarf des gesamten zu beheizenden Gebäudes zu kennen.


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Eine Berechnung des Wärmebedarfs erfolgt für zentrale Heizungssysteme über eine Gleichung:

Q = W x A x F1 x F2 Q - Wärmebedarf des Gebäudes W - spezifischer Wärmebedarf des Gebäudes A - beheizte Wohnfläche in m² F1 - Korrekturfaktor der absoluten Minimaltemperatur F2 - Korrekturfaktor für Gebäudearten

Der spezifische Wärmebedarf W lässt sich aus folgender Tabelle ablesen:

Tabelle 9: Spezifischer Wärmebedarf von Gebäuden

Gebäude Wärmedämmung Außenwand Fensterglas Raumhöhe W m W/m² Altbau Nein einfach > 2,50 190 Altbau Nein einfach < 2,50 160 Altbau Teilweise isolierverglast > 2,50 130 Altbau Teilweise isolierverglast < 2,50 110 Neubau Ja isolierverglast < 2,50 90 Neubau Ja 3-fach verglast < 2,50 70


Für den Korrekturfaktor F1 der absoluten Minimaltemperatur (d. h. der minimalen Außentemperatur für die Gegend, in der das zu beheizende Gebäude steht) sowie den Korrekturfaktor F2 für Gebäudear-ten gilt:

Tabelle 10: Korrekturfaktor F1 der absoluten Minimaltemperatur

absolute Minimaltemperatur F1 °C -6 0,76 -8 0,82

-10 0,88 -12 0,94 -14 1,00 -16 1,06


Tabelle 11: Korrekturfaktor F2 der Gebäudeart

Gebäudeart F2 Freistehendes Haus 1,00 Reiheneckhaus 0,95 Reihenmittelhaus 0,90 Mehrfamilienhaus < 8 Wohneinheiten 0,70 Mehrfamilienhaus > 8 Wohneinheiten 0,65


5.2 Lagerung des Brennmaterials

5.2.1 Stückholzlager

Da das „wichtigste Qualitätskriterium“ für Stück- bzw. Scheitholz „der Trocknungsgrad“ ist (Dobel-mann o. J. 5-88), sollte es mindestens zwei Jahre trocknen, bevor es verfeuert wird. Idealerweise


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erfolgt die Trocknung im Freien. Allerdings ist auch hierbei auf eine sachgemäße Lagerung des Holzes zu achten:

Gebrauchsfertig zersägtes bzw. gespaltenes Scheitholz sollte mit einem überhängenden Dach etwa (aus Dachpappe oder Plastikplanen) vor Regen geschützt werden. Eine Vollabdeckung durch Kunststofffolie hingegen ist nicht sinnvoll, da sie die Luftzirkulation behindert und daher Schimmel-bildung fördern kann. Um den Holzstapel vor Bodenfeuchtigkeit zu schützen, ist eine ca. 20 cm hohe, luftdurchlässige Unterlage (z.B. trockener Kies, Holzplanken oder -paletten) notwendig. Hinter einem Holzstapel sollte ein vertikaler Luftspalt von min. 5 - 10 cm bleiben. Auch zu Gebäudewänden oder zwischen mehreren Holzstapeln sollten min. 10 cm Abstand gewahrt bleiben, um die Luftzirkulation zu gewährleisten.

Soll das Scheitholz in geschlossenen Räumen eingelagert werden, ist auch dort wegen der erhöhten Schimmelgefahr auf genügend Durchlüftung zu achten. Darüber hinaus ist, gesetzt den Fall, es handelt sich um ein Gebäude ohne besondere Feuerschutzeinrichtung (z.B. Schuppen), darauf zu achten, dass gemäß Feuerungsanlagenverordnung (FeuV) max. 15 t Brennholz8 eingelagert werden dürfen (vgl. Hartmann 2003: 36f.; Dobelmann o. J.: 5-88). Soll mehr Brennstoff eingelagert werden, sind die Anforderungen der FeuV § 12 zu beachten.

Je nachdem, ob man nur einen Zimmerofen/Kamin betreiben oder mittels eines Stückholzkessels ein ganzes (Einfamilien-)Haus beheizen möchte, ist auch das Stückholzlager entsprechend zu planen und dimensionieren. Da Stückholz eine relativ geringe Energiedichte aufweist (1 m³ Heizöl entspricht 5 Rm Stückholz), ist es notwendig, für eine ganzjährige Beheizung „stets mindestens den 1,5-fachen Jahresbedarf an Brennstoff vorzuhalten, damit eine ordnungsgemäße Trocknung vonstatten gehen kann und auch kalte Perioden überbrückt werden können. Eine solche Holzmenge entspricht einem Lagervolumen von mindestens 7,5 m³. Auf Grund der Lagervorschriften mancher Länder und Regionen kann es notwendig sein, dass solche Holzmengen nicht im Freien, sondern nur in speziellen Holzlagerräumen eingelagert werden dürfen“ (Dobelmann o. J.: 5-89).

Des weiteren ist zu beachten, dass der Aufwand der Anlagenbestückung steigt, wenn zwischen Lager und Heizraum weite Entfernungen zurückzulegen sind. „Vor allem sollte der Weg für den Transport des Brennholzes vom Lager zum Kessel stufenlos sein; beispielsweise per Schüttung durch einen Schacht vom Garten (Lager) in den (Heiz-)Keller“ (Haus & Energie, Herbst 2005: 49).

5.2.2 Hackschnitzellager

Hackschnitzel werden „üblicherweise mit dem Lastwagen“ angeliefert (Haus & Energie, Herbst 2005: 51) und meist in unterirdischen Silos gelagert, die von den Lieferfahrzeugen ebenerdig beschickt werden. Eine Einlagerung kann jedoch ebenso im Keller (Anlieferung und Beschickung von außen muss gewährleistet sein), in Lagerschuppen, Anbauten oder oberirdischen Silos (aus Metall, Holz oder Kunststoff) erfolgen (vgl. Hartmann 2003: 37ff.). In jedem Fall ist auch bei der Lagerung von Hackschnitzel darauf zu achten, dass sie vor Niederschlägen geschützt werden und die gute Durchlüf-tung der Lagerräume gewährleistet ist.

Der Transport vom Lager zu den Feuerungsanlagen erfolgt in den meisten Fällen „automatisch über Schnecken oder - vor allem bei längeren Transportwegen - über so genannte Trogkettenförderer. Dabei werden in einem Trog aus Blech Ketten gezogen, an denen Mitnehmer befestigt sind, die den Brennstoff vorwärts schieben“ (Haus & Energie, Herbst 2005: 51).

8 Dies gilt für alle Holzbrennstoffe. 15 t entsprechen ca. 30 - 40 Rm Scheitholz, 55 - 75 Srm Hackgut, 25 Srm Holzpellets

(vgl. HDG 2005: 24).


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Abbildung 11: Externer, unterirdischer Hackschnitzelbunker mit Schneckenförderung


Ein Einfamilienhaus mit 12 kW Heizlast benötigt pro Jahr ca. 2,6 Srm/kW bzw. rund 31 Srm Hackschnitzel (vgl. energieberatung.ibs-hlk.de/planhack_daten.htm).

