nachwachsende-rohstoffe.de
HAND
BUCH
BIO
ENER
GIE-
KLEI
NANL
AGEN
HandbuchBioenergie-Kleinanlagen
Herausgeber
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR)Hofplatz 1 • 18276 GülzowTel. : 0 38 43 /69 30 - 0Fax: 0 38 43 /69 30 - 1 [email protected] • www.fnr.de
und Dr. Hans Hartmann
Gefördert durch das Bundesministerium fürErnährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz
ISBN 3-00-011041-0
Autoren:Dr. agr. Hans HartmannDipl.-Ing.(FH) Klaus ReisingerDipl. Ing. agr. Klaus ThunekeDipl. Forstwirt Dipl. Ing. (BA) Alexander HöldrichDipl. Phys. Paul Roßmann
Erarbeitet im Auftrag der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. durch das Technologie- und Förderzentrum(TFZ) im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe, Schulgasse 18, 94315 Straubing (www.tfz.bayern.de)
Autoren:
Dr. agr. Hans HartmannDipl.-Ing.(FH) Klaus ReisingerDipl. Ing. agr. Klaus ThunekeDipl. Forstwirt Dipl. Ing. (BA) Alexander HöldrichDipl. Phys. Paul Roßmann
weitere Mitarbeit:
Dipl.-Ing.(FH) Peter Emberger Heike Eismann und Helga Nielsen (Grafiken)
Herausgeber:
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.Hofplatz 118276 GülzowTel.: (0 38 43) 69 30-0Fax: (0 38 43) 69 30-102E-Mail: [email protected]: www.fnr.de
und Dr. agr. Hans Hartmann
Redaktion:
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.Abt. Öffentlichkeitsarbeit
Gestaltung und Produktion:
tangram documents, BentwischInternet: www.tangram.de
Druckerei:
Stadtdruckerei Weidner, Carl-Hopp-Str. 15, 18069 Rostock
2. vollständig überarbeitete Auflage, März 2007Alle Rechte vorbehalten.Kein Teil dieses Werkes darf ohne schriftliche Einwilligung des Herausgebersin irgendeiner Form reproduziert oder unter Verwendung elektronischerSysteme verarbeitet, vervielfältigt, verbreitet oder archiviert werden.
ISBN 3-00-011041-0
3
1
Inhaltsverzeichnis
Vorwort......................................................................................................... 9
1 Ziele des Handbuchs.................................................................................. 10HANS HARTMANN
1.1 Ausgangslage................................................................................................................................................. 101.2 Ziele ................................................................................................................................................................. 101.3 Abgrenzung ................................................................................................................................................... 11
2 Biogene Brennstoffe im Energiesystem ..................................................... 13HANS HARTMANN
2.1 Globale Vorteile der Biomasse .................................................................................................................... 132.2 Definitionen.................................................................................................................................................... 142.3 Potenziale und Nutzung .............................................................................................................................. 142.4 Technische Nutzungspfade für Biomasse ................................................................................................. 17
3 Bereitstellung von Festbrennstoffen.......................................................... 18HANS HARTMANN, ALEXANDER HÖLDRICH
3.1 Rohstoffangebot und -herkunft................................................................................................................... 183.1.1 Durchforstungs- und Waldrestholz .............................................................................................. 183.1.2 Be- und Verarbeitungsrückstände................................................................................................. 193.1.3 Reststoffe der Landschaftspflege................................................................................................... 203.1.4 Festbrennstoffe aus der Landwirtschaft ....................................................................................... 203.1.5 Altholz ............................................................................................................................................... 21
3.2 Bereitstellungsketten (Übersicht)................................................................................................................ 213.3 Ernte und Aufbereitung ............................................................................................................................... 23
3.3.1 Brennholzwerbung im Wald.......................................................................................................... 233.3.1.1 Die Axt ................................................................................................................................ 233.3.1.2 Die Motorsäge .................................................................................................................... 243.3.1.3 Die weitere Ausrüstung.................................................................................................... 253.3.1.4 Arbeitsablauf und Arbeitssicherheit............................................................................... 25
3.3.2 Scheitholzaufbereitung ................................................................................................................... 273.3.2.1 Sägen ................................................................................................................................... 273.3.2.2 Spalten................................................................................................................................. 28
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
4
3.3.2.3 Kombinierte Säge-Spaltmaschinen ................................................................................. 303.3.2.4 Stapel- und Umschlagshilfen ........................................................................................... 30
3.3.3 Techniken der Hackschnitzelerzeugung ...................................................................................... 313.3.3.1 Hacker ................................................................................................................................. 313.3.3.2 Schredder und Zerspaner................................................................................................. 34
3.3.4 Brikett- und Pelletherstellung ........................................................................................................ 353.3.4.1 Brikettierung....................................................................................................................... 353.3.4.2 Pelletierung......................................................................................................................... 36
3.4 Lagerung......................................................................................................................................................... 373.4.1 Lagerungsrisiken.............................................................................................................................. 373.4.2 Lagerungstechniken ........................................................................................................................ 39
3.4.2.1 Scheitholz ............................................................................................................................ 393.4.2.2 Hackschnitzel ..................................................................................................................... 423.4.2.3 Pellets................................................................................................................................... 43
3.4.3 Entnahme- und Beschickungssysteme.......................................................................................... 473.5 Trocknung ...................................................................................................................................................... 49
3.5.1 Grundlegendes zur Trocknung...................................................................................................... 493.5.2 Trocknungsverfahren ...................................................................................................................... 51
3.5.2.1 Natürliche Trocknung....................................................................................................... 513.5.2.2 Trocknung durch Belüftung............................................................................................. 52
3.5.3 Trocknungseinrichtungen............................................................................................................... 53
4 Brennstoffeigenschaften und Mengenplanung..........................................56HANS HARTMANN, KLAUS REISINGER
4.1 Elementarzusammensetzung ...................................................................................................................... 564.1.1 Hauptelemente ................................................................................................................................. 564.1.2 Emissionsrelevante Elemente......................................................................................................... 564.1.3 Spurenelemente (Schwermetalle) .................................................................................................. 57
4.2 Weitere Brennstoffeigenschaften und ihre Bedeutung............................................................................ 584.2.1 Wassergehalt und Brennstoff-Feuchte .......................................................................................... 584.2.2 Heizwert ............................................................................................................................................ 594.2.3 Brennwert .......................................................................................................................................... 604.2.4 Aschegehalt....................................................................................................................................... 604.2.5 Ascheerweichungsverhalten .......................................................................................................... 60
4.3 Physikalisch-mechanische Eigenschaften.................................................................................................. 614.4 Brennstoffmengenrechnung (Umrechnungszahlen)................................................................................ 63
5 Grundlegendes zur Feststoff-Verbrennung................................................68HANS HARTMANN
5.1 Begriffsdefinitionen....................................................................................................................................... 685.2 Ablauf der Verbrennung ............................................................................................................................... 705.3 Anforderungen an die Feuerungskonstruktion........................................................................................ 725.4 Feuerungstechnische Besonderheiten der Beschickungsarten ............................................................... 73
Inhaltsverzeichnis
5
6 Feuerungen und Anlagentechnik .............................................................. 75HANS HARTMANN, KLAUS REISINGER
6.1 Handbeschickte Holzfeuerungen ............................................................................................................... 756.1.1 Bauarten und Verbrennungsprinzipien ....................................................................................... 75
6.1.1.1 Durchbrand ........................................................................................................................ 756.1.1.2 Oberer Abbrand................................................................................................................. 776.1.1.3 Unterer Abbrand ............................................................................................................... 77
6.1.2 Einzelfeuerstätten ............................................................................................................................ 786.1.2.1 Offene Kamine ................................................................................................................... 796.1.2.2 Geschlossene Kamine........................................................................................................ 796.1.2.3 Zimmeröfen........................................................................................................................ 806.1.2.4 Kaminöfen .......................................................................................................................... 816.1.2.5 Speicheröfen ....................................................................................................................... 816.1.2.6 Küchenherde ...................................................................................................................... 826.1.2.7 Pelletöfen ............................................................................................................................ 83
6.1.3 Erweiterte Einzelfeuerstätten......................................................................................................... 846.1.3.1 Zentralheizungsherde....................................................................................................... 846.1.3.2 Erweiterte Kachelöfen oder Kamine............................................................................... 856.1.3.3 Pelletöfen mit Wasserwärmeübertrager ........................................................................ 86
6.1.4 Zentralheizungskessel (handbeschickt)........................................................................................ 866.1.4.1 Funktionsweise .................................................................................................................. 876.1.4.2 Einsatzbereiche, Varianten und Ausstattung................................................................ 886.1.4.3 Regelung ............................................................................................................................. 896.1.4.4 Wärmespeicher .................................................................................................................. 916.1.4.5 Kombination mit anderen Wärmeerzeugern ................................................................ 94
6.2 Automatisch beschickte Feuerungen ......................................................................................................... 946.2.1 Bauarten und Feuerungstypen ...................................................................................................... 94
6.2.1.1 Unterschubfeuerungen ..................................................................................................... 956.2.1.2 Quereinschubfeuerungen................................................................................................. 956.2.1.3 Abwurffeuerungen (Pelletfeuerungen).......................................................................... 97
6.2.2 Feuerungskomponenten und Systemeinbindung....................................................................... 986.2.3 Sicherheitseinrichtungen .............................................................................................................. 1006.2.4 Regelung.......................................................................................................................................... 102
6.3 Feuerungen für Halmgut und Getreide.................................................................................................... 1036.3.1 Allgemeine Merkmale................................................................................................................... 1036.3.2 Halmgutfeuerungen ...................................................................................................................... 104
6.3.2.1 Schüttgutfeuerungen....................................................................................................... 1046.3.2.2 Ganzballenfeuerungen.................................................................................................... 104
6.3.3 Getreidefeuerungen....................................................................................................................... 1066.4 Schornsteinsysteme..................................................................................................................................... 1086.5 Kleine Wärmenetze..................................................................................................................................... 1106.6 Kraft-Wärmekopplung mit Feststofffeuerungen..................................................................................... 113
6.6.1 Vergasung ....................................................................................................................................... 1136.6.2 Stirlingmotoren .............................................................................................................................. 116
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
6
7 Wirkungsgrad, Emissionen, Aschequalität ...............................................118HANS HARTMANN, ALEXANDER HÖLDRICH
7.1 Wirkungsgrade von Holzfeuerungen ...................................................................................................... 1187.2 Schadstoffemissionen.................................................................................................................................. 121
7.2.1 Bedeutung und Bezugsgrößen..................................................................................................... 1217.2.2 Emissionsniveau von Biomassefeuerungen............................................................................... 122
7.2.2.1 Emissionen von Einzelfeuerstätten ............................................................................... 1237.2.2.2 Emissionen von Holzheizkesseln .................................................................................. 1247.2.2.3 Emissionen von Halmgutfeuerungen........................................................................... 127
7.3 Aschequalität und -verwendung .............................................................................................................. 129
8 Rechtliche Anforderungen und Vorschriften ............................................131HANS HARTMANN, KLAUS REISINGER
8.1 Zulassung von Feuerungsanlagen............................................................................................................ 1318.2 Anforderungen an den Wärmeschutz und an die Anlagentechnik..................................................... 133
8.2.1 Anforderungen bei Altbauten...................................................................................................... 1348.2.2 Anforderungen bei Neubauten.................................................................................................... 134
8.3 Bauliche Anforderungen ............................................................................................................................ 1348.3.1 Verbrennungsluftversorgung....................................................................................................... 1358.3.2 Aufstellort der Feuerung und dessen Nutzung als Brennstofflager ...................................... 1358.3.3 Abgasanlagen ................................................................................................................................. 137
8.4 Kaminkehrung............................................................................................................................................. 1408.5 Zulässige Brennstoffe und deren Einsatzbereich ................................................................................... 1408.6 Anforderungen, Emissionsbegrenzungen und -überwachung............................................................ 143
8.6.1 Anforderungen an den Anlagenbetrieb...................................................................................... 1438.6.2 Emissionsbegrenzungen ............................................................................................................... 1448.6.3 Emissionsüberwachung ................................................................................................................ 145
9 Kosten der Festbrennstoffnutzung ...........................................................147HANS HARTMANN, KLAUS REISINGER
9.1 Brennstoffpreise und -kosten..................................................................................................................... 1479.2 Anlagenkosten ............................................................................................................................................. 1509.3 Kostenberechnung....................................................................................................................................... 154
9.3.1 Berechnungsgrundlagen ............................................................................................................... 1549.3.2 Beispielrechnungen........................................................................................................................ 156
10 Stationäre Nutzung von Pflanzenölen .....................................................160KLAUS THUNEKE
10.1 Ölgewinnung und -reinigung.................................................................................................................... 16010.2 Kraftstoffeigenschaften............................................................................................................................... 16110.3 Energetische Nutzung ................................................................................................................................ 163
10.3.1 Pflanzenölmotoren......................................................................................................................... 16310.3.2 Pflanzenöl-BHKW.......................................................................................................................... 16310.3.3 Thermische Nutzung in Ölbrennern........................................................................................... 166
10.4 Planungs- und Betriebshinweise............................................................................................................... 167
Inhaltsverzeichnis
7
10.5 Anforderungen und Vorschriften............................................................................................................. 17010.5.1 Genehmigung................................................................................................................................. 17010.5.2 Emissionsbegrenzungen ............................................................................................................... 17110.5.3 Vermeidung von Gefährdungen ................................................................................................. 17210.5.4 Steuerliche Regelungen................................................................................................................. 17210.5.5 Stromeinspeisung und -vergütung ............................................................................................. 174
10.6 Emissionen und Wirkungsgrade .............................................................................................................. 17510.7 Kosten und Wirtschaftlichkeit................................................................................................................... 176
10.7.1 Berechnungsgrundlagen............................................................................................................... 17610.7.2 Wirtschaftlichkeitsrechnung ........................................................................................................ 178
11 Quellenverzeichnis................................................................................... 180
Anhang.............................................................................................................. 190
Anhang A: Bauarten von Kreissägen, Holzspaltern und Schneid-Spaltgeräten ......................................... 191
Anhang B: Bauarten von mobilen Holzhackern ............................................................................................... 193
Anhang C: Bauarten von Einzelfeuerstätten für Holzbrennstoffe ................................................................. 194
Anhang D: Bauarten von Zentralheizungskesseln für Festbrennstoffe (Kleinanlagen)............................... 197
Anhang E: Bauarten von Vergasungsanlagen für Biomasse (Kleinanlagen) ................................................ 202
Anhang F: Bauarten von Stirlingtechnologien für Biomassefeuerungen ...................................................... 203
Anhang G: Adressenlisten zu den Herstellerverzeichnissen in Anhang A bis F und zum Thema Pflanzenöl .............................................................................................................. 204
Anhang H: Informationsstellen für öffentliche Fördermaßnahmen................................................................ 220
Anhang I: Weiterführende Literatur (Bücher und andere Quellen).............................................................. 221
Anhang J: Energieeinheiten und Umrechnungsfaktoren................................................................................ 222
Anhang K: Faktoren (F) zur Umrechnung von normierten Massenkonzentrationen auf energiemengenbezogene Emissionen....................................................................................... 223
Anhang L: Faktoren (F) zur Umrechnung von Emissionsangaben bei unterschiedlichem Bezugssauerstoffgehalt .................................................................................... 224
9
1
Vorwort
Der Ausbau erneuerbarer Energien schreitet inDeutschland schneller voran als erwartet. So stieg dieNachfrage nach Biomasse bzw. Holzbrennstoffen 2006gegenüber dem Vorjahr um schätzungsweise 10 %,Holzheizungen und weitere Biomasseanlagen stellten2006 rd. 84 Mrd. kWh Wärme bereit. Dies entsprichteinem Anteil von 94 % an der gesamten Wärmebereit-stellung aus erneuerbaren Energien, womit der Bio-masse und hierunter vor allem dem Holz die mit Ab-stand größte Bedeutung im regenerativenWärmemarkt beizumessen ist.
Während der Zubau an Windkraftanlagen, Biokraft-stoff- und Biogasanlagen sowie auch Anlagen zurNutzung der Sonnenenergie von den Medien recht in-tensiv begleitet wird, erfolgt der Ausbau der Wärme-erzeugung aus Holz und anderer Biomasse entwedereher unbemerkt oder wird pauschal mit Feinstaub-problemen in Relation gesetzt.
Natürlich weist jede Form der Nutzung ErneuerbarerEnergien spezifische Vor- und Nachteile auf. Die Wär-meerzeugung mit biogenen Festbrennstoffen zeichnetsich durch vergleichsweise sehr positive Energiebilan-zen und geringe CO2-Vermeidungskosten aus. Wer-den die Auswirkungen hinsichtlich Klimaschutz undLuftreinhaltung abgewägt, fällt das Ergebnis eindeutig
zu Gunsten biogener Festbrennstoffe aus. So beschei-nigt beispielsweise das renommierte Öko-Institut Frei-burg modernen Holzpelletheizungen Gesamtumwelt-belastungen, die nicht einmal halb so hoch sind wiedie von Ölheizungen. Da in vielen Fällen alte Holzkessel – in Deutschlandsind ca. 14 Millionen Festbrennstofffeuerungen imEinsatz – durch moderne, automatisch beschickte Bio-masseanlagen oder Scheitholzvergaserkessel ersetztwerden, leisten sie einen erheblichen Beitrag zurStaubemissionsminderung.
Das Bundesministerium für Ernährung, Landwirt-schaft und Verbraucherschutz (BMELV) fördert überdie Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.(FNR) Forschungs- und Entwicklungsprojekte zurweiteren Optimierung des Emissionsverhaltens vonBiomassefeuerungsanlagen.
In der vorliegenden Neuauflage des HandbuchsBioenergie Kleinanlagen wurde den Emissionen vonBiomasseanlagen deutlich mehr Gewicht eingeräumt.Das Handbuch soll so zur Versachlichung dieser Dis-kussionen beitragen und Interessierten eine Bewertungder verschiedenen Feuerungssysteme ermöglichen.
Dr.-Ing. Andreas SchütteGeschäftsführer
10
11Ziele des Handbuchs
1.1 Ausgangslage
Der umweltfreundliche Einsatz und die weitere Ver-breitung von biogenen Brenn- und Treibstoffen stellenunbestrittene volkswirtschaftliche und umweltpoliti-sche Ziele dar. In vielen Bereichen der Biomassenut-zung sind technologische Fortschritte zu verzeichnen,und auch der Beitrag dieser Energieträger zum ge-samten Primärenergieverbrauch in Deutschlandnimmt ständig zu. Gleichwohl bestehen nach wie voreine Reihe von Hemmnissen, die dazu führen, dassdas vorhandene Energieträgerpotenzial nur sehr un-zureichend ausgeschöpft wird.
Neben ökonomischen und technischen Restriktio-nen handelt es sich hierbei zu einem großen Teil ummangelnde Kenntnisse über die Chancen und Mög-lichkeiten, die sich mit der Nutzung dieser Energie-ressourcen bieten. Das trifft in besonderem Maße beiden Kleinanlagen für häusliche oder kleingewerblicheAnwendungen zu. Umfragen unter den Technikan-bietern zeigen, dass mangelnde Information in diesemBereich sogar die am häufigsten genannte Hemmnis-ursache darstellt /1-8/. Der Beratung und Schulungkommt somit eine wesentliche Bedeutung für dieBeseitigung dieser Defizite zu. Darüber hinaus führtein verbessertes Informationsangebot auch zur Über-windung weiterer ebenfalls häufig genannter Hemm-nisse. Hierzu zählen das „schlechte Image“, das„geringe Vertrauen in die Funktionsfähigkeit derAnlagen“ und die „schwierige Brennstoffbeschaf-fung“ /1-8/.
Maßnahmen, die auf einen verstärkten Biomasse-einsatz in Kleinanlagen abzielen, sind aber auch nochaus einem anderen Grund besonders wirkungsvoll. Indiesem Leistungssegment handelt es sich in der Regelum private oder klein-gewerbliche Investoren, diesich meist durch eine höhere Entscheidungsbereit-schaft und -fähigkeit auszeichnen, so dass die Reali-sierung einer Installation rascher erfolgen kann. Das
liegt auch daran, dass es sich bei solchen Anlagenmeist um technisch überschaubare Konzepte mit kal-kulierbarem wirtschaftlichen Risiko handelt, zumaldie Anlagen vorrangig der Deckung eines (Heiz-)Wärmebedarfs durch Niedertemperaturanwendungdienen.
Die Verbesserung des Informationsangebotes imKleinanlagenbereich soll zur Erhöhung des Anteilsder regenerativen Energienutzung in Deutschlandbeitragen. Dieser ist zuletzt bereits erheblich gestie-gen. Solarenergie, Wind- und Wasserkraft, Bioenergieund Geothermie trugen in 2005 bereits 6,4 % des End-energieverbrauchs bei und haben beim Bruttostrom-verbrauch bereits einen Anteil von 10,2 % erreicht/1-11/. Nach dem Willen der Bundesregierung soll ihrAnteil am Primärenergieverbrauch bis 2020 mindes-tens 10 % und am Stromverbrauch mindestens 20 %betragen /1-4/. Sogar auf 50 % soll der regenerativeAnteil am Primärenergieverbrauch bis 2050 steigen/1-11/. Von der Bioenergienutzung wird dabei meis-tens ein überproportionaler Anstieg erwartet /1-5/.
1.2 Ziele
Im vorliegenden Handbuch wird das Wissen über denEinsatz biogener Brennstoffe in kleineren Anlagen sys-tematisiert und aufbereitet. Dabei wird der Versuchunternommen, einerseits grundlegende, zum Teilkomplexe Zusammenhänge allgemein verständlichdarzustellen und andererseits anwendungsbezogenetechnische, organisatorische, wirtschaftliche undrechtliche Fragen umfassend zu beantworten. Da-durch kann das Handbuch als Projektierungs- undAusführungshilfe für die am Prozess der Brennstoffbe-reitstellung und -nutzung beteiligten Akteure aberauch für die beratenden öffentlichen und privaten Ein-richtungen dienen. Im Einzelnen soll das Handbuch
Ziele des Handbuchs
11
- Interesse an der Realisierung eigener Projektideenfür die Biomassenutzung wecken,
- die Beurteilung eigener Spielräume für die Biomas-senutzung erleichtern,
- Basiswissen vermitteln,- einen Überblick über die technischen Möglichkei-
ten im Bereich kleiner Anlagen geben,- Hilfestellung bei der Bewertung von biogenen
Brennstoffen und ihren Einsatzmöglichkeiten bie-ten,
- die Systemauswahl und -konfiguration erleichtern,- Sicherheit im Umgang mit den Fachbegriffen ver-
mitteln,- die rechtlichen Rahmenbedingungen vorstellen,- Planungsdaten liefern und Fehleinschätzungen ver-
meiden helfen,- Verbesserungsmöglichkeiten an bereits existieren-
den Anlagen aufzeigen,- die Brennstoffbeschaffung und -handhabung
erleichtern, - die für die Realisierung notwendigen Kontakte ver-
mitteln sowie- als Nachschlagewerk für alle Fragen rund um das
Thema Kleinanlagen dienen. Durch diese Zielvorgabe richtet sich das Handbuchgrundsätzlich an alle Personen, die sich für die ener-getische Biomassenutzung interessieren und in ihremunmittelbaren Einflussbereich mit der Problematik inBerührung kommen. Damit ist für das Handbuch einesehr breite Zielgruppe gegeben; sie umfasst die priva-ten Haushalte im ländlichen und städtischen Raum,kleine Gewerbebetriebe, Planer und Architekten,Brennstoffproduzenten oder -händler, private oder öf-fentliche Beratungsstellen und andere.
1.3 Abgrenzung
Das vorliegende Handbuch stellt eine Ergänzung zudem in 2005 in überarbeiteter zweiter Auflage erschie-nenen „Leitfaden Bioenergie“ /1-6/ dar. Darin wurdeder Bereich der Kleinanlagennutzung (< 100 kW) ge-zielt ausgeklammert, um zunächst einen Beitrag zurLösung der Probleme bei der Planung, Genehmigung,Errichtung und beim Betrieb größerer Energieanlagenfür die zentrale Wärme- und Stromerzeugung ausBiomasse zu leisten. Außerdem blieb der weite Be-reich der gerade bei Kleinanlagen völlig andersartigenLogistikfragen und Brennstoffbeschaffungsproblemeauch auf Grund der Verschiedenartigkeit der hier ver-wendeten Brennstoffe weitgehend unberücksichtigt.
Das vorliegende „Handbuch Kleinanlagen“ isthingegen auf die speziellen Bedürfnisse der privatenund kleingewerblichen Nutzer zugeschnitten und legtsomit auch einen Schwerpunkt bei den stückigen undden veredelten Brennstoffen wie z. B. Pellets oder Bri-ketts. Die „Lebenswege“ dieser Brennstoffe unter-scheiden sich zum Teil ganz wesentlich von denBrennstoffen, die für Großanlagen in Frage kommen(vgl. /1-6/). Auch handelt es sich meist um vollkom-men andere Produzenten und Vertriebssysteme.Ebenso sind die technischen Anforderungen an denBrennstoff verschieden, da es sich ja auch um andereVerbrennungstechniken handelt, als bei den Großan-lagen. Die genutzten Rohstoffquellen sind ebenfallsnur zum Teil die gleichen, da bei den Großanlagenzum Teil auch Brennstoffe eingesetzt werden, die fürKleinanlagen untauglich sind. Hierzu zählen z. B.viele Nebenprodukt-Sortimente der Holzbe- und -ver-arbeitung, Gebrauchthölzer oder Rückstände derNahrungs- oder Futtermittelproduktion sowie spezi-ell angebaute Energiepflanzen, wie z. B. Holz oderHalmgut aus Kurzumtriebsplantagen bzw. aus demGetreideanbau.
Im vorliegenden Kleinanlagen-Handbuch wirddagegen ein kleineres Brennstoffsortiment betrachtet.Neben den Holzbrennstoffen werden lediglich nochdie Möglichkeiten der Halmgutnutzung in Kleinanla-gen sowie die Körnergetreideverbrennung angespro-chen. Zur Abrundung wird schließlich auch dieGewinnung von naturbelassenem Pflanzenöl unddessen energetische Nutzung in kleinen Blockheiz-kraftwerken mit einer Leistung von ca. 5 bis 100 kWbetrachtet. Nicht berücksichtigt ist dagegen der Ein-satz von Biokraftstoffen für den Transportsektor (z. B.Pkw, Traktoren), da es sich hierbei nicht um einen vor-rangigen Einsatz für Heizzwecke handelt. Auch dieErzeugung und Nutzung von Biogas bleibt unberück-sichtigt, da hierfür beim Betreiber in der Regelwesentlich andere, meist speziellere betriebliche Vor-aussetzungen gegeben sein müssen. Zudem wurdehierzu ein eigener Leitfaden erarbeitet /1-7/.
Die Darstellung der Techniken für die energetischeUmwandlung konzentriert sich auf heute marktgän-gige und praxisreife Verfahren und Konzepte, diedirekt und mit vergleichsweise hoher Betriebssicher-heit umgesetzt werden können. Das bedeutet, dassbeispielsweise die Biomassevergasung für eine gekop-pelte Wärme- und Stromerzeugung nur am Randebehandelt wird, da sie sich selbst bei Großanlagenheute noch im Demonstrationsstadium befindet.Generell gilt diese Abgrenzung für den gesamtenBereich der Kraft-Wärme-Koppelung mit Festbrenn-
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
12
stoffen, da diese im betrachteten Leistungsbereich bis100 kW derzeit noch nicht wirtschaftlich ist, obgleichdie inzwischen stark verbesserten Rahmenbedingun-gen, wie zum Beispiel die im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) /1-4/ festgeschriebenen Mindestvergü-tungssätze für die Einspeisung von biogenem Strom,
eine solche Vermutung nahe legen. Für die bei derVergasung und Stromerzeugung geltenden techni-schen Grundlagen und die vorliegenden Praxiserfah-rungen (die auch nicht im o. g. Leitfaden für Großan-lagen beschrieben werden) sei auf die weiterführendeLiteratur verwiesen (z. B. /1-9/, /1-10/).
13
22Biogene Brennstoffe im Energiesystem
Kaum ein Energierohstoff bietet so viele Anwen-dungsvarianten und Nutzungsaspekte wie die Bio-masse. Da auch der technologische Entwicklungs-stand je nach Verfahren sehr unterschiedlich seinkann und sehr vielfältige Umweltwirkungen vorlie-gen, ist eine umfassende Darstellung kaum möglich.Für eine grobe Einführung in das Thema „Bioenergie“sollen daher nachfolgend lediglich einige ökologischeund technische Orientierungshilfen gegeben werden.
2.1 Globale Vorteile der Biomasse
Im Gegensatz zu den fossilen Energieträgern (z. B.Kohle, Erdöl, Erdgas, Uran) gelten biogene Brenn-und Treibstoffe als klimaschonend, da es durch ihreNutzung kaum zur Erhöhung der Konzentration anklimawirksamen Gasen in der Erdatmosphärekommt. Bei diesen klimawirksamen Gasen handelt essich vor allem um Kohlendioxid (CO2), das bei derVerbrennung fossiler Energieträger freigesetzt wird,aber auch um Methan (CH4) oder Distick-stoffoxid (N2O). Diese Gase werden fürden sogenannten anthropogenen Treib-hauseffekt verantwortlich gemacht; erführt letztlich zu einer Veränderung desWeltklimas.
Bei der energetischen Nutzung von Bio-masse wird zwar ebenfalls Kohlendioxid(CO2) freigesetzt, allerdings wurde diedabei emittierte Menge an CO2 zuvordurch das Pflanzenwachstum der Atmo-sphäre entzogen und in der organischenMasse gebunden (Abb. 2.1). Dennoch sindauch biogene Energieträger nicht vollkom-men „CO2-neutral“, da – selbst bei nach-haltiger Produktionsweise – fossile Ener-gieträger für die Bereitstellung undNutzung der Biomasse benötigt werden
(z. B. für die Produktion von Düngemitteln, bei Ernteund Transport oder als elektrische Energie für dieBeschickung oder Feuerungsregelung).
Ein weiterer Vorteil der Biomasse liegt in der Scho-nung der endlichen fossilen Energieressourcen. Allebiogenen Brennstoffe lassen sich letztlich auf den Pho-tosyntheseprozess als „Herstellungsverfahren“zurückführen, es handelt sich also um eine indirekteSolarenergienutzung. Das gilt für sämtliche Biomasse-fraktionen wie holzartige Reststoffe, halmgutartigeRückstände und Nebenprodukte, Dung bzw. das dar-aus gewinnbare Biogas sowie den Energiepflanzenan-bau. Als „gespeicherte Sonnenenergie“ ist die Bio-masse somit eine erneuerbare („regenerative“) unddamit in menschlichen Zeitvorstellungen quasi uner-schöpfliche Energiequelle /2-8/. Zumindestens gilt daswenn sie nachhaltig erzeugt wird, das heißt, dass imMittel nur die Menge an organischer Masse genutztwerden darf, die wieder nachwächst, wobei die Pro-duktivität der Aufwuchsflächen langfristig erhaltenbleiben muss. Hierin liegt auch der wesentliche
Abb. 2.1: Geschlossene Stoffkreisläufe in Bioenergiesystemen
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
14
Unterschied zu den nicht erneuerbaren (fossilen)Energieträgern wie Kohle, Erdöl, Erdgas.
2.2 Definitionen
Biomasse. Unter dem Begriff Biomasse werden sämtli-che Stoffe organischer Herkunft (d. h. kohlenstoffhal-tige Materie) verstanden. Biomasse beinhaltet damit- die lebende oder abgestorbene (aber noch nicht fos-
sile) Pflanzen- und Tiermasse (z. B. Holz oderStroh),
- die daraus resultierenden Rückstände (z. B. tieri-sche Exkremente wie Dung),
- alle weiteren organischen Stoffe, die durch einetechnische Umwandlung entstanden sind oder beider stofflichen oder Nahrungsmittelnutzung anfal-len (z. B. Pflanzenöl, Alkohol, Papier, Schlachthof-abfälle).
Die Abgrenzung der Biomasse gegenüber den fossilenEnergieträgern beginnt beim Torf, dem fossilen Sekun-därprodukt der Verrottung. Damit zählt Torf im stren-geren Sinn dieser Begriffsabgrenzung nicht mehr zurBiomasse. Dies widerspricht der in einigen Ländern(u. a. Schweden, Finnland) üblichen Praxis, wo Torf aufGrund der hohen Nachbildungsraten zur Biomasse ge-zählt wird /2-8/.
Energien und Energieträger. Unter einem Energieträ-ger wird ein Stoff verstanden, aus dem direkt oderdurch eine oder mehrere Umwandlungen Nutzenergiegewonnen werden kann. Energieträger können nachdem Grad der Umwandlung unterteilt werden in Pri-mär- und Sekundärenergieträger sowie Endenergieträ-ger (Abb. 2.2). Der jeweilige Energieinhalt (z. B. gemes-sen in GJ/t) dieser Energieträger ist die Primärenergiebzw. die Sekundärenergie oder Endenergie. Aus Letz-
terer wird schließlich die Nutzenergie gewonnen.Diese einzelnen Begriffe sind wie folgt definiert:- Unter der Primärenergie werden Energieformen
oder Energieträger verstanden, die noch keinertechnischen Umwandlung unterworfen wurden.
- Sekundärenergieträger werden durch Umwandlun-gen in technischen Anlagen aus Primär- oder ande-ren Sekundärenergieträgern hergestellt. Dabeikommt es u. a. zu Umwandlungs- und Verteilungs-verlusten.
- Unter Endenergieträgern (bzw. Endenergie) wer-den die Energieformen verstanden, die der Endver-braucher bezieht (z. B. Heizöl oder Rapsöl imÖltank vor dem Ölbrenner, Scheitholz oder Holz-hackschnitzel an der Feuerungsanlage, elektrischeEnergie vor dem Stromzähler, Fernwärme an derHausübergabestation).
- Als Nutzenergie wird letztlich die Energie bezeich-net, die nach der letzten Umwandlung in den Gerä-ten des Verbrauchers für die Befriedigung derjeweiligen Bedürfnisse (z. B. Raumtemperierung,Nahrungszubereitung, Information, Beförderung)zur Verfügung steht. Sie wird gewonnen aus End-energieträgern bzw. der Endenergie, vermindertum die Verluste dieser letzten Umwandlung (z. B.Verluste infolge der Wärmeabgabe einer Glühbirnefür die Erzeugung von Licht, Verluste in einerHackschnitzelfeuerung bei der Nutzwärmebereit-stellung).
2.3 Potenziale und Nutzung
Der Primärenergieverbrauch in Deutschland (2005:rund 14.210 Petajoule/a /2-3/) wird von den fossilenEnergieträgern und der Kernenergie dominiert. Nachwie vor ist das Mineralöl mit 36 % der wichtigsteEnergieträger in der deutschen Energiewirtschaft.Kohle (Stein- und Braunkohle) und Erdgas leisten mit24,1 % bzw. 22,7 % einen etwa gleich großen Beitrag,gefolgt von der Kernenergie mit 12,5 %. RegenerativeEnergien (in erster Linie Biomasse, Wind- und Was-serkraft) tragen zunehmend mit heute bereits ca.4,6 % Anteil zur Primärenergieversorgung bei unddecken 6,4 % des Endenergiebedarfs /2-13/.
Unter den Alternativen einer zukünftigen Energie-versorgung ist die Ausgangslage für die Biomassebesonders günstig. Anders als bei den übrigen rege-nerativen Energieträgern kann ihr Potenzial auchnahezu vollständig ausgenutzt werden, da sie sich inweitaus größerem Maß bedarfsgerecht einsetzen lässt.Hier wirkt sich aus, dass es sich um chemisch gebun-
Abb. 2.2: Energiewandlungskette /2-8/
Primärenergie
Sekundärenergie
Endenergie
NutzenergieVerluste beim Ver- braucher
z. B. Steinkohle, Braunkohle, Erdöl, Erdgas, Uran,Wasserkraft, Solarstrahlung, Rohbiomasse
z. B. Koks, Briketts, Benzin, Bio- diesel, Heizöl, Strom, Stückholz, Fernwärme
z. B. Briketts, Benzin, Heizöl, Erdgas, Strom, Hackschnitzel, Fernwärme
z. B. Wärme, Kraft, Licht
- Umwandlungsverluste- Verteilungsverluste- Eigenbedarf- nicht-energetischer
Verbrauch
- Umwandlungsverluste- Verteilungsverluste- Eigenbedarf- nicht-energetischer
Verbrauch
- Umwandlungsverluste- Verteilungsverluste- Eigenbedarf- nicht-energetischer
Verbrauch
Biogene Brennstoffe im Energiesystem
15
dene und damit transportier- und speicherbare Son-nenenergie handelt, die somit nicht darauf angewie-sen ist, dass Energieangebot und -nachfrage jederzeiträumlich und zeitlich zusammentreffen müssen. Beiden übrigen regenerativen Energien – beispielsweisebei der solarthermischen oder geothermischen Wär-menutzung – sind diese Vorteile nicht gegeben.
Daher gilt die Biomasse bei der Sicherung derzukünftigen Energieversorgung in Deutschland alsbesonderer Hoffnungsträger, ihr technisches Poten-zial für eine energetische Nutzung ist erheblich. Ver-schiedene Untersuchungen zeigen, dass derzeit hier-zulande ein Beitrag von insgesamt mindestens1.250 Petajoule (PJ) pro Jahr möglich wäre /2-12/, dasentspricht etwa 9 % des gesamten Primärenergiever-brauchs von ca. 14.210 PJ/a (Kapitel 1.3). Dabei teiltsich das Biomassepotenzial auf in ca. 730 PJ/a ausNebenprodukten, Rückständen und Abfällen (alsFestbrennstoffe), ca. 180 PJ/a aus der Biogasgewin-nung (ohne Maissilage) und ca. 340 PJ/a aus demAnbau spezieller Energiepflanzen wie z. B. Kurzum-triebsplantagen, Miscanthus oder Raps als Öl- undFestbrennstoff-liefernde Pflanze.