5.2.3 Pelletlager

Aufgrund ihrer optimierten Eigenschaften (kleine Normgröße, feine Struktur) werden Holzpellets mit Tankwagen angeliefert und über Schläuche direkt aus dem Tank in entsprechende Pelletlager eingeblasen (Für Zimmereinzelöfen sind Pellets jedoch auch als Sackware erhältlich.). Die (Ein-) Lagerung ist daher ähnlich komfortabel wie bei Öl oder Erdgas. Dennoch sind einige Grundregeln zu beachten:

Die Größe des Lagerraumes ist vor allem abhängig vom Wärmebedarf des Gebäudes (aber natürlich auch von der Art der Pelletfeuerungsanlage - Einzelofen oder zentraler Kessel). Da für eine zentrale Pelletkessel-Anlage nach Möglichkeit der gesamte Jahresvorrat eingelagert werden sollte, gelten folgende „Faustregeln für die Berechnung des benötigten Lagerraumvolumens“ (vgl. www.depv.de B; auch Dobelmann o. J.: 5-91):

je 1 kW Heizlast werden 0,9 m³ Lagerraum (inkl. Leerraum) benötigt der nutzbare Rauminhalt entspricht 2/3 des Lagerraums (inkl. Leerraum) 1 m³ Pellets entspricht etwa 650 kg der Energiegehalt von Pellets beträgt durchschnittlich 5 kWh/kg

Tabelle 12: Berechnung der Pelletlagergröße für ein EFH mit 15 kW Wärmebedarf

15 kW Wärmebedarf x 0,9 m³/kW = 13,5 m³ Lagerraumvolumen (inkl. Leerraum) Nutzbarer Rauminhalt = 13,5 m³ x 2/3 = 9m³ Menge Pellet = 9 m³ x 650 kg = 5850 kg Lagerraumgröße = 13,5 m³ : 2,4 m (Raumhöhe) = 5,6 m² Fläche Hinweis: 2 m x 3 m sollte nicht unterschritten werden Gelagerte Energiemenge = 5.850 kg x 5 kWh/kg = 29.250 kWh Entspricht einer Heizölmenge von ca. 3000 Liter

Quelle: Deutscher Energie Pellet Verband e.V, DEPV, www.depv.de, Stand:2005.


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Die Art des Pelletlagers wird vom Platzangebot des Hauses sowie des Anlagentyps bestimmt. Auch ein kleiner Zimmerpelletofen mit 25-kg-Vorratsbehälter benötigt Platz für Ersatzsäcke mit Pellets, wenn der Betreiber nicht allzu häufig Nachschub holen will. Für eine große Pelletheizung im Keller, die das gesamte Haus versorgt, bieten sich hingegen verschiedene Lösungen für die Lagerung der Pellets und die Versorgung der Anlage mit Brennstoff (Transport) an, die entsprechend der gegebenen Bedingungen vor Ort gewählt werden. So können etwa bei nachträglichem Einbau einer Pelletheizung (Austausch) bestehende Öllagerräume zu Pelletlagern umgebaut werden.

Die bekanntesten Lagerformen sind Pelletbunker (individuelle Lagerraum-Lösungen), Sacksilo und Pellet(erd)tank (industrielle Lager-Lösungen) bzw. Pelletvorratsbehälter. Auf sie werden auch die Pelletentnahme- bzw. -transportsysteme (vom Brennstofflager zur Feuerungsanlage) entsprechend abgestimmt. Pelletlager und Austragssystem sollten in jedem Fall „auf den Kesseltyp (Hersteller) abgestimmt [...] bzw. mit diesem kompatibel“ sein und „ein abgestimmtes System darstellen“ (www.depv.de B).

Pelletbunker

Für individuelle Pelletbunker lässt sich entweder „innerhalb des Gebäudes ein Teilbereich zur Lagerung der Pellets“ (www.depv.de B) abtrennen, oder aber es wird innerhalb des Hauses „ein geeigneter Raum zur Verfügung gestellt“ (ebd.), der entsprechend umgebaut wird. Der Lagerraum sollte möglichst „länglich-rechteckig sein, wobei die Raumbreite - wenn möglich - 2,0 m nicht übersteigen sollte“ (ebd.). Dabei ist zu beachten, dass aufgrund der „Fließmechanik der Holzpellets gilt, dass je schmaler der Raum ist, desto weniger nicht nutzbarer Leerraum entsteht“ (Dobelmann o. J.: 5-91) und ein schmaler Raum daher zu bevorzugen wäre. „In der Praxis haben sich Maße wie 2 m mal 3 m oder 1,8 mal 3,2 m bewährt (Dobelmann o. J.: 5-91).

Befindet sich das Pelletlager in einem direkt an den Heizungsraum angrenzenden Raum und enthält es einen großen Pellenvorrat für mindestens ein Jahr, bietet sich ein sogenanntes Knickschneckensystem an, um den Brennstoff zum Kessel zu transportieren.

Abbildung 12: Automatisches Schneckenfördersystem mit Knickschnecke

Quelle: Wagner Solartechnik.

Grenzt der Lagerraum nicht direkt an den Heizungsraum an oder sind größere Entfernungen zu überwinden, wird an die Raumentnahmeschnecke, welche die Pellets dosiert, ein flexibles Vakuum-Saugfördersystem angeschlossen, das die Pellets über Entfernungen von bis zu 25 m bzw. in Höhen bis zu 3 m transportieren kann. Der Kessel ist daher zudem relativ frei im Raum positionierbar.


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Abbildung 13: Automatisches Vakuum-Saugfördersystem zwischen Pelletkessel und Lager9


Werden die Pellets in einem Raum gelagert, der sich oberhalb des Heizraumes befindet (etwa in der Garage oder auf dem Dachboden), erfolgt die Versorgung des Kessels über ein Fallschachtsystem, das sich an die Raumentnahmeschnecke anschließt. Auch bei dieser Variante kann der Kessel relativ frei positioniert werden.

Abbildung 14: Fallschachtsystem für Pelletzufuhr aus einem höher gelegenen Lagerraum


Werden Schneckenaustragungssysteme verwendet, wird in den Lagerräumen i. d. R. ein Schrägboden (glatte Holzplatten bzw. Bretter mit einem stabilen Kantholzunterbau) eingebaut.

9 Für größere Entfernungen bzw. Höhendifferenz.


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Abbildung 15: Querschnitt eines Pelletlagerraums mit Schrägboden

Quelle: HDG 2005a: 3.

Bei allen individuellen Lagerräumen sind einige wichtige Punkte zu beachten, die aber z. T. genauso auch für industrielle Lagerräume gelten:

Der Lagerraum sollte an eine Außenwand grenzen, um die unkomplizierte Befüllung durch Silowagen zu gewährleisten. Andernfalls müssen die Befüll- bzw. Abluftrohre bis an die Außenwand geführt werden. Die Pellets werden über Schläuche aus dem Wagen in den Lagerraum geblasen. Wichtig ist hierbei, dass die Anschlüsse (Befüllkupplungen/Befüllstutzen) geerdet und ohne Probleme zugänglich sind (nicht zu hoch angebracht, nicht halb im Erdboden vergraben, keine störenden Pflanzen). Zudem sollten die Anschlüsse, wenn keine Möglichkeit besteht, dass das Silofahrzeug bis an die Hauswand heranfahren kann, nicht allzu weit von der Zufahrt entfernt sein, da die Länge der Einblas- und Absaugschläuche der Wagen i. d. R. nicht mehr als 30 m beträgt (vgl. www.depv.de B; Berner in: Pellets 03/05: 22). Die Anfahrt zum Hof sollte breiter als drei Meter sein und die Durchfahrtshöhe vier Meter nicht unterschreiten (vgl. Dobelmann o. J.: 5-63).

Als Befüllstutzen kommen normierte Feuerwehrschlauchstutzen (DIN A 14309) der Storzgröße A zum Einsatz (vgl. Hartmann 2003: 41).

In der Regel ist ein 230-V-Stromanschluß (mit min. 10 A) in unmittelbarer Nähe des Pelletlagers notwendig, da gleichzeitig mit dem Einblasen der Pellets durch ein Absauggebläse die Förderluft und der entstehende Staub aus dem Pelletlager gesaugt werden, um einen Überdruck im Lagerraum zu vermeiden (vgl. HDG 2005a: 4; www.depv.de). Im Pelletlager selbst sind Elektroinstallationen verboten; Lampen „müssen explosionsgeschützt sein“ (HDG 2005a: 6).