Allerdings sind darin die erwarteten Ertrags- undEffizienzsteigerungen der kommenden Jahre nochnicht eingerechnet. Auch wurde beim Energiepflan-zenanbau lediglich eine landwirtschaftliche Anbauflä-che in Deutschland von 2,0 Mio. ha unterstellt. Einhöherer Flächenansatz erscheint somit für die Zukunftrealistisch. Die Fachagentur Nachwachsende Roh-stoffe (FNR) beziffert die zukünftige Anbauflächemittlerweile auf 4,3 Mio Hektar, auf denen bis zumJahr 2030 eine Energiemenge von 1.300 Petajouleerzeugt werden könnte. Zusammen mit den Produkti-vitätssteigerungen bei den Nebenprodukten und
Rückständen rechnet die FNR mit einem Potenzial von2.200 Petajoule pro Jahr. Das entspricht 17,4 % desGesamtenergiebedarfs in Deutschland, wobei gegen-über heute kein nennenswerter Bedarfsanstieg ange-nommen wird /2-6/. Energiepflanzen und Stroh wür-den demnach mit ca. 59 % den größten Potenzialbei-trag liefern, gefolgt von Holz (34 %) und Biogas (7 %).
Heutige Nutzung. Die Biomasse leistet schon heuteden größten Einzelbeitrag unter den erneuerbarenEnergien in Deutschland. Insgesamt werden 70,7 %der erneuerbaren Primärenergie aus festen, flüssigenund gasförmigen Biomasse-Brenn- und Kraftstoffenbereitgestellt (Abb. 2.3). Die Festbrennstoffe allein be-streiten hierbei über 44 % des gesamten regenerativenEnergieaufkommens, sie dominieren auch die Bio-massenutzung mit 63 % Anteil.
Der Einsatzschwerpunkt für Biomasse-Festbrenn-stoffe liegt eindeutig im Wärmemarkt. Etwa 94 % derWärmeerzeugung aus regenerativen Energien stammtderzeit aus der Biomassenutzung, bei der die Fest-
Abb. 2.3: Struktur der Primärenergiebereitstellung aus erneuerbaren Energien in Deutschland (2005). Beitrag insgesamt: 658 PJ/a (nach /2-4/)
Abb. 2.4: Derzeitige Struktur der Wärmenutzung aus erneuerbaren Energiequellen in Deutschland (nach /2-13/)
Abb. 2.5: Holzeinsatz als Brennstoff in privaten Haus-halten (nach /2-9/)
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
16
brennstoffe mit 85 Prozentpunkten den größten Ein-zelbeitrag liefern (Abb. 2.4). Sie decken damit ca.4,5 % des Wärmebedarfs in Deutschland ab /2-13/.Zur Stromerzeugung (Einspeisung) tragen die bioge-nen Festbrennstoffe derzeit zu 0,88 % bei (hauptsäch-lich durch Altholznutzung). Ihr Anteil liegt damitnoch vor den Biogasanlagen, die bei 0,41 % Beitragrangieren /2-13/.
Als eine wesentliche Stütze der Biomassenachfragegelten die privaten Haushalte. Schätzungen zufolgeliegt die Zahl der Feuerungen, die hier betrieben wer-den, bei über 9 Millionen, wobei es sich zu etwa 97 %um Einzelfeuerstätten handelt /2-7/. Diese verzeich-nen in jüngster Zeit einen größeren Zuwachs.
Mit mehr als zwei Dritteln Anteil ist somit dasScheitholz aus dem Wald der wichtigste Biomasse-brennstoff der privaten Haushalte. Zusammen mitdem Schnittholz aus anderen Quellen kommt dasstückige Holz auf insgesamt 80,5 %. Dagegen sind diePellets und Hackschnitzel noch relativ gering vertre-ten (Abb. 2.5). In dieser Brennstoffverteilung spiegelt
sich auch die überwältigend große Zahl an Einzelfeu-erstätten wider, die im Gebäudebestand bereits vor-handen ist und derzeit weiter anwächst. Zugleichwerden vorhandene Anlagen heute auch stärker alsZusatzheizung eingesetzt, um beispielsweise Heizöl-oder Erdgaskosten zu sparen.
Der Brennholzverbrauch der Haushalte wird für2005 auf insgesamt 20,7 Mio. Festmeter beziffert,wobei zwischen den Jahren 2000 und 2005 ein 80 %-iger Zuwachs festgestellt wurde /2-9/. In einer ande-ren Erhebung wurde der Gesamtverbrauch allein anScheitholz in Deutschland für 2005 mit 13 Mio. t ange-geben /2-1/. Scheitholz wird mit fast 80 % Anteil über-wiegend durch Eigentümer von Einfamilienhäuserneingesetzt /2-9/. Vermieter oder Mieter von Ein- undMehrfamilienhäusern tragen somit nur zu etwa einemFünftel zum Scheitholzverbrauch bei /2-9/. Im Durch-schnitt liegt der Scheitholzverbrauch der privatenHaushalte bei ca. 4,1 Festmeter pro Jahr, das ent-spricht ca. 7,5 Raummeter gestapeltes Holz. Bei Wald-besitzern ist der Holzverbrauch mit 9 Fm/a bzw. ca.
Abb. 2.6: Schematischer Aufbau typischer Bereitstellungsketten zur End- bzw. Nutzenergiebereitstellung aus Biomasse (grau unterlegte Kästen: Energieträger, nicht grau unterlegte Kästen: Umwandlungsprozesse) /2-8/
Thermisch-mechanische Wandlung
PyrolyseölProduktgas PMEPflanzenöl Ethanol BiogasFestbrenn-stoff
Kohle
Aufbereitung (Pressen, Trocknen,Anfeuchten, Vermischen usw.)
Lagerung (Tank, FlachlagerSilo, Feldmiete usw.)
Transport (Lkw, Traktor, Förder-band, Rohrleitung, Schiff usw.)
Umesterung
Pressung/ExtraktionAnaerob.
AbbauAlkohol-gärung
AeroberAbbau
Ver-kohlung Pyrolyse
Ver-gasung
Verbrennung
gasförm.Brennst.
flüssiger Brennstofffester Brennstoff
Ernten, Sammeln, Verfügbarmachen
Gülle, Industrierestholz usw. Klärschlamm,Schlachthofabfälle usw.
Stroh, Waldrestholz usw.Miscanthus,Triticale usw.
Organ. Nebenprodukte Organ. AbfälleErnterückständeEnergiepflanzen
Physikalisch-chemischeUmwandlung Biochemische UmwandlungThermochemische Umwandlung
Kraft
Thermische EnergieElektrische Energie(Brennstoffzelle)
Wärme
Biogene Brennstoffe im Energiesystem
17
16 Rm/a allerdings überdurchschnittlich hoch, wäh-rend er bei den Nicht-Waldbesitzern mit 3,5 Fm/abzw. 6,3 Rm/a deutlich geringer ist /2-9/.
2.4 Technische Nutzungspfade für Biomasse
Die Möglichkeiten einer energetischen Biomassenut-zung sind vielfältig. Im einfachsten Fall wird beispiels-weise Holz nach einer mechanischen Aufbereitung(z. B. Hacken, Spalten) direkt in einer Feuerungsanlageverbrannt. Für zahlreiche andere Anwendungen (z. B.Treibstoff im Transportsektor oder die Stromerzeu-gung) ist es aber sinnvoll oder sogar notwendig, flüs-sige oder gasförmige Sekundärenergieträger herzustel-len. Der Umwandlung in Nutzenergie sind somit
Veredelungsprozesse vorgeschaltet. Das führt z. B. zuVerbesserungen bei der Energiedichte, der Handha-bung, der Speicher- und Transporteigenschaften oderder Umweltverträglichkeit der energetischen Nutzung.
Die Veredelungsverfahren, durch die die Biomassein feste, flüssige oder gasförmige Sekundärenergie-träger umgewandelt werden, lassen sich unterschei-den in thermochemische, physikalisch-chemische undbiochemische Verfahren. Eine Übersicht über die prin-zipiellen Möglichkeiten zeigt Abb. 2.6. Von diesenNutzungspfaden werden im vorliegenden Handbuchjedoch nur die dezentral (kleintechnisch) anwendba-ren Verfahren angesprochen, bei denen die Vielfaltstark eingeschränkt ist. Für weitergehende Betrach-tungen sei deshalb auf die vertiefende Literatur ver-wiesen (vgl. /2-5/, /2-8/).
18
33
Bereitstellung von Festbrennstoffen
3.1 Rohstoffangebot und -herkunft
Biogene Festbrennstoffe können eine sehr unter-schiedliche Herkunft haben. Entsprechend groß istauch die Vielfalt bei den Brennstoffarten, Aufberei-tungsformen und Qualitäten. Die Brennstoffe stam-men aus der- Durchforstung und Ernte von Waldholz,- Holzbe- und -verarbeitenden Industrie,- Landschaftspflege (Holz und Halmgut),- Landwirtschaft (Energiepflanzen, Stroh, Aufberei-
tungsrückstände etc.) und der - Entsorgung (Gebrauchtholz).Nachfolgend wird hierzu ein kurzer Überblick gege-ben.
3.1.1 Durchforstungs- und Waldrestholz
Bei der Produktion von möglichst hochwertigemStammholz für die stoffliche Nutzung fallen minder-wertige Sortimente und Rückstände an, die unter an-derem als Brennstoff genutzt werden können. Hierunterscheidet man das Schwachholz und das Wald-restholz aus dem Schlagabraum (der wiederum inKronenderbholz, Reisholz und Rinde unterteilt wer-den kann) sowie den Stock, der allerdings selten ge-nutzt wird.
Schwachholz. Schwachholz fällt bei Durchfors-tungsmaßnahmen an, die in Zyklen von ca. 10 Jahrenwiederkehrend durchgeführt werden. Dabei werdenkonkurrierende, kranke oder minderwertige Bäumeentfernt. Da es sich um Sortimente mit geringemBrusthöhendurchmesser (BHD) zwischen ca. 7 undrund 20 cm handelt, erzielen sie als Industrieholznur geringe Erlöse, so dass alternativ auch die Auf-arbeitung als Brennholz in Frage kommt. Es handeltsich dann entweder um eine Vollbaumnutzung als
Hackschnitzel (mit Feinästen, aber meist ohne Na-deln) oder um eine Aufarbeitung zu stückigem Brenn-holz (nach Entfernen des Reisholzes mit weniger alsca. 7 cm Durchmesser) /3-28/. Bei jeder Durchforstungkann von einem durchschnittlichen flächen-spezifischen Hackschnitzelaufkommen von rund70 Schüttraummetern (Srm) pro Hektar ausgegangenwerden /3-57/; bei einem Durchforstungszyklusvon ca. 25 Jahren entspricht dies jährlich rund3 Srm oder ca. 0,5 t lufttrockene Hackschnitzel proHektar.
Waldrestholz. Der Teil des Holzes, welcher nach derHolzernte, d. h. der Entnahme sämtlichen industrielloder anderweitig nutzbaren Holzes, im Bestand ver-bleibt, ist das Waldrestholz (auch „Schlagabraum“).Von diesem Schlagabraum können das Kronenmate-rial oder die kurzen Stammabschnitte zu Hackschnit-zeln oder Scheitholz aufgearbeitet werden. Das Reis-holz (inkl. Nadeln) und zum Teil auch die eventuellanfallende Rinde (bei Waldentrindung) verbleibenhingegen meist im Wald /3-28/.
Die Aufarbeitung des Schlagabraums zu stücki-gem Brennholz oder Hackschnitzeln erfolgt entwederdurch den Forstbetrieb selbst, durch einen Lohnunter-nehmer oder durch private Nutzer, die als „Selbstwer-ber” eine begrenzte Teilfläche als „Flächenlos”zugewiesen bekommen (gelegentlich kostenlos, abermeist gegen geringe Bezahlung) und die Aufarbei-tung in Eigenregie durchführen.
Die aus Waldrestholz gewinnbare und auf das Jahrgerechnete Brennholzmenge liegt etwa bei 0,4 bis0,8 t/ha (lufttrocken). Zusammen mit dem Durch-forstungsholz erreicht der auf ein Jahr berechneteHolzbrennstoffertrag aus dem Wald selten mehr als1,5 t/ha, sofern nicht minderwertige Industrieholz-sortimente wie z. B. „Stangenholz” (bis 14 cm Durch-messer) ebenfalls zu Brennholz verarbeitet werden.
Bereitstellung von Festbrennstoffen
19
3.1.2 Be- und Verarbeitungsrückstände
Ein ebenfalls bedeutendes Holzaufkommen stellt derRückstand der Holzbe- und -verarbeitenden Industriedar, allerdings wird der größte Teil dieser Reststoffestofflich verwertet /3-28/. Das anfallende Restholzwird durch stationäre Hacker oder chargenweise vonLohnunternehmern mit mobilen Hackern aufgearbei-tet. Rindenfreie Hackschnitzel („weiße Hackschnit-zel”), die z. B. bei der Bearbeitung von vorentrinde-tem Stammholz anfallen, erzielen oft einen relativhohen Preis in weiterverarbeitenden Industrien, sodass für eine energetische Nutzung zunächst eher dasHackgut mit anhaftender Rinde („schwarze Hack-schnitzel”) in Frage kommt. Es wird z. B. aus Schwar-ten und Spreißeln gewonnen (Abb. 3.1). Das Hackgutkann dann vom Be- und Verarbeitungsbetrieb zur Ab-holung durch Kleinverbraucher angeboten werden.Meist wird es aber von überregional arbeitendenGroßhändlern vermarktet.
Die Schwarten und Spreißel lassen sich aber auchzu Scheitholz aufarbeiten. Da dies in der Regel nichtam Sägewerk stattfindet, müssen sie zunächst mitStahlbändern zu transportfähigen Großbünden von
jeweils ca. 3 Raummetern (Rm) gebündelt werden,bevor sie vom Sägewerksbetreiber oder vom Restholz-großhändler – zum Teil auch in kleinen Mengen –angeliefert werden.
Bei den Be- und Verarbeitungsresthölzern konkur-riert die energetische Nutzung mit stofflichen Ver-wendungsmöglichkeiten; das zeigt Abb. 3.2. EineZusammenfassung der am Markt angebotenen Brenn-holzsortimente sowie deren Beschaffungsmöglichkeitbietet Tabelle 3.1.
Abb. 3.1: Sägerestholzanfall bei der Rohholzbearbeitung (nach /3-40/)
Abb. 3.2: Herkunft von Restholzbrennstoffen und Wege vom Wald bis zum Endverbraucher /3-15/
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
20
3.1.3 Reststoffe der Landschaftspflege
Landschaftspflegeholz fällt bei Pflegearbeiten, Baum-schnittaktivitäten in der Land- und Gartenbauwirt-schaft und/oder sonstigen landschaftspflegerischenoder gärtnerischen Maßnahmen in Parks, auf Friedhö-fen, an Straßen- und Feldrändern, an Schienen- undWasserstraßen, in Obstplantagen, Weingärten oderPrivatgärten an. Durch die Notwendigkeit einer Ent-sorgung bietet sich die Aufarbeitung zu nutzbarenBrennstoffsortimenten an. Allerdings kann die Brenn-stoffqualität infolge erhöhter Verschmutzung (Asche-gehalt) oftmals vermindert sein /3-17/.
Deutlich ungünstigere Brennstoffeigenschaftenbesitzen dagegen halmgutartige Brennstoffe aus derLandschaftspflege (vgl. hierzu Kapitel 4). Eine energe-tische Verwendung als Festbrennstoff in Kleinanlagenist daher selten /3-28/.
3.1.4 Festbrennstoffe aus der Landwirtschaft
Brennstoffe aus der Landwirtschaft können entwederals Nebenprodukt anfallen oder sie werden speziellals Energiepflanzen produziert.
Nebenprodukte und Körner. Unter den Nebenpro-dukten stellen Stroh und Heu ein großes, aber bislang
nahezu ungenutztes Brennstoffpotenzial dar. Derjährliche Energieertrag von einem Hektar Getreide-stroh (ca. 5 t) entspricht etwa einem Heizöläquivalentvon 2.000 Litern (ca. 73 GJ).
Neben Stroh werden gelegentlich Abgänge derSaatgutreinigung (z. B. Bruchkorn) oder fehlgelagerteKörner als Brennstoff eingesetzt. In jüngster Zeit wirdverstärkt auch die Verwendung von marktfähigemGetreide oder Rapssaat als Festbrennstoff diskutiertund auch teilweise schon praktiziert. Solche Aktivitä-ten verfolgen oft das Ziel, ein kostengünstiges Substi-tut für die relativ teuren Holzpellets zu verwenden.Allerdings treten bei einer solchen Körnerverbren-nung in der Regel verschärfte technische Problemeauf (Kapitel 6). Ihre Verwendung ist außerdem recht-lich nicht ohne weiteres zulässig. Letzteres wird inKapitel 8 angesprochen.
Energiepflanzen. Verschiedene Produktionsverfah-ren für speziell angebaute Energiepflanzen wurden inder Vergangenheit intensiv erprobt und zum Teil auchin Pilotvorhaben in die Praxis eingeführt. Hierunterist beispielsweise Chinaschilf (Miscanthus sinensis)zu nennen, ein mehrjährig wachsendes, jährlich imSpätwinter zu erntendes Gras. Die Produktionskostenund -risiken sind aber immer noch sehr hoch, außer-dem kommt eine Anwendung in kleineren Anlagen
Tabelle 3.1: Übersicht über Angebotsformen und Beschaffungsmöglichkeiten von Holzbrennstoffen (nach /3-15/)
Anbietergruppe
Angebot ab Wald Angebot ab Lager / Hof / Betrieb / Markt
Lie
fers
ervi
ce
Sel
bst
wer
bu
ng
2 M
eter
-War
e
Met
erh
olz
Sch
eith
olz
33 c
m
Sch
eith
olz
25 c
m
Hac
ksc
hn
itze
l mit
Rin
de
Rin
de
2-M
eter
-War
e
Met
erh
olz
un
gesp
alte
n
Met
erh
olz
gesp
alte
n
SH
33
cm u
nge
spal
ten
SH
33
cm g
esp
alte
n
SH
25
cm u
nge
spal
ten
SH
25
cm g
esp
alte
n
Sch
war
ten
un
d S
pre
ißel
lose
En
dst
ück
e
Sac
kw
are
Hol
zbri
ket
ts
Rin
den
bri
ket
ts
Hol
zpel
lets
nac
h D
IN
Hol
zkoh
le
Säg
emeh
l
Rin
de
Hac
ksc
hn
itze
l
Hob
elsp
äne
Landwirte (x) (x) (x) - - (x) - - x x (x) x (x) x - - - - - - - - - - - x
Forstämter x x (x) - - - (x) - - - - - - - - - (x) - - - - - - - - -
Forstbetriebe x - x (x) - (x) (x) - (x) (x) (x) x - (x) - - (x) - - - - - - - - x
forstl. Zusammenschlüsse x - x - - (x) (x) - x x (x) x - - - - - - - - - - - - - (x)
Liefergemeinschaften für Waldhackgut - - - - - x - - - - - - - - - - - - - - - - - x - x
Kommunale Anbieter x - x - - - - - (x) - - - - - - - - - - - - - - - - -
Forstserviceunternehmen - x (x) - - (x) - - (x) (x) - (x) - (x) - - - - - - - - - (x) - x
Sägewerke - - - - - - - - - - - (x) - - x x - (x) (x) - - x x x (x) (x)
Großhändler für Resthölzer - - - - - - - - - - - - - - x x - - - - - x x x x x
Holz- und Brennstoffhandel - - (x) - - - - (x) x (x) (x) x (x) (x) - (x) x x x x (x) - - - - x
Sekundärverarbeiter von Nutzholz - - - - - - - - - - - - - - - x x (x) - - - (x) - - - (x)
Bau- und Verbrauchermärkte - - - - - - - - - - - (x) - (x) - - - x (x) - x - - - - (x)
Nebenerwerbsanbieter (x) - x - - - - - x x (x) x (x) x - - - - - - - - - - - (x)
Erläuterung: x „wird angeboten“ (x) „Angebot möglich, aber selten“ - „Angebot nicht bekannt“ SH = Scheitholz
Bereitstellung von Festbrennstoffen
21
auf Grund der ungünstigen Brennstoffeigenschaftenzunächst kaum in Frage. Ähnliches gilt auch für Holzaus Kurzumtriebsplantagen (z. B. Pappeln oder Wei-den), das in relativ extensiv bewirtschafteten, regel-mäßig auf den Stock gesetzten und wieder austreiben-den Dauerkulturen gewonnen werden kann. AufGrund der geringen Relevanz für die hier betrachte-ten Kleinanlagen sollen Einzelheiten zu diesen Pro-duktionsverfahren hier nicht vertieft werden (vgl.hierzu /3-16/, /3-18/, /3-19, /3-26/).
Unter den speziell angebauten Energiepflanzenhaben bis heute der Raps für die Gewinnung vonpflanzenölbasierten Kraftstoffen und der Mais (alsMaissilage) für die Biogaserzeugung Bedeutungerlangt, wobei der Anbau sich nicht von der konven-tionellen Erzeugung unterscheidet. Von der Rapssaatwird der größte Teil zu Treibstoffen für den mobilenBereich umgewandelt (Rapsöl-Methylester als „Bio-diesel“). Über die Gewinnung von naturbelassenemRapsöl in Kleinanlagen sowie dessen Nutzung inBlockheizkraftwerken wird in Kapitel 10 berichtet.
3.1.5 Altholz
Altholz – z. T. korrekterweise auch als Gebrauchtholzbezeichnet – fällt am Ende einer bestimmten stoffli-chen Nutzung dort an, wo es aus dem Nutzungspro-zess ausscheidet (z. B. bei Baumaßnahmen wie Ge-bäudeabbrüchen, Neubauten, Renovierungen oderauf Wertstoffhöfen). Auf Grund der sehr unterschied-lichen Nutzungsgeschichte kann derartiges Materialvielfältig mit Fremdstoffen belastet sein. Allerdingskommen hier auch Sortimente vor, die unbedenklichsind, da es sich laut Altholzverordnung /3-4/ um Alt-holz der Klasse A I („naturbelassenes oder lediglichmechanisch bearbeitetes Altholz, das bei seiner Ver-wendung nicht mehr als unerheblich mit holzfremdenStoffen verunreinigt wurde”) handelt. Dieses Holzdarf demnach auch in Kleinfeuerungen bis 1.000 kWverwendet werden (vgl. hierzu Kapitel 8).
3.2 Bereitstellungsketten (Übersicht)
Die Holzwerbung im Wald und die Bereitstellung alsofenfertiges Scheitholz oder Hackgut erfolgt in einerKette von Arbeitsschritten, die – zum Teil in geänder-ter Reihenfolge – wie folgt abläuft: - Fällen,- Rücken (Sammeln),- Trocknen,- Lagern des Rohholzes,
- Zerkleinern (mit Sägen, Spaltern oder Hackern),- Transport ins End- oder Zwischenlager,- Lagern des fertigen Brennstoffs.Innerhalb dieses Verfahrensablaufes stellt das Rückeneinen wesentlichen kostentreibenden Teilschritt dar.Größere Rückentfernungen sind daher nur dann sinn-voll, wenn das Brennholz noch gemeinsam mit demNutzholz vom Ort der Fällung (Hiebort) zu einemzentralen Aufbereitungsort transportiert wird, bevores dort vom Nutzholz (z. B. Stammholz) getrenntwird. Wenn diese Abtrennung jedoch bereits amHiebort stattfindet, wird grobes Stückholz (z. B. Rol-len, Meterholz) oft bereits dort aufbereitet. Ernteresteoder Ganzbäume können aber auch zur Rückegasseoder Waldstraße gerückt (d. h. transportiert) werden,vor allem wenn sie zu Hackschnitzeln weiterverarbei-tet werden sollen. Größere Entfernungen von mehr als40 bis 50 m sind allerdings kaum wirtschaftlich sinn-voll, insbesondere auf steilem Gelände.
Das eigentliche Rücken erfolgt entweder händischoder mittels Seilwinde, gelegentlich auch mit demPferd. Für das manuelle Vorrücken liegen die Entfer-nungen bei der Erstdurchforstung kaum über 20 m.Bei späteren Durchforstungen erhöht sich dasGewicht des unzerkleinerten Holzes so sehr, dass derZuzug nur noch mit Seilwinde oder Pferd möglich ist.Moderne Harvestermaschinen, die normalerweise fürdie Aufarbeitung zu Industrieholz verwendet wer-den, kommen dabei prinzipiell auch für die Brenn-holzgewinnung in Frage; die Reichweite des Kranaus-legers solcher Maschinen liegt bei ca. 10 m.
Scheitholz stammt häufig aus der Jungdurchfors-tung. Hier variiert der notwendige Aufwand für dieErntemaßnahme (als Meterholz am Waldweg) sehrstark. Je nach Holzart, Bestandsalter und -eigenschaf-ten, Mechanisierung, Gelände, und Geschicklichkeitvariiert die technische Arbeitsproduktivität zwischenca. 0,2 und 1,4 Festmeter (Fm) je Arbeitskraftstunde(AKh). Der Mittelwert liegt bei ca. 0,6 Fm (mit Rinde)je AKh /1-21/.
Stückholz-Bereitstellungskette. Die Stückholzwer-bung erfolgt entweder durch den Forstbetrieb, einenLohnunternehmer oder durch private Nutzer, die zu-gleich auch Endverbraucher sein können und als„Selbstwerber“ das Fällen, Aufarbeiten, Ablängen,Rücken, Spalten, Sägen und Transportieren in Eigen-regie übernehmen /3-15/ (vgl. hierzu Kapitel 3.3.1).Marktfähiges stückiges Brennholz wird bereits ab derWaldstraße an Selbstabholer zum Verkauf angeboten.Hierbei handelt es sich meist um einen teilaufbereite-ten Brennstoff (z. B. gespaltenes oder ungespaltenes
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
22
Meter- oder Zwei-Meterholz). Für die eigentlicheEndzerkleinerung wird das Holz anschließend zu ei-ner Hofstelle oder zum Endverbraucher transportiert.Das erfolgt meist mit Hilfe landwirtschaftlicher Fahr-zeuge. Gewerbliche Anbieter erledigen das Sägen undSpalten meist unmittelbar vor dem Verkauf. Dadurchkann den Anforderungen der jeweiligen Abnehmerbzw. Feuerungstypen individuell begegnet werden.Aufbereitung, Verladung und Auslieferung könnensomit unmittelbar aufeinander folgend erledigt wer-den. Dabei sind Brennstofflängen von 25, 33, 50 und100 cm üblich; es dominieren aber 33 cm Scheite(zweimal geschnittenes Meterholz) /3-15/ (zu denTechniken vgl. Kapitel 3.3.2).
Für den Endverbraucher ist Scheitholz aus demWald auch ofenfertig in loser oder in Säcken verpack-ter Form, im Container oder auch folienverschweißtauf Einwegpaletten zu je etwa 2 Raummetern (Rm)verfügbar. Meterholz kann auch mit reißfestenKunststoffbändern zu Bündeln von je einem Raum-meter zusammengebunden werden, um das Ladenund Umschlagen durch Kran- oder Gabelstapler zuerleichtern (Kapitel 3.3.2.4).
Aktuelle Untersuchungen zur Prozesskette derScheitholzbereitstellung zeigen, dass der Arbeitszeit-bedarf durch Einführung moderner Produktionsver-fahren drastisch gesenkt werden kann, wobei hier-durch auch deutliche Kostensenkungen eintretenkönnten. Während der Freizeit-Selbstwerber für dieErledigung sämtlicher Arbeiten vom Wald bis zumOfen noch insgesamt ca. 3,6 AKh/Rm benötigt, sinktdieser Wert beim professionellen Brennholzunterneh-mer auf nur noch 0,3 AKh/Rm /1-21/.
Hackschnitzel-Bereitstellungskette. Bei der Aufbe-reitung von Waldhackschnitzeln kommen sehr unter-schiedliche Verfahrensabläufe zur Anwendung, diesich vor allem im Mechanisierungsgrad unterscheiden(d. h. motormanuelle, teilmechanisierte und vollme-chanisierte Verfahren /3-19/). Dabei ist stets entwedereine Nutzung bestimmter Holzsortimente (z. B. nurdes Schlagabraums oder des Stammes) oder auch eineVollbaumnutzung möglich.
Vor der Aufbereitung sollten die gefällten Voll-bäume bzw. der Schlagabraum über einige Monate imBestand oder in der Rückegasse verbleiben, bis dieNadeln und Blätter abgefallen sind. Diese würden
Abb. 3.3: Verfahrensketten zur Bereitstellung von Waldhackgut (Beispiele) /3-15/ (w Wassergehalt)
Bereitstellung von Festbrennstoffen
23
sonst den Wassergehalt erhöhen und die Pilzsporen-bildung während der Hackgutlagerung fördern;außerdem enthalten Nadeln und Blätter relativ großeNährstoffanteile, die der Waldfläche nach Möglichkeitnicht entzogen werden sollten. Eine Zwischen-lagerung nach dem Fällen hat aber auch den Vorteil,dass das Holz im belaubten Zustand schneller aus-trocknet als nach dem Blattabwurf, da ein Großteildes Wassers über die Nadel- und Blattmasse abgege-ben wird. Bei Nadelholz kann diese Vorgehensweisein den Sommermonaten jedoch zu Forstschutz-problemen wegen der Gefahr des Borkenkäferbefallsführen. Wenn größere Holzmengen im Wald zwi-schenzulagern sind, sollte das Fällen im Herbst statt-finden, da das Holz dann bis zum Frühjahr so weitgetrocknet ist, dass ein Käferbefall nicht mehr mög-lich ist.
Die letztendliche Ausgestaltung der Logistikkettewird wesentlich durch die Wahl des Ernte- undAufbereitungsverfahrens bestimmt. Deren Vielfaltbedingt eine große Zahl möglicher Verfahrensabläufe.In Abb. 3.3 sind exemplarisch einige typische Bereit-stellungsketten dargestellt; sie lassen sich um vieleVarianten erweitern /3-46/. Die Techniken für dieHackschnitzelproduktion werden in Kapitel 3.3.3besprochen.
3.3 Ernte und Aufbereitung
3.3.1 Brennholzwerbung im Wald
Die Arbeiten der Brennholzwerbung im Wald werdensowohl von betrieblichen und gewerblichen Kräften
als auch von sogenannten Selbstwerbern, d. h. vonPrivatpersonen durchgeführt. Das Holz selbst ist gele-gentlich kostenlos, es wird aber nur an zuverlässigePersonen vergeben, da mit der Brennholzwerbungauch Aufgaben der Waldpflege erfüllt werden.
Ein Selbstwerber erhält vom Waldbesitzer oder vonder Forstverwaltung eine bestimmte Fläche, das soge-nannte „Flächenlos“, zugewiesen. Auf einem solchenFlächenlos sind die für die Brennholzaufbereitung frei-gegebenen Bäume von einem Förster für das Fällenbereits markiert. Daneben können auch Flächen zuge-wiesen werden, auf denen sich aufarbeitungsfähigesHolz als Rückstand der Nutzholzernte („Schlag-abraum“) befindet. Das Fällen dieser Bäume geschiehtmit der Motorsäge. Außerdem werden bei Forst-arbeiten eine Axt und weitere Ausrüstungsgegen-stände benötigt. Sie werden nachfolgend beschrieben.
3.3.1.1 Die Axt
Für die verschiedenen Einsatzzwecke werden unter-schiedliche Äxte angeboten. Bei der Arbeit im Forstkommen vor allem die Universal-Forstaxt, die Iltisaxtund die Sappiaxt in Frage (Tabelle 3.2), da diese Äxteleicht sind und für das Entasten verwendet werdenkönnen. Die Sappiaxt besitzt einen Sappihaken, umschwächeres Holz zu wenden oder vorzuliefern. DieHolzfälleraxt wird dagegen heute außer bei Holzfäl-lermeisterschaften kaum noch benützt. Bei häufigenKeilarbeiten oder wenn das Holzspalten bereits imWald manuell erfolgen soll sind andere, schwerereAxttypen vorteilhafter (Tabelle 3.2), während eine nor-male Spaltaxt oder eine Iltisaxt hierbei leicht beschä-digt und unbrauchbar werden kann.
Tabelle 3.2: Axttypen und ihre Verwendung bei der Brennholzwerbung
HolzfälleraxtSpalt-
hammerSpaltaxt
Universal-Spaltaxt
Universal-Forstaxt
Iltisaxt Sappiaxt
Drauf- bzw. Seitenansicht
Gewicht (nur Kopf) 2,1 kg 2,5–3,5 kg 1,3–2,8 kg 2,5–2,8 kg 1,2 kg 0,8–1,0 kg 1,2 kg
übliche Stiellänge 80–90 cm 80–85 cm 45–80 cm 80 cm 64–70 cm 65 cm 65 cm
Verwendung Fällaxt (hier: beidseitig)
Spalten von großem, knorrigem Holz, Treiben von Keilen
Holzspalten Holzspalten, Treiben von Keilen
auch zum Treiben von Keilen, Ent-asten, Spalten
speziell zum Entasten
Kombination aus Forstaxt und Sappi
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
24
Bei der Wahl der Axt ist auch auf den richtigenStiel zu achten. Er ist aus Eschen- oder Hickoryholz,bei Spezialäxten auch aus Vinyl. Die Stiellänge wirdindividuell abgestimmt, sie sollte ungefähr gleich derArmlänge sein. Je größer die Kraftausübung sein soll,desto länger ist der Stiel.
3.3.1.2 Die Motorsäge
Die Motorsäge (Kettensäge) ist das Standardgerät derBrennholzgewinnung. Die wichtigsten Merkmale undSicherheitsaspekte werden nachfolgend beschrieben.
Motorsägenausstattung. Für den Selbstwerber kom-men Motorsägen mit einer Leistung im Bereich 1,5 bis3 kW in Frage. Diese Sägen sind mittlerweile serien-mäßig mit einer elektronischen Zündanlage, einerKettenbremse und einer automatischen Kettenschmie-rung ausgestattet. Die empfohlene Schwertlänge liegtbei 30 bis 40 cm. Beim Erwerb einer Kette sollte mandarauf achten, dass es sich um eine Sicherheitskettehandelt, welche die Rückschlaggefahr der Motorsägevermindert. Wenn ältere Motorsägen verwendet wer-den, sollte darauf geachtet werden, dass bestimmte Si-cherheitsmerkmale erfüllt sind (Abb. 3.4), hierzu zäh-len: - Antivibrationsgriffe,- Sicherheitskette (reduzierte Rückschlaggefahr),- Schutzköcher (verhindert Verletzungen an der
scharfkantigen Kette beim Transport),- Gashebelsperre (verhindert eine Gefährdung durch
ungewolltes Gasgeben),- Kettenfangbolzen (ist am Ketteneinlauf montiert
und fängt eine gerissene Kette auf),- Kettenbremse (bietet Schutz, falls die Säge uner-
wartet nach oben ausschlägt. Diese Gefahr bestehtvor allem, wenn versucht wird, mit der Schienen-spitze zu sägen.).
Zur weiteren Ausstattung einer Motor-Kettensäge ge-hören außerdem- ein Kombinationsschlüssel zum Wechseln der
Zündkerze und zum Kettenspannen,- eine Feile zum Nachschärfen der Kette (mit Feil-
hilfe),- ein Doppelkanister für Kraftstoff und Ketten-
schmieröl.
Treib- und Schmierstoffe. Als Treibstoff wird einBenzin-Öl-Gemisch für Zweitaktmotoren verwendet.Es wird im Handel auch als Fertigmischung angebo-ten. Diese werden im Waldboden schnell abgebautund sind weitgehend frei von gesundheitsschädigen-den Stoffen wie Benzol und anderen Aromaten. Aller-dings liegt der Preis etwa doppelt so hoch wie fürkonventionelle Zweitakt-Benzinmischungen.
Das verwendete Sägekettenöl sollte aus biologischabbaubarem Pflanzenöl sein. Beispielsweise kann hier-für naturbelassenes Rapsöl – auch ohne Additivierung– verwendet werden, ohne dass hinsichtlich derSchmiereigenschaften mit Nachteilen gegenüber mine-ralischem Schmieröl zu rechnen ist /3-47/. Eine Additi-vierung ist jedoch erforderlich, wenn das Öl oder dieSäge bei Temperaturen um oder unter minus 10 °Cgelagert wird. Bei derartigen Schmierölen sollte außer-dem der Schmieröltank bei mehrtägigem Stillstandstets aufgefüllt sein. Nach der Brennholzwerbungsollte das Pflanzenöl nicht über längere Zeit imSchmieröltank verbleiben, da es zu Verharzungenneigt. Auch der Treibstofftank sollte dann entleert wer-den, da der Kraftstoff Wasser anreichert, das den Start-vorgang behindert. Nach der Tankentleerung sollte derMotor laufen, bis er abstirbt. Als Kraftstoffverbrauchkann ein ungefährer Wert von ca. 0,3 Liter je Festmeter(ca. 0,16 l/Rm) angesetzt werden; hinzu kommt derVerbrauch an Verlustschmieröl für die Sägekette, derbei ca. 0,05 l/Fm bzw. 0,03 l/Rm liegt /1-21/.
Betrieb und Handhabung. Kettenspannung und Ket-tenschärfe sollten während der Forstarbeiten zwi-schendurch kontrolliert werden, hierzu zählt auch dasÜberprüfen und Reinigen des Luftfilters.
Da die Arbeiten mit der Kettensäge mit einemhohen Unfallrisiko verbunden sind, ist es für Selbst-werber sinnvoll, den richtigen Umgang mit der Sägeund die dazugehörenden Unfallverhütungsvorschrif-ten z. B. in einem Wochenend-Lehrgang zu erlernen.Derartige Lehrgänge werden von den Forstämtern,den landwirtschaftlichen Berufsgenossenschaftenoder von Waldbauerschulen angeboten.
Abb. 3.4: Sicherheitsmerkmale einer Motorkettensäge
Bereitstellung von Festbrennstoffen
25
3.3.1.3 Die weitere Ausrüstung
Zu einer vollständigen Ausrüstung für Holzerntear-beiten gehört eine zweckmäßige Bekleidung. Das giltauch, wenn nur Bäume mit geringem Umfang gefälltwerden. Für jegliche Kettensägenarbeit benötigt maneine sogenannte Schnittschutzhose. Diese spezielleHose enthält Fasern, welche die umlaufende Kette ei-ner Motorsäge bei versehentlichem Kontakt sofortzum Stillstand bringen. Ein Schutzhelm mit Gehör-
und Gesichtsschutz, Arbeitshandschuhe und Schuhemit Schnittschutzeinlagen sowie gut sichtbare Klei-dung sind ebenfalls vorgeschrieben (Abb. 3.5) /3-54/.
Zur Komplettierung der Ausrüstung können – jenach Standort und Baumbestand – außerdem ein Fäll-heber, mehrere Fällkeile, ein Hebehaken, ein Sappi,eine Handpackzange, ein Wendehaken und einHebelfällkarren erforderlich sein (Abb. 3.6).
3.3.1.4 Arbeitsablauf und Arbeitssicherheit
Das Fällen. Für den gewählten Baum wird zunächstdie Fällrichtung ausgewählt. Lücken bei den umste-henden Bäumen sind hierfür geeignet, da sie Fällschä-den vermeiden. Bei Fällarbeiten am Hang fällt mandie Bäume quer zum Hang. Die Arbeiten solltengrundsätzlich nie alleine durchgeführt werden. Umdie Gefährdung von Personen und Gegenständen zuvermeiden, ist die Höhe des Baumes zu schätzen, da-mit der spätere Liegebereich und damit die Gefahren-zone abgeschätzt und gesichert werden kann. Die Ge-fahrenzone entspricht dem doppelten Bereich derBaumlänge (Abb. 3.7), darin darf sich niemand auf-halten, der sich nicht mit dem Fällen beschäftigt. DieRückzugswege (schräg nach hinten) sollten offen sein,etwaige Hindernisse müssen vor dem Fällen entferntwerden. Vor Beginn des Trennschnitts schafft mansich einen geeigneten Arbeitsraum indem eventuelleÄste am Stamm mit der Axt entfernt werden und derStammfuß von Bewuchs oder Steinen befreit wird.Beim anschließenden Schnitt werden die nachfolgen-den Techniken angewendet: - Schräger Sägeschnitt. Für die Bäume mit kleinerem
Durchmesser (unter 15 cm), die in einem dichtenBestand eng aneinander stehen, benötigt man zumFällen keinen Fallkerb. Diese Bäume sägt man aufeinmal mit einem schrägen Sägeschnitt durch.Dazu stellt man sich ausnahmsweise in Fällrichtungvor den Baum. Der Stamm rutscht über das Säge-schwert der Motorsäge.
- Waagerechter Fällschnitt. Ebenfalls für Bäume mitkleinerem Durchmesser (unter 15 cm) kann einwaagerechter Fällschnitt angewendet werden.Zunächst sägt man dabei einen einfachen Einschnitt(Gegenschnitt) anstatt eines Fallkerbs. Dann erfolgtder Fällschnitt in Höhe des Gegenschnitts oderetwas darunter. Dabei wird oft eine zweite Personbenötigt, die den Baum aus einem ausreichendenSicherheitsabstand (Gefährdung durch Motor-säge!) mit einer Schubstange in die vorgeseheneFällrichtung drückt.
Abb. 3.5: Schutzausrüstung für die Waldarbeit
Abb. 3.6: Hilfsmittel für das Fällen und Rücken
Abb. 3.7: Gefahrenbereich beim Baumfällen: doppelte Baumlänge /1 54/
Handpack-zange
Hebelfäll- undRückekarre
Fällheber mitWendehaken
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
26
- Fällen mit Fällheber. Bei schwachem Holz (bis 25 cmBrusthöhendurchmesser (BHD)) wird auch ein Fäll-heber eingesetzt, mit dem versucht wird, den nochstehenden Baum mit Hebelkraft umzudrücken.Dabei wird zunächst ein kleiner Fallkerb oder eineinfacher Gegenschnitt angelegt. Es folgt ein ersterFällschnitt mit auslaufender Kette bis zur Bruchlei-ste; die Tiefe des Schnitts beträgt maximal 2/3 desStammdurchmessers. Dann wird der Fällheber inden Schnitt gesetzt. Der zweite Fällschnitt wird nunschräg unterhalb des ersten Fällschnitts von derGegenseite angesetzt, damit das Schwert nicht mitdem Fällheber zusammentreffen kann. Mit einlau-fender Kette wird nun im verbliebenen Stammdrit-tel bis zur Bruchleiste gesägt. Anschließend wirddie Säge zur Seite gelegt und der Baum mit demFällheber in die vorgesehene Richtung gekippt.
- Fällen mit Fallkerb. Bei stärkeren Bäumen ab einemBrusthöhendurchmesser (BHD) von ca. 20 cm wirdein Fallkerb angelegt. Dazu wird zunächst dieFallkerbsohle und danach das Fallkerbdach gesägt(Abb. 3.8). Dann wird die beabsichtigte Fallrichtungüberprüft und es werden ggf. entsprechende Kor-rekturen am Fallkerb vorgenommen. Bei der Über-prüfung orientiert man sich entweder amMotorsägenbügel, der im 90° Winkel zum Schwertsteht und somit in Fallrichtung zeigt. Der anschlie-ßende Fällschnitt liegt mindestens 3 cm über demSchnitt der Fallkerbsohle. Er wird waagerechtgeführt. Damit die Säge nicht eingeklemmt wird,treibt man Keile in den Fällschnitt. Beim Sägen lässtman eine Bruchleiste stehen, die den Baum beimUmfallen wie ein Scharnier in die gewünschte Rich-tung lenkt. Im Normalfall steht der Baum noch undwird nun durch weiteres Vorantreiben der Keile zuFall gebracht; er wird folglich umgekeilt, nicht
umgesägt. Dabei wird die Krone beobachtet, umdie Fallrichtung zu kontrollieren und herunterfal-lende trockene Äste zu bemerken. Sobald der Baumfällt, weicht man schräg nach hinten zurück.
Vollständiges Umlegen von „Hängern“. Hat sich einBaum beim Fällvorgang in einem anderen Baum ver-hackt, bieten sich in jüngeren Beständen mit Bäumenbis 20 cm Brusthöhendurchmesser verschiedene Mög-lichkeiten an, mit denen ein vollständiges Umfallenbewirkt werden kann: - Mit einem Wendehaken (auch kombiniert mit
Fällheber) kann nach dem Absägen der Bruchleisteversucht werden, den Baum durch Drehen abzutra-gen.
- Eine Hebelfällkarre kann unten an der Schnittflächeangelegt werden; der hängende Baum wird dannnach oben gehebelt und gleichzeitig nach hintengerollt, bis der Baum fällt.
- Der Hänger kann mit dem Sappi (vgl. Tabelle 3.2)vom Stock gehebelt werden.
- Er kann mit einem Seilzug oder einer Seilwindevom Stock abgezogen werden.
Aus Sicherheitsgründen sollte bei diesen Maßnahmender hängende Baum nie bestiegen werden, und auchdas Absägen hindernder Äste oder gar des aufhalten-den Baums darf nicht erfolgen. Außerdem sollte mansich nie unter dem Hänger aufhalten.
Aufarbeiten. Zunächst wird beim Aufarbeiten mitdem Entasten begonnen. Das geschieht mit der Sägeoder mit der Axt. Die benötigte Axt ist ungefähr 1 kgschwer und besitzt am Stiel einen Knauf, der dasAbrutschen erschwert (Kapitel 3.3.1.1). Aus Sicher-heitsgründen sollte immer nur eine Person an einemBaum arbeiten, und die Axt sollte sich immer vomKörper weg bewegen. Es wird vom Stamm zum Zopfgearbeitet, wobei man den Stamm immer zwischensich und der Axt haben sollte (Sicherheit vor abpral-lenden Axthieben).
Beim Entasten mit der Motorsäge muss einsicherer Stand vorliegen. Um unnötigen Kraftauf-wand zu vermeiden, wird die Säge am Stamm ange-lehnt. Bei Bäumen mit dicken, stark verzweigtenÄsten ist es oft zweckmäßig, diese von außen nachinnen und von oben nach unten schrittweise zu kür-zen. Generell wird aber mit der Säge so nah wie mög-lich am Stamm gearbeitet. Unter Spannung stehendeÄste können die Säge einklemmen, solche Äste sägtman daher mit einem Schmälerungsschnitt zunächstvon der Druckseite an (Abb. 3.9). Danach folgt derTrennschnitt auf der Zugseite. Da die Gefahr besteht,
Abb. 3.8: Fällschnitt mit Fallkerb (ab BHD > 20 cm) /3-54/
Bereitstellung von Festbrennstoffen
27
dass der Baum oder der Ast hochschlägt, ist derStandplatz während des Sägens immer auf der Druck-seite.
Ablängen. Nach der Aufarbeitung werden dieStämme oder Äste auf ein einheitliches, von Handrückbares und ggf. verkaufsfähiges Maß (z. B. 1 Me-ter) zugeschnitten („abgelängt“). Hierfür werden dievorgesehenen Schnitte oft mit einem Reißmeter vor-her angerissen, oder es werden während des Ablän-gens geeignete Messhilfen mit der Motorsäge mitge-führt (z. B. fester Meterstab oder Laseranzeige). Dasgilt vor allem für verkaufsfähiges Holz.
Auch liegendes Holz kann beim Ablängen unterSpannung stehen, daher ist die Arbeitsweise in die-sem Fall ähnlich wie beim Aufarbeiten (erst Druck-seite ansägen, dann Zugseite). Das Schneiden in denWaldboden ist zu vermeiden, da die Kette hierbei sehrschnell stumpf wird.
Das Holz liegt nun fertig abgelängt im Wald. Miteinem Hebehaken, einer Handpackzange oder einerSeilwinde kann es nun an den Forstweg gezogen wer-den.
3.3.2 Scheitholzaufbereitung
Die Scheitholzaufbereitung folgt auf die Brennholz-werbung im Wald (Kapitel 3.3.1), bei der der aufgear-beitete Rohstoff (Stangen, Meterholz, Klötze) für dieeigentliche Zerkleinerung zur Verfügung gestelltwird. Die Aufbereitung umfasst das erneute Sägen,das Spalten und den Umschlag der Scheite.
3.3.2.1 Sägen
Kettensägen. Bei der Scheitholzaufbereitung spielendie Kettensägen, die das Haupthilfsmittel für dieBrennholzwerbung im Wald darstellen, nur noch eineuntergeordnete Rolle. Neben den benzinbetriebenen
Motorsägen, die in Kapitel 3.3.1.2 ausführlich beschrie-ben sind, werden bei der stationären Aufbereitungauch ortsgebundene elektrische Kettensägen verwen-det. Diese sind einerseits leiser als Benzinmotorsägen,so dass sie auch für die Holzaufbereitung in Siedlungs-nähe einsetzbar sind, zum anderen sind sie abgasfreiund eignen sich daher auch für Arbeiten in geschlosse-nen Räumen. Für diese Sägen wird ein normaler elek-trischer Anschluss mit 230 V benötigt; die Leistungs-aufnahme liegt zwischen 1,4 und 2,2 kW und dasGewicht zwischen 3 und 5 kg. Die Schwertlänge be-trägt 30 bis 40 cm. Für Brennholzarbeiten ist eine Elek-tro-Kettensäge mit 1,8 kW Leistung, 4 kg Gewicht und35 cm Schwertlänge empfehlenswert.
Kreissägen. Für die Brennholzaufbereitung werdenTischkreissägen, Rolltischkreissägen, Wippkreissä-gen oder Kombinationen dieser Typen verwendet.Kleinere Sägen haben einen 3,0 kW Wechselstrommo-tor (230 V Wechselstrom), sie sind aber nur bedingtfür die Brennholzaufbereitung geeignet. Die meistenKreissägen arbeiten daher mit 400 V Drehstrommotor,so dass Anschlussleistungen von 4,2 bis 7,5 kW mög-lich sind. Beim Stromverbrauch ist im Mittel von Wer-ten um ca. 0,4 kWh je Raummeter Scheitholz auszuge-hen, wobei Hartholz ca. 20 % mehr Energie benötigtals Weichholz /3-21/. Außer mit elektrischem Stromkann der Antrieb auch mit einer Traktorzapfwelle er-folgen.
Als Sägeblätter werden Durchmesser von 315 bis800 mm verwendet, die Blattdicke variiert zwischen1,8 und 3,2 mm. Eine für Brennholzarbeiten typischeAusrüstung stellt beispielsweise eine Wipp-Tisch-sägenkombination mit optionalem Zapfwellenantrieb,5,5 kW Motor (400 V Drehstrom), 700 mm Blattdurch-messer und 3 mm Blattdicke dar. Eine Liste mitAnbietern solcher Sägen findet sich im Anhang.
Bei der Arbeit mit der Kreissäge treten Lärmbelas-tungen von über 90 dB(A) auf, daher ist das Trageneines Gehörschutzes notwendig. Bei vorgespaltenenMeterholzscheiten, die auf 33 cm abgelängt werden,liegt die Produktivität des Kreissägeeinsatzes bei ca.2,5 Raummetern (Rm) je Arbeitskraftstunde (AKh)/3-21/.
Bandsäge. Bei einer Bandsäge rotiert ein flexibles Sä-geband, das um zwei Räder gespannt ist. Die Vorteileeiner Bandsäge liegen in der dünnen Schnittbreite,dem sauberen Schnitt und in der Möglichkeit, Bogen-oder kurvenförmige Schnitte anzubringen. Im Brenn-holzbereich ist dieser Sägentyp inzwischen selten ge-worden. Er wurde früher in fahrbaren Brennholzsä-
Abb. 3.9: Sägeschnittreihenfolge bei Spannungen im Holz /3-54/
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
28
gen verwendet, die von Lohnunternehmern zu denSägeplätzen gefahren wurden.
3.3.2.2 Spalten
Das Spalten von Holz wird weltweit immer noch zu ei-nem großen Teil in Handarbeit erledigt. Mittlerweilewerden aber in Mitteleuropa zunehmend rationellereund höher mechanisierte Verfahren angewendet.Nachfolgend werden die Verfahren vorgestellt. EineHerstellerübersicht zu den verschiedenen maschinel-len Spaltertypen und -bauarten findet sich im Anhang.
Manuelles Spalten. Für das manuelle Spalten werdenSpaltäxte und Spalthammer mit dazugehörigen Kei-len verwendet. Eine Übersicht über die gängigen Axt-typen wird in Kapitel 3.3.1.1 (vgl. Tabelle 3.2) vorge-stellt.
Bei großen Klötzen ist ein Spalthammer mit sei-nem großen Gewicht zu empfehlen, das gilt bei
Weich- und Hartholz. Bei kleineren Klötzen, die manmit einem Schlag spalten kann, wird die leichtereSpaltaxt verwendet. Für Hartholz wird eine etwasdickere Klinge als für Weichholz gewählt. Oft sindSpaltäxte aber für beide Holzarten geeignet. VieleSpaltäxte werden aber beim Treiben von Keilen leichtbeschädigt und unbrauchbar, wenn es sich nicht umein ausdrücklich auch für diesen Zweck geeignetesWerkzeug handelt.
Mechanische Keilspalter. Für die gewerbliche Zer-kleinerung bzw. Spaltung von gerücktem Holz zuofengängigen Holzstücken kommen hauptsächlichKeilspalter zum Einsatz. Sie sind vielfach als Schlep-peranbaugeräte mit Zapfwellenantrieb ausgeführt(Tabelle 3.3).
Beim Keilspalter wird ein Spaltkeil hydraulischüber einen Hubkolben in das eingeklemmte Holzgetrieben. Alternativ kann der Rohling auch gegeneinen fest stehenden Keil oder eine Klinge gedrückt
Tabelle 3.3: Merkmale verschiedener Bauarten von Holzspaltgeräten (Eine Liste mit Anbietern findet sich im Anhang.)
Bauartmax. Holz-länge (cm)
max. Holzdurch-messer (cm)
AntriebsartLeistung
(kW)mögliche Be-
schickungshilfe
Keilspalter, stehend
55–110 35 bis unbegrenzt
- Hydraulikmotor über Schlepperzapfwelle- Hydraulikmotor mit Elektroantrieb
1,5–22 Hubschwinge
Keilspalter, liegend
40–200 40 bis unbegrenzt
- Schlepperhydraulik direkt 2,2–30 Seilzug und Seil-winde
Spiralkegel-spalter
50–120 35–100 - Direktantrieb über Schlepperzapfwelle- Elektromotor direkt
4–15
Abb. 3.10: Bauarten von Keilspaltern /3-19/
Keilspalter mit vertikaler Arbeitsweise Keilspalter mit horizontaler Arbeitsweise und Hubschwinge
Bereitstellung von Festbrennstoffen
29
werden; dann wird nicht der Spaltkeil, sondern diegegenüberliegende Druckplatte bewegt, wobei Spalt-drücke von 5 bis 30 t aufgewendet werden. Beide Bau-arten werden sowohl bei vertikal als auch bei horizon-tal arbeitenden Geräten eingesetzt (Abb. 3.10). DerSpaltkeil kann auch als Spaltkreuz oder Mehr-fachspaltklinge ausgestaltet sein. Dadurch können miteiner einzigen Hubbewegung bis zu 8 Scheite gleich-zeitig erzeugt werden. Mehrfachspaltklingen werdenvor allem bei größeren Holzdurchmessern verwendet;hier überwiegt eine horizontale Arbeitsweise. Beieinigen Horizontalspaltern ist vor jedem Arbeitsgangzusätzlich eine Höhenanpassung der Mehrfach-spaltklinge möglich. Dadurch wird sichergestellt,dass auch bei wechselnden Durchmessern stets dieMitte des Holzquerschnitts angesteuert wird, um soeine gleichmäßige Scheitstärke sicherzustellen.
Bei größeren Holzdurchmessern kann eineBeschickungshilfe nützlich sein. Leistungsstarke verti-kal arbeitende Keilspalter werden daher gelegentlichmit Greifzange und Seilwinde ausgerüstet, um dasHeranrücken schwerer Holzstücke zu erleichtern. BeiSpaltern mit liegender Zerkleinerung werden Hub-schwingen eingesetzt. Eine oder mehrere unzerklei-nerte Holzrollen werden dabei auf die herun-tergelassene Schwinge geladen und anschließendhydraulisch auf eine Höhe angehoben, von wo aus siesich leicht in den Spalter hineinrollen lassen (Abb.3.10, rechts).
Die Durchsatzleistung derartiger Geräte hängt vonder Zahl der Bedienpersonen, der Bauart und Spalt-kraft des Gerätes, der Holzart, dem Holzzustand undvon der Vor- und Rücklaufgeschwindigkeit des Spalt-werkzeugs ab. Neuere Messungen zeigen, dass untergünstigen Voraussetzungen mit kleinen Senkrecht-spaltern ein Holzvolumen von ca. 0,8 Raummetern(Rm) je Arbeitskraftstunde (AKh) gespalten werdenkann, wenn vorgesägtes Holz mit 33 cm Länge ver-wendet wird. Auch beim Axtspalten liegt die mögli-che technische Gesamtarbeitsproduktivität kurzfristigauf einem ähnlichen Niveau, dauerhaft fällt sie jedochab. Bei größeren Senkrecht- oder Waagerechtspalternerreicht die in der Praxis gemessene Produktivität(Gesamtarbeitszeit) ca. 3 Rm/AKh /3-21/. Hinzukommt hier noch die Arbeitszeit für das Sägen aufEndgröße, sofern ofenfertige Kurzscheite (50, 33 oder25 cm) bereitgestellt werden sollen.
Keilspalter sind die bei weitem am häufigsten ein-gesetzte Spalterbauart. Ihr Platzbedarf ist verhältnis-mäßig gering. Bei der Aufstellung sind die inAbb. 3.11 dargestellten Richtwerte für den benötigtenArbeitsraum zu berücksichtigen.
Spiralkegelspalter. Bei diesen Geräten wird das Holzan einen rotierenden Spiralkegel gedrückt, der direktvon einer Schlepperzapfwelle oder von einem Elek-tromotor angetrieben wird. Der Kegel besteht ausspiralförmigen Windungen, die sich selbsttätig in dasarretierte Holzstück hineinbohren und dieses inFaserlängsrichtung aufspalten (Abb. 3.12). Da für dieKraftübertragung keine Hydraulikanlage erforder-lich ist, kann die Gerätetechnik stark vereinfacht wer-den. Allerdings ist das Unfallrisiko vergleichsweisehoch. Am häufigsten kommen diese Geräte als Zu-satzfunktion zu einer Kreissäge, an deren Antriebs-achse auch der Spiralkegelspalter angeschlossen wird,
Abb. 3.11: Typischer Platzbedarf beim Arbeiten mit Verti-kal- und Horizontalspaltern für die Holzaufbe-reitung
Abb. 3.12: Spiralkegelspalter /3-19/
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
30
zum Einsatz. Bei einer solchen kombinierten Anwen-dung liegt der maximale Durchmesser der Holzblöckebei ca. 30 cm. Spiralkegelspalter haben bisher nur einebegrenzte Verbreitung gefunden.
Wegen der hohen Unfallgefahr dürfen derartigeGeräte in Deutschland inzwischen nicht mehr vertrie-ben werden. Das betrifft sowohl Einzelgeräte (z. B. fürden Schlepperanbau) als auch den Einsatz als Zusatz-funktion einer Kreissäge. Lediglich für das Vorzerklei-nern von Stammenden, deren großer Querschnitt Pro-bleme beim Einzug in Hackern oder Schreddernbereiten würden, werden Spiralkegelspalter heutenoch in Kombination mit Kränen, kranbeschicktenGroßhackern oder Baggern angeboten.
3.3.2.3 Kombinierte Säge-Spaltmaschinen
Inzwischen werden auch zahlreiche kombinierteSysteme angeboten, mit denen das Holz in zwei auf-einanderfolgenden Arbeitsgängen gesägt und ge-spalten wird (sogenannte „Brennholzmaschinen“,Abb. 3.13). Das Rohholz, das einen Durchmesser vonbis zu 30 cm haben kann, wird von Hand oder überein Ketten- oder Gummiförderband bis zur einstellba-ren Anschlagplatte vorgeschoben und mit Hilfe einesKreissägeblatts abgetrennt. Danach fällt der Holz-block in eine Spaltrinne, wo der Spaltvorgang manuellausgelöst wird. Die fertigen Scheite werden meist aufein Transportförderband übergeben. Auf Grund derhohen Durchsatzleistungen finden solche Maschinenprimär bei kommerziellen Brennholzaufbereitern ihreEinsatzfelder. In der Praxis kommen kleine und großekombinierte Sägespaltmaschinen zum Einsatz. Beiden kleinen Maschinen sind meist zwei Arbeitskräfteerforderlich, ein Maschinist und ein Zubringer. Die inder Praxis gemessene Produktivität (Gesamtarbeits-zeit) erreicht hier Werte von 2 bis 6 Rm/AKh /3-21/.Beim Sägen und Spalten mit der großen kombiniertenSäge-Spaltmaschine ist dagegen nur eine einzelne Be-
dienperson erforderlich, die auch die Beschickung miteinem Kran durchführt. Hier ist mit Durchsatzleistun-gen von ca. 10 Rm/AkKh zu rechnen /3-21/. Derartigegroße Maschinen kommen primär bei kommerziellenBrennholzaufbereitern als stationäre Geräte zum Ein-satz.
3.3.2.4 Stapel- und Umschlagshilfen
Nach dem Sägen und Spalten muss das aufbereiteteScheitholz gesammelt, transportiert, umgeschlagenund eingelagert werden. Dies geschieht häufig manu-ell, oder es werden herkömmliche Geräte oder Trans-portmittel (Förderbänder, Anhänger etc.) verwendet.Speziell für Scheitholz werden aber auch besondereStapel- und Umschlagshilfen angeboten. Beispieledieser Geräte werden nachfolgend dargestellt.
Stapelrahmen. Der Stapelrahmen (Abb. 3.14) bestehtaus einem U-förmigen Metallrahmen (meist ca.1 m x 1 m). In diesen Rahmen werden zunächst meh-rere Gewebe- oder Stahlbänder bzw. Spanngurte ein-gelegt, mit denen das Holz nach dem Aufstapeln zu-sammengezurrt werden soll. Danach werden dieScheite (meist Meterholz) aufgeschichtet. Nun werdendie Bänder gespannt und fest verknüpft bzw. ver-klemmt. Anschließend kann der Stapel an den Bän-
Abb. 3.13: Funktionsweise einer kombinierten Säge-Spalt-maschine (schematisch)
Abb. 3.14: Stapelrahmen für Holzbunde (z. B. je 1 Rm)
Abb. 3.15: Verwendung eines Stapelrads (nach Forestballer /3-11/)
Bereitstellung von Festbrennstoffen
31
dern hängend (z. B. mit dem Frontlader) zur Lager-stätte oder zum Transportfahrzeug transportiertwerden. Gelegentlich werden diese Bunde auch beimAbnehmer mit einer speziellen Motorsäge, die ein ex-tra langes Schwert besitzt, noch im gebundenen Zu-stand auf die gewünschte Scheitlänge zersägt.
Stapelrad. Auch mit dem Stapelrad wird Scheitholzgebündelt. Dazu legt man den Spanngurt oder dasBindegarn in das Stapelrad bevor das Scheitholz imRahmen eingestapelt wird. Der Stapel wird nun ver-zurrt. Nun kann man das Stapelrad teilen, indem dieobere Hälfte abgetrennt wird. Der Stapel wird ab-schließend mit der unteren Hälfte des Stapelrades zurSeite gerollt (Abb. 3.15). Das Stapelrad gibt es in ver-schiedenen Größen für Scheitholzlängen von 25 cmbis 2 m. Der Vorteil des Stapelrads gegenüber demStapelrahmen liegt in seinem geringeren Umfang aufGrund der runden Form (ca. 3,5 m) gegenüber demStapelrahmen (ca. 4 m), bei gleichem Rauminhalt. Da-durch bleibt der Stapel auch nach dem Herausneh-men aus dem Rahmen fest zusammengezurrt.
Stückholz Bindeapparate. Für noch höhere Mechani-sierungsgrade sind verschiedene Bindeapparate er-hältlich, mit denen auch gestapelte Scheitbündel aus50- oder 33-cm-Scheiten „geschnürt“ werden können.Mit einer Wendeplatte ist es möglich, die Bündel zukippen, so dass Paletten mit mehreren Bündelringen,bei denen die Holzscheite dann senkrecht stehen, be-stückt werden können (Abb. 3.16).
Zum Binden werden (Mehrweg-)Spanngurte oderUV-stabiles (Einweg-)Erntegarn verwendet. Um beimanschließenden Sägen auch die unten liegendenScheite des Bundes problemlos durchtrennen zu kön-nen, sind nach dem ersten Säge-Durchgang die Bügelmit dem gesamten Stapelring auf einer Gleitschienezu drehen, so dass der Stapel schließlich vollständiggeschnitten werden kann. Die empfohlene Schwert-länge der hierfür verwendeten Motorsäge liegt bei70 cm.
Wenn der Wenderahmen mit 2 bis 4 gesägten Rin-gen (je nach gewählter Scheitlänge) voll gestapelt ist,kann er gekippt werden, um die radförmigen Bündelnun liegend auf eine spezielle Palette zu befördern.Die Palette wurde zuvor über die noch senkrecht ste-hende Palettengabel des Wenderahmens geschoben(Abb. 3.16). Für das Kippen wird beispielsweise einHubrahmen verwendet, der als Anbaugerät für dieDrei-Punkt-Hydraulik eines Schleppers angebotenwird. Möglich ist aber auch der Einsatz eines Kransoder eines Gabelstaplers, sofern ein spezieller Kran-bügel bzw. ein Staplerbalken für die Wendeplatte vor-handen ist. Will man die geschnürten Bündel nichtauf einer Palette stapeln, können die einzelnen Rund-stapel auch am Bindegurt hängend mit einem entspre-chenden Fahrzeug an den gewünschten Lagerorttransportiert werden. Der Gurt oder das Garn wirderst am Bestimmungsort (beim Endverbraucher) ent-fernt.
3.3.3 Techniken der Hackschnitzelerzeugung
Bei der Herstellung eines groben oder feinen Schütt-gutes aus Holz können schnelllaufende Hacker undSchredder oder langsamlaufende Zerspaner („Trom-melreißer“) eingesetzt werden. Bei den Hackern(Trommel-, Scheiben- oder Schneckenhacker) ist in derRegel eine geordnete Längszuführung parallelerBaum- oder Astteile zum Schneidaggregat erforder-lich. Schredder und Zerspaner erlauben dagegen aucheine Verarbeitung von Holzresten, die in Wirrlage zu-geführt werden. Die unterschiedlichen Technikenwerden im Folgenden näher dargestellt.
3.3.3.1 Hacker
Da die Hackschnitzelgröße und -form die Lager-,Transport- und Verwertungseigenschaften vielfachbeeinflusst, werden an die Hackertechnik sehr unter-schiedliche Forderungen gestellt. Dazu zählen u. a.:- gleichmäßige Kantenlängen zur Verbesserung der
Fließ- und Fördereigenschaften,
Abb. 3.16: Stückholzbindeapparat, hier mit Wendeplatte für einen Schlepperanbau-Hubrahmen (nach IBW /3-22/)
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
32
- Vermeidung von Überlängen durch vollständigeErfassung auch der feinen Zweige und Stile (zurVermeidung von Brückenbildung im Lager),
- saubere Schnittstellen und geringe Faser- oder Rin-denbeschädigung zur Verringerung der spezi-fischen Oberfläche des Hackguts (bessereLagerfähigkeit),
- Vermeidung von Fremdstoffaufnahme.Diese Ziele lassen sich durch Wahl der geeignetenHackertechnik, aber auch durch eine angepassteMaschineneinstellung, Bedienung und Instandhal-tung (z. B. Messerschärfe) erreichen.
Scheibenhacker. Der Scheibenhacker arbeitet haupt-sächlich nach dem Prinzip der schneidenden Zerklei-nerung. Das Hackorgan besteht dabei aus mehrerenMessern, die radial auf einer Schwungscheibe ange-ordnet sind (Abb. 3.17). Bei mobilen Systemen liegtdie Anzahl Messer meist zwischen zwei und vier. DasHolz wird über eine oder mehrere gegensinnig rotie-rende, profilierte Einzugswalzen auf diese Scheibe zu-geführt, wobei die Zuführrichtung in einem Winkelvon etwa 45° zur Scheibenebene orientiert ist, um denKraftbedarf beim Schnitt zu senken. Durch Messer-schlitze in der Schwungscheibe gelangen die ab-getrennten Schnitzel auf die Rückseite der Scheibeund werden dort über Wurfschaufeln („Windflügel“)in den Auswurfkanal geschleudert. Dessen Eingangkann durch Prallrippen abgedeckt sein, um ein weite-res Zerschlagen der Schnitzel durch die Wurfschau-feln, die in diesem Fall an ihrer Außenseite mit Fin-gern versehen sind, zu bewirken (Abb. 3.17). Auchdurch Verwendung eines Reibgitters im Scheiben-
gehäuse kann eine höhere Gleichmäßigkeit der Kan-tenlängen erzielt werden.
Die Schnittlänge wird hauptsächlich durch dieHöhe des Überstandes der Messerklingen über demScheibenrad bestimmt. Zur Erhöhung der Schnitt-länge und zur Anpassung an eine begrenzte Antriebs-leistung können einzelne Messer vollständig zurück-gesetzt werden. Bei der Herstellung von Grobhackgutbis 150 mm Schnittlänge wird eine Distanzplatte zwi-schen Scheibe und Messerhalterung angebracht.Durch Variation der Einzugsgeschwindigkeit lässtsich hierbei die tatsächliche Schnittlänge einstellen.
Trommelhacker. Bei diesen Geräten sind 2 bis 8durchgehende oder 3 bis 20 versetzt angeordnete Ein-zelmesser auf einer rotierenden, geschlossenen oderinnen hohlen Trommel befestigt (Tabelle 3.4). DieHolzzufuhr erfolgt rechtwinklig zur Trommelachse,wobei der Schnitt in einer Position stattfindet, in derein Winkel von ca. 25 bis 35° zum Gegenmesser vor-liegt. Wie bei den Scheibenhackern kann die Hackgut-länge durch Vor- oder Zurücksetzen der Messer ver-ändert werden. Meist werden Trommelhacker jedochmit einer Nachzerkleinerungseinrichtung in Form ei-nes auswechselbaren Prallsiebes sowie einer zusätzli-chen Gegenschneide ausgerüstet. Bei solchen Baufor-men wird der Hackgutaustrag durch ein Gebläseunterstützt. Trommelhacker stellen die Bauart dar, diein den höchsten Leistungsklassen angeboten wird;dies betrifft sowohl den maximalen Holzdurchmesser,der bei mobilen Geräten bis zu 450 mm betragenkann, als auch die technische Durchsatzleistung, diebei maximal 100 m3/h liegen kann (Tabelle 3.4).
Schneckenhacker. Bei diesem Hackertyp rotiert einekonisch verlaufende, meist waagrecht liegendeSchnecke in einem langgestreckten, ebenfalls konischverlaufenden Trichter. Der Grat der Schneckenwin-dungen besteht aus einer aufgeschweißten Hartme-tallkante, die zu einem glatten Messer angeschliffenwurde. Durch Rotation wird das Holz vom spitzenEnde des Schneckenkegels erfasst und eingezogen,wobei es unter ständigem Kraftschluss geschnittenwird. Der Austrag erfolgt wie bei den Scheiben-hackern über Wurfschaufeln, die am hinteren Ende ander Schneckenwelle aufgeschweißt sind. Die Hackgut-länge lässt sich beim Schneckenhacker kaum beein-flussen, sondern entspricht der Steigung der Schne-ckenwindungen. Auch ist die Beschickung auf Grunddes relativ engen Einzugstrichters bei sperrigem Ma-terial schwieriger als bei anderen Hackertypen.
Abb. 3.17: Schneidprinzip und Austragvorrichtung eines Scheibenradhackers mit Nachzerkleinerung (nach /3-23/)
Bereitstellung von Festbrennstoffen
33
Einsatzbereiche. Hacker der diskutierten Bauartenkönnen mobil oder stationär eingesetzt werden.
In stationären (nicht-versetzbaren) Anlagen kom-men meist Trommelhacker und gelegentlich auchScheibenhacker zum Einsatz. Sie werden im Regelfallmit einem Elektromotor entsprechender Leistungangetrieben; alternativ ist der Antrieb auch mit einemDieselmotor möglich. Zur Beschickung werden bei-spielsweise Förderbänder und Mobilkräne verwen-det.
Tabelle 3.4: Bauarten mobiler Hacker und ihre technischen Merkmale /3-19/
BauartSchneid-werkzeug
Einzugsartmax. Holz-
stärke (mm)Hacklänge
(mm)Kraftbedarf
(kW)max. Leistung
(m³/h)
Scheibenhacker 1–4 Messer
- ohne Zwangseinzug- 1 bis 3 Walzen
100–300 4–80(meist ein-stellbar)
8–105 2–60
Trommelhacker 2–8 durchge-hende oder3–20 Einzel-messer
- 2 Walzen- Walze und Stahlglie-
derband- 2 Stahlgliederbänder
180–450 5–80(meist ein-stellbar)
45–325 15–100
Schneckenhacker Schnecken-windung
- selbsteinziehend 160–270 20–80je nach Schnecke
30–130 5–40
Abb. 3.18: Platzbedarf bei Arbeiten mit mobilen Hackern Abb. 3.19: Scheibenradhacker für den Anbau in die 3-Punkt Hydraulik eines Schleppers
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
34
Alle drei Verfahren werden auch in mobiler (ver-setzbarer) Ausführung für die Erzeugung von Wald-hackschnitzeln angeboten. Eine Herstellerübersicht zuden verschiedenen Hackertypen und -bauarten findetsich im Anhang. Bei der Einsatzplanung ist einbestimmter Mindestplatzbedarf für das Arbeiten imWald oder am Betriebshof zu berücksichtigen. Typi-sche Planungswerte zeigt Abb. 3.18. Je nach Anforde-rung und Leistung stehen die nachfolgenden Geräte-bauarten zur Verfügung. - An- und Aufbauhacker. Anbauhacker sind meist klei-
nere und mittlere Hacker für den Zapfwellen-betrieb in der Front- oder Heckaufhängung einesSchleppers (Abb. 3.19). Sie werden von Hand odergelegentlich auch mit Hilfe eines Anbaukransbeschickt. Aufbauhacker sind dagegen fest odervorübergehend auf dem Chassis eines Trag- oderUniversalschleppers montiert und werden in derRegel über ein Wandlergetriebe durch denFahrzeugmotor angetrieben. Die Beschickungerfolgt meist durch einen angebauten Kran mitGreiferzange.
- Selbstfahrende Großhacker. Selbstfahrende Groß-hacker sind ausschließlich für die großtechnischeHackgutproduktion geeignet. Sie sind mit einerKranbeschickung ausgerüstet und besitzen meisteinen Ladebunker zur Aufnahme des Hackguts.Dieser Bunker hat ein Fassungsvermögen vonmaximal 25 m3; er ist entweder aufgesattelt oderbefindet sich auf einem angehängten Fahrwerk. DasHackgut wird durch Abkippen auf bereitgestellteLkw-Container oder andere Transportmittel (z. B.auch ein Shuttlefahrzeug) übergeben.
- Anhängehacker. Während die Anbau-, Aufbau- undSelbstfahrhacker vornehmlich für den mobilen Ein-satz in der Rückegasse oder auf der Holzeinschlag-fläche verwendet werden, sind die versetzbarenAnhängehacker eher für den Betrieb an der Wald-straße oder an einem größeren Holzlagerplatz kon-zipiert. Bei diesen Geräten befindet sich dasHackaggregat auf einem separaten Anhänger. Esbenötigt einen eigenen Antriebsmotor, da oft unab-hängig von der Zugmaschine gearbeitet wird. Mitsolchen Geräten sind beispielsweise beim überbe-trieblichen Einsatz Jahresdurchsatzleistungen von15.000 bis 20.000 Festmeter (Fm) möglich /3-8/. Fürkleine Hackgutmengen können Anhängehackerauch auf einachsigen Anhängern aufgebaut undvon einem Standardschlepper angetrieben werden.Diese handbeschickten Geräte besitzen teilweiseauch einen kippbaren Vorratsbunker für ca. 8 bis10 m3 Fassungsvermögen.