Als Befülleitungen eignen sich am besten Einblasrohre aus glattem Metall, die sich über Bördel verbinden lassen. Plastik- oder gar Wickelfalzrohre sind hingegen völlig ungeeignet, da sie elektrosta-tische Aufladungen während des Befüllvorgangs nicht ableiten können bzw. durch ihre unebene Innenfläche die Pellets beschädigen. Positioniert werden sollten die inneren Enden der Befüllrohre an einer Schmalseite des Lagers, min. 15 - 20 cm unterhalb der Pelletlagerdecke, und dabei mit einem min. 50 cm langen, geraden „Beruhigungsrohr“ enden. Bögen sollten nach Möglichkeit vermieden


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werden, ebenso Einbauten (Rohre, Wärmedämmungen) in der Flugbahn der Pellets (vgl. Berner in: Pellets 03/05: 22ff.).

Unabdingbar bei der Befüllung durch Silowagen sind sogenannte Bruch- bzw. Prallschutzmatten im Lagerraum. Sie verhindern, dass die mit hoher Geschwindigkeit eingeblasenen Pellets an die Lager-wand prallen und dadurch beschädigt werden bzw. die Wand selbst beschädigen. Geeignete Prallmat-ten sollten vor allem alterungsstabil, reiß- und abriebfest (z.B. Kunststoff) sowie entsprechend groß (ca. 1,50 m x 1,50 m) und dick (min. 1 mm) sein und in einem rechten Winkel zur Einblasrichtung an der Wand abgebracht werden, die dem Einblasrohr gegenüberliegt (vgl. Berner in: Pellets 03/05: 24f.; HDG 2005a: 5).

Einstiegsöffnungen bzw. Türen, die in den Lagerraum führen, müssen gegen Staubaustritt abgedichtet sein. Zudem muss eine Lagerraumtür von innen mit min. 3 cm dicken Holzbrettern gegen den Druck der Pellets geschützt werden (vgl. HDG 2005a: 6). Auch die Lagerraumwände sowie der Boden (bei Schrägboden auf geeignete Stützen achten) müssen den statischen Anforderungen gerecht werden. Holzpellets weisen eine Dichte von 650 kg/m³ auf (ebd.).

Darüber hinaus sollte es außer Frage stehen, dass Pellets nur in trockenen Räumlichkeiten gelagert werden, deren Feuchtigkeitsgehalt nicht über dem normalen Niveau für Wohnräume liegt. Sollten sich für die Einlagerung vorgesehene Kellerräume als zu feucht herausstellen, kann alternativ auf indus-trielle Lagerbehälter zurückgegriffen werden (vgl. Berner in: Pellets 03/05: 25).

Sacksilo

Die wohl zeitsparendste und auch technisch einfachste Lösung für die Pelleteinlagerung bieten sogenannte Sacksilos. Dabei werden die Pellets in einem Gewebesilo gelagert, welches in einem Metallgestell verankert ist. Der Kessel wird mittels Saugfördersystem oder mittels Transportschnecke automatisch mit Brennstoff versorgt. Das Sacksilo kann sowohl in einem angrenzenden Raum, als auch im eigentlichen Heizraum aufgestellt werden. Bei letzterem ist ein Mindestabstand zwischen Kessel und Silo von 1 m einzuhalten.

Abbildung 16: Kessel mit Saugfördersystem und Sacksilo


Pellet(erd)tank

Pellettanks können als alternative Lagermöglichkeiten in zu feuchten Kellerräumen dienen (z.B. als metallische Variante der Sacksilos) oder auch im Garten vergraben werden. Sie haben in letzterem Fall den Vorteil, dass die Heizungsanlage im Keller weniger Platz benötigt, da sich das Pelletlager


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außerhalb des Gebäudes befindet. Über Saugfördersysteme können auch hier Entfernungen bis zu 25 m überbrückt werden.

Abbildung 17: Automatische Pelletzufuhr aus Erdbehälter


Eine weitere platzsparende Lösung bieten industrielle Pelletvorratsbehälter, die direkt an den Kessel anschließen. Sie könne je nach Typ bis zu 260 kg Pellets aufnehmen und damit z.B. einen 15-kW-Kessel „auch im Winter oft 3 -4 Wochen lang ohne Nachfüllen vollautomatisch“ versorgen.

Abbildung 18: Automatische Pelletzufuhr aus nebenstehendem Vorratsbehälter


5.3 Wartung

Bei Einzelöfen sollten vor jedem Heizvorgang Feuerraum und Rost gesäubert und der Aschekasten entleert werden. Alle vier bis sechs Wochen sollte ein etwas umfangreicheres ‚Pflegeprogramm‘ absolviert werden: Die Zuluftöffnungen des ausgeschalteten und abgekühlten Ofens sind auf Staub, Flusen und andere Verunreinigungen zu untersuchen, die Beweglichkeit der Anheizklappe bzw. des Luftschiebers ist zu prüfen (Rost bzw. Ablagerungen können die Beweglichkeit einschränken), die Heizgaszüge und Wärmetauscherflächen sollten mit Bürsten oder Kratzern gereinigt werden (vgl. Hartmann 2003: 74). Verdreckte Sichtscheiben lassen sich mit nassem Zeitungspapier (mit trockenem nachpolieren) reinigen (vgl. Dobelmann o. J.: 5-31).

Bei Pelletöfen sollte regelmäßig der Brennertopf bzw. die Brennerschale entnommen und Schlacke, Asche oder Verkrustungen entfernt werden (Bürste, Staubsauger). auch Aschelade bzw. -topf sind zu entleeren und zu säubern (Bürste). Einmal jährlich sollte der gesamte Ofen gewartet werden. Das dient nicht nur dem ungestörten Betrieb, sondern auch der Sicherheit des Betreibers. Es empfiehlt sich der


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Abschluss eines Wartungsvertrages (Kosten: ca. 150 €/Jahr) (vgl. Dobelmann o. J.: 5-31; www.depv.de B).

Auch Zentralheizungsherde sollten täglich (in abgeschaltetem, abgekühltem Zustand) auf Schlacke und Verkrustungen auf dem Herdrost überprüft werden. Die Luftöffnungen sind zu kontrollieren und gegebenenfalls zu reinigen (bei schlechtem Ausbrand infolge ungenügender Luftzufuhr kann CO-Vergiftung drohen), Asche ist vorsichtig zu entfernen (Dobelmann o. J.: 5-35f.).

Auch bei zentralen, handbeschickten Scheitholzkesseln ist es wichtig, vor jeder Inbetriebnahme überschüssige Asche aus der Ascheschale zu entfernen (Bürste, Handschuh). Die Sekundärluftöffnun-gen sind zu überprüfen und wenn nötig zu säubern.

Die Wände der Ascheschale sollten einmal wöchentlich gereinigt werden. Alle vier Wochen „muss der Raum zwischen Ober- und Unterplatte gesäubert werden. Hierfür werden Turbo- oder Brennscheibe entfernt und die gesamte Asche aus dem Brennraum genommen. Zusätzlich sollten alle zugänglichen Teile des Brennraum[s] im Kessel demontiert und gesäubert werden“ (Dobelmann o. J.: 5-53). Vierteljährlich sollte das Gebläse gereinigt werden, indem „die Abdeckungsteile entfernt und die Ablagerungen auf den Gebläseschaufeln mit einer Bürste entfernt“ werden (ebd.).

Einmal jährlich sollte der komplette Kessel gewartet werden. Auch hier bieten die meisten Hersteller Wartungsverträge an. Ähnliches gilt für Kombikessel.

Zentrale Pelletkessel arbeiten vollautomatisch. Ein Entfernen der Asche ist in Abhängigkeit von der Anlage und der Qualität der Pellets nur alle zwei bis acht Wochen nötig. Hierfür sollte die Anlage abgeschaltet und ausgekühlt sein. Störungen und Defekte sind vom Betreiber allein meist nicht zu beheben. Dafür gibt es i. d. R. einen Werkskundendienst. Ein Wartungsvertrag sollte auch hier die Regel sein (vgl. Dobelmann o. J.: 5-66).

Bei ebenfalls vollautomatischen Hackschnitzelkesseln ist eine wöchentlich Ascheentsorgung nur notwendig, wenn keinen automatischer Austrag vorhanden ist (Kostenfrage) (vgl. Dobelmann o. J.: 5-69). Wartungsverträge und Kundendienste sichern den störungsfreien Betrieb.