Der Leistungsbedarf beim Hacken variiert je nachHolzart, eingestellter Schnittlänge und Holzfeuchte.Für waldfrisches Holz liegt der spezifische Energiever-brauch beispielsweise zwischen 2 bis 5 kWh/t /3-6/. BeiVerwendung von Dieselkraftstoff im Antriebsmotormit etwa 30 % Wirkungsgrad entspricht dieser Energie-bedarf dem Einsatz von ca. 0,7 bis 1,7 l Dieselkraftstoffpro Tonne Hackschnitzel, d. h. etwa 0,2 bis 0,5 % der imHolz enthaltenen Energiemenge (bei 30 % Wasserge-halt). Bei trockenem Holz liegt der Energiebedarf fürdas Hacken – bezogen auf das Volumen – um ca. 18 %höher als bei waldfrischem Holz /3-6/.
3.3.3.2 Schredder und Zerspaner
Schredder. Bei Schreddern erfolgt die Zerkleinerungnicht – wie bei Hackern – durch schneidende Werk-zeuge, sondern durch eine Prallzerkleinerung. DerZerkleinerungseffekt beruht damit auf dem Brechenund Zertrümmern des Materials zwischen umlaufen-den Schlagwerkzeugen und einer fest stehenden, glat-ten oder kammartig ausgebildeten Brechplatte.
Die Funktionsweise ist mit der einer Hammer-mühle vergleichbar, wenngleich der Schredder eingrobkörnigeres Hackgut erzeugt und meist nicht miteinem Prallsieb ausgestattet ist. Wenn keine schnei-denden Messerklingen benutzt werden, kann einhoher Anteil an Fremdkörpern (z. B. Steine, Metalle)im Rohmaterial toleriert werden. Dann werden meistkeine fest stehenden Werkzeuge verwendet, sondernbewegliche Schlegel oder Schlaghämmer, die auswei-chen können und dadurch die Stöße elastisch abfan-gen.
Da das Hackgut bei dieser Zerkleinerungsart starkzersplittert wird und eine raue Oberfläche besitzt, istes im Frischzustand einem schnellen biologischenAbbau unterworfen (Kapitel 3.4.1). Deshalb werdenSchredder auch bevorzugt zur Aufbereitung vonMulchmaterial oder Kompostsubstraten verwendet.
Die Beschickung erfolgt meist in Wirrlage und oftmit Hilfe eines Krans oder Förderbandes, wobei auchAnlagen mit Füllbehälter verwendet werden können(„Tub Grinder“). Schredder werden – ähnlich wieHacker – sowohl stationär als auch mobil eingesetzt.
Zerspaner. Zerspaner sind langsamlaufende Zerklei-nerer. Die schneidenden oder brechenden Werkzeugebefinden sich auf einer oder mehreren gegensinnigrotierenden Ringelwalzen, die über Zahnräder, Kettenoder hydraulisch angetrieben werden. Die Arbeits-werkzeuge sind gekrümmte fingerförmige Meißeloder Reißhaken. Bei mehreren gegensinnig arbeiten-
Bereitstellung von Festbrennstoffen
35
den Rotoren wird zwischen den Walzen je eineSchneidfurche ausgebildet, in der das Material zer-splittert (Abb. 3.20). Rotoren, die mit Brechplatten be-stückt sind, benötigen eine Gegenschneide. Zur Kali-brierung der erzeugten Partikelgrößen lassen sichauswechselbare Lochsiebe verwenden.
Zerspaner werden u. a. zum Brechen sperrigerAbfallhölzer (z. B. Palettenholz, Fensterrahmen, Alt-möbel) und von grobem Müll aller Art verwendet.Dabei kann meist ein hoher Anteil an Störmaterialien(z. B. Metalle) toleriert werden.
3.3.4 Brikett- und Pelletherstellung
In Allgemeinen wird unter Pellets ein körniges, ver-dichtetes Schüttgut verstanden (z. B. werden zylindri-sche Pelletformen mit 5 bis 8 mm Durchmesser für dieVerwendung in Kleinfeuerungsanlagen und solchemit 10 bis 12 mm Durchmesser für mittlere Anlagen-leistungen eingesetzt). Als Holzbriketts werdendagegen meist größere überwiegend stapelbare läng-liche Formen von Stückgütern bezeichnet; allerdingskommen auch kürzere und runde Formen, ähnlichwie bei der „Eierkohle“, als Schüttgutbriketts vor. Pel-lets haben unebene „Abbruchkanten“, während Bri-ketts in der Regel regelmäßige Formen mit glatten ge-schnittenen Kanten aufweisen.
Durch eine Brikettierung und Pelletierung ist einHöchstmaß an Homogenität bezüglich der physika-lisch-mechanischen Merkmale der Brennstoffeerreichbar. Die Vorteile dieser Aufbereitungsformensind u. a.- hohe volumetrische Energiedichte und die damit
verbundenen logistischen Vorteile,- günstige Fließ- und Dosiereigenschaften,- Feuchtereduktion durch den Verdichtungsvorgang,- Möglichkeit zur Verwendung von Zuschlagstoffen
zur Veränderung der chemisch-stofflichen Brenn-stoffeigenschaften,
- hohe Lagerstabilität (kein biologischer Abbau).
Diesen Vorteilen steht vor allem der Nachteil erheb-lich höherer Produktionskosten gegenüber /3-14/.
Brikettier- und Pelletieranlagen für Holzbrenn-stoffe werden unter anderem zur Aufbereitung vonHolzresten aus Sägewerken oder bei Sekundärverar-beitern von Holz eingesetzt (u. a. für Sägemehl,Späne, Holzstaub). Pelletieranlagen sind auch in derFuttermittelindustrie (z. B. in Grünfuttertrocknungs-anlagen) im Einsatz. Die Bindemechanismen der Pel-letier- und Brikettierung beruhen auf der Herstellungeiner formschlüssigen Bindung durch Vernetzungvon Fasern und auf der Bildung von Festkörperbrü-cken durch die verklebende Wirkung von Inhalts-stoffen (Eiweiß, Pektin, Wachs, Stärke). Die Ausbil-dung solcher Festkörperbrücken kann durchentsprechende Zuschlagstoffe verstärkt werden. FürBiobrennstoffe sind hierfür in Deutschland Bindemit-tel aus Stärke, pflanzlichem Paraffin oder Melassezugelassen (vgl. Kapitel 4). Nachfolgend werden dieHerstellungsverfahren beschrieben.
3.3.4.1 Brikettierung
Die Brikettierung von Biomasse kann nach demStrangpress- oder dem Presskammerverfahren erfol-gen. Bei den Strangpressen werden überwiegend diesogenannten Kolbenstrangpressen eingesetzt. Dabeiwird das zu verpressende Material zum Teil vorver-dichtet und in den zylindrischen Presskanal einge-führt, in dem sich ein Kolben hin und her bewegt.Dieser Kolben wird entweder mechanisch über einenmit Schwungmassen versehenen Kurbeltrieb (Abb.3.21) oder hydraulisch angetrieben. Das zugeführte
Abb. 3.20: Langsam laufender Zerspaner /3-19/
Abb. 3.21: Arbeitsweise einer Kolbenstrangpresse mit schwungmasseunterstütztem Antrieb /3-19/
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
36
Material wird gegen das bereits verdichtete gedrückt,so dass ein Materialstrang entsteht, der im Rhythmusder Kolbenstöße aus dem Pressraum austritt. Der be-nötigte Gegendruck wird durch Reibung im Press-kanal aufgebaut. Er lässt sich durch eine einstellbareVerjüngung im hinteren Presskanalabschnitt regeln.Durch Reibung und Druck (bis ca. 1.200 bar) kommtes zu einer starken Aufheizung des Presslingsstran-ges, deshalb ist eine gezielte Kühlung erforderlich. Beigrößeren Brikettieranlagen wird daher ein Kühlwas-serkreislauf durch spezielle Kühlkanäle im Austritts-kopf des Formkanals geleitet. Zusätzlich wird deraustretende Brikettstrang über eine nachgeschalteteAuskühlschiene geleitet, die eine Gesamtlänge von biszu 40 m besitzen kann. Am Ende dieser Schiene wirdder Strang meist auf eine vorgegebene Länge zuge-schnitten bzw. gebrochen. Je nach Abmessung wirddadurch entweder ein Schüttgut oder ein Stapelguterzeugt.
Um eine möglichst hohe Dichte und Abriebfestig-keit zu erreichen ist eine ausreichende Vorzerkleine-rung und Trocknung (unter 13 % Wassergehalt) desAusgangsmaterials notwendig. Unter diesen Bedin-gungen werden Einzeldichten der Presslinge zwi-schen 1,1 und 1,25 g/cm3 erzielt. Es werden Anlagenim Leistungsspektrum von 25 bis 1.800 kg/h angebo-ten. Bei Briketts betragen die Presslingsdurchmesserzwischen 40 und 100 mm, wobei der Bereich zwischen50 und 70 mm besonders häufig ist. Beim spezifischenEnergiebedarf ist mit 50 und 70 kWh/t zu rechnen(ohne Zerkleinern und Trocknen) /3-51/. Neben demrunden Querschnitt lassen sich auch eckige Formenmit oder ohne abgerundete Kanten herstellen. Hierfürist allein die Querschnittsform des Formkanals ver-antwortlich.
Im Unterschied zu den Strangpressen erfolgt dieVerdichtung beim Presskammerverfahren diskontinu-ierlich. Das zu verpressende Material wird zunächstvorverdichtet und dann der eigentlichen Presskam-mer zugeführt. Diese besteht aus einer festen Formmit unveränderlichen Abmessungen, in die das Mate-rial meist hydraulisch eingepresst wird. Bei diesemVerfahren sind geringere Reibungskräfte zu überwin-den als bei den Strangpressen. Daher ist der spezifi-sche Energiebedarf mit ca. 20 kWh/t relativ niedrig/3-51/. Allerdings ist auch die Durchsatzleistunggering. Die Anforderungen an die Brikettqualitätregelt unter anderem die DIN-Norm 51 731 /3-7/ (vgl.Kapitel 4).
3.3.4.2 Pelletierung
Zur Pelletierung von Biomasse kommen hauptsächlichKollergangpressen zum Einsatz. Bei diesem Verfahrensind 2 bis 5 Rollen („Koller“) an einer bzw. mehrerengekreuzten Achsen angebracht, die in ihrer Mitte einevertikale (bei Flachmatrizenpressen) oder horizontale(bei Ringmatrizenpressen) Drehachse besitzen.
Bei der Ringmatrizenpresse (Abb. 3.22) verharrendie Kollerachsen in starrer Position, während dieMatrize angetrieben wird. Die einzelnen Koller rotie-ren dabei um die eigene Achse; sie werden meist pas-siv durch Reibung mit der Matrize bzw. deren Press-gutauflage angetrieben. Das Material wird dabei indie Bohrungen der Matrize hineingepresst und dortverdichtet. Die am Ende der Bohrungen austretendenPresslinge können auf der anderen Seite der Matrizedurch Abschermesser auf die jeweils gewünschteLänge gekürzt werden.
Wie bei der Brikettierung kommt auch für diePelletierung nur feines und trockenes Material inFrage. Der Feuchteverlust durch die im Prozess statt-findende Aufheizung (Reibungsenergie) beträgt nurca. 1 bis 2 Wassergehalts-Prozentpunkte. Der spe-
Abb. 3.22: Arbeitsweise einer Kollergangpresse mit Ring-matrize /3-16/
Bereitstellung von Festbrennstoffen
37
zifische Energieaufwand für die Pelletierung variiertje nach Vorbehandlung (z. B. Zerkleinerung, Trock-nung, Vorwärmung). Ohne die Energieaufwendun-gen für das Zerkleinern, Fördern, Beschicken undKühlen – die in der Summe meist höher liegen als diedes eigentlichen Pelletiervorgangs – ist mit ca. 40 kWhpro Tonne zu rechnen, das entspricht ca. einem Pro-zent der im Brennstoff enthaltenen Energie. Aller-dings handelt es sich hierbei um mechanische Ener-gie, die ihrerseits unter weiteren Verlusten hergestelltwerden muss. In Primärenergieeinheiten ist somit mitca. 120 kWh zu rechnen. In der Summe aller Aufwen-dungen schlägt der gesamte Pelletierprozess mit ca. 4bis 6 % der Brennstoffenergie zu Buche.
Die Anforderungen an die Pelletqualität regelnunter anderem die DIN-Norm 51731 /3-7/ und dieÖNORM 7135 /3-41/ (vgl. hierzu Kapitel 4).
3.4 Lagerung
Die Lagerung dient der Überbrückung der Zeitspannezwischen dem Anfall der Biomasse und ihrer energe-tischen Nutzung. Im Fall von Scheitholz erfüllt sieaber auch den Zweck einer allmählichen Brennstoff-trocknung (Kapitel 3.5). Die hierbei auftretenden Risi-ken und die verwendeten Techniken werden nachfol-gend angesprochen.
3.4.1 Lagerungsrisiken
Die Lagerung biogener Materialien ist – vor allem fürSchüttgutbrennstoffe – mit einer Reihe von Risikenverbunden. Im Wesentlichen sind dies /3-20/: - Substanzverlust durch biologische Prozesse (Ver-
lustrisiko),- Selbstentzündung (Brandrisiko),- Pilzwachstum und Pilzsporenbildung (Gesund-
heitsrisiko),- Geruchsbelästigung (Umweltrisiko),- Wiederbefeuchtung bzw. Umverteilung des Was-
sergehaltes (Qualitätsrisiko).Viele dieser Risiken (Substanzabbau, gesundheitlicheGefahren) treten in nennenswertem Maße lediglichbei feuchten Holzhackschnitzeln oder Rinde auf. Siesind vor allem auf biologische Vorgänge zurückzu-führen und werden nachfolgend erläutert.
Selbsterhitzung und Selbstentzündung. Frisch ein-gelagerte feuchte lignocellulosehaltige Biomasse er-hitzt sich zunächst hauptsächlich durch die Respira-tion der noch lebenden Parenchymzellen. Ab einer
Temperatur von 40 °C kommt diese Respiration dannweitgehend zum Erliegen. Die tatsächlich beobachteteweitere Wärmeentwicklung dürfte deshalb auf denMetabolismus von Pilzen und Bakterien zurück-zuführen sein /3-24/. Pilze können Temperaturen bisetwa 60 °C überleben, während thermophile Bakte-rien ihre Aktivität erst bei mehr als 75 bis 80 °C ein-stellen. Trotzdem kann sich lignocellulosehaltige or-ganische Substanz während der Lagerung unterbestimmten Bedingungen auf noch höhere Tempera-turen erwärmen. Die Ursachen für diesen weiterenTemperaturanstieg bis 100 °C und ggf. darüber sindjedoch noch nicht vollständig geklärt.
Oberhalb von 100 °C setzt schließlich die thermo-chemische Umwandlung bzw. eine chemische Oxi-dation ein, die bis zur Selbstentzündung führen kann.Diese Gefahr besteht vor allem bei der Einlagerungvon feuchten Heuballen sowie – wenngleich seltener –bei fein zerkleinerten feuchten Holzbrennstoffen (z. B.Sägemehl, Rinde). Bei solchen Sortimenten kann dieentstehende Wärme auf Grund der behindertennatürlichen Konvektion und der geringen Wärmelei-tung oft nicht ausreichend abgeführt werden.
Eine Hygienisierung des Brennstoffs durch Tem-peraturen um 80 °C findet nicht statt. Die Mikroorga-nismen verharren statt dessen in einem Ruhezustand;deshalb ist nach der Abkühlung eine rasche Wiederer-wärmung möglich /3-6/.
Die Geschwindigkeit, mit der der Temperaturan-stieg verläuft, hängt von verschiedenen Kriterien ab.Hierzu zählen- Wassergehalt,- Materialstruktur (spezifische Oberfläche und
Partikelgrößenverteilung),- Materialdichte,- eingelagerte Menge (Lager- bzw. Schütthöhe), - Ort und Art der Lagerung (z. B. mit/ohne
Abdeckung, außen/innen, Luftzutritt),- Brennstoff- bzw. Biomasseart, - Verunreinigungen, - Einlagerungs- und Umgebungstemperatur und- Anfangsbefall mit Bakterien oder Pilzen. Bei optimalen Wachstumsbedingungen für Pilze undBakterien (z. B. bei Wassergehalten um 40 %) erfolgtdie Erwärmung bereits nach wenigen Tagen (Abb.3.23). Dagegen findet bei entsprechend niedrigenTemperaturen (z. B. unter Dauerfrostbedingungen)kein Abbau des organischen Materials statt, wenn derBrennstoff nicht bereits zuvor schon erwärmt war.
Substanzverluste. Infolge von Pilzwachstum undbakterieller Aktivität kommt es zu einem Abbau von
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
38
Trockenmasse, d. h. zu Verlusten an brennbarer orga-nischer Substanz. Zur Minimierung solcher Verlustemuss die biologische Aktivität möglichst unterbun-den werden. Dazu bieten sich die folgenden Maßnah-men an, die insbesondere bei gefährdeten Brennstof-fen wie Hackschnitzel oder Rinde sinnvoll sind: - Vermeidung von stumpfen Schneidwerkzeugen
oder Schreddern (bei feucht eingelagerten Hack-schnitzeln),
- Herbeiführen eines geringstmöglichen Wasserge-halts bei der Einlagerung,
- Vermeidung von Nadeln und Blättern als leichtmikrobiell angreifbare Substanzen,
- Minimierung der Lagerdauer,- Niederschlagsschutz,- guter Luftzutritt (Wärme- und Feuchteabfuhr),- optimale Schütthöhe,- möglichst grobe Materialstruktur bei Langzeitlage-
rung (Verbesserung des Luftzutritts),- aktive Trocknung oder Belüftungskühlung.Oft sind die genannten Maßnahmen nicht immer invollem Umfang möglich. Daher sind Substanzverlustein den meisten Fällen einzukalkulieren. Im Allgemei-nen gelten hierfür die Orientierungswerte in Tabelle3.5. Trockenmasseverluste können aber auch – zumin-dest teilweise – kompensiert werden, wenn der Was-sergehalt im Lagerzeitraum absinkt, wodurch sich deraktuelle Heizwert (bezogen auf 1 kg Masse inkl. Was-ser) erhöht.
Auch bei der Trocknung durch eine aktive Belüf-tung bleibt das frisch eingelagerte Material noch eineWeile lang biologisch aktiv, so dass mit Gesamtverlus-ten von ca. 4 % gerechnet werden muss (Tro-ckenmasse). Bei zeitweiliger Belüftungskühlung, dieein gewisses Maß an Selbsterwärmung zulässt (Kapi-
tel 3.5.2.2), verdoppeln sich diese Verluste auf ca. 7 bis8 % /3-38/.
Pilzwachstum und Gesundheitsrisiken. DasPilzwachstum ist nicht nur wegen der damit verbun-denen Trockenmasseverluste sondern auch wegen derGesundheitsgefährdung durch freigesetzte Pilzsporenvon Bedeutung.
Bei Holz wird unterschieden zwischen Pilzen, diedie Moderfäule verursachen (Ascomyceten, Deutero-myceten) sowie Weiß- und Braunfäulepilzen (Basidio-myceten). Bei längerfristiger Lagerung sind letzterehauptverantwortlich für den mikrobiellen Holzabbau.Während Moder- und Braunfäulepilze hauptsächlichCellulose und Hemicellulose zerstören, können Weiß-fäulepilze auch Lignin abbauen. Da Lignin normaler-weise nur schwer abbaubar ist, erhöht sich häufig seinAnteil bei der Lagerung (ca. 1 bis 3 Prozentpunkte beimehrmonatiger Lagerung /3-33/). Es kann aber auchein selektiver Ligninabbau durch Weißfäulepilze statt-finden. Je nachdem welcher Prozess überwiegt,erhöht oder vermindert sich der Heizwert. Das liegtdaran, dass Lignin einen deutlich höheren Heizwertals z. B. Cellulose aufweist (Kapitel 4), so dass sichVeränderungen bei diesem Holzbestandteil besondersstark auswirken.
Schimmelpilze (d. h. Aspergillus, Penicillium) tra-gen nur unwesentlich zum Substanzabbau bei, da siezunächst nur die auf der Oberfläche der Biomassebefindlichen Nährstoffe nutzen.
Das gesamte Pilzwachstum wird von einer Viel-zahl unterschiedlicher Größen beeinflusst /3-20/. Zuden Wichtigsten zählen die Temperatur und der Was-sergehalt. Die für das Pilzwachstum geltendenOptima sind in Abb. 3.24 dargestellt.
Abb. 3.23: Typischer Verlauf des Temperaturanstiegs bei der Hackgutlagerung in Abhängigkeit vom Wassergehalt /3-6/
Tabelle 3.5: Jährliche Trockenmasseverluste bei der Holzla-gerung in Haufen im Freien, (z. T. mehrmona-tige Lagerung auf 1 Jahr hochgerechnet, nach /3-20/)
Material / LagerartVerlust
(% TM/a)
feines Waldhackgut, frisch, unabgedeckt 20 bis >35
feines Waldhackgut, getrocknet, abgedeckt 2 bis 4
grobstückiges Waldhackgut (7 bis 15 cm), frisch, abgedeckt
ca. 4
Rinde, frisch, unabgedeckt 15 bis 22
Holzstangen (Fichte, Kiefer), frisch, unabgedeckt
1 bis 3
junge Ganzbäume (Pappel, Weiden) frisch, unabgedeckt
6 bis 15
Bereitstellung von Festbrennstoffen
39
Risiken für die menschliche Gesundheit gehen vorallem von den Pilzsporen aus, die sich bei der Lage-rung bilden können und die bei der Manipulation desBrennstoffs (d. h. bei Um- bzw. Auslagerungsvorgän-gen) in die Atemluft gelangen können. Sie sind Auslö-ser für verschiedene Arten von Gesundheitsschädenwie den Mykoallergosen und den Mykotoxikosen. Beiden Mykoallergosen spricht man auch von „Holz-schnitzel-Alveolitis“ oder allgemein von „exogen aller-gischer Alveolitis“ (EAA), eine allergische Spätreak-tion, die von wiederholt eingeatmeten organischenStäuben hervorgerufen wird /3-9/. Sie war früher auchals „Farmerlunge“ bekannt. Mykotoxikosen sind dage-gen Vergiftungen, die von den Stoffwechsel- und Zell-bestandteilen der Pilze selbst ausgelöst werden.
Zur Vermeidung von Erkrankungen können eineVielzahl von Maßnahmen genannt werden /3-9/:- Holz soll möglichst in ungehackter Form vorlagern
bzw. vortrocknen.- Die Lagerdauer der Schnitzel ist kurz zu halten
(Anhaltswert: drei Monate).- Es sollten möglichst wenig Grünanteile (Nadeln
oder Laub) eingelagert werden.
- Grobhackgut (ab 50 mm) trocknet besser, wodurchdie Pilzentwicklung langsamer ist. Der Anteil derFeinfraktion soll niedrig sein.
- Das Hackschnitzellager ist möglichst entfernt vonArbeits- und Wohnplätzen anzulegen und dieHaupt-Windrichtung ist zu beachten.
- Die räumliche Ordnung sollte die Verwendung inder Reihenfolge der Einlagerung ermöglichen.
- Heizräume und Lager müssen möglichst saubergehalten werden.
- Bei Außenlagerung sollen die Haufen in Form vonSpitzkegeln ausgebildet werden, damit die Durch-feuchtung bei Regen möglichst gering bleibt.
- Bei Innenlagerung ist bei gleicher Schütthöhe dieDammform vorzuziehen.
- Die Lagerräume sollen hoch und zugig sein, damitKondensation über den Haufen verhindert wird.
- Bei Innenlagerung (Bunker) soll ein Abluftsystemvorhanden sein.
- Die Abluft aus der Lüftung kann direkt in denBrennraum geleitet werden, wo die Sporen ver-brannt werden.
- Kaltlufttrocknung, Kaltbelüftung und Lagerung inüberdachten Draht- oder Holzgitterkästen hat sichals günstig erwiesen und ist somit zu empfehlen.
- Nie Kleider, Nahrungs- oder Genussmittel in Räu-men aufbewahren, in denen Hackschnitzel gelagertwerden.
In größeren Anlagen ist die hohe Mechanisierung undAutomatisierung von Umschlagprozessen hilfreich.Hier werden auch Fahrzeugkabinen mit Mikrofilternausgerüstet, und es werden spezielle Schutzhelme mitmikrofiltrierter Atemluft verwendet.
3.4.2 Lagerungstechniken
3.4.2.1 Scheitholz
Lagergestaltung. Die Lagerung findet sowohl imFreien als auch unter Dach statt. Eine Lagerung aufFreiflächen ist in der Praxis vor allem bei unauf-bereitetem oder teilaufbereitetem Holz weit ver-breitet. Dabei sollte sichergestellt werden, dass eineSekundärverschmutzung minimiert wird. Gleichesgilt auch für den Schutz vor Bodenfeuchtigkeit. AlsUntergrund eignen sich Holzplanken, Paletten odertrockener Kiesboden. Für den Umschlag mit Hilfe vonLadefahrzeugen (z. B. Frontlader, Radlader) ist meistzusätzlich eine belastbare Bodenplatte (Beton,Asphalt, Verbundsteinpflaster) erforderlich. Alter-nativ können hierfür auch Holzkonstruktionen inFrage kommen; zum Beispiel in halboffenenGebäuden mit Lagerböden aus hohl liegenden Rund-hölzern.
Ofenfertig aufbereitetes Brennholz sollte im Freiennicht ohne Regenschutz lagern, damit es für die Ver-brennung ausreichend trocken ist. Eine Wiederbe-feuchtung ist in jedem Fall durch eine mobile Abde-ckung (z. B. Plane) oder durch eine festeÜberdachung (z. B. verlängerte Dachtraufe) zu ver-hindern. Dabei ist darauf zu achten, dass ein natürli-cher Luftzutritt zum Holzstoß von allen Seiten her
Abb. 3.24: Temperatur- und Wassergehaltsansprüche holzabbauender Pilze (nach /3-12/)
0 20 40 60 80 100Wassergehalt, w
Temperatur-10 0 10 20 30 40
abnehmendes Wachstum
optimales Wachstum
abnehmendes Wachstum
praktisch keinWachstum
praktisch keinWachstum
praktisch keinWachstum
Pilzwachstum
optimales
WachstumPilzwachstum
°C
% (FM)
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
40
möglich ist, damit die im Lager entstehende feuchteLuft abgeführt werden kann. Für eine qualitätsgüns-tige Lagerung sind folgende Bedingungen zu beach-ten: - Holzstapel regengeschützt abdecken,- trockenen Untergrund schaffen, möglichst mit Luft-
zutritt (Rundholz, Paletten etc.),- als Lagerort möglichst windexponierte Fläche wäh-
len (z. B. Lagerung am Waldrand anstatt im Wald), - Abstand zu Gebäudewänden oder zwischen den
Holzstapeln mindestens ca. 10 cm (Abb. 3.25),- an Gebäudewänden sonnenzugewandte Seite
bevorzugen, - falls möglich Tagesverbrauch an Brennstoff in
beheizten Räumen (z. B. im Aufstellraum der Feue-rung) bevorraten (Brennstoffvorwärmung!),
- bei Lagerung in Gebäuden ohne besondereFeuerschutzeinrichtungen ist die maximal zulässigeBrennstoffmenge zu beachten, d. h. maximal 15 tHolzbrennstoff (entspricht 34 Raummeter (Rm)Buchenscheitholz bzw. 49 Rm Fichtenscheitholz,jeweils lufttrocken, 33 cm Scheite, geschichtet).
Als Regenschutz-Abdeckung kommen verschiedeneMaterialien in Frage. Hierzu zählen z. B. Dachpappen,Kunststoffplanen oder Eindeckmaterialien aus Profil-blech. Zur Vermeidung von Windangriff muss die Ab-deckung befestigt bzw. beschwert werden. Bei dün-nen Kunststoffplanen wird die Abdeckungsinnvollerweise haubenartig ausgeführt, indem die
Plane an den Kanten des Stapels nach unten um ca. 20bis 30 cm abknickt, damit sie mit einer Holzlatte fest-genagelt werden kann. Die Seiten des Stapel müssendabei aber weitgehend offen bleiben, um die Durch-lüftung nicht zu behindern.
Trocknungsverlauf. Unmittelbar mit Lagerbeginnsetzt beim frisch geschlagenen Holz schon in denWintermonaten die Trocknung ein. Ab März steigendie maximalen monatlichen Trocknungsraten auf biszu 10 Wassergehalts-Prozentpunkte. Das zeigen Ver-suche, die an zwei bayerischen Standorten (Freisingund Kempten) durchgeführt wurden /3-21/. In einemwarmen Sommer (z. B. 2003) kann das im Dezemberfrisch geschlagene Holz bei günstigen Lagerungsbe-dingungen bereits im Juli den für die Verbrennung inScheitholzfeuerungen geforderten Maximalwasserge-halt von 20 % unterschreiten (Abb. 3.26). Die Unter-schiede zu einem feuchteren Sommer (hier: 2004) sinddabei eher gering. Fichtenholz trocknet ab Mai schnel-ler als Buchenholz, aber in einem Raummeter Buchen-holz ist die absolute Wassermenge trotz des niedrige-ren Start-Wassergehalts auch höher /3-21/. Letztlichtritt das Erreichen der 20 % Marke für den Wasserge-halt aber trotz der höheren Rohdichte der Buche etwagleichzeitig ein. Im April ist der Wasserverlust amhöchsten, wobei monatliche Raten um 90 Liter proRaummeter (Rm) erreicht werden. Ab Septembernimmt das Holz wieder Feuchtigkeit aus der umge-benden Luft und durch Niederschläge auf, so dasszwischen Oktober und Dezember eine Rückbefeuch-tung von monatlich ca. 5 l/Rm eintritt.
Abgedecktes Holz trocknet in den Wintermonatenzunächst etwas rascher; diesen Vorsprung kann dasnicht abgedeckte Holz jedoch in den Sommermonaten
Abb. 3.25: Stapelung von Scheitholz an Gebäudewand (ab ca. 0,5 m Scheitlänge)
Abb. 3.26: Wassergehaltsverläufe bei der Lagerung von Meterholz. Lagerart: außen, abgedeckt, gespal-ten. Standort: Freising /3-21/
Bereitstellung von Festbrennstoffen
41
wieder aufholen (Abb. 3.26). Eine Abdeckung ist aberdennoch als Niederschlagsschutz sinnvoll, insbeson-dere an regenreichen Standorten. Ab September kanndadurch auch die über das Winterhalbjahr beobach-tete Wiederbefeuchtung reduziert werden. Unter die-sem Gesichtspunkt ist eine überdachte Lagerung ambesten geeignet, vorausgesetzt, dass es sich um einenhalboffenen Schuppen oder um winddurchlässigeAußenwände handelt.
Ungespaltenes Holz muss im Vergleich zu gespal-tenem Holz etwa zwei (Sommer-)Monate längertrocknen, um unter 20 % Wassergehalt zu gelangen(Abb. 3.27). Um eine höhere Sicherheit über das Errei-chen der 20 % Zielmarke bis zum Herbst zu erhalten,ist es daher empfehlenswert, die Rundlinge mit mehrals ca. 10 cm Durchmesser noch vor Lagerbeginn zuspalten.
Unter günstigen Lagerungsbedingungen kann somitabgedecktes gespaltenes Scheitholz, das im Winter ge-schlagen und gespalten wurde, im späten Sommernach einer Lagerdauer von neun Monaten schon ofen-fertig getrocknet sein. Voraussetzung hierzu ist aller-dings die Wahl eines trockenen, windigen Lagerortesmit ausreichendem Abstand der Holzstapel voneinan-der und von Hauswänden; diese Bedingungen sindbeispielsweise bei einer Lagerung im Wald nicht gege-ben. Unter diesen Voraussetzungen, die zumindestfür den süddeutschen Klimaraum gelten, sind auchdie Unterschiede im Trocknungsverlauf bei den ver-schiedenen Holzarten vernachlässigbar /3-21/. DasGleiche gilt auch für die Verluste an Trockenmassedurch biologischen Abbau. Beispielsweise ist bei einerzweijährigen Lagerung mit Gesamtverlusten von ca.2,5 % (unter Dach) bis ca. 5 % (im Freien) zu rechnen/3-21/.
Lager- und Transportbehälter. Wenn das Scheitholznicht beim Endverbraucher sondern im Handel bzw.beim Erzeuger (zwischen-)gelagert wird, kann dieVerwendung von Transportbehältern sinnvoll sein.Eine Auswahl von gängigen Systemen für den ge-werblichen Handel bietet Abb. 3.28. Die Behälter sind
Abb. 3.27: Trocknungsverlauf von frisch gespaltenen und ungespaltenen Meterscheiten (Buche). Lager-ort: Freising, unter Dach /3-21/
Langgut-Stapelgestell lackiert, mit 4 Kranhaken, Tragfähigkeit: 1 t Abmessungen:1300 x 700 x 700 mm, 1500 x 870 x 600 mm, 1200 x 800 x 700 mm (mit abnehmbaren Holmen)
Langgut-Sicherheitsgestell lackiert, mit abnehmbaren Holmen, Absicherung des Lagergutes gegen Verrut-schen durch Seitenbleche,Abmessungen:1455 x 915 x 620 mm, Auszugslänge der Schutz-bleche: 1,60 bis 3,02 m
Holzschalungsträger-Palette lackiert, Tragfähigkeit 1,5 tAbmessungen: 1600 x 1050 x 900 mm
Gitterbox-Palette lackiert, Maschenweite: 50 x 50 x 4 mmmit gesticktem Stahlblech-boden 1,5 mm stark,Abmessungen: 1300 x 700 x 700 mm oder1500 x 870 x 600 mm
Materialbox feuerverzinkt, mit Wasser-ablauflöchern,für Kran- und Staplerbetrieb geeignetAbmessungen:1000 x 800 x 500 mm
Schuttcontainer lackiert, stapelfähig, wasserdichte Verschwei-ßung,Inhalt: 1 m³
Abb. 3.28: Handelsübliche Paletten und Container
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
42
im Bauzubehörhandel erhältlich. Als Transportge-binde werden außerdem gelegentlich Einwegsäckefür ungestapeltes Scheitholz verwendet. In der Regelsind diese Techniken jedoch für den kleingewerbli-chen Brennholzhandel mit zu hohen Investitionskos-ten verbunden, so dass in der Praxis oft günstigereLösungen wie beispielsweise Scheitholzbündel (Kapi-tel 3.3.2.4) verwendet werden.
Noch günstiger sind Eigenbaulösungen. Bewährthaben sich hierbei Standardpaletten, die mit Baustahl-Bewehrungsmatten zu versetzbaren Gitterboxenumgebaut wurden. Da es sich hierbei oft um Behälter-höhen von mehr als 2 Metern handelt, werden dieScheite nicht mehr gestapelt sondern lose eingefüllt.Aus solchen Bewehrungsmatten werden oft auchrunde nicht versetzbare Kleinsilos aufgebaut. Beiallen diesen Lösungen ist auf eine trockene (minde-stens abgedeckte) Aufstellung mit gutem Luftzutrittzu achten.
3.4.2.2 Hackschnitzel
Auch bei der Hackschnitzellagerung ist ein Schutz vorNiederschlag zu gewährleisten. Zur Erleichterung derMechanisierung der Ein- und Auslagerung empfiehltsich eine Lagerung in Gebäuden oder Silos.
Gebäude. Neben der Nutzung vorhandener z. B.landwirtschaftlicher Gebäude kommt für die Hack-schnitzellagerung auch die spezielle Errichtung einfa-
cher Rundholzbergehallen in Frage (Abb. 3.29). ZumBau solcher Hallen werden für den Gebäuderahmenentrindete, ansonsten aber unbearbeitete Rundhölzerverwendet. Unter Umständen kann auf eine massiveBodenplatte verzichtet werden; statt dessen sind le-diglich Punktfundamente erforderlich. Auf Grund derTatsache, dass bereits in der Praxis hierfür bewährteBaupläne mit Materiallisten inklusive Statik verfügbarsind (Quelle: /3-27/) und bei der Errichtung ein hoherEigenleistungsanteil möglich ist, können solche Ge-bäude kostengünstig errichtet werden. Sie sind außer-dem – je nach relevanter Landesbauordnung – inner-halb bestimmter Abmessungen für dieLandwirtschaft genehmigungsfrei. In Bayern liegtdiese Grenze beispielsweise bei 140 m² Dachflächeoder 100 m² umbauter Grundfläche.
Für Schüttgüter ist auch in solchen einfachenGebäuden stets eine Umhausung und ggf. eine Auf-teilung des Gebäudegrundrisses erforderlich, wobeidie Seitendruckstabilität gesichert sein muss. DieGebäudewände oder Abtrennungen dienen dabeimeist auch als Begrenzungswände für Satztrocknermit Zwangsbelüftung (Kapitel 3.5.3). Lediglich beigrobem Hackgut kann auf eine Zwangsbelüftung vonfeucht eingelagertem Material verzichtet werden; hierist es – wie beim Scheitholz – meist sinnvoll, die Wan-dungen des Lagergebäudes luftdurchlässig zu gestal-ten, z. B. durch Schlitzwände aus Holzbrettern (Spa-ceboard). Grundsätzlich gilt für alle Lagergebäude fürfeuchte Brennstoffe, dass ein größtmöglicher Luft-
Abb. 3.29: Rundholz-Pultdachhalle mit Rundholzverbindern /3-48/
Bereitstellung von Festbrennstoffen
43
zutritt sichergestellt sein sollte, um einer Kondens-wasserbildung und den daraus resultierendenGebäudeschäden vorzubeugen.
Hochbehälter. Schüttgüter können auch in Hoch-behältern (Rund- oder Viereck-Silos) gelagert werden.Derartige Behälter werden in vorhandenen Gebäudenoder mit einer entsprechenden Bedachung im Freienaufgestellt. Sie bestehen aus Holz, Kunststoff oderMetall; bei Letzterem handelt es sich überwiegend umWellblechkonstruktionen, die ab einer Höhe von rund5 m mit Seitenstützen verstärkt werden. Der Einbauvon Belüftungssystemen zur Kühlung und/oderTrocknung ist hierbei leicht möglich. Die Befüllungderartiger Hochbehälter kann pneumatisch oder mitmechanischen Fördersystemen erfolgen. Bei der Ent-nahme kann allerdings nicht auf ein spezielles Aus-tragssystem (z. B. mit Blattfederrührwerk) verzichtetwerden (vgl. Kapitel 3.4.3).