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6 Wirtschaftlichkeit

6.1 Förderung

Das Marktanreizprogramm der Bundesregierung zur Nutzung Erneuerbarer Energien fördert auch Anlagen zur Verfeuerung fester Biomasse. Die entsprechenden Zuschüsse vergibt das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA).

Gefördert werden kleine und mittlere Holzfeuerungsanlagen mit einem Wirkungsgrad von min. 88%.

Tabelle 13: Förderung durch das BAFA

Was wird gefördert? Förderhöhe Automatisch beschickte Biomasseanlagen zur Wärmeer-zeugung ab 8 kW Nennwärmeleistung (max. 100 kW) und min. 88% Kesselwirkungsgrad. Bis 50 kW nur für Zentralheizungen.

60 €/kW installierter Nennwärmeleistung; mindestens jedoch 1.700 € bei einem Kesselwir-kungsgrad ab 90%

Handbeschickte Biomasseanlagen (Scheitholzvergaserkes-sel) zur Wärmeerzeugung ab 15 kW Nennwärmeleistung (max. 100kW), min. 88% Kesselwirkungsgrad und min. 55 l/kW Pufferspeichervolumen.

50 €/kW installierter Nennwärmeleistung; mindestens jedoch 1.500 € bei einem Kesselwir-kungsgrad ab 90%

Pellet-Einzelöfen mit Wassertasche (max. 100 kW Nennwärmeleistung).

60 €/kW installierter Nennwärmeleistung; mindestens 1.000 € bei einem Kesselwirkungsgrad ab 90%

Quelle: BAFA.

Antragsberechtigt sind Privatpersonen, Freiberufler, kleine und mittelständische gewerbliche Betriebe, Kommunen, Zweckverbände, sonstige Körperschaften des öffentlichen Rechts sowie eingetragene Vereine, wenn sie Eigentümer, Pächter oder Mieter des Grundstücks sind, auf dem die Anlage errichtet werden soll.

Gefördert wird in Form einer Festbetragsfinanzierung durch nicht rückzahlbare Zuschüsse (Projekt-förderung).

Anträge sind zu richten an die Bundesanstalt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle, Bereich Erneuerba-re Energien, Frankfurter Str. 29-35, 65760 Eschborn; Tel. (06196) 908625, Fax (06196) 908-800; BAFA, www.bafa.de/1/de/index.htm , 2006)

Die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) bietet eine Förderung mittels zinsgünstiger Darlehen. Bestandteil der Förderinitiative „Wohnen, Umwelt, Wachstum“ sind die drei Förderprogramme „Wohnraum Modernisieren“, „Ökologisch Bauen“ und das „CO2-Gebäudesanierungsprogramm“. Seit dem 1. Februar 2006 sind verbesserte (Zins- und Finanzierungs-) Konditionen verfügbar.

Im CO2-Gebäudesanierungsprogramm werden besonders energiesparende Maßnahmen gefördert, die zu einer Reduktion des CO2-Ausstoßes um mindestens 40 kg pro m² Wohnfläche und Jahr beitragen, zum Beispiel eine verbesserte Wanddämmung, ein Austausch der Fenster oder die Erneuerung der Heizungsanlage.

Der Zinssatz liegt bei einer 20-jährigen Laufzeit bei effektiv 1% p. a. (weitere Konditionen siehe Tabelle). Der Förderhöchstbetrag liegt bei 50.000 EUR pro Wohneinheit, wodurch in der Regel Vollfinanzierungen ermöglicht werden.


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In Zukunft wird die Förderung auf Wohngebäude, die bis zum 31.12.1983 fertig gestellt wurden, erweitert (bislang einschließlich 31.12.1978). Neben Wohngebäuden im engeren Sinne sind zukünftig auch Wohnheime, Alten- und Pflegeheime förderfähig.

Im Programm Wohnraum Modernisieren werden alle Modernisierungs- und Instandsetzungsmaßnah-men gefördert. Hierbei unterscheidet sich der Zinssatz zwischen energetischen ÖKO-PLUS-Maßnahmen (z.B. Heizungs-, Fensteraustausch, Wärmedämmung der Gebäudeaußenhülle) und sogenannten STANDARD-Maßnahmen (z.B. Balkonanbau, Baderneuerung).

Der Zinssatz liegt für eine ÖKO-PLUS-Maßnahme, 20 Jahre Laufzeit bei effektiv 2,02 % p. a. .

Zusätzlich zu den bisherigen ÖKO-PLUS- Maßnahmen werden die Erneuerung der Fenster sowie der Austausch von Einzelöfen und Nachtspeicherheizungen gefördert.

Der Förderhöchstbetrag für ÖKO-PLUS-Maßnahmen beträgt 50.000 EUR pro Wohneinheit. Für STANDARD-Maßnahmen liegt der Förderhöchstbetrag bei 100.000 EUR pro Wohneinheit.

Im Programm Ökologisch Bauen werden die Errichtung von besonders energiesparenden Gebäuden (Energiesparhäuser mit einem Primärenergiebedarf von 40 oder 60 kWh/m² und Jahr sowie Passivhäu-ser) sowie der Einbau von Heizungstechnik zur Nutzung erneuerbarer Energien gefördert, es werden bessere Zinskonditionen und Förderhöchstbeträge von 50.000 Euro angeboten. Der Zinssatz liegt für Energiesparhäuser 40 und Passivhäuser für 20 Jahre Laufzeit bei effektiv 1 % p.a.

Die seit 01. Februar 2006 geltenden Zinssätze sind in der folgenden Tabelle dargestellt. Beispiel: Darlehen mit 20 Jahren Laufzeit, 3 tilgungsfreien Anlaufjahren, 10 Jahren Zinsbindung.

Tabelle 14: Aktuelle Zinssätze der KfW nach Förderprogrammen

Programm/Variante Zinssatz eff. in % p.a. CO2-Gebäudesanierung 1,00

STANDARD 2,02 Wohnraum Modernisieren ÖKO-PLUS 3,32

Energiesparhaus 40/Passivhaus 1,00 Ökologisch Bauen Energiesparhaus 60/Heizung 2,54

Quelle: KfW , KfW Förderverband, www.kfw-foerderverband.de, verändert.

KfW-Förderbank-Darlehen sind kombinierbar mit anderen Förderungen. Dies macht Maßnahmen für Privatpersonen, Wohnungsunternehmen, Gemeinden (etc.) bezahlbarer. Eine Informations- und Antragsstelle der KfW befindet sich in der Behrenstraße 31, 10117 Berlin, Tel.: 030/20264-5050.

Einzelne Bundesländer haben zudem noch ganz eigene Förderprogramme. In Nordrhein-Westfalen etwa werden mit Mitteln der Holzabsatzförderungsrichtlinie (Hafö) automatisch beschickte und geregelte Anlagen mit mindestens 1.500 Euro gefördert. Ebenfalls in NRW werden mit dem Pro-gramm „Rationelle Energieverwendung und Nutzung unerschöpflicher Energiequellen“ (REN) Biomasseanlagen zur Wärmegewinnung in Kombination mit Solarkollektoren in Gebäuden gefördert, die einen Jahresprimärenergiebedarf aufweisen, der der Energiesparverordnung entspricht (vgl. Bezirksregierung Arnsberg, http://www.ren-breitenfoerderung.nrw.de/ , Stand: 2006). Saarlands „Zukunftsenergieprogramm plus (ZEP plus)“ ermöglicht Förderungen zur Errichtung von Holz- und Strohfeuerungsanlagen.

Dies betrifft automatisch beschickte (Pellet-)Anlagen mit einer installierten Nennwärmeleistung zwischen 6 und 50 kW, wobei man ab einem Kesselwirkungsgrad von 85 % 30 Euro je kW installierte Leistung und ab mindestens 90 % eine Zuwendung in Höhe von min. 800 Euro erhalten kann (vgl. Saarland Ministerium für Umwelt, http://www.umwelt.saarland.de , Stand 2006;).


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Aktuelle Informationen zum Thema Förderung finden sich im Internet, z.B. auf den Seiten, Bine, http://www.energiefoerderung.info , Stand 2006, Bund der Energieverbraucher http://www.energieverbraucher.de/ , Stand: 2006, („Staatsgelder fürs Energiesparen“ vom Bund der Energieverbraucher) oder www.aktion-holzpellets.de/foerderung.htm .

6.2 Kosten und Effizienz

Wirtschaftlichkeit ist ein komplexes Thema. In erster Linie entscheidend sind die Begriffe ‚kurzfristig‘ und ‚langfristig‘. Kurzfristig etwa sind Holzpelletsanlagen teurer als vergleichbare Erdölanlagen (vgl. Hartmann 2003: 136).

Die Kosten für Einzelfeuerstätten sind am einfachsten abzuschätzen, denn bei ihnen „sind mit dem Kauf bzw. der Errichtung vor Ort und dem Anschluss an den Schornstein meist sämtliche relevanten Anschaffungskosten abgegolten“ (Hartmann 2003: 131). Ein Kaminofen im Baumarkt ist bereits ab ca. 400 € zu haben; für eine 3-kW-Holzpellets-Heizung zur Wärmeerzeugung werden ca. 4.000 € verlangt (vgl. IWR: Checkliste: Planung einer Holzpellets-Heizungsanlage); ein hochwertiger, „mit hohem handwerklichen Aufwand vor Ort errichtete[r] Kachel- oder Grundofen“ (Hartmann 2003: 131) kann durchaus mit mehr als 15.000 € zu Buche schlagen.

Für den Anschluss an den Schornstein (inkl. Abgasrohr und -bogen) sind „meist weniger als 500 €“ zu zahlen (Hartmann 2003: 131). Hinzu kommen oft nur noch die Kosten für das Brennmaterial.

Die Anschaffungskosten für Zentralheizungen sind zum größten Teil abhängig von der installierten Nennwärmeleistung des Kessels. Für Scheitholzkessel zwischen 20 und 60 kW Leistung liegen sie bei etwa 4.000 - 10.000 € (oder durchschnittlich ca. 150 - 350 €/kW). Hackschnitzelkessel kosten im gleichen Leistungsbereich aufgrund der Einberechnung von Austragungs- und Beschickungskompo-nenten ungefähr das Doppelte (ca. 335 - 530 €/kW). Pelletkessel mit 15 kW Nennwärmeleistung werden für ca. 7.000 - 11.000 € angeboten (vgl. Hartmann 2003: 131f.; IWR: Checkliste: Planung einer Holzpellets-Heizungsanlage). Hinzu kommen in den meisten Fällen noch Aufwendungen für Fördertechnik (Transportschnecken etc.), Pufferspeicher (bei Größenordnungen von 1.000 - 5.000 Litern (l) durchschnittlich ca. 1,00 - 1,50 €/l), „Installation, Anschluss- und Systembauteile“ (Hart-mann 2003: 131) und die Kosten für die Lagerräume, die in Abhängigkeit vom eingelagerten Brennstoff, der Art des Lagers (industriell gefertigt, Umbau oder Eigenbau) und der Austragungssys-teme sehr unterschiedlich ausfallen können.

Darüber hinaus erhöhen sich bei Holzfeuerungsanlagen die Kosten für den Schornstein.

Ein Teil der Investitionskosten wird durch entsprechende Förderprogramme gemindert und dadurch u. U. „die Wirtschaftlichkeit von Biomassefeuerungen deutlich verbesser[t]“ (Hartmann 2003: 135). Betrachtet man zudem - ‚langfristig‘ - die Entwicklung der Erdöl- und Erdgaspreise, wird - etwa im Vergleich mit den Preisen für Holzpellets - deutlich, dass sich die höheren Investitionskosten schnell rentieren.


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Abbildung 19: Energiepreisentwicklung in Deutschland

Quelle: Solar Promotion GmbH , Pellets 2007, www.interpellets.de, Juni 2007.

Während die Preise für Erdöl und Erdgas in den letzten Jahren nicht nur extremen Schwankungen ausgesetzt waren, sondern zudem stetig steigen (und aufgrund der weltweiten Verknappung irgend-wann unbezahlbar werden), unterliegen die Preise für Holzpellets lediglich leichten jahreszeitlich bedingten Schwankungen. Mit großen Preissteigerungen ist aufgrund der permanenten Verfügbarkeit des nachwachsenden Rohstoffes nicht zu rechnen.


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Abbildung 20: Holzpelletpreise 2007

Quelle: Solar Promotion GmbH , Pellets 2007, www.interpellets.de, Juni 2007.

Entgegen dem allgemeinen Trend bei sind die Pelletpreise im Verlauf der vergangenen Jahre durchschnittlich konstant geblieben.

Tabelle 15: Durchschnittlicher Pelletpreis in €/t.10

Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez 2002 183,07 181,67 182,47 179,12 178,29 178,29 176,45 177,29 179,12 182,61 183,94 185,11 2003 185,10 183,38 179,67 174,66 174,66 174,66 174,66 177,66 181,18 183,08 183,70 184,70 2004 183,20 182,47 178,47 173,35 170,80 170,13 170,13 171,35 173,13 177,44 177,55 178.78 2005 180,20 178,58 176,64 173,23 168,69 169,97 168,72 168,85 172,36 179,78 184,69 185,63

Quelle: Einblaspauschale, Wiegen etc.), inkl. 7% MwSt. (nach: DEPV/Solar Promotion GmbH.

Heizöl kostete im September 2005 im Schnitt 61,2 ct/l, was 6,12 ct/kWh entspricht (reine Brennstoff-kosten). Holzpellets mit einem Durchschnittspreis von 17,5 ct/kg entsprechen ca. 3,5 ct/kWh (vgl. BBE/UFOP/DBV 2005: 9). Heizöl ist also bezogen auf den Heizwert fast doppelt so teuer wie Holzpellets. Auch Erdgas liegt mit einem Preis von ca. 5,3 ct/kWh deutlich über den Pellets.

Andere Holzbrennstoffe sind sogar noch günstiger. Stückholz kostet als ungespaltene Meterware durchschnittlich 31 - 41 €/Rm (ca. 2,2 ct/kWh), als gespaltene 33-cm-Scheite 43 - 61 €/Rm (ca. 3,0 ct/kWh) (vgl. Hartmann 2003: 127). Die Preise für Hackschnitzel sind regional sehr unterschiedlich, doch man kann von einem mittleren Preis von rund 10 €/Srm bzw. 50 €/t oder 0,05 €/kg (bei einem

10 Basis für die Preisermittlung: Abnahme von 6t, Umkreis von 100-200 km, inkl. aller Nebenkosten.


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Schüttgewicht von ca. 200 kg/Srm) ausgehen, was ca. 1,27 ct/kWh entspräche (vgl. energiebera-tung.ibs-hlk.de/planhack_daten.htm). Heizöl ist fast fünfmal so teuer.

6.3 Versorgungssicherheit und regionaler Wirtschaftsfaktor

Da Holz ein einheimischer, ständig nachwachsender und verfügbarer Rohstoff ist, sind Abhängigkei-ten von rohstoffexportierenden Ländern - wie etwa bei Erdöl, -gas oder Uran - nicht gegeben (vgl. Verbraucherzentrale o. J.: 2).

Tabelle 16: Importanteil nichtregenerativer Energieträger

Energieträger 1990 1995 2000 2003 Öl 95,0% 95,3% 97,2% 98,1% Gas 75,6% 79,0% 78,9% 78,3% Kohle 7,7% 21,3% 39,3% 56,3% Uran 96,3% 100,0% 100,0% 100,0%

Quelle: Energiedaten 2004 des BmWA, Deutsche Steinkohle 2003.