Lagerung an der Feuerungsanlage. Für die an derFeuerung lagernden Brennstoffe gelten prinzipiell diegleichen Lageranforderungen wie bei Gebäuden oderSilos. Das gilt insbesondere, wenn es sich dabei nichtum Kurzzeitlager, sondern – wie häufig bei Klein-anlagen – um das saisonale Lager selbst handelt.
Abb. 3.30 zeigt verschiedene Lagervarianten inihrer funktionalen Verknüpfung mit der Konversions-anlage. Demnach kann der Brennstoff an der Konver-sionsanlage z. B. in einem oberirdischen Rundsilo(oberhalb oder neben einem Kessel), in einer oberirdi-
schen Lagerhalle (neben einem Kessel), oder in einemunterirdischen Lagerraum gelagert werden. Bei grö-ßeren Anlagen ist außerdem auch der Einsatz vonWechselcontainern (ca. 32 m3 Inhalt) mit integriertemSchubboden möglich.
Für den Vorgang der Brennstoffeinlagerung beste-hen unterschiedliche technische Lösungen. Bei unter-irdischen Lagern ist eine direkte Befüllung vomTransportfahrzeug aus möglich; hier können daherstationäre Lagereintragssysteme ggf. entfallen. Ist diesnicht möglich (d. h. oberirdische Lager), wird derBrennstoff nach dem Abkippen manuell oder automa-tisch eingelagert. Dazu werden häufig Front- oderRadlader eingesetzt. Bei der Lagerung in Hochbehäl-tern erfolgt die Befüllung über Förderbänder, Schne-cken, Kratzkettenförderer oder Fördergebläse /3-20/.Allerdings müssen hierzu neben dem Lager häufigAbladegruben bzw. -mulden eingebaut sein, in dieder Brennstoff vom Lieferfahrzeug abgekippt wird.Falls erforderlich, kann der Brennstoff während derEinlagerung auch mit Hilfe von Wurfeinrichtungen(Schleuderrädern) in entlegene Winkel verteilt wer-den, um den Lagerraum besser auszunutzen. WerdenBrennstoffe mit Containerfahrzeugen angeliefert, sosind die in Abb. 3.31 dargestellten Abmessungen alsOrientierungswerte zu beachten.
3.4.2.3 Pellets
Für Hackschnitzel geeignete überdachte und trockeneLagerräume sind prinzipiell auch für Pellets verwend-
Abb. 3.30: Varianten der Brennstoffbevorratung an einer Hackschnitzelfeuerung (nach /3-1/)
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
44
bar. Da Pellets aber deutlich günstigere Materialeigen-schaften aufweisen, kann der Aufwand für die Lage-rung geringer gehalten werden. Das liegt vor allem ander hohen Schüttdichte, sie liegt bei Pellets mit ca.650 kg/m3 etwa dreimal so hoch wie bei trockenenFichten- oder Buchenhackschnitzeln (ca. 194 bzw.295 kg/m3). Dadurch ist der Raumbedarf für eine be-stimmte Energiemenge relativ gering (Kapitel 4).Hinzu kommt, dass eine Belüftung des Lagers bei Pel-lets nicht erforderlich ist, da ihr Wassergehalt bei we-niger als 12 % liegt (nach DIN 51 731 /3-7/). Der Schutzvor Feuchtigkeit von außen ist aber bei Pellets beson-ders wichtig, da sie zerfallen können und die Schim-melbildung einsetzt. Außerdem sind spezielle Pellet-feuerungen meist auf stabile und trockene Presslingeangewiesen.
Manuelle Lagerentnahme. Die Gestaltung des Lagersist abhängig von der Art des Weitertransports zurFeuerung. Wenn dieser manuell, d. h. mit Schubkar-ren, Säcken oder Eimern erfolgt, (z. B. bei einemPelletofen im Wohnzimmer), genügt ein gut zugängli-cher trockener Lagerraum. Für die Bevorratung derPellets werden dann (je nach Anbieter) eingesetzt:- Kleinsäcke von je 15 bis 20 kg. Sie sind bei Liefe-
rung einzeln abzuladen oder werden auf Palettengestapelt angeliefert.
- Großkartons auf Einwegpaletten (ca. 850 kg).- Großsäcke („Big Bags“) als Ein- oder Mehrweg-
gebinde mit ca. 800 bis 1.200 kg Füllmenge. DieseSäcke können stehend mit der Entnahmeöffnungoben oder auch als spezielle trichterförmig ver-nähte Säcke hängend gelagert werden, wobei dieEntnahme unten erfolgt.
- Mehrwegcontainer.- Kleinsilos, z. B. als Kunststoffgewebe in einem
Stahlgerüst, mit Auslaufschieber (vgl. Abb. 3.33).
Automatische Ein- und Auslagerung. Aus Gründendes gestiegenen Komforts werden Zentralheizungsan-lagen für Holzpellets heute überwiegend mit einerdurchgehend mechanisierten Brennstoffbeschickungausgestattet. Die Abnehmer werden mit Hilfe vonPumpwagen beliefert, mit denen der Brennstoff pneu-matisch eingebracht wird (Abb. 3.32). Für die Sicher-stellung einer möglichst hohen Pelletqualität sindauch für den Brennstofflieferanten bestimmte Anfor-derungen an die Lagerungs- und Umschlagprozesseim Rahmen der ÖNORM M7136 /3-42/ definiert wor-den.
Die Anlieferung mittels Pumpwagen erleichtertdie Einlagerung beim Endverbraucher, indem dasSchüttgut durch einen Luftstrom über einen zum Teilbis zu 50 m langen flexiblen Schlauch auch in wenigerleicht zugängliche oder erhöhte Lagerräume eingebla-sen werden kann. Allerdings sollte die Schlauchent-fernung von der Hauseinfahrt bis zum Befüllstutzenmöglichst 30 m nicht überschreiten. Die Anfahrts-wege müssen für die typischen Abmessungen einesPumpwagens (ca. 10 m Länge, 2,6 m Breite und 3,4 mHöhe) und für dessen Gesamtgewicht (10 bis 18 t)geeignet sein. Vor Beginn des Entladens tariert derFahrer eine im Pumpwagen integrierte geeichte Digi-talwaage mit Anzeige, auf der anschließend währenddes Einblasvorgangs die bereits entnommene Pellet-menge kontinuierlich überprüft werden kann. Parallelzum Einblasen der Pellets wird der beim Befüllen desLagerraums durch Abrieb anfallende Staub über einGebläse abgesaugt und in einem Filtersack gesam-melt. Der dadurch entstehende leichte Unterdruck imLagerraum verhindert zudem ein Eindringen von
Abb. 3.31: Typische Abmessungen und Schwenkradien eines Abrollkippers mit Container beim Her-ausfahren (1), Abkippen (2), Abrollen (3) und im abgesetzten Zustand (4) (in mm) (nach Meiller /3-35/)
Abb. 3.32: Pelletanlieferung mit Pumptankwagen /3-20x/
Bereitstellung von Festbrennstoffen
45
Staub während des Einblasvorgangs in die übrigenKellerräume. Zum Schluss wird ein Lieferschein mitder erfassten Liefermenge ausgedruckt.
Um einen automatischen Lageraustrag zu gewähr-leisten, ist der Lagerraum so zu gestalten, dass diePellets an einem tiefen Punkt zusammenfließen, sodass sie von dort über eine Schnecke oder über einpneumatisches Absaugsystem entnommen werdenkönnen. Um das zu gewährleisten, erfolgt die Lage-rung in - Kleinsilos mit Wandmaterial aus Holz, Metall oder
Gewebe, - in Lagerräumen mit Schrägbodenauslauf und - in Erdtanks.
Kleinsilos. Die verwendeten Kleinsilos unterscheidensich prinzipiell nicht von den für Hackschnitzel einge-setzten Silos. Bei Pellets kann aber auf beweglicheTeile wie Blattfederrührwerke oder Schubböden (vgl.Kapitel 3.4.3) verzichtet werden; stattdessen genügtein konischer oder trichterförmiger Auslauf mit ei-nem Absperrschieber. Der Auslauf mündet in der Re-gel in einen Schneckentrichter oder eine Luftstrom-schleuse, von wo aus der mechanische bzw.pneumatische Weitertransport zur Feuerungsanlageerfolgt.
Eine kostengünstige Lagervariante stellen diesogenannten Gewebesilos dar. Hierbei handelt es sich
um einen Hochbehälter mit Wandungen aus Kunst-stoffgewebe (z. B. Trevira). Ein zu einem Sack mitkonischem Auslauf und quadratischem Querschnittvernähtes Gewebe wird dabei in ein vor Ort montier-bares Stahlgerüst gehängt, das im Wesentlichen auseinem quadratischen Spreizrahmen besteht (Abb.3.33). Derartige Silos werden in Größen bis ca.2,5 x 2,5 m und bis zu 5 m Höhe angeboten. Der Vor-teil dieser Lagerart liegt unter anderem in deratmungsaktiven Silowand. Bei der für Pellets üblichenpneumatischen Befüllung ist somit bei solchen Gewe-besilos keine zusätzliche Rückabsaugung des einge-blasenen Transportluftstroms erforderlich, da dasGewebe wie ein Filter wirkt, durch das nur saubereLuft passieren kann. Ein weiterer Vorteil bestehtdarin, dass eventuell gebildete Brennstoffbrückendurch Stöße gegen das Gewebe leicht gelockert wer-den können. Generell treten solche Brennstoffbrückenbei Holzpellets aber nur selten auf.
Pelletlagerräume. Beim Endverbraucher werden Pelletshäufig in speziellen Pelletlagerräumen gelagert, derenAnforderungen seit kurzem auch in einer Norm fest-gelegt sind (ÖNORM M7137 /3-43/). Bei diesen Lager-räumen handelt es sich meist um umgebaute Keller-räume in unmittelbarer Nachbarschaft zumAufstellraum der Feuerung. Durch die pneumatischeBefüllung wird eine relativ hohe Lagerraumausnut-zung erreicht. Trotz der flexiblen Schlauchbefüllung
Abb. 3.33: Hängende Kunststoffgewebesilos (z. B. aus Trevira) in verschiedenen Ausführungen
Abb. 3.34: Befüllstutzen (oben) und Einbaubeispiel (unten) im Lichtschacht eines Holzpellet-Lagerraums (z. T. nach Windhager /3-56/)
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
46
sollte der Raum aber an die Außenmauer des Gebäu-des angrenzen.
Als Richtwert für das erforderliche Fassungsver-mögen kann das 1,2- bis 1,5-fache des Jahresbedarfsherangezogen werden. Dies entspricht bei den meis-ten Einfamilienhäusern (mit 150 m² Wohnfläche)einem Lagerraumvolumen von ca. 6 m3. Als Faustre-gel gilt, dass für 1 kW Heizlast etwa 0,9 m3 Lager-raum (inkl. Leerraum) anzusetzen sind /3-3/.
Der Lagerraum sollte für die auftretendenWandlasten ausgelegt sein (z. B. 10 cm Beton oder12 cm Ziegel, beidseitig verputzt). Nicht geeignet sindGasbeton-Konstruktionen /3-38/. Er sollte unbedingt
staubdicht verschließbar sein, da beim Befüllvorgangfeine Stäube aufwirbeln, die sonst leicht in Wohn-oder Nebenräume gelangen könnten. Zwar ist injedem Fall eine gleichzeitige Absaugung der Abluftdurch das Pumpfahrzeug während der Anlieferungsicherzustellen (außer bei Gewebesilos, siehe oben),jedoch kann eine vollkommene Staubfreiheit auch beiPellets mit hoher Abriebfestigkeit nicht völlig sicher-gestellt werden. In der Nähe des Befüllstutzens solltesich ein Stromanschluss befinden, um ein Absaug-gebläse für den beim Einblasen entstehenden Staubanschließen zu können.
Rechteckige Lagerraumgrundrisse sind von Vor-teil. Die Pellets sollten von der schmalen Raumseiteher eingeblasen werden, um eine gleichmäßige Befül-lung zu gewährleisten. Dabei beträgt der Abstandzwischen Befüll- und Ansaugstutzen mindestens50 cm. Bei Lagerräumen, die von der breiten Seite herbefüllt werden sollen, sind die Stutzen weiter ausein-ander (ca. 1/3 der Raumbreite), damit sie wechselsei-tig zum Befüllen und Entleeren genutzt werden kön-nen.
Die Befüllstutzen müssen von außen zugänglichsein (Abb. 3.34). Als Anschluss haben sich Feuerwehr-schlauchstutzen nach DIN A 14309 („Storzgröße A“)durchgesetzt. Die Stutzen sollten an einen Poten-zialausgleich (Erdung) angeschlossen sein. Die spä-tere Entnahme der Pellets aus dem Lagerraum erfolgt
Abb. 3.35: Lagerräume für Holzpellets in Wohnhäusern (nach ÖkoFen /3-39/, geändert)
Abb. 3.36: Pelletlagerung in Erdtanks (nach Mall /3-32/)
Bereitstellung von Festbrennstoffen
47
meist über Schnecken oder ebenfalls über pneumati-sche Systeme (Kapitel 3.4.3).
Aus Brandschutzgründen sollte auf Elektroinstal-lationen im Lagerraum verzichtet werden, sofern essich nicht um explosionsgeschützte Ausführungenhandelt. Das gilt auch in Lagerräumen bis 15 t Brenn-stoff, für die bislang noch keine Feuerschutzauflagengelten. Einzelheiten zu den rechtlichen Anforderun-gen bei der Lagerung von Festbrennstoffen werden inKapitel 8 dargestellt. Empfehlungen für die Lagerge-staltung zeigt Abb. 3.35.
Erdtanks. Wenn in Gebäuden keine Lagerung mög-lich ist können Pellets auch unterirdisch in zylindri-schen oder kugelförmigen Erdtanks gelagert werden.Hierfür werden fertige Behälter aus Stahlbeton oderglasfaserverstärktem Polyesterharz angeboten. Siewerden in eine Tiefe von ca. 0,8 m unter Flur einge-bracht, wobei nur der Domschacht bis an die Oberflä-che reicht. Wie bei Lagerräumen in Gebäuden erfolgtdie Befüllung pneumatisch über zwei Schlauchan-schlussstutzen von oben. Die Entnahmeleitungen(ebenfalls pneumatisch) liegen dagegen unterirdisch.Der Transportluftstrom wird über eine Rohrleitung zuder Entnahmeschleuse am Boden des Erdtanks geför-dert und von dort über eine parallele Rückleitungzum Heizkessel gepumpt (Abb. 3.36).
3.4.3 Entnahme- und Beschickungssysteme
Die Lagerbeschickung und -entnahme von Hack-schnitzeln erfolgt häufig durch entsprechende Lade-fahrzeuge, wobei im landwirtschaftlichen Bereich be-vorzugt auf den Schlepper als Grundgerätzurückgegriffen wird. Alternativ können jedoch auchSpezialfahrzeuge (z. B. Gabelstapler, Radlader, Teles-koplader) eingesetzt werden. Außerdem besteht die
Möglichkeit, dass die Hackschnitzelbereitung am La-gerraum erfolgt, so dass ein direkter Eintrag über denWurfförderer des Hackers erfolgen kann.
Für den automatischen Betrieb der Feuerungsan-lage werden darüber hinaus spezielle Austragssys-teme für die Brennstoffentnahme aus dem Silo oderLagerraum benötigt. Die hierfür in kleineren automa-tisch beschickten Feuerungen eingesetzten Systemewerden nachfolgend beschrieben; eine Zusammenfas-sung bietet Tabelle 3.6.
Schrägbodenauslauf (für Pellets). Auf Grund ihrerguten Rieselfähigkeit ist die Lagerentnahme von Pel-lets im Gegensatz zu Holzhackschnitzeln relativ pro-blemlos. Daher genügt hierfür lediglich ein Schräg-boden oder Trichter, in den die Pellets selbsttätignachrutschen können (vgl. Abb. 3.35). Die Entnahmeerfolgt dann meist über Schnecken oder über pneu-matische Entnahmesysteme. Sie fördern den Brenn-stoff in der Regel zunächst in einen Vorratsbehälter
Tabelle 3.6: Merkmale und Kenndaten ausgewählter automatischer Lageraustragssysteme für Kleinanlagen /3-20/
AustragssystemLager-
grundrissLagergröße Art des Lagergutes
max. Lager-höhe in m
Leistung
in m3/h
Schrägboden/Trichterauslauf
rund,eckig
∅ bis ca. 4 mPellets, Körner-Brennstoffe mit guten Fließeigenschaften (daher für Hackschnitzel ungeeignet)
> 20
Blattfeder-rührwerk
rund, eckig
∅ 1,5 bis 4 mfeine/mittlere Hackschnitzel (rieselfähig)
6 3
Konusschnecke rund(eckig)
Pendelwirkdurchmesser 2 bis 5 m
trockene, feine bis mittlere Hack-schnitzel, bis ca. 50 mm Länge
10 5
Dreh- oder Aus-tragsschnecke
rund(eckig)
∅ 4 bis 10 mfeine bis mittlere Hackschnitzel bis 100 mm Länge, Späne
20 50
Schubboden rechteckig, länglich
keine Begrenzung (parallele Schubböden)
leichte bis schwerste Güter, auch sehr grob
10 20
Abb. 3.37: Schrägbodenauslauf mit pneumatischer Pellet-entnahme im Luftstrom (nach Windhager /3-56/)
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
48
neben oder an der Feuerung. Das Gleiche gilt auch,wenn pneumatische Entnahmesysteme verwendetwerden. An Stelle der Schnecke sind hierbei eine odermehrere Absaugsonden an der tiefsten Stelle des La-gers angebracht, diese sind an einen Gebläsefördererangeschlossen (Abb. 3.37).
Der Lageraustrag wird eingeschaltet, sobald derFüllstand im Zwischenbehälter abgesunken ist. Diesgeschieht manuell oder automatisch über einen Füll-standsmelder. Wenn an der Feuerung kein Zwischen-behälter vorhanden ist, kann die Austragschneckeauch mit der Zuführschnecke über einen Fallschachtverbunden sein, um eine quasi-kontinuierliche direkteSchneckenbeschickung der Feuerung zu gewährleis-ten.
Blattfederrührwerke. Bei kleineren Feuerungsanla-gen mit Hochbehältern sind vorgefertigte Silo-Unter-bau-Austragseinrichtungen weit verbreitet (Abb.3.38). Um Förderunterbrechungen durch Brückenbil-dung zu vermeiden, wird dabei ein möglichst großerEntnahmequerschnitt angestrebt. Das wird häufigdurch Blattfederrührwerke erreicht, bei denen sich einBlattfederpaar im Falle einer Hohlraumbildung amSiloboden entspannt und während der Rührarbeit ra-dial ausbreitet. Dadurch werden auch weiter außenliegende Brennstoffschichten gelockert und ausge-tragen, bis die hohl liegende Schüttung von obennachrutscht. Unterhalb der Rotationsebene der Blatt-federn arbeitet eine Entnahmeschnecke, die sich in ei-
nem nach oben offenen Bo-denschacht befindet. Je nachWartungsansprüchen ver-läuft die Austragsebene ent-weder waagerecht oder alsschiefe Ebene.
Dreh- und Konusschne-cken. Die gleiche Funktionwie der Blattfeder-Schne-ckenaustrag erfüllen auchDreh- oder Konusschnecken(Abb. 3.38). Drehschneckenbewerkstelligen neben derLockerungsarbeit auch denradialen Transport beispiels-weise der feuchten oder tro-ckenen Hackschnitzel zumzentralen Entnahmepunkt.Konusschnecken arbeiten da-gegen in geneigter Stellungund erfüllen eher eine Rühr-
werksfunktion für den selbsttätig nachrutschendenmeist trockenen Hackschnitzelbrennstoff. Der Wirk-durchmesser dieser auch als Pendelschneckebezeichneten Rühreinrichtung kann bei 2 bis 5 m lie-gen. Bei rechteckigen Siloquerschnitten besteht beidiesen Austragssystemen jedoch der Nachteil, dassder Lagerraum nie vollständig automatisch entleertwerden kann.
Dreh- oder Austragsschnecken sind am äußerenGrat der Schneckenwendel meist mit Mitnehmernbestückt, die das Lockern und Ablösen des Brenn-stoffs aus dem Materialverbund im Lager unterstüt-zen. Für besonders hohe Förderleistungen werdenauch Schneckenpaare verwendet, die den Brennstoffvon zwei Seiten her zum Drehpunkt hin fördern.
Schubböden. Im Unterschied zu den genannten Tech-niken decken Schubbodenausträge den gesamten(rechteckigen) Lagerbodenbereich ab. Sie besitzeneine oder mehrere Schubstangen mit Mitnehmern, diehorizontal vor- und zurückbewegt werden. DieSchubstangen werden mit Hydraulikzylindern ange-trieben, die außerhalb des Lagerraums arbeiten.Durch die keilförmige Form der Mitnehmer wird derBrennstoff in Richtung einer stirnseitig oder mittigverlaufenden Querrinne geschoben, in der sich z. B.ein Schnecken- oder Kettenförderer befindet, der denBrennstoff dann zur Feuerung transportiert. Schubbö-den zeichnen sich u. a. durch hohe Betriebssicherheitund Unabhängigkeit von Form und Größe des Brenn-
Abb. 3-38: Silo- und Raumaustragssysteme für quadratische und runde Lager-querschnitte bei kleineren und mittleren Hackschnitzellagern /3-20/
Bereitstellung von Festbrennstoffen
49
stoffs aus, sie werden deshalb auch häufig in größerenFeuerungsanlagen verwendet. In Kleinanlagenkommt das Schubbodenprinzip lediglich als vorgefer-tigter Silo-Unterbau für kleinere Hochlager zum Ein-satz (Abb. 3.38), es kann aber auch in Wechselcontai-nern verwendet werden.
Fördersysteme. Bei der Förderung von Biomasse wirdzwischen pneumatischen Systemen (Förderung imLuftstrom) und mechanischen Systemen unterschie-den. In der Praxis der Kleinfeuerungen ist die mecha-nische Förderung mit Schnecken am meisten verbrei-tet, sowohl zur Entnahme als auch zurAnlagenbeschickung (Tabelle 3.7). Der Förderdurch-satz ist dabei unter anderem von der Neigung derFörderstrecke abhängig; sie bestimmt die Füllhöhezwischen den Schneckenwindungen. Feinere Materia-lien (Pellets, Körner) neigen bei Gefällestrecken zu-dem zum Zurückrieseln (Schlupf), was ebenfalls dieFörderleistung mindern kann.
Für größere Anlagenleistungen oder bei problema-tischeren Materialien (z. B. gröberes Hackgut) kom-men auch andere Systeme wie z. B. Kratzkettenförde-rer, Schwingförderer (Vibrorinnen) oder
Förderbänder zum Einsatz. Pellets werden häufigauch pneumatisch gefördert.
3.5 Trocknung
Die Trocknung des Brennstoffs stellt nicht nur eineKonservierungsmethode dar, sie führt auch zu weiter-gehenden Vorteilen wie Heizwertsteigerung,Gewichtsminderung oder Qualitätsverbesserung. Fürviele Anwendungen (Feuerungssysteme) ist dieTrocknung auch eine unverzichtbare Grundvorausset-zung. Im Folgenden werden zunächst die Grundlagenund anschließend die technische Umsetzung derTrocknung dargestellt.
3.5.1 Grundlegendes zur Trocknung
Bei der technischen Trocknung wird ein Trocknungs-medium (z. B. Luft, Abgas) durch oder über dasTrocknungsgut geleitet. Hierbei ist die Wasserauf-nahmefähigkeit des Trocknungsmediums entschei-dend, es kann umso mehr Wasser aufnehmen, je wär-mer und trockener es ist.
Tabelle 3.7: Bauart und Verwendung von Schneckenfördersystemen (nach /3-20/)
Bauart Merkmal bzw. Einsatzzweck
- U-förmiger Querschnitt, nach oben flach, Deckel abnehmbar- für horizontale oder leicht geneigte gerade Strecken - Einsatz für feine bis grobe homogene Schüttgüter (ohne Überlängen)
- Bauart wie Trogschnecke aber runder Förderquerschnitt (Rohr), Reinigung durch Rückwärtslauf
- für horizontale oder leicht geneigte gerade Strecken- Einsatz für trockene, leicht rieselfähige Güter (Pellets, Körner)
- Ausführung der Förderwendel als achsenlose Spirale (daher auch „seelenlose Schnecke“)
- für gebogene Förderwege - Einsatz für trockene, leicht rieselfähige Güter (Pellets, Körner)
Trogschnecke
Rohrschnecke
achsenlose Förderspirale
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
50
Durchströmt Luft das feuchte Gut, ist sie bestrebt,in einen Gleichgewichtszustand zu gelangen, bis sichauch bei Fortsetzung der Belüftung keine weiterenVeränderungen in der Luftfeuchte oder im Wasser-gehalt des Gutes mehr ergeben. Dies gilt im umge-kehrten Sinne auch, wenn feuchte Luft durch einentrockenen Gutstock geleitet wird. Im Gleich-gewichtszustand ist der Wassergehalt vor allem vonder relativen Luftfeuchtigkeit abhängig.
Trocknungsvermögen von Luft. Eine Grundlage fürdie Planung und Dimensionierung von Trocknungs-anlagen bildet das sogenannte H,x-Diagramm. Eszeigt die Abhängigkeiten von Temperatur, Wasserge-halt, relativer Luftfeuchtigkeit und Energiegehalt(Enthalpie) der Luft (Abb. 3.39). Damit lässt sich diemaximal erreichbare Wasseraufnahme der Trock-nungsluft bestimmen. Daraus wiederum ergeben sichdie notwendige Luftmenge und die erforderliche Ge-bläseleistung.
Beispielsweise hat Außenluft mit 18 °C und 50 %relativer Luftfeuchtigkeit einen Wassergehalt von ca.6,3 g/kg Luft. Bei der Belüftungstrocknung wird dieseLuft mit Wasser möglichst maximal aufgesättigt.Ohne Enthalpieänderung könnte Luft unter diesenBedingungen maximal 8,8 g/kg aufnehmen; das ent-spricht in diesem Fall einem maximalen Trocknungs-vermögen von 2,5 g/kg.
Durch eine Erwärmung dieser Luft um beispiels-weise 3 Kelvin auf 21 °C sinkt die relative Luftfeuch-tigkeit auf 40 % und die maximal mögliche Wasser-aufnahmefähigkeit steigt auf 9,5 g/kg Luft. Dadurchsteigert sich das Trocknungsvermögen – verglichenmit dem der nicht angewärmten Luft – um 0,7 auf3,2 g/kg Luft. Daraus errechnet sich mit dem spezifi-schen Gewicht der Luft (1,2 kg/m3) ein Wasserauf-nahmevermögen der angewärmten Trocknungsluftvon 3,8 g/m3.
Trocknungsverlauf und Dauer. Bei der Verdunstungwird der Trocknungsluft je Gramm Wasser eineWärmemenge von 2,441 kJ (ca. 0,7 Wh) entzogen. Eineweitere Abkühlung erfolgt meist an kühleren Gut-schichten oder an der kalten Wand des Trocknungsbe-hälters. Bei Zwangsbelüftungssystemen mit ruhenderSchüttung (z. B in den normalerweise verwendetenSatztrocknern, vgl. Kapitel 3.5.3) kommt es daher vorallem bei frisch eingelagerter Biomasse zur Ausbil-dung einer Trocknungs- und Kondensationszone, diemit der Luftführung im Gutstock voranschreitet. Sol-che Kondensationseffekte treten zu Beginn des Trock-nungsvorganges auf und sind bei einer großen Schütt-
höhe besonders ausgeprägt. In diesem Fall befindetsich der äußere Teil des Brennstoffs über eine langeZeit im Kondensationsbereich, wo es durch die zu-sätzliche Befeuchtung auch zu einem vermehrtenPilzwachstum kommen kann.
Die maximale Trocknungsleistung einer Anlage (inkg Wasser pro Stunde) ergibt sich aus dem Trock-nungspotenzial der Luft (in kg Wasser je m3 Luft)multipliziert mit dem Volumenstrom (m3/h).
Für die Abschätzung der Mindest-Trocknungs-dauer wird außerdem die insgesamt abzutrocknendeWassermasse eines Gutstocks benötigt (∆m). Sieerrechnet sich nach der in Gleichung (3-1) dargestell-ten Zahlenwertgleichung; darin beschreibt w1 denAusgangswassergehalt und w2 den Endwassergehaltin % (Nassbasis) und m1 die Frischmasse bei Trock-nungsbeginn.
Die Mindesttrocknungsdauer ergibt sich dann ausder Trocknerleistung (in kg Wasser/h) multipliziertmit der insgesamt abzutrocknenden Wassermasse(∆m). Da aber der Sättigungsgrad der Abluft im Ver-lauf der Trocknung durch zunehmende Wasserbin-dungskräfte sinkt, entspricht das tatsächlicheTrocknungspotenzial nicht immer dem maximalenAufnahmevermögen der Luft. Somit stellt die Min-dest-Trocknungsdauer lediglich einen Orientierungs-wert dar.
Abb. 3.39: Ausschnitt aus dem H,x-Diagramm nach Mol-lier (vgl. /3-30/)
(3-1)2
211
100 w
wwmm
−
−⋅=∆
Bereitstellung von Festbrennstoffen
51
Strömungswiderstand. Beim Durchleiten der Geblä-seluft durch eine Schüttung muss der jeweiligeStrömungswiderstand des Materials überwundenwerden. Er ist abhängig von der Durchströmlänge(Schichthöhe), der gewünschten Strömungs-geschwindigkeit und dem zu trocknenden Material.Letzteres wiederum wird durch die Größe und dieForm der Einzelteilchen sowie durch die Schüttdichte(Verdichtung) beeinflusst. Da bei Schütthöhen vonweniger als 2 m näherungsweise ein linearer Zusam-menhang zwischen dem Strömungswiderstand undder Durchströmlänge angenommen werden kann/3-34/, wird der spezifische Strömungswiderstandmeist bezogen auf 1 m Schichthöhe angegeben. Fürfeine Holzhackschnitzel (ca. 28 mm Nominallänge)kann ein Belüftungswiderstand von ca. 40 Pa pro Me-ter Schütthöhe bei 0,1 m/s Luftgeschwindigkeit ange-nommen werden. Bei Grobhackgut (z. B 50 bis100 mm Länge) sinkt dieser Wert auf ca. 10 bis25 Pa/m /3-29/.
In der Praxis werden dazu aber meist Sicherheits-zuschläge hinzuaddiert, da – je nach Schichthöhe – imTrockner eine mehr oder weniger starke Verdichtungdes gelagerten Materials stattfindet. Bei Holzhackgutwird beispielsweise i. Allg. von einem etwa 20-pro-zentigen Zuschlag ausgegangen /3-6/; die angestrebteLuftgeschwindigkeit liegt bei 0,05 bis 0,15 m/s.
Der Strömungswiderstand ist für die Auswahl undAuslegung des benötigten Gebläses bzw. dessen Leis-tung entscheidend. Aus der Gebläsekennlinie, die fürdas verwendete Gebläse vorliegen sollte (ggf. beimHersteller erfragen), lässt sich dann die tatsächlicheLüfterleistung in Abhängigkeit vom jeweils vorliegen-
den Gesamtdruck (Belüftungswiderstand der gesam-ten Schütthöhe) ablesen.
3.5.2 Trocknungsverfahren
Bei den Trocknungsverfahren wird unterschiedenzwischen einer natürlichen Trocknung (d. h. ohnetechnische Hilfe) und einer Belüftungstrocknung(d. h. mit entsprechenden technischen Verfahren).Beide Varianten werden nachfolgend vorgestellt.
3.5.2.1 Natürliche Trocknung
Ohne klimatechnische Einrichtungen können organi-sche Stoffe durch Bodentrocknung, natürlicheKonvektionstrocknung oder durch Selbsterwärmunggetrocknet werden. Meist werden diese unterschiedli-chen Varianten miteinander kombiniert. Sie werdennachfolgend erläutert.
Bodentrocknung. Das Ausbreiten des Trock-nungsgutes auf einer Fläche wird als Bodentrocknungbezeichnet. Dieses einfache, in der Grünlandwirt-schaft gebräuchliche Prinzip, findet auch bei der Rest-holztrocknung im Wald Anwendung. Waldholz fälltim Frischzustand mit einem durchschnittlichen Was-sergehalt von ca. 45 (Buche) bis 55 % (Fichte) an /3-6/.Wird das Holz im belaubten Zustand gefällt („Sauer-fällung“), verläuft die Austrocknung schneller alsnach dem Blattabwurf, da ein großer Teil des in derHolzmasse enthaltenen Wassers noch über die Blatt-masse abgegeben wird. Auch entrindetes oder gespal-tenes Holz trocknet auf Grund der größeren Ober-fläche schneller aus. Beispielsweise kann Rohholz, dasim Freien gelagert wird, innerhalb des Sommerhalb-jahres auf Wassergehaltswerte von unter 30 % ab-trocknen (Abb. 3.40). Das gilt jedoch meist nicht unterden relativ ungünstigen mikroklimatischen Bedin-gungen eines Waldbestandes.
Prinzipiell ist auch bei Holzhackgut eine Boden-trocknung möglich. Bei guter Sonneneinwirkung undsehr geringer Schütthöhe kann eine Abtrocknung aufWassergehalte von ca. 20 % bereits innerhalb einesTages erfolgen. Allerdings wird dazu eine großebefestigte Fläche benötigt, und das Material muss ggf.gewendet werden.
Trocknung durch natürliche Konvektion. Bei Stapel-gut erfolgt die Trocknung hauptsächlich durch einenatürliche Luftströmung durch das Material. FrischesScheitholz kann dadurch bereits nach ca. 9 Monatenausgetrocknet sein, diese Thematik wird in Kapitel
Abb. 3.40: Trocknungsverlauf verschiedener Hölzer bei unaufbereiteter Zwischenlagerung während des Sommers im Freien (nach /3-25/)
Dez Jan Feb März April Mai Juni Juli Aug Sept Okt
20
30
40
50
60
Was
serg
ehal
t Fichte
Hasel
Buche
Weide
%
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
52
3.4.2.1 ausführlich beschrieben. Auch grobes Schütt-gut kann durch natürliche Konvektion in speziellenBehältern getrocknet werden. Solche freistehend auf-gestellten, überdachten Lagerbehälter („Harpfen“) be-sitzen als Seitenwände einen Lattenrost oder ein Git-terwerk. Sie sind meist einige Meter hoch(Frontladerhöhe) und nicht breiter als 1 m. Als Auf-stellort ist ein möglichst sonniger, windiger Platz zuwählen. Die Harpfen, die auch vom Hacker direkt be-füllt werden können, dienen gleichzeitig auch alsLagerplatz. Sie kommen vor allem für Kleinverbrau-cher in Frage.
Trocknung durch Selbsterwärmung. Bei Schüttgü-tern wird die natürliche Konvektion in vielen Fällendurch die Selbsterwärmung im Gutstock unterstützt.Die aus dem Abbau von organischer Substanz stam-mende Wärme (Kapitel 3.4.1) erzeugt in der Schüt-tung eine aufwärts gerichtete Luftbewegung, so dasskühlere Luft von unten oder von der Seite nachströmt.Dazu ist es von Vorteil, wenn der Lagerboden luft-durchlässig ist (z. B. durch Luftschächte oder Rund-holzschlitze, vgl. Abb. 3.41). Bei sehr grobem Hackgut(z. B. mit Schneckenhacker) kann auf diese Weise eineeffiziente Austrocknung ohne größere Substanzver-luste stattfinden, wobei in diesem Fall die Selbster-wärmung im Lagergut lediglich zu einer Temperatur-erhöhung von maximal 20 Kelvin führt /3-10/.
Generell ist aber die unterstützende Wirkung derSelbsterwärmung ohne aktive Belüftung mit erhebli-chen Risiken verbunden (Kapitel 3.4.1). Bei mittleremund feinem Hackgut sollten Selbsterwärmungseffektedaher nur in Kombination mit technischen Belüf-tungssystemen ausgenutzt werden. Solche Verfahrenwerden nachfolgend vorgestellt.
3.5.2.2 Trocknung durch Belüftung
Belüftungskühlung. Bei der Belüftungs-kühlung findet eine Zwangsbelüftungmit kalter Außenluft statt. Durch dieSelbsterwärmung im Brennstoff erhöhtsich das Sättigungsdefizit der Luft unddamit steigt ihr Wasseraufnahme-vermögen. Durch zeitweilige Belüftungwird nun die feuchte Luft im Brennstoffdurch neu zugeführte Gebläseluft ver-drängt; dadurch kühlt sich der Brenn-stoff ab. Die Belüftungszyklen sind meisttemperaturgesteuert und setzen erst abeiner Temperaturdifferenz zur Außen-
luft von ca. 5 bis 10 Kelvin ein. Dadurch bleibt derFremdenergieeinsatz für den Gebläsebetrieb gering;allerdings ist hierfür ein gewisser Substanzverlust desgelagerten Materials in Kauf zu nehmen (Kapitel3.4.1). In der kalten Jahreszeit ist der Wasserentzug beidieser Methode zwar gering; dennoch ermöglicht sieauch im Winter einen schnelleren Trocknungsfort-schritt als bei der kontinuierlichen Kaltbelüftung. Dadie Selbsterwärmung mit zunehmender Trocknungs-dauer abnimmt, verlangsamt sich auch der Trock-nungsprozess.
Belüftungstrocknung. Mit Beginn der warmen Jah-reszeit steigt das Sättigungsdefizit der Außenluft an,so dass auch mit kontinuierlicher Belüftung eineTrocknung realisiert werden kann. Eine derartige Be-lüftungstrocknung kann beispielsweise im Anschlussan eine Belüftungskühlung erfolgen. Mit einem Trock-nungsgebläse wird dabei Außenluft durch das Trock-nungsgut gedrückt. Mit zunehmenden Außentempe-raturen beschleunigt sich der Trocknungsvorgang.Auch technische Maßnahmen, die die Lufttemperaturum wenige Grad Celsius erhöhen, wirken sich positivaus. Einen kleinen Temperaturbeitrag leisten hierzuschon die Wärmeentwicklung aus dem Gebläsebe-trieb und die Luftreibung; er wird auf < 1 bis maximal5 °C beziffert /3-6/, /3-55/. Empfehlenswert ist die Ver-wendung von Lüftungsabwärme (z. B. aus der Raum-oder Stallbelüftung). Auch solar aufgewärmte Trock-nungsluft ist nutzbar; hierzu zählt auch die Luftab-saugung aus dem Dachraum von Betriebsgebäuden(Abb. 3.42). In Witterungsperioden mit hoher relativerLuftfeuchtigkeit oder auch nachts sollte die Belüftungunterbrochen werden, um eine Wiederanfeuchtungdes Brennstoffs zu verhindern.