Zudem werden langfristig Arbeitsplätze (Forstwirtschaft, Verarbeitung, Vermarktung, Produktion) vor allem in ländlichen Gebieten geschaffen bzw. gesichert. So ist etwa in Planung, zusätzlich zu den bundesweit 28 bereits bestehenden Pelletieranlagen innerhalb der nächsten drei Jahre vierzehn neue Produktionsstätten zu errichten, darunter in strukturschwachen Regionen wie Brandenburg. Die bisherige Jahresproduktion wird dann von derzeit 300.000 t auf schätzungsweise mehr als 1.000.000 t steigen. Da der Jahresverbrauch an Pellets in der Bundesrepublik mit ca. 200.000 t (Schätzungen für 2005) jedoch wesentlich darunter liegt, zeigen sich hier nicht nur die noch längst nicht erschöpften Kapazitäten für Holzpelletheizungen, sondern auch interessante Exportchancen, die von einigen Produzenten heute schon genutzt werden (vgl. (Solar Promotion GmbH , Pellets 2006, www.pellets2007.de, 2005).


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Abbildung 21: Pelletproduktion in Deutschland

Quelle: Solar Promotion GmbH , Pellets 2007, www.interpellets.de, 2006.

Gerade 2006 bietet sich zudem für die Umrüstung auf eine moderne Holzheizung auch unter einem weiteren Aspekt geradezu an, denn nach §9 der EnEV - Nachrüstung bei Anlagen und Gebäuden - gilt:

(1) Eigentümer von Gebäuden müssen Heizkessel, die mit flüssigem oder gasförmigem Brennstoff beschickt werden und vor dem 01.10.1978 eingebaut oder aufgestellt worden sind, bis zum 31.12.2006 außer Betrieb nehmen. Dies betrifft Anlagen zwischen 4 und 40 kW.


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7 Ökologische Aspekte

7.1 Rohstoff Holz - nachwachsend und regional

Holz ist ein nachwachsender Rohstoff, der in der Bundesrepublik in ausreichendem Maße zur Verfügung steht: 30% der Fläche der Bundesrepublik sind bewaldet, „dies sind 10.740.000 Hektar. Das hieraus resultierende Holzeinschlagpotential liegt bei 60 Million Festmetern. Lediglich 2/3 davon, also 40 Millionen Festmeter Holz, erfahren eine stoffliche oder energetische Nutzung. 20 Millionen Festmeter Waldholz jährlich bleiben derzeit in Deutschland ungenutzt“ (Dobelmann o. J.: 1-8). Um einen Raubbau an der Natur zu vermeiden, ist es dennoch wichtig, auf eine nachhaltige Waldnutzung zu achten: Die Nutzungsrate darf die Regenerationsrate nicht übersteigen (z. B. durch intelligente Wiederaufforstung, Energieholzanbau), eine Überbeanspruchung der Ressource Holz nicht stattfinden (vgl. GCN 2002: 210f.).

Des weiteren ist Holz ein regionaler Rohstoff, der i. d. R. verbrauchernah geerntet, verarbeitet und vermarktet werden kann (selbst bei der technisch vergleichsweise aufwendigen Pelletproduktion). Somit entfallen lange Transportwege (die etwa bei Erdöl, -gas und Uran noch extra die Umwelt belasten), was sich zusätzlich positiv auf die CO2-Gesamtbilanz des Brennmaterials auswirkt.

Die für den Transport und die Produktion von Holzpellets erforderliche Energie „beträgt etwa 2% der im Brennstoff enthaltenen Energie“, während diese Werte für Heizöl und Erdgas hingegen 10-12%, beim Heizen mit Strom sogar 40% betragen (Der Solarserver, http://www.solarserver.de/ , Stand 2006).

Hinzu kommt das geringe Transport- und Lagerrisiko von Holzbrennstoffen: Weder ökologisch katastrophale Tankerunglücke noch Pipelinelecks sind zu befürchten. Auch die Gefahr der Grundwas-serverseuchung sowie das Explosionsrisiko sind deutlich gesenkt. Zudem werden die fossilen Energiereserven geschont (vgl. Verbraucherzentrale o. J.: 3).

7.2 Emissionsentwicklung

Holz verbrennt, wie unter Punkt 1.1. bereits erläutert, CO2-neutral. Doch nicht nur bei der Verbren-nung, auch bei „der Gewinnung, Aufbereitung und dem Transport“ (FNR 2005b: 10) von Holz (egal ob Stückholz, Hackschnitzel oder Pellets) wird, wie bei anderen Energieträgern auch, CO2 freigesetzt. Doch auch unter Berücksichtigung dieser Vorketten schneiden Holzbrennstoffe im Vergleich mit fossilen Brennstoffen wesentlich besser ab.


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Abbildung 22: Vergleich CO2-Emissionen verschiedener Heizsysteme inklusive der Vorketten


Bei der Verbrennung von Holz entstehen jedoch noch weitere Emissionen, darunter unvermeidbarer, jedoch harmloser Wasserdampf (aus dem im Holz enthaltenen Wasser bzw. durch die Oxidation des enthaltenen Wasserstoffs) und ebenfalls unvermeidbare Stickoxide (NOX durch Oxidation des im Holz enthaltenen Stickstoffs), aber auch Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe (v. a. CH4 - Methan; Teere) und Schwefeldioxid (SO2), die allesamt zu den vermeidbaren Emissionen zählen.

Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid entstehen überwiegend bei einer unvollständigen Verbren-nung - etwa bei zu niedrigen Temperaturen im Brennraum oder einem Mangel an Verbrennungsluft. Voraussetzung für einen guten Abbrand und damit den emissionsarmen Betrieb von Holzfeuerungsan-lagen ist daher neben trockenem Brennmaterial auch eine gute Luftführungstechnik.

Die durchschnittlich niedrigsten Emissionen weisen Pelletöfen (Einzelfeuerstätten) bzw. Pelletkessel (Zentralheizungen) auf. Das ist insbesondere auf die hohe Qualität des Brennstoffes zurückzuführen (niedriger Wassergehalt, homogene Zusammensetzung), andererseits auch auf die technisch immer ausgefeiltere Kesseltechnik (optimierte Regelungstechnik, permanent geschlossener Brennraum bei automatischer Beschickung). Dadurch ist selbst im Teillastbereich ein emissionsarmer Betrieb gewährleistet.


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Abbildung 23: Emissionen von verschiedenen Holzzentralheizungsanlagen kleinerer Leistung bei Normalwärmeleistung


Die 1. Bundesimmissionsschutzverordnung (1. BImSchV) begrenzt die Schadstoffemissionen für kleine Holzfeuerungsanlagen.

Tabelle 17: Emissionsgrenzwerte nach der 1. BImSchV

Brennstoff Nennwärmeleistung in kW

Grenzwert Staub in g/Nm³

Grenzwert CO in g/Nm³

bis 15 kW keine Begrenzung; Abgasfahne heller als „Grauwert 1“ (Anlage 1

zur 1. BImSchV) über 15 - 50 kW 0,15 4,0

über 50 - 150 kW 0,15 2,0

über 150 - 500 kW 0,15 1,0

Naturbelassenes, stückiges Holz einschließlich anhaftender Rinde (Brennstoffklasse 4) bzw. naturbelassenes, nicht stückiges Holz in Form von Spänen, Sägemehl, Schleifstaub, Rinde (Brenn-stoffklasse 5) bzw. Presslinge aus naturbelassenem Holz (Brennstoffklasse 5a)

über 500 - 1000 kW 0,15 0,5

Quelle: HDG 2005: 20; Hartmann 2003: 124.

Sie regelt darüber hinaus auch den Betrieb von Kleinfeuerungsanlagen. Dazu gehört, dass neue oder wesentlich geänderte Feuerungsanlagen mit Nennwärmeleistungen > 15 kW innerhalb von vier Wochen nach Inbetriebnahme auf die Einhaltung der Emissionsgrenzwerte hin durch den zuständigen Bezirksschornsteinfegermeister überprüft (gemessen) werden müssen (§ 14). Mechanisch (automa-tisch) beschickte Holzzentralfeuerungsanlagen werden danach jedes Jahr gemessen. Handbeschickte Holzheizungen mit einer Nennwärmeleistung > 15 kW hingegen werden nur einmal überprüft. Pelletkessel und einige Holzhackschnitzelfeuerungen bis einschließlich 15 kW sind von der wieder-kehrenden (Schadstoff-) Überwachung befreit (vgl. HDG 2005: 20; Hartmann 2003: 125).


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Handbeschickte Holzfeuerungsanlagen dürfen nur mit lufttrockenen Brennstoffen beschickt werden (1. BImSchV § 3); in Anlagen bis 15 kW dürfen nur naturbelassene stückige Holzbrennstoffe der Brennstoffklassen 4 und 5a (siehe Tab. 17) verfeuert werden (vgl. Hartmann 2003: 123).

Exkurs: Die Feinstaubproblematik

Spätestens seit 2005 ist die Feinstaubproblematik in aller Munde: Seit Januar gelten für Feinstaub im Außenbereich EU-Grenzwerte von max. 50µg/m³ Luft. Wird dieser Grenzwert an mehr als 35 Tagen im Jahr überschritten, sind die betroffenen Kommunen gezwungen, Aktionspläne zu entwickeln, um die Belastung zu senken.

Lag der Fokus anfangs überwiegend auf dem Autoverkehr als Hauptverursacher, zeichnete sich in der kalten Jahreszeit ein interessanter Wechsel ab: Nunmehr geraten Holzheizungen zunehmend ins Visier vorgeblich oder tatsächlich um die Luftqualität Besorgter (vgl. etwa stark polemisch Schuh in: Zeit, 15.12.05), denn auch feine Aschepartikel, die mit dem Rauchgas an die Außenluft gelangen, zählen zum Feinstaub.

Erstaunlicherweise werden auch Pelletheizungen immer wieder explizit angegriffen, zuletzt etwa in einem Nachrichtenbeitrag des rbb-Radiosenders Radio Eins vom 28.01.2006, in dem ein direkter Zusammenhang zwischen den hohen Feinstaubbelastungen in Berlin, dem aktuell vorherrschenden Ostwind, der Feinstaub aus polnischen Heizkraftwerken herantrüge, und Pelletheizungen behauptet wurde. Ebenfalls in Berlin forderte die Stadtentwicklungssenatorin Ingeborg Junge-Reyer (SPD) Anfang Dezember gar ein Einbauverbot für Pelletheizungen in der Innenstadt (vgl. Rogalla in: Berliner Zeitung, 07.12.06).

Dabei sind es gerade Pelletanlagen, die mit durchschnittlich 20 mg/m³ erwiesenermaßen die geringsten Staubmengen aller Holzfeuerungsanlagen aufweisen, wie der Deutsche Energie-Pellet-Verband (DEPV) - als Reaktion auf die aus seiner Sicht „überzeichnet, pauschaliert oder missverständlich“ geführte Diskussion in Presse und Öffentlichkeit - in einer Erklärung vom 20.12.2005 herausstreicht. Nach Berechnungen des Verbandes „trugen die rund 45.000 Pelletsheizungen [...] zu weniger als 0,1% der gesamten Feinstaubemissionen in Deutschland bei“ (www.depv.de A). Kritisiert wird in diesem Zusammenhang auch, dass in der Diskussion mit veralteten Abgaswerten für Holzfeuerungsanlagen argumentiert wird, die mit den Emissionen einer modernen Pelletanlage längst nicht mehr vergleichbar seien (allein innerhalb der letzten 15 Jahre habe sich die emittierte Feinstaubmenge moderner Holzheizungen auf 1/10 reduziert).

Darüber hinaus ist den Feinstäuben, die - wie bei jeder Verbrennung von Feststoffen - beim Heizen mit Holz auftreten, beizukommen: Eine primäre Minderung wird schon dadurch erreicht, dass moderne Feuerungstechnik zum Einsatz kommt, die Luft- und Rauchgasführung optimal regelt.

Als Sekundärmaßnahmen bieten sich Fliehkraftabscheider oder auch Filtersysteme (Gewebe- bzw. Elektrofilter) für Holzfeuerungsanlagen an (vgl. www.minipab.ch). Filter sind auch deswegen sinnvoll, weil sie gerade auch die kleinsten, ultrafeinen Staubpartikel (< 0,1 µm), von denen die größten Risiken für die Gesundheit ausgehen, weil sie am tiefsten in die Lunge und von dort in die Blutbahn eindringen können, während die größeren Teilchen oft schon in den Schleimhäuten der Atmungsorgane hängen bleiben und abgehustet werden können (vgl. Schuh in: Zeit, 15.12.05), wirksam abfangen. Eine bessere Verbrennung führt hingegen überwiegend zu einer Reduktion der gröberen Teilchen, während die der feinen bzw. ultrafeinen steigen kann.

Interessanterweise wurden weder in der Berliner Zeitung, noch in der Zeit und schon gar nicht bei Radio Eins (wo nicht einmal das östlich von Berlin gelegene Braunkohlekraftwerk Jänschwalde bei Cottbus als möglicher Mitverursacher der Feinstaubbelastung in Erwägung gezogen wurde) Kohleöfen


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als die wesentlich größeren Feinstaubemittenten auch nur erwähnt. Allein in Berlin etwa sind nach aktuellen Schätzungen der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung noch rund 60.000 - 100.000 Kohleöfen in Betrieb (vgl. Haus & Energie, Herbst 2005: 52).

Abbildung 24: Feinstaubemissionen einzelner Energieträger

Quelle: Installation 10/2005: 5.

7.3 Asche

Je nachdem, welchen Brennstoff man verwendet und was für eine Feuerungsanlage benutzt wird, fällt unterschiedlich viel Asche (‚grober Staub‘) an. Doch selbst bei Scheitholzanlagen liegt ihr Gehalt nur bei etwa 2% bezogen auf die Holzmasse. Bei Hackschnitzeln schwankt er je nach Zusammensetzung des Hackgutes und des Anteil an Rinde (je mehr Rindenanteil, desto mehr Asche) zwischen 0,5 und 1% (CARMEN 2005: 4). Holzpellets dürfen einen Ascheanteil von max. 1,5% (DIN 51731) bzw. 0,5% (DINplus) aufweisen (vgl. FNR 2005b: 9).

Holzasche enthält neben Kalzium (in Form von CaO), Kalium (K2O), Magnesium (MgO), Phosphor (P2O5) und Natrium (Na2O) auch kleinere Mengen Schwermetall (Zink, Eisen und Mangan) und lässt sich daher leider nicht einfach problemlos im Garten als Dünger verwenden. Eine Entsorgung der (abgekühlten) Asche über den Hausmüll wird empfohlen (vgl. Hartmann 2003: 112).


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8 Fazit

Heizen mit Holz hat eine Tradition, die weit in die Vergangenheit – bis in die Anfangszeit der menschlichen Entwicklungsgeschichte – reicht. Die Beherrschung des Feuers war ein entscheidender Schritt auf dem steinigen Weg in die Gegenwart. Ohne Feuer hätte es wohl keine Dampfmaschinen, keine Eisenbahnen, keine Industrielle Revolution gegeben. So, wie die Beherrschung des Feuers die technische Revolution hervorbrachte, wirkte sich der Fortschritt der Technik auf den Umgang mit dem Brennstoff Holz aus. Technisch ausgefeilte und immer sparsamere, bedienungsfreundlichere Feue-rungsanlagen mit immer besserem Wirkungsgrad wurden entwickelt, neue Formen der Holzfeuerung (Briketts, Pellets) eingeführt.

Heute ist das Heizen mit Holz zeitgemäßer denn je. Brennstoff und Heiztechnik weisen alle Vorzüge auf, die der moderne Mensch zu schätzen weiß: Sparsamkeit, Effizienz, Effektivität, Komfort und eine ausgezeichnete Ökobilanz.

Angesichts der Endlichkeit fossiler Energieressourcen ist die Rückbesinnung auf den nachwachsen-den, bei nachhaltiger Nutzung schier unerschöpflichen Energieträger Holz geradezu ein Gebot der Stunde.