Damit eine optimale Luftführung in der Schüttungerreicht wird, sollte ihre Oberfläche möglichst eben
Abb. 3.41: Beispiel für Lagerhalle mit durchlüfteten Boxen zur erleichterten Selbstdurchlüftung
Bereitstellung von Festbrennstoffen
53
sein; so werden Unterschiede im Strömungswider-stand minimiert. Aus diesem Grund wird für unter-schiedliche Trocknungsgüter eine bestimmte Mindest-schütthöhe empfohlen; beispielsweise liegt sie fürHackgut bei ca. 1 m.
Als Planungsgröße für die benötigte Luftmengekann der spezifische Luftdurchsatz bezogen auf dieGrundfläche der Schüttung herangezogen werden.Diese Größe besitzt die Dimension einer Geschwin-digkeit, die bei Holzhackgut zwischen 180 und540 m3/h je m2 Grundfläche bzw. zwischen 0,05 und0,15 m/s liegen sollte /3-55/. Als weitere Planungs-grundlage wird auch der auf das Schüttvolumenbezogene Luftdurchsatz, d. h. die Belüftungsrate,verwendet. Beispielsweise sollten bei Hackgut proStunde mindestens 40 m3 Luft je m3 Holz aufgewen-det werden. Zur Beschleunigung des Trocknungsvor-ganges in der Praxis können die Belüftungsraten aufbis zu 150 m3/(h m3) erhöht werden /3-55/. Entspre-chend steigt auch die erforderliche Gebläseanschluss-leistung an, wenn die Trocknungsgut-Menge nichtreduziert wird.
Warmlufttrocknung. Durch eine Luftvorwärmungkann der Trocknungseffekt der Belüftung deutlichverbessert und die Trocknung effizienter gestaltetwerden. Die Warmlufttrocknung arbeitet folglich – imUnterschied zur Belüftungstrocknung – mit einerLuftanwärmung um 20 bis 100 Kelvin. Dazu wirdeine Wärmequelle mit höherer Leistung benötigt (ab-hängig u. a. von der zu trocknenden Menge, der ver-fügbaren Trocknungszeit und dem Anfangswasserge-halt). Auch hier wird die Trocknungsluft mit einemGebläse durch das Trocknungsgut gedrückt. Der spe-
zifische Wärmeverbrauch umfasst – außer der Vor-wärmungs- und Verdampfungswärme des Wassersvon rund 2.500 kJ/kg – auch den Aufwand für die Er-wärmung des trockenen Gutes sowie sonstigeVerluste und liegt daher zwischen unter 3.000 und4.000 kJ je kg Wasserverdampfung.
Neben speziellen Heizsystemen bietet sich für dieLuftvorwärmung auch die Nutzung von Abwärmean. Letztere kann beispielsweise als Niedertempera-turwärme von Feuerungsanlagen anfallen. Danebenist auch der Einsatz von Fremdenergieträgern (Öl-,Gas- oder Holzfeuerung) zur Erwärmung der Trock-nungsluft möglich und üblich.
Die Entscheidung, ob eine Belüftungstrocknungmit Außenluft ausreichend ist oder eine Warmluft-trocknung benötigt wird, hängt u. a. wesentlich vonder maximal verfügbaren Trocknungszeit ab. Diesewiederum wird durch die meteorologischen Bedin-gungen, die Verderbsgefahr des Trocknungsgutes unddie betrieblichen Rahmenbedingungen bestimmt.
3.5.3 Trocknungseinrichtungen
Die Trocknung von Holzhackschnitzeln erfolgt meistin Kombination mit der Lagerung und Bevorratung.Für die Nutzung in Kleinanlagen kommen durchwegSatztrockner zum Einsatz, das heißt es handelt sichum Systeme ohne Gutförderung /3-20/. Hierbei befin-det sich das Trocknungsgut in Ruhe, während es übereinen Belüftungsboden oder über spezielle Luftkanälevon unten her belüftet wird. Dabei handelt es sich ent-weder um Silos, die im Innen- und Außenbereich auf-gestellt werden können, oder um kastenförmige Ein-bauten in Gebäuden. Nach Möglichkeit werden dabeiTeile der Gebäudehülle als Trocknerwandung mitver-wendet, oder das komplette Gebäude ist mit einembelüfteten Boden ausgestattet („Stapelraumtrockner“).In der Regel werden jedoch verschiedene Boxen oderKästen abgetrennt, in denen die unterschiedlichenPartien separat voneinander getrocknet werden kön-nen (Abb. 3.43). Dadurch lässt sich bei Schüttgüternmit hohem Strömungswiderstand die erforderlicheGebläse- und damit die elektrische Anschlussleistungrelativ niedrig halten.
Zur Minimierung von Umschlagsprozessen kön-nen Satztrockner auch mobil als Wagentrocknungausgeführt sein (Abb. 3.44). Hierzu werden entspre-chende Einbausätze angeboten. Dabei handelt es sichum einen Satz von Belüftungskanälen, die am Wagen-boden aufliegen und über einen Hauptkanal mitWarmluft versorgt werden. Am Hauptkanal befindetsich ein Anschlussstutzen, an den mit Hilfe eines
Abb. 3.42: Prinzip der Belüftungstrocknung mit vorge-wärmter Luft aus der Dachraumabsaugung
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
54
Schnellspannverschlusses ein flexibler Schlauch ange-schlossen wird, der zum Warmlufterzeuger führt. Jenachdem, ob es sich um einen Seitwärts- oder einenRückwärtskipper handelt, werden am Wagenboden 8bis 11 bzw. nur 5 Luftschächte im Abstand von ca.40 cm eingebaut. Je nach Wagenabmessungen liegendie Anschaffungskosten für einen solchen Einbausatzzwischen 1.300 und 2.000 €.
Häufig kommen auch Selbstbaulösungen fürWagentrocknungen zum Einsatz, bei denen der Bodeneines Transportanhängers mit einem abnehmbarenverwindungsfähigen Lochboden ausgerüstet ist. Einesolche mobile Trocknung kann auch in Wechsel-containern (bis 40 m3 Füllvolumen) verwirklichtwerden, wenn diese Teil des Logistikkonzeptes sindund an der Feuerung ggf. Abwärme genutzt werdenkann.
Satztrockner, die als Flachtrocknungsanlagen aus-geführt sind, lassen sich meist über vorhandene Front-und Radlader (z. B. bei abnehmbaren Seitenwänden)oder durch Förderbänder bzw. durch Abkippen vomTransportfahrzeug relativ leicht befüllen bzw. entlee-ren. Bei Hochsilos ist die Beschickung und Entnahmedagegen aufwändiger. Für die Beschickung kommenhier Fördergebläse, Elevatoren oder Schnecken zumEinsatz. Die Entnahme des getrockneten Gutes erfolgtdagegen mit Drehschnecken, durch Blattfederausträgeoder ähnliche Techniken (vgl. Kapitel 3.4.3).
Am Trocknerboden strömt die Luft über spezielleBelüftungsschächte ein. Fest eingebaute Unterflur-schächte besitzen den Vorteil, dass das Befahren desTrockners mit Fahrzeugen problemlos möglich ist;dies erleichtert die Beschickung und die Entnahmedes Trocknungsgutes. Ein Befahren ist dagegen nichtmöglich, wenn Dachreiter oder flexible Dränrohreverwendet werden.
Ideale Luftverhältnisse herrschen, wenn dergesamte Trocknergrund als Lochboden ausgeführt ist.Bei einer Luftzufuhr über Schächte sollte der Kanalab-stand nicht größer sein als die Schütthöhe im Trock-ner, damit in Bodennähe keine Bereiche mit unzu-reichender Durchlüftung entstehen (Abb. 3.45).
Zur Erzeugung des Luftstroms werden Axial- undRadialgebläse eingesetzt. Letztere kommen dann zumEinsatz, wenn es bei größeren Trocknerleistungen aufeine stabile und relativ hohe Druckerzeugungankommt. Allerdings ist hierbei auch die Geräusch-entwicklung höher als bei Axialgebläsen, die bei klei-neren Gesamtdrücken zwischen 100 und 1.000 Paeingesetzt werden. Für die Dimensionierung derGebläseleistung ist u. a. der Strömungswiderstanddes jeweiligen Trocknungsguts zu beachten. Die
Abb. 3.43: Grundprinzip eines Satz- bzw. Kastentrock-ners /3-50/
Abb. 3.44: Bauweise einer Wagentrocknung, hier: für Seitwärtskipper (nach /3-53/)
Abb. 3.45: Beispiel für die Anordnung von Belüftungs-schächten bei Satztrocknern (h = Lagerhöhe = maximaler Kanalabstand), nach /3-52/
Bereitstellung von Festbrennstoffen
55
Gebläse können stationär oder versetzbar eingesetztwerden.
Als Warmlufterzeuger werden u. a. Öl- und Gas-brenner eingesetzt. Sie kommen zur Direktbeheizung
mit Abgasbeimischung oder zur indirekten Behei-zung mittels Wärmeübertrager zum Einsatz. Auchder Betrieb mit festen Brennstoffen ist möglich.
56
4Brennstoff-eigenschaften und Mengenplanung 4
4.1 Elementarzusammensetzung
4.1.1 Hauptelemente
Feste pflanzliche Biomasse besteht im Wesentlichenaus Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H) und Sauerstoff(O). Die Komponente biogener Festbrennstoffe, durchderen Oxidation die freigesetzte Energie weitgehendbestimmt wird, ist der Kohlenstoff. Daneben liefertder Wasserstoff bei der Oxidation ebenfalls Energie-mengen und bestimmt somit gemeinsam mit demKohlenstoff den Heizwert des trockenen Brennstoffs.Der Sauerstoff unterstützt dagegen lediglich den Oxi-dationsvorgang.
Mit 47 bis 50 % in der Trockenmasse (TM) habenHolzbrennstoffe den höchsten Kohlenstoffgehalt,während die Mehrzahl der Nicht-Holz-Brennstoffemeist einen C-Gehalt von rund 45 % aufweist. DerSauerstoffgehalt liegt zwischen 40 und 45 % in der TMund der des Wasserstoffs zwischen 5 und 7 %(Tabelle 4.1). Im Vergleich zu den biogenen Kraftstof-fen wie Pflanzenöl liegen der Kohlenstoff- und Was-serstoffgehalt bei den Festbrennstoffen deutlich nied-riger (vgl. Kapitel 10).
4.1.2 Emissionsrelevante Elemente
Zu den Elementen mit Auswirkung auf den Schad-stoffausstoß bei der Verbrennung zählen vor allemder Schwefel-, Stickstoff- und Chlorgehalt sowie derAschegehalt. Bei diesen Inhaltsstoffen gilt allgemein,dass steigende Gehalte im Brennstoff mit einer Zu-nahme an Schadstoffen im Abgas verbunden sind.
Die Brennstoffe unterscheiden sich bei den emis-sionsrelevanten Inhaltsstoffen zum Teil erheblich. Bei-spielsweise ist der Stickstoffgehalt (N) von Holz mitca. 0,1 bis 0,2 % und Stroh mit ca. 0,5 % relativ gering,während eiweißreiche Pflanzen deutlich darüber lie-gen können, vor allem wenn generative Organe
Tabelle 4.1: Gehalt wichtiger Elemente in naturbelassenen Biomasse-Festbrennstoffen im Vergleich zu Stein- und Braunkohle (Mittelwerte nach /4-12/, /4-27/) k. A. keine Angabe
BrennstoffartC H O N K S Cl
in % der Trockenmasse
Fichtenholz(mit Rinde)
49,8 6,3 43,2 0,13 0,13 0,015 0,005
Buchenholz (mit Rinde)
47,9 6,2 45,2 0,22 0,22 0,015 0,006
Pappelholz (Kurzumtrieb)
47,5 6,2 44,1 0,42 0,35 0,031 0,004
Weidenholz (Kurzumtrieb)
47,1 6,1 44,3 0,54 0,26 0,045 0,004
Rinde (von Nadelholz)
51,4 5,7 38,7 0,48 0,24 0,085 0,019
Roggenstroh 46,6 6,0 42,1 0,55 1,7 0,085 0,40
Weizenstroh 45,6 5,8 42,4 0,48 1,0 0,082 0,19
Triticalestroh 43,9 5,9 43,8 0,42 1,1 0,056 0,27
Gerstenstroh 47,5 5,8 41,4 0,46 1,4 0,089 0,40
Rapsstroh 47,1 5,9 40,0 0,84 0,8 0,27 0,47
Weizen-Ganzpflanzen
45,2 6,4 42,9 1,41 0,7 0,12 0,09
Triticale-Ganzpflanzen
44,0 6,0 44,6 1,08 0,9 0,18 0,14
Weizenkörner 43,6 6,5 44,9 2,28 0,5 0,12 0,04
Triticalekörner 43,5 6,4 46,4 1,68 0,6 0,11 0,07
Rapskörner 60,5 7,2 23,8 3,94 k. A. 0,10 k. A.
Rapspress-kuchen
51,5 7,38 30,1 4,97 1,60 0,55 0,019
Miscanthus 47,5 6,2 41,7 0,73 0,7 0,15 0,22
Landschafts-pflegeheu
45,5 6,1 41,5 1,14 1,5 0,16 0,31
Weidelgras 46,1 5,6 38,1 1,34 1,5 0,14 1,39
zum Vergleich:
Steinkohle 72,5 5,6 11,1 1,3 k. A. 0,94 <0,1
Braunkohle 65,9 4,9 23,0 0,7 k. A. 0,39 <0,1
Brennstoffeigenschaften und Mengenplanung
57
(Körner) enthalten sind (Tabelle 4.1). Stickstoff wirktsich direkt auf die Stickstoffoxid(NOx)-Bildung aus,da er bei der Verbrennung nahezu vollständig in dieGasphase übergeht und sich deshalb nicht in derAsche wiederfindet.
Kalium ist dagegen auf andere Weise von Nachteil.Zum einen senkt es den Ascheerweichungspunkt (vgl.Kapitel 4.2.5), so dass die Bildung von Schlacke imBrennraum begünstigt wird und entsprechendeAnbackungen eintreten können, die zu Störungenführen. Zum anderen ist Kalium an der Freisetzungbesonders feiner Partikel beteiligt, da im Glutbettunter bestimmten Bedingungen leicht flüchtige Kali-umverbindungen entstehen, die im Abgasweg alsFeinstpartikel mit weniger als 0,1 µm Durchmesserkondensieren. Diese feinen Partikel lassen sich nurschwer aus dem Abgas entfernen, so dass sie zueinem großen Teil als Staubpartikel mit dem Abgasfreigesetzt werden /4-26/. Besondere Nachteile erge-ben sich somit für die kaliumreichen Brennstoffe wieGrasaufwuchs und Stroh (Tabelle 4.1).
Der Schwefelgehalt (S) biogener Festbrennstoffe istim Vergleich zu Kohlebrennstoffen relativ gering.Rapsstroh besitzt mit durchschnittlich ca. 0,3 % in derTM den höchsten Schwefelgehalt, während die meis-ten Holzbrennstoffe im Bereich von 0,02 bis 0,05 % lie-gen, Getreidestroh sogar meist unter 0,1 %(Tabelle 4.1). Bei der Verbrennung bestimmt derSchwefelgehalt primär die Schwefeldioxid(SO2)-Emis-sion. Ein großer Teil des Schwefelgehaltes im Brenn-stoff (ca. 40 bis 90 %) wird – je nach Abscheidegradder Entstaubungseinrichtungen – in die Asche einge-bunden.
Auch Chlor (Cl) ist ein bedeutender Begleitstoff inDüngemitteln (insbesondere in Kaliumdüngern /4-12/)und kommt daher in Biomassen aus gedüngten Feld-kulturen in deutlich höheren Anteilen vor als im Holz,welches in der Regel von ungedüngten Flächenstammt. Holzbrennstoffe zeigen folglich mit ca. 0,005bis 0,02 % in der TM sehr niedrige Chlorgehalte, wäh-rend der Gehalt im Getreidestroh mit ca. 0,2 bis 0,5 %um ein Vielfaches höher liegt (Tabelle 4.1). Die Gehalts-schwankungen sind auf Grund der hohen Mobilitätdes Chlorids in der Pflanze und im Boden allerdingssehr hoch, es kann zum Beispiel durch Niederschlägewährend der Bodentrocknung von Stroh oder Grasleicht ausgewaschen werden. Somit ist ausgewasche-nes „graues“ Stroh aus verbrennungstechnischer Sichtgegenüber frischem „gelben“ Stroh zu bevorzugen.
Die Bedeutung des Chlors beruht auf dessen Betei-ligung an der Bildung von Chlorwasserstoff (HCl) undDioxinen/Furanen (PCDD/F) /4-16/, /4-22/. Trotz rela-tiv hoher Chloreinbindungsraten in der Asche von 40bis 95 % /4-22/ können beispielsweise die HCl-Emis-sionen bei bestimmten chlorreichen Brennstoffen (z. B.Getreidestroh) problematisch werden. Zusätzlichwirkt Chlor im Zusammenspiel mit anderen Elemen-ten korrosiv.
4.1.3 Spurenelemente (Schwermetalle)
Zu den Spurenelementen zählen alle verbleibendenElemente, bei denen es sich in der Mehrzahl umSchwermetalle handelt. Sie bestimmen vor allem dieEigenschaften der bei der Verbrennung anfallendenAschen.
Im Allgemeinen sind Holzbrennstoffe aus demWald höher mit Schwermetallen belastet als jährlicherntbare Kulturen. Die Rinde von Nadelhölzernnimmt hierbei eine Spitzenstellung ein.
Die Schwermetallgehalte stellen ein wesentlichesMerkmal für die Unterscheidung zwischen naturbe-lassenen und nicht-naturbelassenen Brennstoffen dar.Einige Schwermetalle werden daher auch als Indika-toren für eine nicht-naturbelassene Brennstoffher-kunft verwendet. Beispielsweise lassen sich mit Hilfevon Schnelltestverfahren für Zink, Blei und Chlor inder Asche von Kleinfeuerungsanlagen Anhaltspunktefür eine Verwendung belasteter Brennstoffe ableiten/4-20/. Auch bei Presslingen aus naturbelassenemHolz ist der Nachweis für die Verwendung unbelaste-ter Rohstoffe dadurch zu erbringen, dass Grenzwertefür bestimmte Schwermetallgehalte und andere Stoffeunterschritten werden müssen. Beispielsweise dürfenHolzbriketts oder -pellets nach DIN 51 731 /4-8/ fol-gende Schadstoffgehalte in der Trockenmasse nichtüberschreiten:
Schwefel (S) < 0,08 %Chlor (Cl) < 0,03 %Stickstoff (N) < 0,3 %Arsen (As) < 0,8 mg/kgCadmium (Cd) < 0,5 mg/kgChrom (Cr) < 8 mg/kgKupfer (Cu) < 5 mg/kgQuecksilber (Hg) < 0,05 mg/kgBlei (Pb) < 10 mg/kgZink (Zn) < 100 mg/kg
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
58
4.2 Weitere Brennstoffeigenschaften und ihre Bedeutung
4.2.1 Wassergehalt und Brennstoff-Feuchte
Definition. Der Wassergehalt w wird auf die Frisch-masse bezogen; er beschreibt damit das in der feuch-ten Biomasse befindliche Wasser, wobei sich diesefeuchte Biomasse aus der trockenen Biomasse (d. h.Trockenmasse) mB und der darin enthaltenen Wasser-masse mw zusammensetzt (Gleichung (4-1)).
Die Brennstoff-Feuchte u (zum Teil auch als„Feuchtegehalt“ bezeichnet) wird dagegen auf dieTrockenmasse bezogen; sie ist folglich definiert als dieim Brennstoff gebundene Wassermasse mW bezogenauf die trockene Biomasse mB nach Gleichung (4-2).Die Feuchte kann damit in den Wassergehalt umge-rechnet bzw. aus ihm berechnet werden. Demnachentspricht z. B. ein Wassergehalt von 50 % einerBrennstoff-Feuchte von 100 %. Bei den Feuchteanga-ben sind somit auch Werte von über 100 % möglich.
Bei der „Feuchte“ handelt es sich um einen haupt-sächlich in der Forst- und Holzwirtschaft gebräuchli-chen Begriff. In der Praxis der Energienutzung wirddagegen hauptsächlich mit dem „Wassergehalt“gerechnet.
Wassergehaltseinfluss auf den Heizwert. DerWassergehalt ist die wesentliche Einflussgröße, dieden Heizwert biogener Festbrennstoffe bestimmt. Dawasserfreie Biomasse in der Natur praktisch nichtvorkommt, müssen stets mehr oder weniger großeMengen Feuchtigkeit während der Verbrennung ver-dunsten. Die hierfür benötigte Wärme wird der dabeifreigesetzten Energie entnommen und mindert da-durch die Nettoenergieausbeute, wenn – und das istder Regelfall – keine Rückkondensation des entstan-denen Wasserdampfes im Abgas durch eine Abgas-kondensationsanlage realisiert wird.
Dieser Einfluss des Wassergehaltes auf den Heiz-wert lässt sich nach Gleichung (4-3) bestimmen. Dabeiist Hu (w) der Heizwert des Holzes (in MJ/kg) bei einembestimmten Wassergehalt w; Hu (wf) ist der Heizwertder Holztrockenmasse im „wasserfreien“ (trockenen)Zustand, und die Konstante 2,44 ist die Verdampfungs-wärme des Wassers in MJ/kg, bezogen auf 25 °C.
Abb. 4.1 zeigt diesen Zusammenhang. Demnachnimmt beispielsweise der Heizwert von Holz (ca.18,5 MJ/kg) mit zunehmendem Wassergehalt bzw.ansteigender Brennstoff-Feuchte linear ab; er ist beirund 88 % Wassergehalt bzw. etwa 73 % „Brennstoff-Feuchte“ gleich null.
In der Praxis wird oft irrtümlich angenommen,dass mit der Trocknung des Brennstoffs eine pro-portional zum Heizwert steigende Netto-Energie-menge zur Verfügung steht. Tatsächlich jedoch istder Gewinn an Brennstoffenergie relativ gering, da jamit der Trocknung nicht nur der Heizwert steigt,sondern auch die Gesamtmasse an Brennstoff sinkt.Dieser Zusammenhang wird auch in Abb. 4.4 (inKapitel 4.4) anhand eines Kubikmeters Brennstoffverdeutlicht.
Typische Wassergehalte von Brennstoffen. Üblicher-weise kann bei luftgetrocknetem Holz oder Stroh vonWassergehalten zwischen 12 und 20 % ausgegangenwerden; nach Gleichung (4-3) resultiert daraus einHeizwert zwischen 13 und 16 MJ/kg. Bei waldfri-schem Holz, Rinde oder Holz aus Kurzumtriebs-plantagen kann der Wassergehalt aber auch bei 50 %und mehr liegen; entsprechend geringer ist dann derHeizwert (Abb. 4.1).
Der Wassergehalt der Festbrennstoffe schwankt –bezogen auf die gesamte Masse – zwischen ca. 10 und65 %. Waldfrisches Holz liegt je nach Baumart, Alter
(4-1)
(4-2)
u
u
mm
mw
+=
+=
1WB
W
w
w
m
mu
−==
1B
W
(4-3)
Abb. 4.1: Heizwert von Holz in Abhängigkeit vom Was-sergehalt bzw. der Feuchte /4-21/
100
44,2)100((wf)u
(w)u
wwHH
−−⋅=
Hei
zwer
t, H
MJ/kg
%0 20 40 60 80 100
5
10
Wassergehalt w
20
15
0 25 50 100 150 %Brennstoff-Feuchte u
u (w
)
Brennstoffeigenschaften und Mengenplanung
59
und Jahreszeit zwischen 45 und 60 %. Im Gleichge-wichtszustand schwankt der Wassergehalt von „luft-trockenem“ Holz – je nach Jahreszeit – etwa zwischen12 und 18 %. Normgerechte Holzpresslinge nach DIN51 731 /4-8/ haben einen Wassergehalt von maximal12 % bzw. nach ÖNORM /4-23/ von maximal 10 %.Die neue europäische Klassifizierungs-(Vor-)NormDIN CEN/TS 14961 unterscheidet bei Holzpellets dreiWassergehaltsklassen W10, W15, W20 (d. h. bis 10, 15bzw. 20 %), wobei für den häuslichen Bereich lediglichdie Klasse W10 in Frage kommt. Bei Holzhackschnit-zeln werden dagegen 5 Wassergehaltsklassen unter-schieden (M20, M30, M40, M55, M65), während fürScheitholz 4 Klassen genannt werden: M20 (ofenferti-ges Scheitholz), M30 (in Lagerräumen abglelagert),M40 (im Wald abgelagert) und M65 (frisch, nach demSchnitt im Wald) /4-9/. Die Klassennummern sind alsObergrenze für den Wassergehalt anzusehen.
4.2.2 Heizwert
Definition. Der Heizwert (Hu, früher auch „untererHeizwert“) beschreibt die Wärmemenge, die bei dervollständigen Oxidation eines Brennstoffs ohne Be-rücksichtigung der Kondensationswärme (Verdamp-fungswärme) des im Abgas befindlichen Wasser-dampfes freigesetzt wird. Beim Heizwert wird somitunterstellt, dass der bei der Verbrennung freigesetzteWasserdampf dampfförmig bleibt und dass die Wär-memenge, die bei einer eventuellen Kondensationdurch Rauchgasabkühlung frei werden könnte (soge-nannte „latente Wärme“: 2,441 Kilojoule je GrammWasser) nicht nutzbringend verwendet wird.
Der Wasserdampf im Abgas der Verbrennungstammt aus der chemischen Oxidation des gebunde-nen Wasserstoffs mit Sauerstoff und vor allem aus derVerdunstung des freien Wassers im (feuchten) Brenn-stoff. Da für diese Verdunstung eine ebenso großeWärmemenge benötigt wird wie durch Kondensationfrei werden würde, sinkt der auf die Gesamtmassebezogene Heizwert mit zunehmendem Wassergehaltentsprechend (vgl. Kapitel 4.2.1).
Heizwert von Biomasse. Der Heizwert eines bioge-nen Festbrennstoffs wird wesentlich stärker vomWassergehalt beeinflusst als von der Art der Biomasse(vgl. Abb. 4.1). Deshalb werden die Heizwerte unter-schiedlicher Brennstoffarten stets im absolut trocke-nen Zustand angegeben und verglichen.
Bei biogenen Festbrennstoffen liegt der Heizwertbezogen auf die wasserfreie Masse (Hu (wf)) in einerengen Bandbreite zwischen 16,5 und 19,0 MJ/kg
(Tabelle 4.2). In der Praxis gilt die Faustregel, dassca. 2,5 kg lufttrockenes Holz etwa einem Liter Heizöl(≈ 10 kWh bzw. ≈ 36 MJ) entsprechen (vgl. Abb. 4.3).Nadelholz liegt beim Heizwert ca. 2 % höher als Laub-holz /4-12/. Dieser Unterschied – wie auch der umweitere 2 % höhere Heizwert der Nadelholzrinde – istauf den höheren Ligningehalt der Nadelhölzer bzw.zum Teil auch auf den erhöhten Gehalt an Holzex-traktstoffen (z. B. Harze, Fette) zurückzuführen.Deren Teilheizwert von Lignin liegt deutlich höher alsder für Cellulose oder Polyosen /4-18/.
Holzbrennstoffe zeigen insgesamt einen durch-schnittlich ca. 9 % höheren Heizwert als Halmgüter; beidenen er zwischen 16,5 und 17,5 MJ/kg schwankt (bezo-
Tabelle 4.2: Verbrennungstechnische Kenndaten von naturbelassenen Biomasse-Festbrennstoffen im Vergleich zu Stein- und Braunkohle (nach /3-12/, /3-27/). k. A. keine Angabe
Brennstoff / Biomasseart
Heiz-wert,
Hu (wf)
MJ/kg
Brenn-wert,
Ho (wf) MJ/kg
Asche-gehalt (wf)in %
Erwei-chungs-punkt
der Aschein °C
Fichtenholz (mit Rinde) 18,8 20,2 0,6 1 426
Buchenholz (mit Rinde) 18,4 19,7 0,5 k. A.
Pappelholz (Kurzumtrieb) 18,5 19,8 1,8 1 335
Weidenholz (Kurzumtrieb) 18,4 19,7 2,0 1 283
Rinde (Nadelholz) 19,2 20,4 3,8 1 440
Roggenstroh 17,4 18,5 4,8 1 002
Weizenstroh 17,2 18,5 5,7 998
Triticalestroh 17,1 18,3 5,9 911
Gerstenstroh 17,5 18,5 4,8 980
Rapsstroh 17,1 18,1 6,2 1 273
Weizenganzpflanzen 17,1 18,7 4,1 977
Triticaleganzpflanzen 17,0 18,4 4,4 833
Weizenkörner 17,0 18,4 2,7 687
Triticalekörner 16,9 18,2 2,1 730
Rapskörner 26,5 k. A. 4,6 k. A.
Rapspresskuchen 21,2 k. A. 6,2 k. A.
Miscanthus 17,6 19,1 3,9 973
Landschaftspflegeheu 17,4 18,9 5,7 1 061
Weidelgras 16,5 18,0 8,8 k. A.
zum Vergleich:
Steinkohle 29,7 k. A. 8,3 1 250
Braunkohle 20,6 k. A. 5,1 1 050
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
60
gen auf die Trockenmasse). Nennenswerte Unterschiedezwischen Getreidestroh und -körnern sind dabei nichterkennbar; das gilt auch für Heu und Gräser. ÖlhaltigeBrennstoffe (z. B. Rapskörner, Rapspresskuchen) besit-zen je nach ihrem Gehalt an Öl, dessen Heizwert bei ca.36 MJ/kg liegt, einen insgesamt höheren Heizwert.
4.2.3 Brennwert
Definition. Im Unterschied zum Heizwert ist derBrennwert (Ho, früher auch „oberer Heizwert“) defi-niert als die bei der vollständigen Oxidation einesBrennstoffs freigesetzte Wärmemenge, die verfügbarwird, wenn auch die Kondensationswärme des beider Verbrennung gebildeten Wasserdampfs nutzbargemacht wird. Dazu müssen die Abgase so tief abge-kühlt werden, dass der gebildete Wasserdampf kon-densieren kann, um auch die Kondensationswärmefreizusetzen. Das heißt, dass das Wärmenutzungs-system, das den Brennwert des Brennstoffs ausnutzensoll, auf sehr niedrige Temperaturen ausgelegt seinmuss, damit im Wärmetauscher eine Absenkung derAbgastemperaturen unter den Taupunkt überhauptgelingt. Wenn sowohl der Wärmetauscher als auchdie Wärmenutzung (z. B. bei Niedertemperaturhei-zung) hierauf eingerichtet sind spricht man vom„Brennwertkessel“ oder von „Brennwerttechnik“).Derartige technische Lösungen werden inzwischenauch bei Biomassefeuerungen angeboten; dennochwird der Energieinhalt des Brennstoffs generell – wieauch bei Öl und Gas – weiterhin mit dem Heizwertbeschrieben.
Brennwert von Biomasse. Bei biogenen Festbrenn-stoffen liegt der Brennwert durchschnittlich umca. 6 % (Rinde), 7 % (Holz) bzw. 7,5 % (Halmgut) überdem Heizwert (vgl. Tabelle 4.2). Das gilt jedoch nurfür Festbrennstoffe im absolut trockenen Zustand(d. h. bezogen auf Trockenmasse). Bei feuchter Bio-masse vergrößert sich dieser relative Abstand, so dassder durch Rekondensation des entstehenden Wasser-dampfes erzielbare Energiegewinn steigt.
4.2.4 Aschegehalt
Von allen biogenen Festbrennstoffen besitzt Holz (ein-schließlich Rinde) mit ca. 0,5 % der TM den geringstenAschegehalt. Größere Überschreitungen dieses Wer-tes sind meist auf Sekundärverunreinigungen (z. B.anhaftende Erde) zurückzuführen. Holzpresslingenach DIN 51 731 dürfen nur einen Aschegehalt vonmaximal 1,5 % in der Trockenmasse aufweisen /4-8/,
bei Holzpellets nach ÖNORM M7135 /3-25/ sind sogarnur maximal 0,5 % Aschegehalt zulässig. Bei Fichten-rinde liegt der Aschegehalt dagegen zwischen 2,5 und5 % (vgl. Tabelle 4.2). Noch höher ist er bei den meis-ten Halmgutbrennstoffen.
Der Aschegehalt hat sowohl Auswirkungen aufdie Umweltbelastungen (d. h. Schadstoffemissionen)als auch auf die technische Auslegung einer Feue-rungsanlage. Außerdem erhöhen sich die Aufwen-dungen für die Verwertung bzw. Entsorgung deranfallenden Verbrennungsrückstände.
In der Asche finden sich viele der in Kapitel 4.1genannten Elemente wieder. Sie besteht vorwiegendaus Kalzium (Ca), Magnesium (Mg), Kalium (K),Phosphor (P) und Natrium (Na). Unter bestimmtenBedingungen kann sie daher auch als Dünger einge-setzt werden.
4.2.5 Ascheerweichungsverhalten
Bei der Verbrennung treten im Glutbett physikalischeVeränderungen der Asche auf. Je nach Temperaturni-veau kommt es zum Verkleben („Versintern“) bis zumvölligen Aufschmelzen der Aschepartikel. Brennstoffemit niedrigen Ascheerweichungstemperaturen erhö-hen somit das Risiko, dass es zu Anbackungen undAblagerungen im Feuerraum, am Rost und an denWärmeübertragerflächen kommt. Derartige An-backungen können u. a. zu Störungen, Betriebsunter-brechungen und Veränderungen bei der Verbren-nungsluftzufuhr führen, und sie begünstigen dieHochtemperaturkorrosion. Diese technischen Nach-teile müssen bei der Auslegung und Konstruktion derFeuerungsanlage berücksichtigt werden. Sie könnendurch aufwändige Zusatzeinrichtungen wie z. B. was-sergekühlte Rostsysteme oder Brennmulden, Abgas-rückführung, Aschebrecher, Brennstoffverwirbelungoder durch Brennstoffadditivierung beherrscht wer-den.
Das Erweichungsverhalten von Biomasseaschenhängt von der Aschezusammensetzung und somit vorallem vom Brennstoff ab; es zählt deshalb zu denbrennstoffspezifischen Merkmalen. Als Messgrößengelten die Temperaturen des Sinterbeginns, Erwei-chungspunktes, Halbkugelpunktes und Fließpunktesder Asche (nach DIN 51 730 /4-7/).
Zur Orientierung sind in Tabelle 4.2 nur die Tem-peraturen des Ascheerweichungspunktes dargestellt.Während Holz und Rinde mit ca. 1.300 bis 1.400 °Caus technischer Sicht für die meisten Einsatzfälleunkritisch sind, liegen die entsprechenden Tempera-turen bei halmgutartigen Brennstoffen fast durchweg
Brennstoffeigenschaften und Mengenplanung
61
unter 1.200 °C. Dadurch kann es bei der Verbrennungzu den beschriebenen Nachteilen kommen. BeimGetreidestroh liegt beispielsweise der häufigste Wertzwischen 900 und 950 °C. Besonders kritisch sindGetreidekörner mit einem Ascheerweichungspunktvon nur ca. 700 °C.
4.3 Physikalisch-mechanische Eigenschaften
Die physikalisch-mechanischen Kenngrößen kenn-zeichnen die Brennstoffmerkmale, die wesentlichdurch die Ernte- und Aufbereitungstechnik bestimmtwerden. Sie lassen sich durch Parameter wie Abmes-sungen, Oberflächenbeschaffenheit und Geometrie(„Stückigkeit“), Größenverteilung der Brennstoffteil-chen, Feinanteil, Brückenbildungsneigung, Schütt-und Rohdichte und Abriebfestigkeit beschreiben.
Stückigkeit (Abmessungen, Geometrie). Festbrenn-stoffe werden auch durch ihre Form beschrieben.Diese wird unter anderem bestimmt durch die Abmes-sungen (d. h. Länge, Höhe, Breite) bzw. das Volumen.
Bei handbeschickten Feuerungsanlagen für Scheit-holz (zum Teil auch für Briketts oder Ballen) werdenz. B. spezifische Anforderungen an die maximalenAbmessungen des Brennstoffs gestellt. Je nach Tiefedes Feuerraums haben solche Scheite in der End-nutzungsform eine Länge von maximal einem Meter(für „Meterholzkessel“). Meist kommt aber 1- bis 3-mal geschnittenes und gespaltenes Meterholz mitStücken von entsprechend 50, 33 bzw. 25 cm Längezum Einsatz, wobei 33 cm Stücke eindeutig dominie-ren /4-11/. Je nach Abmessung lässt sich das Scheit-
holz größtenteils einer von 7 Größenklassen derneuen europäischen Klassifizierungs-(Vor-)Norm fürBiomasse-Festbrennstoffe (DIN CEN/TS 14961 /4-9/)zuordnen. Für die maximalen Abweichungen derScheitlängen und -durchmesser wurden darinbestimmte Anforderungen festgelegt (Tabelle 4.3).
Auch bei Pellets sind die zulässigen Abmessungenvorgegeben. Hierbei wird die bisher geltende deut-sche Norm (DIN 51 731) von der neuen europäischenKlassifizierungsnorm DIN CEN/TS 14961 /4-8/ abge-löst (Tabelle 4.4). Die im häuslichen Bereich eingesetz-ten Holzpellets sollten demnach nicht länger sein alsder 5-fache Durchmesser (Tabelle 4.4).
Größenverteilung und Feinanteil. Die Fließ- undTransporteigenschaften von Schüttgütern werden –außer durch Partikelform und -größe – auch durch diePartikelgrößenverteilung sowie den Feinanteil (z. B.Abrieb von Pellets) bestimmt.