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9 Quellenverzeichnis

9.1 Literatur

Berner, Joachim: Holzpellets richtig bunkern: Pellets - Markt und Technik. Das Fachmagazin der Pelletsbranche; Heft 03/2005; S. 22-25

Bruschke-Reimer, Almut: Auf dem Vormarsch. Immer häufiger werden in Deutschland Großanla-gen mit Pellets betrieben; in: Pellets - Markt und Technik. Das Fachmagazin der Pelletsbran-che; Heft 03/2005; S. 10-12

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit - BMU (Hg.) (2005): Das Kyoto-Protokoll. Ein Meilenstein für den Schutz des Weltklimas; Berlin

Bundesverband BioEnergie e.V./Union zur Förderung von Oel- und Proteinpflanzen e.V./Deutscher Bauernverband e.V. (BBE/UFOP/DBV) (2005): Zukunftsmarkt Bioenergie. Strom, Wärme und Kraftstoffe aus Biomasse; Bonn/Berlin

Centrales Agrar-Rohstoff-Marketing- und Entwicklungs-Netzwerk (CARMEN) (Hg.) (2005): Heizen mit Scheitholz und Holzhackschnitzeln. Holz - ein umweltschonender Brennstoff wird wieder entdeckt; Straubing

Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie e.V. (DGS) (Hg.) (ohne Jahr): Bioenergieanlagen – Planung und Installation. Leitfaden für Investoren, Architekten und Ingenieure; München

Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie e.V. (DGS) (Hg.) (2001): Solarthermische Anlagen. Leitfaden für das SHK-, Elektro- und Dachdeckerhandwerk, für Fachplaner und Architekten, Bauherren und Weiterbildungsinstitutionen; Berlin

Dobelmann, Jan Kai (ohne Jahr): Kleinfeuerungsanlagen; in: DGS Bioenergieanlagen o. J.; S. 5-1 - 5-113 (Kapitel 5)

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) (Hg.) (2004): Nachwachsende Rohstoffe - Spitzen-technologie ohne Ende; Gülzow

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) (Hg.) (2005): Bioenergie. Pflanzen. Rohstoffe. Produkte; Gülzow

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) (Hg.) (2005a): Biogas – eine Einführung; Gülzow

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) (Hg.) (2005b): Holzpellets. Komfortabel, effizient, zukunftssicher; Gülzow

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) (Hg.) (ohne Jahr): Heizen mit Holz. Technik. Brennstoffe. Förderung; Gülzow

Global Challenges Network (Hg.) (2002): Ölwechsel! Das Ende des Erdölzeitalters und die Weichenstellung für die Zukunft; München

HDG Bavaria (2005): HDG Informationen „Heizen mit Holz“; Massing

HDG Bavaria (2005a): Planungsunterlagen. HDG Pelletmaster; Massing

Hartmann, Hans (Hg.) (2003): Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen; Gülzow

Haus & Energie; Herbst 2005


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Installation DKZ. Zeitschrift für Gebäude- und Energietechnik - ZGE (Installation); Heft10/2005

Ritzmann, Arne (2005): Ermittlung von Verlusten bei der Lagerung von Holz-/Hackschnitzeln; unveröffentlichte Diplomarbeit im Fachbereich 1 - Ingenieurswissenschaften I an der Fach-hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin; Berlin

Rogalla, Thomas: Verbot von Holzheizungen in der City; in: Berliner Zeitung (Berliner) vom 07.12.2005

Schuh, Hans: Allerfeinste Widersprüche; in: Die Zeit (Zeit) vom 15.12.2005

Solarpraxis AG (Hg.) (2005): 1. Forum Bioenergie. Bioenergie - Politik, Markt & Finanzen, Marketing & Vertrieb, Export. Tagungsband 2005; Berlin

Verbraucherzentrale Schleswig-Holstein (Hg.) (ohne Jahr): Checkliste Holzpelletheizung; Kiel

VWEW Energieverlag GmbH (Hg.) (2004): RWE Bau-Handbuch; Frankfurt am Main

9.2 Internetquellen

BAFA, http://www.bafa.de/,: Förderung durch das BAFA; Online: http://www.bafa.de/1/de/aufgaben/energie/erneuerbare_energien.php (zuletzt am 08.02.2006)

Deutscher Energie Pellet Verband e.V, DEPV, http://www.depv.de/: A: Deutscher Energie-Pellet-Verband (DEPV): Mit Holz komfortabel heizen und Feinstaubemission vermeiden - die Pelletfeuerung macht´s möglich (20.12.2005); Online: http://www.depv.de/aktuelles_index.html (zuletzt am 05.01.2006) B: Deutscher Energie-Pellet-Verband (DEPV): Über Holzpellets – Kurzinformationen ; Onli-ne: http://www.depv.de/ueberholzpellets_index.html (zuletzt am 08.02.2006)

IBS, Ingenieurbüro für Haustechnik Schreiner, http://www.energieberatung.ibs-hlk.de/: Brennstoffdaten und Infos für Biomasse; Online: http://energieberatung.ibs-hlk.de/plan_biomasse.htm (zuletzt am 30.01.2006)

Fröling, http://www.froeling.com/: Die intelligente Schicht/Leiteinrichtung von Fröling; Online: http://http://www.froeling.com/produkte/ am 05.01.2006)

Gerco, http://www.gerco.de/, Stand: 2006: Modernes Heizen mit biogenen Brennstoffen; Online: http://www.gerco.de/

IWR, Die Business-Welt der regenerativen Energiewirtschaft, www.iwr.de: A: Internationales Wirtschaftsforum Regenerative Energien (IWR): Checkliste: Planung einer Holzpellets-Heizungsanlage; Online: http://www.iwr.de/bio/holzpellets/checkliste-holzpellets-heizung.html (zuletzt am 03.01.2006) B: Internationales Wirtschaftsforum Regenerative Energien (IWR): Holzpellets: Infos und Grundlagen; Online: http://www.iwr.de/bio/holzpellets/holzp_infos.htm (zuletzt am 03.01.2006)


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KfW ,KfW Förderverband, http://www.kfw-förderverband.de/: A: KfW-Förderbank: Ökologisch Bauen; Online: http://www.kfw-foerderbank.de/DE_Home/Bauen_Wohnen_Energiesparen/DieProgram13/CO2-inder14/index.jsp (zuletzt am 03.02.2006) B: KfW-Förderbank: Wohnraum modernisieren; Online: http://www.kfw-foerderbank.de/DE_Home/Bauen_Wohnen_Energiesparen/DieProgram13/KfW-Wohnra31/index.jsp (zuletzt am 03.02.2006) C: KfW-Förderbank: Aktuelle Zinssätze der KfW-Förderprogramme; Online: http://www.kfw-foerder-bank.de/DE_Home/KfW_Foerderbank/Aktuellesa62/Foerderinitiative_Wohnen%2c_Umwelt%2c_Wachstum.jsp (zuletzt am 03.02.2006)

Minipab, http://www.minipab.de/: Möglichkeiten zur Emissionsreduktion für kleine Feuerungen; Online: http://www.minipab.ch/ (zuletzt am 30.01.2006)

Solar Promotion GmbH , Pellets 2007, www.interpellets.de, Juni 2007/: Online: http://www.pellets2007.de/ (zuletzt am 03.08.2007)

Der Solarserver, http://www.solarserver.de/: Lexikon: Holzpellets; Online: http://www.solarserver.de/lexikon/holzpellets.html (zuletzt am 03.02.2006)

Viessmann, http://www.viessmann.de/: Raumluftunabhängige Betriebsweise; Online: http://www.viessmann.de/ web/germany/de_publish.nsf/Content/Lexikon~LexikonR~Raumluftunabhaengige-Betriebsweise (zuletzt am 03.02.2006)

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Erlebniswelt Erneuerbare Energien: powerado · 2011-11-30 · 6 Biomasse und Kleinfeuerungsanlagen – Textmaterialien zur Weiterbildung MH1a 20070803.doc 1 Vorwort Das Forschungsvorhaben