Beispielsweise reicht für die zuverlässige Beurtei-lung einer Brennstoffcharge von Fein-, Mittel- undGrobhackgut (Nennlänge ca. 30, 50 bzw. 100 mm) dieFeststellung einer mittleren Teilchenlänge nicht aus.Vielmehr müssen auch die Anteile einzelner Größen-klassen und vor allem die Maximallänge der Teilchenbekannt sein. Deshalb werden biogene Festbrenn-stoffe zunehmend nach der Größenverteilung derTeilchen klassifiziert. Ein solches Klassifizierungs-system aus Österreich zeigt Tabelle 4.5.
Inzwischen wurde auch ein entsprechendes euro-päisches Klassifizierungssystem erarbeitet, welchesdas in Deutschland zum Teil noch gebräuchlicheösterreichische System ablösen soll. Tabelle 4.6 zeigtdie hierzu festgelegten 4 Klassen für Holzhackschnit-zel. Ein ähnliches System wurde auch für das soge-nannte „Schredderholz“ erarbeitet, welches – andersals Hackschnitzel – nicht mit scharfen Messern,sondern mit stumpfen Werkzeugen zerkleinert wurde/4-24/.
Tabelle 4.3: Größenklassen für Holzscheite nach DIN CEN/TS 14961 /4-9/
Bezeichnung, Größengruppe
Länge L(mm)
Durch-messer D
(mm)
P200- a
a. Anzündholz
bis 200 bis 20
P200 200 (± 20) 40–150
P250 250 (± 20) 40–150
P330 330 (± 20) 40–160
P500 500 (± 40) 60–250
P1000 1000 (± 50) 60–350
P1000+ über 1000 b
b. mit Angabe der tatsächlichen Abmessungen L + D
– b
Tabelle 4.4: Größenklassen für Holzpellets nach DIN CEN/TS 14961 /4-9/
Bezeichnung,Größengruppe
Durchmesser D (mm)
Länge L (mm)
D06 ≤ 6 (± 0,5) ≤ 5 x D
D08 ≤ 8 (± 0,5) ≤ 5 x D
D10 ≤ 10 (± 0,5) ≤ 5 x D
D12 ≤ 12 (± 1,0) ≤ 4 x D
D25 ≤ 25 (± 1,0) ≤ 4 x D
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
62
Die Größenverteilung der Brennstoffteilchen hatvielfältige technische Auswirkungen. Besonders starkbetroffen von einer ungleichmäßigen Größenvertei-lung sind die mechanischen Entnahme-, Förder- undBeschickungssysteme von Konversionsanlagen. Zugroße oder zu lange Teilchen führen zu Blockadenund auch Schäden an den Förderaggregaten oder sen-ken die Durchsatzleistung. Auch die Riesel- bzw.Fließfähigkeit werden durch die Größenverteilungbestimmt.
Brückenbildungsneigung (Rieselfähigkeit). Bei derEntnahme aus Silos oder Tagesvorratsbehältern kannes zur Bildung von Hohlräumen (Brücken) kommen,die dazu führen, dass der Brennstoff nicht mehr in diedarunter liegenden Förderaggregate nachrutscht. DieBrückenbildungsneigung biogener Festbrennstoffenimmt mit dem Wassergehalt, der Schütthöhe undvor allem mit dem Anteil verzweigter oder überlangerTeilchen zu. Gleichmäßige Partikelgrößen und glatteOberflächen (z. B. Pellets, rindenfreies Hackgut) ver-mindern dagegen das Brückenbildungsrisiko /4-19/.Eine nachträgliche Sortierung zum Erreichen gleich-
mäßigerer Materialeigenschaften führt somit zu einerdeutlichen Verbesserung bei diesem Parameter.
Rohdichte (Einzeldichte). Die Roh- oder Einzeldichteeines Brennstoffs beschreibt die eigentliche Material-dichte (d. h. ohne Berücksichtigung der Hohlräumezwischen den Teilchen). Sie beeinflusst die Schütt-bzw. Stapeldichte und einige feuerungstechnisch rele-vante Eigenschaften (z. B. spezifische Wärmeleitfähig-keit, Entgasungsrate) sowie die Eigenschaften bei derpneumatischen Förderung und Beschickung.
Tabelle 4.7 zeigt die Rohdichten verschiedener ein-heimischer Holzarten im absolut trockenen Zustand.Hierbei handelt es sich um grobe Mittelwerte. Die tat-sächlichen Werte können je nach Alter, Standort, Sorteoder Baumteil stark schwanken /4-17/.
Bei Aufsättigung mit Wasser bis zum Faser-sättigungspunkt (ca. 19 bis 25 % Wassergehalt) erhöhtsich das Volumen um das so genannte Schwindmaß;dies hat auch entsprechende Auswirkungen auf dieDichte des feuchten Brennstoffs. Diese Volumenver-größerung beträgt bei Buche bzw. Eiche 17,9 bzw.12,2 % und bei Fichte bzw. Kiefer ca. 11,9 bzw. 12,1 %/4-17/.
Tabelle 4.5: Anforderungen an die Größenverteilung nach der österreichischen Norm für Holzhackgut (ÖNORM M7133 /4-24/)
Zulässige Massenanteile und jeweilige Bandbreite für Teilchengröße (nach Siebanalyse)
Zulässige Maximalwerte
max. 20 % 60–100 % max. 20 % max. 4 % Querschnitt Länge
G 30 > 16 mm 16–2,8 mm < 2,8 mm < 1 mm 3 cm2 8,5 cm
G 50 > 31,5 mm 31,5–5,6 mm < 5,6 mm < 1 mm 5 cm2 12 cm
G 100 > 63 mm 63–11,2 mm < 11,2 mm < 1 mm 10 cm2 25 cm
Tabelle 4.6: Anforderungen an die Größenverteilung nach der neuen europäischen Klassifizierungsnorm DIN CEN/TS 14961 /4-9/
Bezeichnung,Größengruppe
Hauptfrak-tion > 80 %
(Masse)
Feinfrak-tion < 5 %
Grobfraktion < 1 %
P16 3,15 bis 16 mm
1 mm> 45 mm
(alle < 85 mm)
P45 3,15 bis 45 mm
1 mm > 63 mm
P63 3,15 bis 63 mm
1 mm > 100 mm
P100 3,15 bis 100 mm
1 mm > 200 mm
Tabelle 4.7: Rohdichte (einschließlich Volumenschwund) von absolut trockenem Holz („Darrdichte“) (/4-23/, /4-17/)
Weichhölzer (bis 0,55 g/cm3) Harthölzer (über 0,55 g/cm3)
Fichte 0,43 g/cm³ Eiche 0,66 g/cm³
Tanne 0,41 g/cm³ Bergahorn 0,59 g/cm³
Kiefer 0,49 g/cm³ Esche 0,65 g/cm³
Douglasie 0,47 g/cm³ Buche 0,68 g/cm³
Lärche 0,55 g/cm³ Birke 0,61 g/cm³
Linde 0,49 g/cm³ Hain-/Weißbuche 0,75 g/cm³
Pappel a
a. gilt nicht für Holz aus Kurzumtriebsplantagen
0,41 g/cm³ Hasel 0,56 g/cm³
Weide a 0,33 g/cm³ Ulme 0,64 g/cm³
Brennstoffeigenschaften und Mengenplanung
63
Die Rohdichte kann nur bei der Herstellung hoch-verdichteter Presslinge (d. h. Pellets, Briketts) beein-flusst werden. Daher wird sie vereinfachend auch alsMerkmal für die Güte eines derartigen Herstellungs-prozesses verwendet. Eine hohe Rohdichte deutet aufeine große Härte des Presslings hin; hier ist dann mitgeringen Abriebeffekten und Feinanteilen zu rechnen.Deshalb müssen beispielsweise normgerechte Holz-presslinge nach DIN 51 731 eine Rohdichte von 1,0 bis1,4 g/cm3 besitzen, wobei der Wassergehalt von maxi-mal 12 % zur Brennstoffmasse gezählt wird /4-8/.
Die Unterschiede zwischen Rohdichte und Schütt-bzw. Stapeldichte führen dazu, dass ein in Volumen-einheiten angegebenes Brennstoffaufkommen häufigin die eine oder andere Bezugsform umgerechnetwerden muss. Beispielsweise werden Holzmengen imRohzustand meist in Festmetern angegeben (d. h.ohne Berücksichtigung von Hohlräumen); bereitge-stellte Brennstoffe werden hingegen in Raum- bzw.Schüttraummetern bemessen. Für Scheitholz lassensich diese Maße mit Hilfe der Umrechnungszahlen inTabelle 4.9 ineinander umrechnen. Im Einzelfall kön-nen die Werte jedoch stark abweichen.
Lagerdichte (Schütt- und Stapeldichte). Insbeson-dere das erforderliche Lager- und Transportvolumender Brennstoffe wird von der Schüttdichte bzw. beinicht-schüttfähigen Brennstoffen von der Stapeldichtebestimmt. Die Schüttdichte ist dabei definiert als derQuotient aus der Masse des in einen Behälter einge-füllten Brennstoffs und dem Volumen dieses Behälters/4-5/. Hohlräume zwischen den Brennstoffteilchenwerden also vom Volumen nicht abgezogen; das giltauch bei der Stapeldichte. Übliche Werte für die beider Raumbedarfsplanung verwendeten Lagerdichtengibt Tabelle 4.8.
Zum Vergleich von Brennstoffmassen müssen dieDichteangaben gelegentlich auf den jeweiligen Was-sergehalt bzw. auf die Trockenmasse umgerechnetwerden. Aus praktischen Gründen wird dabei dieVolumenänderung durch Quellung und Schrump-fung, die unterhalb des Fasersättigungspunktes ein-tritt (siehe „Rohdichte“), normalerweise nicht berück-sichtigt, so dass die Frischmassedichte (ρF) bzw. dieTrockenmassedichte (ρTM) nach Gleichung (4-4) und(4-5) errechnet werden kann, wobei wN der Wasserge-halt bezogen auf die Gesamtmasse ist (angegeben alsDezimalbruch).
Auch bei Holzhackschnitzeln kann mit der Trock-nung und Wiederbefeuchtung eine Volumenänderungeintreten. Im Durchschnitt verschiedener Holzarten kanndiese Volumenänderung, die normalerweise zwischen0 % (absolut trocken) und ca. 25 % Wassergehalt eintritt,maximal ca. 18 % betragen. Schüttdichtebestimmungen,die bei Wassergehalten von weniger als 25 % zustandekommen, sollten daher korrigiert werden, wenn sie aufeinen einheitlichen Referenzwassergehalt bezogen wer-den sollen. Für jeden Prozentpunkt Wassergehaltsunter-schied kann hierfür der lineare Korrekturfaktor 0,71 %verwendet werden /4-2/, /4-3/, d. h. um beispielsweiseeine Messung bei w = 25 % mit einer weiteren Messungbei w = 15 % vergleichen zu können, muss die Schütt-dichte der trockeneren Probe um 7,1 % erhöht werden.
4.4 Brennstoffmengenrechnung (Umrechnungszahlen)
Neuere Messungen zeigen, dass ein Raummeter (Rm)Brennholz in Form von geschichteten 33-cm-Scheitenaus durchschnittlich 0,62 Festmetern (Fm) Buchenholzbzw. 0,64 Fm Fichtenholz hervorgeht (Tabelle 4.9). Füreinen Raummeter geschichtete 33-er Scheite werden1,16 Rm Fichten-Meterscheite, aber 1,23 Rm Buchen-meterscheite benötigt. Umgekehrt bedeutet dies, dassein Brennholzkunde, der beim Brennholzhändler ei-nen Raummeter ofenfertiges Buchenholz bestellt und
(4-4)
(4-5)( )NFTM 1 F−⋅= ρρ
Tabelle 4.8: Typische Schütt- und Stapeldichten biogener Festbrennstoffe bei 15 % Wassergehalt (außer Pellets: 8 %) /4-13/, /4-2/, /4-15/
Schütt-/Stapeldichte
Holzbrennstoffe: in kg/m3:
Scheitholz (33 cm gestapelt)
BucheFichte
455304
Hackgut Weichholz (Fichte)Hartholz (Buche)
194295
Rinde Nadelholz 180
Sägemehl 160
Hobelspäne 90
Pellets 650
landwirtschaftliche Brennstoffe:
Quaderballen Stroh, MiscanthusHeuGetreideganzpflanzen
140160190
Häckselgut MiscanthusGetreideganzpflanzen
110150
Getreidekörner (Triticale) 750
N
TMF
1 F−=
ρρ
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
64
hierbei die im Handel häufig geltende Bemessungs-grundlage des Meterscheitholzmaßes (gespalten) ver-einbart, bei der Auslieferung im aufbereiteten Zu-stand als 33-er Scheite nur noch 0,81 Rm erhält,während es beim Fichtenholz noch 0,86 Rm sind. Grö-ßere Holzartenunterschiede bestehen auch beim losegeschütteten Scheitbrennstoff (Tabelle 4.9).
Zur Bestimmung der Energiemenge, die in einerbestimmten Brennstoffcharge vorliegt (z. B. in MJoder kWh), muss zunächst ihr Gewicht bekannt seinoder es muss geschätzt werden. Scheitholz wird aberüblicherweise nach Volumen gehandelt, wobei alsBezugsgröße in der Regel der Rauminhalt von einemKubikmeter gestapeltem Holz verwendet wird(„Raummeter“ oder „Ster“). Bei groben Mengenab-schätzungen kann überschlägig davon ausgegangenwerden, dass ein Kubikmeter gestapeltes Holz etwa0,65 Festmetern entspricht. Vom Festmeter lässt sichwiederum auf die vorliegende Holzmasse schließen,dazu muss die Holzdichte bekannt sein. Da Holz inder Natur nie im absolut wasserfreien Zustand vor-kommt, sollte es sich bei der verwendeten Dichtenicht um die „Darrdichte“ handeln (vgl. Tabelle 4.7),sondern um die Holzdichte beim jeweils vorliegendenWassergehalt. Für vier verschiedene Holzarten(Buche, Eiche, Fichte und Kiefer) wurden dieseZusammenhänge bei der Berechnung der Raumge-wichte bei verschiedenen Wassergehalten in Tabelle4.10 berücksichtigt. Für Eiche und Kiefer wurden
dabei die in Tabelle 4.9 für Buche bzw. Fichte festge-stellten Umrechnungsfaktoren verwendet.
Vereinfachte Planungszahlen wurden auch ver-wendet, um die Raumgewichte von Holzhackschnit-zel in Tabelle 4.9 zu berechnen. Zur Umrechnungvom Festmeter zum Hackschnitzel-Schüttkubikmeterwird allgemein der Faktor 2,43 verwendet /4-4/. Dasbedeutet, dass aus einem Festmeter Holz 2,43 Schütt-raummeter (m3) Hackschnitzel produziert werdenkönnen.
Brennstoffbedarfsrechnung. In der Regel ist derWärmebedarf oder die zu ersetzende Menge an kon-ventionellen Energieträgern (Heizöl, Gas, Strom) aneinem vorgesehenen Einsatzort bekannt. Mit diesenAngaben und den vorgenannten Umrechnungszahlenlässt sich nun die insgesamt – zum Beispiel für eineHeizperiode – benötigte Biomassemenge ermitteln.Hierzu wird zunächst der Energieinhalt in einemKubikmeter oder in einem Raummeter der jeweiligenBrennstoffart festgestellt. Er ergibt sich aus der zuvorbestimmten Masse multipliziert mit dem Heizwertder jeweiligen Biomasseart. Da der Heizwert wie-derum stark vom Wassergehalt abhängig ist, mussauch hierzu eine gesonderte Berechnung erfolgen.Dazu wird der Heizwert der absolut trockenen Masse(aus Tabelle 4.2) in den Heizwert der Frischmasse(inkl. Wasser) gemäß Gleichung (4-3) umgerechnet.Die Masse eines Raummeters, eines Kubikmeters oder
Tabelle 4.9: Umrechnungsfaktoren für Raummaße bezogen auf unterschiedliche Grundsortimente (mit Rinde) /4-15/
Holzart Festmeter (Fm)Rundlinge
geschichtet (Rm)gespalten 1 m,
geschichtet (Rm)Scheite 33 cm,
geschichtet (Rm)Scheite 33 cm, lose geschüttet (SRm)
bezogen auf einen Festmeter (mit Rinde):
Buche 1,00 1,70 1,98 1,61 2,38
Fichte 1,00 1,55 1,80 1,55 2,52
bezogen auf einen Raummeter Rundlinge:
Buche 0,59 1,00 1,17 0,95 1,40
Fichte 0,65 1,00 1,16 1,00 1,63
bezogen auf einen Raummeter gespaltener Meterscheite:
Buche 0,50 0,86 1,00 0,81 1,20
Fichte 0,56 0,86 1,00 0,86 1,40
bezogen auf einen Raummeter gestapelter 33-er Scheite (gespalten):
Buche 0,62 1,05 1,23 1,00 1,48
Fichte 0,64 1,00 1,16 1,00 1,62
bezogen auf einen Schüttraummeter 33-er Scheite (gespalten):
Buche 0,42 0,71 0,83 0,68 1,00
Fichte 0,40 0,62 0,72 0,62 1,00
Brennstoffeigenschaften und Mengenplanung
65
Tabelle 4.10: Raumgewichte verschiedener Holzarten und Aufbereitungsformen (Festmeter, 33-cm-Scheitholz-Raummeter, Hack-schnitzel-Schüttkubikmeter) in Abhängigkeit vom Wassergehalt. Berechnung für Hackschnitzel: 1 Fm = 2,43 m3
Wassergehalt w
(%)
Buchea Eichea Fichtea Kiefera
Fm SH (Rm)
HS (m³)
Fm SH (Rm)
HS (m³)
Fm SH (Rm)
HS (m³)
Fm SH (Rm)
HS (m³)
Raumgewichteb in kg
0 680 422 280 660 410 272 430 277 177 490 316 202
10 704 437 290 687 427 283 457 295 188 514 332 212
15 716 445 295 702 436 289 472 304 194 527 340 217
20 730 453 300 724 450 298 488 315 201 541 349 223
30 798 495 328 828 514 341 541 349 223 615 397 253
40 930 578 383 966 600 397 631 407 260 718 463 295
50 1.117 694 459 1.159 720 477 758 489 312 861 556 354
a. Fm Festmeter, SH Scheitholz (33 cm, geschichtet), HS Hackschnitzel, Rm Raummeterb. mit Berücksichtigung der Tatsache, dass Holz bei der Trocknung um das Schwindmaß schrumpft. Die hier gewählten trockenen Holzdichten (Fest-
metermasse bei w = 0 %) ergeben sich aus den Rohdichten der Tabelle 4.7. Die jeweilige Holzdichte (mit Wasser) wurde korrigiert um das Schwindmaß (Buche 17,9 %, Eiche 12,2 %, Fichte 11,9 %, Kiefer 12,1 %), wobei zwischen Darrdichte und dem jeweiligen Fasersättigungspunkt (w = 25, 19, 25 bzw. 21 % bei Bu, Ei, Fi, Ki, nach /4-17/) eine lineare Volumenänderung angenommen wurde.
Tabelle 4.11: Planungszahlen zur Beurteilung des Energiegehaltes einer Brennstoffmenge (bei Scheitholz und Hackschnitzeln wurde die unterhalb 25 % Wassergehalt eintretende Volumenänderung berücksichtigt)
BrennstoffMenge/Einheit
Wasser-gehalt
w(%)
Masse(inkl.
Wasser)(kg)
Heizwert (bei w)(MJ/kg)
Brennstoffmenge
in MJ in kWhin Heizöl-äquivalent
(Liter)
Scheitholz (geschichtet):
Buche 33 cm, lufttrocken 1 Rm 15 445 15,3 6.797 1.888 189
Buche 33 cm, angetrocknet 1 Rm 30 495 12,1 6.018 1.672 167
Fichte 33 cm, lufttrocken 1 Rm 15 304 15,6 4.753 1.320 132
Fichte 33 cm, angetrocknet 1 Rm 30 349 12,4 4.339 1.205 121
Holzhackschnitzel:
Buche, trocken m³ 15 295 15,3 1.503 1.251 125
Buche, beschränkt lagerfähig m³ 30 328 12,1 3.987 1.107 111
Fichte, trocken m³ 15 194 15,6 3.032 842 84
Fichte, beschränkt lagerfähig m³ 30 223 12,4 2.768 769 77
Pellets:
Holzpellets, nach Volumen m³ 8 650 17,1 11.115 3.088 309
Holzpellets, nach Gewicht 1 t 8 1 000 17,1 17.101 4.750 475
Brennstoffe nach Gewicht:
Buche, lufttrocken 1 t 15 1 000 15,3 15.274 4.243 424
Buche, angetrocknet 1 t 30 1 000 12,1 12.148 3.374 337
Fichte, lufttrocken 1 t 15 1 000 15,6 15.614 4.337 434
Fichte, angetrocknet 1 t 30 1 000 12,4 12.428 3.452 345
Halmgut (z. B. Stroh) 1 t 15 1 000 14,3 14.254 3.959 396
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
66
einer Tonne Brennstoff (in kg) wird nun multipliziertmit dem ermittelten Heizwert des feuchten Brenn-stoffs (in MJ/kg) und ergibt so die Brennstoffmenge inMegajoule. Diese Brennstoffmenge lässt sich nunleicht in kWh oder Liter Heizöläquivalent umrechnen(Abb. 4.2), und zwar gilt hier:
1 l Heizöl = 10 kWh = 36 MJDie Brennstoffmenge in MJ wird somit durch 36 ge-teilt, um zur Energiemenge in Litern Heizöläquivalentzu gelangen. Um Kilowattstunden zu erhalten, teiltman durch 3,6. Auf diese Weise errechnen sich auchdie Zahlenbeispiele, die für verschiedene Brennstoffein Tabelle 4.11 zur Vereinfachung zusammengestelltwurden. So entspricht beispielsweise ein Raummeterlufttrockenes geschichtetes Fichtenholz (33 cm) derEnergiemenge von 132 l Heizöl, während ein Kubik-meter Holzpellets etwa 309 l Heizöl entspricht.
Die insgesamt benötigte Brennstoffmenge ergibtsich demnach aus dem Gesamtbedarf (in kWh bzw.Litern Heizöl) dividiert durch den Energiegehalt einerMassen- oder Volumeneinheit des jeweiligen Biomas-sebrennstoffs. Wird beispielsweise eine Heizölmengevon 3.000 l durch trockenes Fichtenscheitholz ersetzt,so sind hierfür mindestens 22,7 Raummeter (als 33-cm-Scheite) erforderlich, da ein Raummeter einemEnergieäquivalent von ca. 132 Litern Heizöl entspricht(vgl. Tabelle 4.11). Auf Grund der Wirkungsgradun-terschiede bei der Verbrennung müssen jedoch in derRegel noch leichte Zuschläge von ca. 10 % hinzuad-diert werden.
Sollen die Beschaffungskosten je Liter Heizöläqui-valent ausgerechnet werden, ist ähnlich vorzugehen.Wenn beispielsweise angetrockenes Buchenscheit-holz (33 cm) mit 30 % Wassergehalt für 70 € proRaummeter (Rm) frei Haus angeliefert werden soll(vgl. Holzpreise in Kapitel 9), so entspricht das einemHeizöläquivalent von 167 l/Rm und einem Heizöl-preis von 41,9 ct/l. Da das Holz aber mit 30 % Wasser-gehalt noch nicht verbrannt werden kann, muss esweiter gelagert werden, wobei es auf ca. 15 % Wasser-
gehalt abtrocknet. Dabei erhöht sich der Energie-gehalt aber nur unwesentlich von 167 auf 173 l Heizölpro Rm (die Trockenmasse bleibt ja gleich). DiesenAnstieg zeigt Abb. 4.3 (unten), darin bleibt die Tro-ckenmasse mit zunehmender Trocknung gleich, dader eingetretene Volumenschwund nicht wieder auf-gefüllt wird. Der Heizöläquivalentpreis sinkt durchdiese Trocknung nur um 1,4 ct auf 40,5 ct/Liter.
Wenn allerdings bereits ofenfertig getrocknetesHolz bezogen wird, ist die Energiemenge in einemRaummeter höher, da der durch die Trocknung eintre-tende Volumenschwund noch beim Lieferanten ein-tritt und dort aufgefüllt werden kann. In diesem Fallist die Holzmasse in einem Raummeter trockenemBuchenholz höher, dadurch ist der in Tabelle 4.11genannte Energiegehalt von 189 Litern Heizöläquiva-lent je Raummeter anzusetzen. Der hier gegebeneZusammenhang zwischen Energiemenge und Was-
Abb. 4.2: Faustzahlen für den Energiegehalt von trocke-nem Holz
Abb. 4.3: Energieinhalt in einem Raummeter (Rm) Scheitholz bzw. in einem Kubikmeter Holzhack-schnitzel bei unterschiedlichem Wassergehalt, mit und ohne Berücksichtigung der Volumen-änderung durch Quellen und Schrumpfen. Oben: Volumenschwund wird aufgefüllt, unten: Volumenschwund wird nicht aufgefüllt (d. h. gleichbleibende Trockenmasse)
Brennstoffeigenschaften und Mengenplanung
67
sergehalt ist in Abb. 4.3 (oben) dargestellt. DieseWerte sind dann anzuwenden, wenn eine Sofortbe-wertung einer bereits getrockneten Brennstoffpartieerfolgen soll.
Im Bereich der bei Kleinfeuerungen üblichenBrennstoffwassergehalte ist der Einfluss der Trock-nung auf die Brennstoffmenge vergleichsweisegering, er lässt sich anhand des in Abb. 4.3 (unten)dargestellten Zusammenhangs ablesen. In der Praxiswird der Wassergehaltseinfluss häufig überschätzt, dagelegentlich von einem proportionalen Verlauf wiebeim massebezogenen Heizwert ausgegangen wird
(vgl. hierzu Abb. 4.1 in Kapitel 4.2.2.). Generell istsomit festzustellen, dass die Trocknung von Scheit-holzbrennstoffen nur bei sehr feuchten Brennstoffenmit einer nennenswerten Heizwertsteigerung verbun-den ist. Im unteren Wassergehaltsbereich dient siedagegen hauptsächlich der Qualitätsverbesserungund der Verlustminimierung. Gleichwohl sind Klein-feuerungen aber aus technischen Gründen und wegender Emissionsvermeidung auf trockene Brennstoffeangewiesen.
68
55
Grundlegendes zur Feststoff-Verbrennung
5.1 Begriffsdefinitionen
Zum Verständnis der Terminologie und der Zusam-menhänge ist es erforderlich, nachfolgend zunächstdie wichtigsten Begriffe zu erläutern, bevor die ei-gentlichen Vorgänge der Verbrennung und die Beson-derheiten von Anlagen für biogene Festbrennstoffedargestellt werden. Auf die Definition des Heizwerts,Brennwerts, Wasser- und Feuchtegehalts kann hierverzichtet werden, da diese Begriffe bereits inKapitel 4 (Brennstoffeigenschaften) ausführlich erläu-tert wurden.
Flüchtige Bestandteile. Unter flüchtigen Bestandtei-len werden Zersetzungsprodukte der organischenSubstanz verstanden. Sie entweichen, wenn biogeneFestbrennstoffe erhitzt werden. Der Gehalt an flüchti-gen Bestandteilen – zumeist brennbare Gase – wirdunter definierten Bedingungen (ca. 1 g Probe, 7 minLuftabschluss, Temperatur von 900 °C) ermittelt underlaubt Aussagen über die Zündfreudigkeit in einerFeuerungsanlage /5-1/. Umgekehrt proportional zudem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen ist der Anteildes Kohlenstoffs (Holzkohle), der nach der Erhitzungzurückbleibt.
Der Anteil der flüchtigen Bestandteile am gesam-ten Brennstoff liegt bei Lignocellulosebrennstoffenmeist bei 74 bis 83 % der TM. Holzbrennstoffe markie-ren mit durchschnittlich 82 % das obere Ende dieserBandbreite; Getreidestroh und Wiesenheu liegen mit76 bzw. 74 % dagegen im unteren Bereich. Im Ver-gleich dazu weisen Kohlen-Brennstoffe mit 6 bis 45 %(verschiedene Steinkohlen) bzw. 45 bis 63 % (Hart-bzw. Weichbraunkohlen) deutlich niedrigere Werteauf /5-2/.
Durch den hohen Gehalt an flüchtigen Bestandtei-len eignen sich biogene Festbrennstoffe auch für dieVergasung, d. h. für die Erzeugung eines gasförmigenBrennstoffs für die spätere energetische Nutzung.
Verbrennungswasser und Taupunkt. Das bei derOxidation eines wasserstoffhaltigen Brennstoffs che-misch gebildete Wasser wird als Verbrennungswasserbezeichnet. Zudem wird bei feuchten BrennstoffenWasser mit dem Brennstoff eingetragen, das in derFeuerung verdampft und als Wasserdampf mit demAbgas ausgetragen wird.
Der aus diesen beiden Quellen resultierende Was-sergehalt im Abgas bestimmt den Taupunkt derAbgase. Beispielsweise beträgt der Taupunkt beieinem Luftüberschuss von 1,5 für trockenes Holz45 °C und für nasses Holz 62 °C /5-8/. Bei Unterschrei-tung des Taupunktes fällt Kondensat an, welches inden meisten Fällen unerwünscht ist, da es zu Korro-sion im Kamin und ggf. in weiteren Anlagenteilenführen kann und außerdem entsorgt werden muss. Inden meisten Anwendungsfällen darf deshalb einebestimmte Abgastemperatur – abhängig von Brenn-stoff, Wassergehalt und Luftüberschuss – nicht unter-schritten werden.
Außer bei Feuerungen mit Wärmerückgewinnungdurch Abgaskondensation stellt die Verdampfungs-wärme des Wassers einen Energieverlust dar, derbesonders bei nassen Brennstoffen die Gesamtener-giebilanz erheblich verschlechtert. Da aber der Feue-rungswirkungsgrad meist auf den Heizwert und nichtauf den Brennwert (vgl. Kapitel 4) bezogen wird, spie-gelt sich der Unterschied zwischen trockenen undnassen Brennstoffen im Wirkungsgrad kaum wider.
Luftüberschusszahl (Luftüberschuss). Um eine voll-ständige Oxidation der im Brennstoff enthaltenen oxi-dierbaren Verbindungen sicherzustellen, wird demVerbrennungsprozess in der Regel Verbrennungsluftim Überschuss zugeführt. D. h. der Reaktion wirdmehr Sauerstoff zur Verfügung gestellt, als zur voll-ständigen Oxidation aller im Brennstoff befindlichenKomponenten notwendig wäre. Der Grad des Luft-überschusses wird mit der Luftüberschusszahl
Grundlegendes zur Feststoff-Verbrennung
69
Lambda (λ) beschrieben. Sie ist nach Gleichung (5-1)definiert als das Verhältnis zwischen der innerhalb ei-nes bestimmten Zeitraumes einem Oxidationsvor-gang insgesamt zugeführten Luftmenge mLuft,ges zuder für die vollständige Oxidation minimal benötigtenLuftmenge mLuft,min.
Für eine vollständige Oxidation muss somit dieLuftüberschusszahl mindestens eins betragen (ohneLuftüberschuss). Tatsächlich liegt sie beispielsweisebei Holzfeuerungen zwischen 1,5 und 2,5; d. h. dieVerbrennung erfolgt bei Luftüberschuss /5-5/.
Es gibt aber auch thermochemische Prozesse, beidenen die Luftüberschusszahl deutlich kleiner alseins, aber größer als null ist. Bei Festbrennstoffenspricht man dann von Vergasung. Ist die Luftüber-schusszahl gleich null (d. h. es wird kein Sauerstoffvon außen zugeführt), spricht man von einer pyrolyti-schen Zersetzung des eingesetzten Festbrennstoffs.Dabei erfolgt dessen Aufspaltung in gasförmige, flüs-sige und feste Sekundärenergieträger unter Einwir-kung von Wärmeenergie.
Verbrennung. Kohlenstoff (C) oder Wasserstoff (H)werden in Gegenwart von Sauerstoff (O2) unter Ener-giefreisetzung zu Kohlenstoffdioxid (CO2) oder Was-ser (H2O) oxidiert. Dieser Vorgang beschreibt die Ver-brennung von Biomasse, die im Wesentlichen ausKohlenstoff (C), Sauerstoff (O) und Wasserstoff (H)besteht und mit der chemischen SummenformelCnHmOp bezeichnet werden kann. Kommt es zu einervollständigen Oxidation sämtlicher oxidierbarer Be-standteile des Brennstoffs, spricht man von vollstän-diger Verbrennung. Die Luftüberschusszahl muss da-bei immer gleich oder größer als eins sein. BeiLuftmangel, das heißt bei Luftüberschusszahlen untereins, verbleiben nach Ablauf der Oxidationsreak-tionen noch un- oder teiloxidierte Brennstoffmengen(z. B. Kohlenstoffmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe(CnHm)), die anschließend unter Energieabgabe wei-ter oxidiert werden können. Dann handelt es sich umeine unvollständige Verbrennung /5-5/.
Vergasung. Wird ein Brennstoff wie beispielsweiseKohlenstoff (C) unter Sauerstoffzugabe nicht zu Koh-lenstoffdioxid (CO2), sondern zu Kohlenstoffmonoxid(CO) oxidiert und damit teilverbrannt (d. h. die Luft-überschusszahl ist kleiner als eins und größer alsnull), spricht man von Vergasung oder auch von Teil-verbrennung /5-4/. Das entstandene Gas – im genann-
ten Beispiel CO – kann anschließend (ggf.) in einemanderen technischen Prozess an einem anderen Ortunter Energieabgabe weiter oxidiert werden. MitHilfe der Vergasung können also feste Brennstoffe inein Brenngas und damit in einen gasförmigen Sekun-därenergieträger umgewandelt werden, der dann –zumindest theoretisch – mit bestimmten energietech-nischen Verfahren z. B. zur Stromerzeugung effizien-ter nutzbar ist.
Neben dem eigentlichen thermochemischen Pro-zess der Vergasung (d. h. die Umwandlung eines Fest-brennstoffs durch Teiloxidation in ein Brenngas) wirdunter Vergasung oft auch die anlagentechnischeUmsetzung (z. B. als Vergasungsanlage) verstanden.
Pyrolyse. Auch bei der Pyrolyse handelt es sich um ei-nen thermochemischen Prozess. Er findet jedoch imUnterschied zur Verbrennung oder Vergasung aus-schließlich unter der Einwirkung von Wärme und un-ter Sauerstoffabschluss statt (d. h. die Luftüberschuss-zahl ist null). Da Biobrennstoffe Sauerstoff enthalten(bei Holz z. B. ca. 44 % O2; vgl. Kapitel 4), kann es sichbei den Zersetzungsreaktionen trotzdem um Oxida-tionsreaktionen handeln /5-4/.
Außer für den beschriebenen thermochemischenProzess der pyrolytischen Zersetzung von organi-scher Substanz unter Wärmeeinwirkung wird derBegriff der Pyrolyse auch für die Herstellung vonFlüssigenergieträgern aus fester Biomasse in entspre-chenden technischen Anlagen (z. B. Pyrolyseanlage)verwendet.
Feuerungstechnischer Wirkungsgrad. Der feue-rungstechnische Wirkungsgrad ηf berücksichtigt dieAbgasverluste der Feuerung in Form von thermischenund chemischen Verlusten. Wichtige Bestimmungsgrö-ßen sind die Abgastemperatur, der Luftüberschuss (O2-oder CO2-Gehalt) sowie der Gehalt an Kohlenstoff-monoxid (CO) und ggf. weiteren unverbrannten Ab-gaskomponenten. Die Verluste durch Strahlung undKonvektion der Feuerung sowie Stillstandsverlustewerden im feuerungstechnischen Wirkungsgrad dage-gen nicht berücksichtigt.
Der feuerungstechnische Wirkungsgrad ηf berech-net sich nach Gleichung (5-2). Unter Berücksichtigungder relativen thermischen Verluste (Vtherm) durchfühlbare Wärme der Abgase und der relativen chemi-schen Verluste (Vchem) durch unvollständige Verbren-nung. Die thermischen und chemischen Verluste wer-den auf die Energiemenge des mit dem Heizwertbewerteten Brennstoffs bezogen.
(5-1)minLuft,
gesLuft,
m
m=λ
ηf = 1 - Vtherm - Vchem (5-2)
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
70
Kesselwirkungsgrad. Beim Kesselwirkungsgrad ηkwird die mit einem Wärmeträgermedium (z. B. Was-ser) abgeführte Wärmeenergie in Beziehung zur zuge-führten Brennstoffenergie (d. h. Heizwert mal Brenn-stoffmasse) gesetzt. Hier werden neben denAbgasverlusten, die in den feuerungstechnischenWirkungsgrad einfließen, zusätzlich auch die Strah-lungs- und Rostverluste berücksichtigt. Strahlungs-verluste entstehen durch Wärmeabgabe der heißenFeuerung an den Heizraum und Rostverluste durchunverbrannte Rückstände in der Asche. Der Kessel-wirkungsgrad liegt meist um einige Prozentpunkteniedriger als der feuerungstechnische Wirkungsgrad;bei guter Wärmedämmung der Feuerung und desKessels und bei einem guten Ascheausbrand kann erdiesem jedoch sehr nahe kommen.
Nutzungsgrad. Auch beim Nutzungsgrad ηn wird dieabgeführte Wärmeenergie in Beziehung zur zugeführ-ten Brennstoffenergie gesetzt. Jedoch handelt es sichhierbei zum einen um einen sehr langen Betrach-tungszeitraum mit wechselnden Einsatzbedingungen(z. B. Heizperiode, Kalenderjahr) und zum anderenum eine Betrachtung des gesamten Systems (z. B. ei-nes Heizsystems). Das heißt, neben den Betriebs-verlusten werden auch die Bereitschaftsverluste derKonversionsanlage (Auskühlung und Gluterhaltung)sowie die Verluste eines ggf. vorhandenen Speichersund der Wärmeverteilung berücksichtigt.
Der Nutzungsgrad ist eine der wesentlichen Kenn-größen, mit denen die „Güte“ einer energietechni-schen Anlage beschrieben wird. Dabei kann zwischendem Nutzungsgrad des Kessels und dem Nutzungs-grad der Anlage unterschieden werden. Erstererumfasst den mittleren Kesselwirkungsgrad bei Volllastbzw. Teillast und die Anfahr-, Abfahr- sowie Bereit-schaftsverluste. Der Anlagennutzungsgrad kann dar-über hinaus Speicher-, Verteilungs- und sonstige Ver-luste enthalten.
5.2 Ablauf der Verbrennung
Die Verbrennung von pflanzlicher Biomasse umfassteine Reihe verschiedener physikalischer und chemi-scher Prozesse, von der Trocknung über die Verga-sung durch partielle Luftzufuhr bis hin zur anschlie-ßenden Oxidation von brennbaren Gasen und festemKohlenstoff. In Bereichen des Feuerraumes ohne Luft-zufuhr können lokal auch Prozesse der Pyrolyseanstelle der Vergasungsprozesse auftreten. Zusam-menfassend kann der Vorgang in einer Festbettver-
brennung im Wesentlichen durch folgende Teilpro-zesse beschrieben werden, wobei sich dieBetrachtungen zur Vereinfachung nur auf die Haupt-brennstoffbestandteile C, H und O beziehen /5-7/:- Erwärmung des Brennstoffs durch Rückstrahlung
von Flamme, Glutbett und Feuerraumwänden,- Trocknung des Brennstoffs durch Verdampfung und
Abtransport des Wassers bei Temperaturen ab ca.100 °C,
- Pyrolytische Zersetzung des wasserfreien Brennstoffsdurch Temperatureinwirkung bei Temperaturen abca. 150 °C,
- Vergasung des wasserfreien Brennstoffs mit Sauerstoffzu brennbaren Gasen (Kohlenstoffmonoxid, Koh-lenwasserstoffe) und festem Kohlenstoff (ab ca.250 °C),
- Vergasung des festen Kohlenstoffs mit Kohlenstoffdi-oxid, Wasserdampf und Sauerstoff zu Kohlenstoff-monoxid (ab ca. 500 °C),
- Oxidation der brennbaren Gase mit Sauerstoff zu Koh-lenstoffdioxid und Wasser bei Temperaturen ab ca.700 °C bis ca. 1.400 °C (real) bzw. bis ca. 2.000 °C(theoretisch),
- Wärmeabgabe der Flamme an die umgebenden Feuer-raumwände und den neu zugeführten Brennstoff.
In der ersten Phase wird der aufgegebene Brennstoffzunächst erwärmt. Das erfolgt durch Rückstrahlungvon der Flamme, dem Glutbett und den Feuerraum-wänden aber auch durch Konvektion und Wärmelei-tung im Brennstoff. Die Verdampfung des anhaften-den oder eingeschlossenen Wassers beginnt danachhauptsächlich bei Temperaturen oberhalb von 100 °C.Dabei schreitet die Trocknungsfront von außen nachinnen fort, wobei die Trocknungsgeschwindigkeit vonder Wärmeleitfähigkeit abhängt. Diese wiederumwird von der Rohdichte und – bei Holz – von derFaserrichtung beeinflusst.
Während das Brennstoffteilchen innen noch trock-net, beginnt außen bereits die pyrolytische Zerset-zung der Holzbestandteile (vgl. Kapitel 5.1), die durchEinwirkung höherer Temperaturen ausgelöst wird.Dabei kommt es zu einer Aufspaltung der langketti-gen organischen Verbindungen, aus denen sich ligno-cellulosehaltige Biomassen zusammensetzen (u. a.Cellulose), in kürzerkettige Verbindungen, wobeibrennbare Gase in Form von Kohlenstoffmonoxid(CO) und gasförmigen Kohlenwasserstoffen (CnHm)sowie Pyrolyse-Öle (Teere) gebildet werden.
Dieser Vorgang benötigt keinen Sauerstoff. DaSauerstoff aber – auch unter Luftabschluss – in che-misch gespeicherter Form (bei Holz ca. 44 % i.d.TM,vgl. Kapitel 4) oder durch Luftzuführung stets vor-
Grundlegendes zur Feststoff-Verbrennung
71
handen ist, kommt es unmittelbar nach der Aufspal-tung zu mehr oder weniger vollständigen Oxidations-reaktionen unter Wärmefreisetzung.
Um den Prozess der Entgasung durch dieseWärmefreisetzung nicht nur in Gang zu halten son-dern möglichst auch in der Leistung zu steuern, wirdin Feuerungsanlagen gezielt an den Ort der pyrolyti-schen Zersetzung (z. B. Glutbett) Luftsauerstoff alssogenannte „Primärluft“ zugeführt. Bei diesem alsVergasung bezeichneten Teilprozess wird die benö-tigte Wärme aus unvollständigen Reaktionen der gas-förmigen Pyrolyseprodukte mit Sauerstoff bereitge-stellt. Um auch die festen und flüssigenPyrolyseprodukte (Kohle, Teere) angreifen zu können,sind im Vergleich zur pyrolytischen Zersetzung mitzum Teil über 500 °C merklich höhere Temperaturennotwendig.
Im Teilprozess der Oxidation haben sich dieBrenngase bereits teilweise im Feuerraum ausgebrei-tet, was sich am Flammenverlauf ablesen lässt. UnterEinwirkung von zum Teil gezielt zugeführtem Luft-sauerstoff („Sekundärluft“) findet hier eine mehr oderweniger vollständige Oxidation der freigesetzten gas-förmigen Produkte CO und CnHm statt, wobei unterBildung von Zwischenprodukten (z. B. Wasserstoff)Kohlenstoffdioxid und Wasser entstehen. Der Abbauder Kohlenwasserstoffe erfolgt dabei über die Bildungvon CO als Zwischenprodukt, das in einer weitergehenden Oxidation zu CO2 reagiert. Die Verbren-nung ist in dieser Phase selbst-katalysiert und exo-therm (d. h. wärmefreisetzend) und sie sendet Licht-und Wärmestrahlung aus, die sich in der sichtbarenFlamme äußert. Die Oxidationsreaktionen lieferndamit die Energie für die überwiegend endothermen(d. h. wärmeverbrauchenden) Vorgänge der Erwär-mung, der Trocknung sowie der pyrolytischen Zerset-zung (Abb. 5.1).
Außer der von Flammenbildung gekennzeichne-ten Oxidation ist bei biogenen Festbrennstoffenebenso die flammenlose Verbrennung bedeutsam.Diese Oxidationsform tritt im Endstadium desVerbrennungsvorganges auf. Der als Endprodukt derpyrolytischen Zersetzung gebildete feste Kohlenstoff(Entgasungsrückstand) wird dabei im Glutbett zuerstvergast (Feststoffvergasung) und anschließend in derGasphase aufoxidiert /5-7/. Als Verbrennungsrück-stand verbleibt die Asche.
Bei Holzfeuerungen ist das Phänomen des „kni-sternden Feuers“ bekannt. Die Ursache hierfür liegt indem entweichenden Wasser, das bei der Trocknungbei hohen Temperaturen unter Druck gerät und dieZellwände sprengt. Besonders bei den harzreichen
Nadelhölzern ist dieser Druck sehr hoch, da die Harzeab ca. 60 °C erweichen und somit die radialen Lei-tungsbahnen im Holz für den Wasserdampfaustrittverstopfen /5-3/.
Emissionsentstehung. Die bei der Verbrennung vonBiomasse entstehenden luftgetragenen Verbrennungs-produkte können unterteilt werden in Stoffe aus un-vollständiger und aus vollständiger Verbrennung(Abb. 5.1) sowie in Schadstoffe aus Spurenelementenbzw. Brennstoffverunreinigungen /5-5/.
Stoffe aus der vollständigen Oxidation der Haupt-brennstoffbestandteile (C, H, O) sind Kohlenstoffdi-oxid (CO2) und Wasserdampf (H2O). Sie sind ökolo-gisch unproblematisch, wenn das CO2 nicht aus derVerbrennung fossiler Brennstoffe stammt und somitzum anthropogenen Treibhauseffekt beiträgt.
Stoffe aus unvollständiger Oxidation der Haupt-brennstoffbestandteile (C, H, O) sind im Wesentlichen:- Kohlenstoffmonoxid (CO), - Kohlenwasserstoffe (CnHm, Teere), - Ruß (brennbarer Teil der Staubemissionen). Kohlenmonoxid ist ein geruchloses Gas und wird – daes leicht messbar ist – i. Allg. als Indikator für dieGüte einer Verbrennung verwendet. Die Kohlenwas-serstoffe bilden dagegen eine Stoffgruppe mit wesent-lich höheren Umwelt- und Gesundheitsrisiken, sindgeruchlich wahrnehmbar und stellen den eigentlichen
Abb. 5.1: Abbrandverhalten von Holz über Trocknung, Vergasung mit Primärluft und Oxidation der Gase mit Sekundärluft (nicht dargestellt ist der parallel zum Gasausbrand ablaufende Abbrand des Kohlenstoffs mit Primärluft) /5-5/
Sekundärluft (O2 + N2) bei unvollständiger Verbrennung
bei voll-ständiger, korrekter
Verbrennung
AscheWärme
Aufheizung und Trocknung
Pyrolytische Zersetzung und Vergasung des Kohlenstoffs
Oxidation
«Holz» feucht: CH1,4O0,7 (N, S, Asche) + H2O
H2O + brennbare Gase: CnHm+ CO + H2 + NH2
erwünschte Produkte: CO2 + H2O (+ N2)
unerwünschte Produkte: NOx + Staub
Primärluft (O2 + N2)
Wärme
Atmosphäre
H2O
CO2 + NOx
Staub (verbrannt)
CO + CnHm
Staub(unverbrannt)
H2O + N2
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
72
Grund für Geruchsbelästigungen dar. Ruß ist dagegenein fein verteilter, meist geflockter, fast reiner (ele-mentarer) Kohlenstoff, er wird als Syntheseprodukt infester Form abgeschieden und ist somit der Staubfrak-tion zuzurechnen.
Die Ursachen für eine unvollständige Verbrennungliegen nur selten in einer ungenügenden Sauerstoffzu-führung begründet. Häufig ist die Verbrennungstem-peratur in der Ausbrandzone (Oxidationszone) zugering und die Reaktionen laufen zu langsam ab. Diesist besonders dann der Fall, wenn zu feuchte Brenn-stoffe verwendet werden.
Zu einer unvollständigen Verbrennung kommt esaber auch, wenn die Verweilzeit der Reaktionspartnerin einer solchen heißen Zone zu gering ist (z. B. aufGrund zu klein dimensionierter Feuerräume). Das istauch bei feuchten Brennstoffen der Fall; zu hohe Was-sergehalte im Brennstoff mindern nicht nur die Ver-brennungstemperatur sondern führen auch zu einerErhöhung des Abgasvolumens, was zwangsläufigebenfalls mit einer geringeren Aufenthaltszeit imBrennraum verbunden ist. Außerdem kann dieDurchmischung der gebildeten Brenngase mit derVerbrennungsluft (Sekundärluft) ungünstig sein, weilbeispielsweise nicht genügend Turbulenz im Feuer-raum erzeugt wird und die Brenngase somit nichtausreichend mit Sauerstoff in Kontakt kommen.
Um eine möglichst vollständige Verbrennung zuerreichen sind eine Reihe von technischen Bedingun-gen zu erfüllen, die u. a. in Kapitel 6 dargestellt sind.Die Freisetzung von Produkten einer unvollständigenVerbrennung lässt sich anhand von Abb. 5.1 nachvoll-ziehen.
Zu den Schadstoffemissionen aus Spurenelemen-ten bzw. Verunreinigungen zählen luftgetrageneAschepartikel (d. h. der nicht-brennbare Teil derStaubemissionen), Schwermetalle (z. B. Cu, Pb, Zn,Cd), Schwefel-, Chlor- und Kaliumverbindungen(d. h. SO2, HCl, KCl), Dioxine und Furane sowieStickstoffverbindungen (d. h. NO, NO2, HCN, NH3,N2O).
Eine besondere Bedeutung haben hierbei die Stick-oxidemissionen NO und NO2 (zusammengefasstNOx). Sie entstehen im Wesentlichen aus dem imBrennstoff gebundenen Stickstoff, der von ca. 0,15 %(Holz) über 0,45 % (Stroh) bis ca. 4 % (Rapskörner) ineinem relativ weiten Bereich schwanken kann (vgl.Kapitel 4). Allerdings wird der Brennstoffstickstoffbei der Verbrennung größtenteils in molekularenStickstoff (N2) und nicht zu NOx umgewandelt. Einsehr geringer Teil des Stickstoffs wird außerdem indie Asche eingebunden.
Die zweite wichtige NOx-Bildungsursache ist dieReaktion von Luftstickstoff mit Sauerstoff. Hierfürmüssen aber sehr hohe Temperaturen von mehr als1.300 °C vorliegen; sie kommen jedoch bei der Bio-masseverbrennung allenfalls örtlich und kurzzeitigvor. Daher spielt dieser Bildungsmechanismus nur beiden stickstofffreien Brennstoffen wie Heizöl oder Erd-gas eine größere Rolle, da hier höhere Verbrennungs-temperaturen auftreten.
5.3 Anforderungen an die Feuerungskonstruktion
Um einen hohen Wirkungsgrad und geringe Schad-stoffemissionen zu erzielen, muss die Feuerungs-technik den besonderen Eigenschaften der biogenenFestbrennstoffe Rechnung tragen. Zu diesen besonde-ren Eigenschaften zählt vor allem der relativ hohe Ge-halt flüchtiger Substanzen (Kapitel 5.1). Daraus leitensich bestimmte konstruktive Anforderungen ab. Aus-gehend von den in Kapitel 5.2 dargestellten Grund-lagen lassen sich die wichtigsten Voraussetzungen füreine vollständige Brennstoffumsetzung wie folgt zu-sammenstellen:- Zufuhr von Oxidationsmittel (Luft) im Überschuss,- ausreichend lange Verweilzeit des Brenngas/Luft-
gemisches in der Reaktionszone,- ausreichend hohe Verbrennungstemperatur und- gute Vermischung der Brenngase mit Verbren-
nungsluft durch hohe Turbulenz.Um vor diesem Hintergrund sowohl die Leistung alsauch den Verbrennungsablauf einer Feuerungsanlageregeln zu können, wird versucht, die Feststoffumset-zung mit der Primärluftzuführung (im Glutbett)räumlich vom Gasausbrand mit der Sekundärluftzu-führung (in der Nachbrennkammer) zu trennen.Beide Zuluftströme sollten getrennt regelbar sein. DiePrimärluft beeinflusst damit die Feuerungsleistung,während die Sekundärluft hauptsächlich für dievollständige Verbrennung der brennbaren Gase ver-antwortlich ist.
Die geforderten hohen Temperaturen in derSekundärverbrennungszone sind zumindest bei grö-ßeren Feuerungen meist problemlos realisierbar.Durch eine gute Vermischung der Brenngase mit Ver-brennungsluft und eine hohe Verbrennungstempe-ratur kann der Luftüberschuss so gering wie möglichgehalten werden, um die Feuerung optimal und(nahezu) ohne Emissionen unverbrannter Gase betrei-ben zu können. Ein niedriger Luftüberschuss ist auchVoraussetzung für die Nutzung von feuchteren
Grundlegendes zur Feststoff-Verbrennung
73
Brennstoffen. Hier senkt der Energieverbrauch für dieVerdampfung des Wassers das Temperaturniveau imFeuerraum tendenziell weiter ab und der entstehendeWasserdampf erhöht zusätzlich den Abgasvolumen-strom und dadurch den Energieaustrag aus der hei-ßen Zone. Bei einem geringstmöglichen Luftüber-schuss ist gleichzeitig auch der Wirkungsgrad amhöchsten.
Neben der Optimierung des Luftüberschusses isteine ausreichend hohe Verbrennungstemperaturdurch Vermeiden unnötiger Wärmeabgabe im Feuer-raum sicherzustellen. Dies geschieht meist durch einewärmedämmende Auskleidung des Primär- undNachverbrennungsraumes. Als feuerseitige Dämm-materialien werden hierfür beispielsweise Schamotte,feuerfester Beton, Lava-Ton oder Keramikfasermate-rialien verwendet. Für die meisten Feuerungsprinzi-pien gilt, dass der Hauptteil der Nutzwärme nichtschon im Feuerraum, sondern erst in einem vomFeuerraum getrennten Wärmeübertrager aus den hei-ßen ausgebrannten Verbrennungsgasen gewonnenwird. Durch den verbesserten Gasausbrand in derNachbrennkammer werden auch die Teerbildung undRußablagerungen an den Wärmeübertragerflächenvermindert.
Eine frühzeitige Wärmeentnahme kann aber beitrockenen Brennstoffen oder speziellen Einsatzgebie-ten sinnvoll sein. Das ist der Fall, wenn zur Regulie-rung der Glutbetttemperaturen eine Abkühlungdurch gezielte Nutzwärmeentnahme erwünscht ist(z. B. bei Brennstoffen, deren Aschen zur Ver-schlackung neigen, Kapitel 4). Bei Rostfeuerungenkommen hierzu wassergekühlte Roste zum Einsatz;dies ermöglicht einen Betrieb ohne überschüssige, alsKühlluft eingesetzte, Primärluft. Auch können fürtrockene Brennstoffe wassergekühlte Feuerraum-wände eingesetzt werden, die eine gesteuerte Wärme-abnahme erlauben (Kapitel 6).
Die genannten feuerungstechnischen Anforderun-gen werden gelegentlich als sogenannte „3-T-Regel“für die Feuerungskonstruktion zusammengefasst(„Time-Temperature-Turbulence“). D. h. dass dieDurchmischungsintensität, Verweilzeit und Verbren-nungstemperatur die wesentlichen zu optimierendenBestimmungsgrößen darstellen. Das gilt insbesonderefür biogene Festbrennstoffe mit ihrem hohen Gehaltan flüchtigen Bestandteilen.
5.4 Feuerungstechnische Besonder-heiten der Beschickungsarten
In der Feuerungstechnik werden die beiden Gruppender hand- und automatisch beschickten Anlagen un-terschieden. Auf Grund der Unterschiede imFeuerungsablauf (kontinuierliche bzw. chargenweiseVerbrennung), die die jeweilige Art der Beschickungmit sich bringt, werden diese Unterschiede nachfol-gend zunächst erläutert, bevor anschließend in Kapi-tel 6 die eigentlichen Feuerungstechniken vorgestelltwerden.
In automatisch beschickten Anlagen wird eindurch Zerkleinerung oder Pelletierung hergestellter,leicht dosierbarer Brennstoff eingesetzt. Dieser kannsomit weitgehend kontinuierlich und automatisch inden Feuerraum eingebracht werden, um einen gleich-bleibenden Feuerungsbetrieb mit konstanter Leistungeinzustellen. Die gleichmäßige Brennstoffzuführungerlaubt eine an diese Brennstoffmenge angepassteLuftmengendosierung bei gleichbleibenden Tempera-turen im Feuerraum. Eine derartige Optimierungführt letztlich auch zu entsprechend gleichbleibendenund relativ geringen Schadstofffreisetzungen(Abb. 5.2).
Die automatische Zuführung der schüttfähigenBrennstoffe erlaubt außerdem eine kontinuierlicheAnpassung der Brennstoffmenge an den wechselndenWärmebedarf. Automatisch beschickte Anlagen sinddaher meist über einen relativ weiten Bereich teil-lastfähig (ca. 30 bis 100 % der Nennwärmeleistung).Wärmespeicher zur Überbrückung von Phasen mitniedriger Wärmenachfrage können deshalb relativklein dimensioniert oder – unter bestimmten Bedin-gungen – auch ganz weggelassen werden.
Im Vergleich zu Anlagen mit automatischerBeschickung weisen diskontinuierlich von Handbeschickte Feuerungen ausgeprägte Schwankungenim zeitlichen Verlauf der Verbrennungsqualität auf.Dies gilt insbesondere für Anlagen ohne Gebläse(„Naturzuganlagen“), zu denen die meisten Einzel-feuerstätten zählen (Kapitel 6). Hier wechseln dieRandbedingungen der Verbrennung zwischen zweiNachlegezeitpunkten erheblich. Mit dem Einschich-ten einer neuen Brennstofffüllung bewirkt der kalteund noch feuchte Brennstoff sowie das Öffnen derFülltür zunächst eine Abkühlung. Gleichzeitig nimmtdas Füllvolumen im Feuerraum während deranschließenden kontinuierlichen Abbrandphase ab,weshalb man auch vom „Chargenabbrand“ spricht.Mit dem veränderlichen Füllvolumen ändert sich beivielen Feuerungsbauarten auch die Verweilzeit der
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
74
gebildeten Brenngase. Die sich ständig änderndenVerbrennungsbedingungen lassen sich an der Kon-zentration des gebildeten Kohlenstoffdioxids (CO2)und des Kohlenstoffmonoxids (CO) im Abgas ablesen(Abb. 5.2).
Für die abbrandphasenbezogene Dosierung derLuftzufuhr ergeben sich hieraus bestimmte Konse-quenzen (Kapitel 6). Diese lassen sich am bestenumsetzen, wenn ein Gebläse verwendet wird, durchwelches die Luftmenge an den momentanenVerbrennungszustand angepasst werden kann. Durchgeeignete Feuerungskonstruktionen wird außerdemversucht – wie bei automatisch beschickten Anlagen –einen möglichst gleichmäßigen Abbrand mit konstan-ter Leistung und geringen Emissionen zu erreichen.Das Nachlegen des Brennstoffs und das veränderlicheFüllvolumen sollen dabei einen möglichst geringenStöreinfluss ausüben.
Ein Feuerungsprinzip, bei dem diese Forderungenauch bei handbeschickten Feuerungen besonderskonsequent umgesetzt wurden, stellt der sogenannte„untere Abbrand“ dar. Hier nimmt nur die untersteSchicht des Brennstoffbetts an der Verbrennung teil(Kapitel 6). Der Verlauf der CO2- und CO-Kon-zentration im Abgas (Abb. 5.2, Mitte) zeigt eine guteAnnäherung an den weitgehend gleich bleibendenBetriebszustand einer automatisch beschickten Feue-rung.
Abb. 5.2: Typischer Verlauf der Kohlendioxid(CO2)- und Kohlenmonoxid(CO)-Konzentrationen im Abgas einer Naturzugfeuerung (Kachelofenein-satz), einer handbeschickten Gebläsefeuerung (Stückholzkessel, unterer Abbrand) und einer automatisch beschickten Feuerung (Hack-gutkessel) im betriebswarmen Zustand (Anheizphase nicht dargestellt) (nach /5-6/)
CO
2-G
ehal
t
0
4
8
12
16
20
40 80 120 160 200 240Betriebszeit
CO2CO
min0
4
8
12
16
20
CO
-Geh
alt
g/m³%
Handbeschickte Naturzugfeuerung
Brennstoffauflage
CO
2-G
ehal
t
0
4
8
12
16
20
40 80 120 160 200 240Betriebszeit
CO2CO
min0
2
4
6
8
10
CO
-Geh
alt
g/m³%
Handbeschickte Gebläsefeuerung
BrennstoffauflageC
O2-G
ehal
t
0
4
8
12
16
20
40 80 120 160 200 240Betriebszeit
CO2CO
min0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
CO
-Geh
alt
g/m³%
Automatisch beschickte Gebläsefeuerung
75
66
Feuerungen und Anlagentechnik
Bei den Feuerungsanlagen für biogene Festbrenn-stoffe wird zwischen hand- und automatisch be-schickten Feuerungen unterschieden. Die weitausvariantenreichste Gruppe stellen die handbeschicktenAnlagen dar. Sie werden nachfolgend beschrieben.
6.1 Handbeschickte Holzfeuerungen
6.1.1 Bauarten und Verbrennungsprinzipien
Handbeschickte Holzfeuerungen können anhand ver-schiedenartiger Merkmale unterschieden werden/6-25/: - Bauartengruppen: Einzelfeuerstätte, erweiterte
Einzelfeuerstätte oder Zentralheizungskessel(Tabelle 6.1),
- Zugbedingungen: Naturzug oder gebläseunter-stützter Zug,
- Rost: Rostlose Verbrennung oder Feuerungen mitRost,
- Lage des Rostes: Flachfeuerung oder Füllfeuerung,- Feuerungsprinzip: Durchbrand, oberer Abbrand
oder unterer Abbrand.Zu den wichtigsten Unterscheidungsmöglichkeitenzählen die Feuerungsprinzipien, die nachfolgend er-läutert werden. Ihre Anwendung in den einzelnenBauartgruppen (Tabelle 6.1) wird in den anschließen-den Kapiteln 6.1.2 bis 6.1.4 dargestellt. Die bei hand-beschickten Feuerungen üblichen Feuerungs-prinzipien (Durchbrand, oberer Abbrand und untererAbbrand) werden in Abb. 6.1 schematisch dargestellt.Dabei lassen sich die beiden erstgenannten oft nichteindeutig voneinander abgrenzen. Sie werden des-halb in der Literatur und in der Praxis nicht immer alseigenständige Feuerungsprinzipien betrachtet, son-dern oft als unterschiedliche Betriebsweisen ein undderselben Feuerung angesehen. Da das Durchbrand-und das obere Abbrandprinzip in unterschiedlichen
Bereichen entwickelt wurde (in der Kohle- (Durch-brand) bzw. Holzfeuerung (oberer Abbrand)) und inder Praxis Anlagen mit entsprechender Merkmalaus-prägung angeboten werden, werden sie nachfolgendseparat diskutiert. De facto besteht allerdings zwi-schen ihnen ein fließender Übergang; viele Anlagen(vor allem Einzelfeuerstätten) vereinen beide Prinzi-pien zu einer Mischform oder erlauben den Wechselvon der einen zur anderen Feuerungsart.
6.1.1.1 Durchbrand
Bei der Durchbrandfeuerung wird die Verbrennungs-luft durch das Rost und somit durch die gesamteBrennstoffschichtung geführt. Die Zündung erfolgtvon unten, und das Glutbett entwickelt sich über demRost unterhalb des restlichen Brennstoffvorrats. Da-durch wird der gesamte Brennstoff erhitzt und befin-det sich gleichzeitig in Reaktion. Hierin liegt auch einwesentlicher Nachteil dieses Prinzips; eine Anpas-sung der Verbrennungsluftmenge an die unterschied-liche Brenngasfreisetzung ist schwierig. Insbesonderedann, wenn die Brennstoffauflage sehr groß ist undsomit keine räumlich voneinander getrennte Entga-sung und Nachverbrennung stattfinden kann. Dahersind derartige Feuerungen am besten durch häufigesNachlegen kleiner Brennstoffmengen zu betreiben,um einen möglichst gleichmäßigen Verbrennungs-ablauf zu erzielen. Dennoch ändern sich die Verbren-nungsbedingungen mit jedem Nachlegen, weshalbman bei Durchbrand- und auch bei oberen Abbrand-feuerungen vom sogenannten „Chargenabbrand“spricht.
In Kleinfeuerungen stellt der Durchbrand das klas-sische Verbrennungsprinzip der (kurzflammigen)Kohlenbrennstoffe dar. Bei ihnen ist der Anteil dergebildeten flüchtigen Substanzen („Brenngase“) rela-tiv gering und der größte Teil der Wärmeenergiestammt aus dem Abbrand des festen Kohlenstoffs.
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
76
Auch wirkt sich die meist fehlende klare Trennungzwischen Entgasungs- und Nachverbrennungszonebei Kohlenbrennstoffen weniger nachteilig aus. Den-noch wird das Durchbrandprinzip auch bei Holzfeue-rungen im Bereich der Einzelfeuerstätten (insbe-sondere Kaminöfen und Kamine) angewendet, dahier eine problemlose Entaschung durch das Rost undden Aschekasten möglich ist und häufige Nach-legeintervalle kleiner Brennstoffmengen im Wohnbe-reich keinen großen Aufwand darstellen. Ferner spie-len optische Aspekte ebenfalls eine große Rolle, beiDurchbrandfeuerungen lässt sich die Beobachtungdes Flammenspiels durch eine Sichtscheibe einfachrealisieren.
Bei modernen Scheitholz-Zentralheizungskesselnsind Durchbrandfeuerungen jedoch heute kaum nochgebräuchlich. Sie werden meist nur im kleinen Leis-tungsbereich unter 15 kW eingesetzt, da hier derzeitnoch keine Messpflicht durch den Kaminkehrerbesteht (vgl. Kapitel 8). Auf Grund der ungünstigenVerbrennungseigenschaften stellen Durchbrandfeue-rungen im Bereich der Zentralheizungskessel heute
Tabelle 6.1: Bauarten und Merkmale handbeschickter Holzfeuerungen (einschl. Pelletöfen) /6-25/, aktualisiert
BauartHeizleistung
in kWVerbrennungsprinzip Merkmale
Einzelfeuerstätten (Wärmenutzung bauartbedingt hauptsächlich im Aufstellraum):
Offener Kamin0–5
Durch-/oberer Abbrand ohne und mit Warmluftumwälzung, ungeeignet als Perma-nent-Heizung
Geschlossener Kamin 5–15 Durch-/oberer Abbrand mit Warmluftumwälzung, Sichtscheibe
Zimmerofen3–10
Durch-/oberer Abbrand vom Wohnraum aus befeuerter Holzofen ohne feste Installa-tion
Kaminofen 4–12 Durch-/oberer Abbrand wie Zimmerofen, mit Sichtscheibe
Speicherofen, (Grund-ofen oder Warmluftka-chelofen)
2–15Durch-/oberer Abbrand, unterer Abbrand (selten)
langsame Abgabe gespeicherter Wärme über 10 bis 24 h durch Strahlung (Grundofen) oder mit Konvektionsluft (Warmluftkachelofen)
Küchenherd3–12
Durch-/oberer Abbrandunterer Abbrand
Kochwärme (Primärnutzen), Heizwärme oder Sitzbankhei-zung (Sekundärnutzen)
Pelletofen2,5–10
Schalen- bzw. Unterschubbrenner
automatisch beschickt, geregelte Brennstoff- und Luftzufuhr (Gebläse)
Erweiterte Einzelfeuerstätten (Wärmenutzung bauartbedingt auch außerhalb des Aufstellraums):
Zentralheizungsherd8–40
Durch-/oberer Abbrandunterer Abbrand
Wärme dient zum Kochen und für Zen-tralheizung/Brauchwassererwärmung
Erweiterter Kachelofen und Kamin
6–20Durch-/oberer Abbrand Wasser-Heizkreislauf oder zirkulierende Warmluft
(Hypokaustenheizung)
Pelletofen mit Wasser-wärmeübertrager
bis 12Schalen- bzw. Unterschubbrenner
auch zur alleinigen Hausheizung (z. B. bei Niedrigenergie-bauweise)
Zentralheizungskessel (Wärmenutzung nur außerhalb des Aufstellraums):
Stückholzkessel 10–250(max. 800)
unterer AbbrandDurchbrand (selten)
bis 1 m Scheitlänge, Naturzug- oder Gebläsekessel, Wärme-speicher erforderlich
Durch-brand
Primärluftzufuhr
Heißgasabfuhr
oberer Abbrand
unterer Abbrand
vertikaler Unterbrand
seitlicherUnterbrand
Abb. 6.1: Abbrandprinzipien bei handbeschickten Holz-feuerungen (Sekundärluftzuführung und Nach-verbrennungsbereich nicht dargestellt) /6-25/
Feuerungen und Anlagentechnik
77
nicht mehr den Stand der Technik dar und sollten hierdaher keine Verwendung mehr finden.
6.1.1.2 Oberer Abbrand
Im Gegensatz zur Durchbrandfeuerung wird die Ver-brennungsluft beim oberen Abbrand nicht durch ei-nen Rost geleitet, sondern gelangt seitlich zur Glut-bettzone (Abb. 6.1). Die erste Brennstoffcharge wirdvon oben gezündet; in der ersten Abbrandphase bil-det sich hier die Glutzone. Da die Flammen und dieheißen Brenngase ungehindert nach oben steigen kön-nen, werden in der Nachbrennkammer die für einenvollständigen Ausbrand benötigten hohen Betriebs-temperaturen relativ schnell erreicht, während sichder Brennstoffvorrat langsam von oben nach unten er-hitzt. Die Gasfreisetzung erfolgt somit gebremst; derHolzvorrat brennt gleichmäßiger und kontrollierterab, als bei einer Durchbrandfeuerung. Allerdings vari-iert hierbei das Feuerraumvolumen mit der Abnahmeder Brennstofffüllhöhe, und die Gasverweilzeit für dieNachverbrennung der Brenngase ändert sich kontinu-ierlich, sofern die Feuerung nicht über eine entspre-chende Sekundärluftzuführung verfügt /6-25/. Somitliegt die größte Verweilzeit zum Schluss desAbbrands einer Charge vor, und nicht – wie es für ei-nen optimalen Verbrennungsablauf wünschenswertwäre – am Anfang.
Beim Nachlegen wird neuer Brennstoff auf die ver-bliebene Grundglut gelegt; die nachfolgendeAbbrandperiode ähnelt somit der Durchbrandfeue-rung. Auch beim oberen Abbrand sind kleinere Nach-legemengen in häufigeren Intervallen von Vorteil. Daaber die Verbrennungsluft (Primärluft) über und nichtdurch das Glutbett geleitet wird, kann ein übermäßi-ges Anfachen der in der Asche liegenden Glut vermie-den werden. Vielfach werden solche Feuerungendaher ohne Rost gebaut. Dies hat allerdings denNachteil, dass dann die Ascheentnahme nur bei abge-kühlter Anlage erfolgen kann.
Das Prinzip des oberen Abbrandes wird in Einzel-feuerstätten (z. B. Kachel-Grundofenfeuerungen, Abb.6.5, links) eingesetzt. Wie bei den Durchbrandfeue-rungen wird auch beim oberen Abbrand in der Regelauf ein Zuluftgebläse verzichtet („Naturzugbetrieb“).Die Luftmenge wird über Veränderungen der Luftein-lassöffnungen und über Kaminzugklappen geregelt.
Durchbrand- und obere Abbrandfeuerungen kom-men miteinander kombiniert vor. Zur Verwendungverschiedener Brennstoffarten (z. B. Holzscheite, Koh-lenbriketts) lassen sich derartige Einzelfeuerstätten
(z. B. Kaminöfen) oft auf die jeweils andere Betriebsartumschalten. In solchen „Kombibrandanlagen“ wer-den Kohlenbrennstoffe im Durchbrand eingesetzt(überwiegend Rostluft), während bei Holzbrennstof-fen die Verbrennungsluft seitlich oder von oben zuge-führt wird (oberer Abbrand). Kleinere Rostluftmen-gen können aber auch beim Holzbrand vorteilhaftsein, da sie den vollständigen Abbrand des Holz-kohlerückstandes unterstützen.
6.1.1.3 Unterer Abbrand
Anders als bei den beiden vorgenannten Verbren-nungsprinzipien werden beim unteren Abbrand dieHeißgase nicht nach oben abgeführt, sondern dieFlammen breiten sich unterhalb des Feuerraumbo-dens oder zur Seite hin aus („Unterbrandfeuerun-gen“). Dadurch nimmt nur die jeweils untersteSchicht des Brennstoffbetts an der Verbrennung teil.Die im Bereich der Primärluftzufuhr freigesetztenBrenngase werden über einen Gebläsezug in eine un-ter („Sturzbrand“) oder seitlich („seitlicher Unter-brand“) neben dem Brennstoff-Füllraum liegendeBrennkammer gelenkt, in der sie unter Sekundärluft-zugabe nachverbrennen (Abb. 6.1).
Sturzbrandfeuerungen besitzen eine in der Mittedes Feuerraumbodens symmetrisch eingelasseneBrenngasdüse (z. T. auch länglicher Schlitz), bei demsich über die Glutbodenfläche relativ gleichmäßigeVerbrennungsbedingungen einstellen. Die direkt dar-unter liegende Brennkammer beansprucht jedocheinen Teil der Bauhöhe, was in der Regel das Füllvolu-men des Vorratsschachtes begrenzt.
Beim seitlichen Unterbrand handelt es sich umeine asymmetrische Brenngasführung im Primärver-brennungsbereich (Glutbett). Die Brenngasdüse, überdie die Brenngase in die Sekundärbrennzone eintre-ten, ist seitlich angeordnet, so dass die vier Winkel desmeist rechteckigen Brennraumbodens unterschied-lich stark von Primärluft angeströmt werden. Dies hatzur Folge, dass der Ausbrand des Kohlerückstandesam Ende des Chargenabbrandes gelegentlich nichtganz vollständig ist. Dieser technische Nachteil wirdin Kauf genommen, weil das Verbrennungsprinzipeine kompaktere Bauart mit geringerer Bauhöheermöglicht und der Füllschacht (Holzvorrat) bei glei-cher Bauhöhe etwas größer ausgeführt werden kannals bei Sturzbrandfeuerungen. Beim seitlichen Unter-brand kann ein Teil der Primärluft auch durch einenBodenrost eintreten, der die Entaschung und den voll-ständigen Holzkohleabbrand unterstützt.
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
78
Das über der Glutzone liegende Holz dient alsBrennstoffreserve, die im Verlauf des Chargenab-brands selbsttätig nachrutscht und somit einen quasi-kontinuierlichen Brennstoffnachschub ermöglicht. ImGegensatz zum Durchbrand- und oberen Abbrand-Prinzip ist beim unteren Abbrand-Prinzip die Füll-menge des Brennstoffschachtes für den Verbren-nungsablauf weitgehend unerheblich. Sie beeinflusstjedoch den Bedienkomfort, da bei großen Füllvolu-mina ein häufiges Nachlegen unterbleiben kann. DieAbbranddauer einer Charge in einem solchen Scheit-holzkessel kann fünf Stunden und länger betragen.
Der untere Abbrand ermöglicht eine relativ konti-nuierliche pyrolytische Zersetzung und Vergasungdes Brennstoffes. Dies verbessert die Anpassung derVerbrennungsluftmenge an die freigesetzte Brenngas-menge, wodurch ein guter Ausbrand und somit einehohe Verbrennungsqualität erreicht werden.
Das untere Abbrandprinzip stellt auf Grund dieserVorteile bei Stückholz-Zentralheizungskesseln (Kapi-tel 6.1.4) den heutigen Stand der Technik dar und istdadurch auch das mit Abstand am häufigsten ver-wendete Feuerungsprinzip. Im Gegensatz zumDurchbrand und zum oberen Abbrand kann hierbeijedoch kaum auf eine Zwangsbelüftung (Saug- oderDruckgebläse) verzichtet werden. Das ist einer derGründe – neben den optischen Bedürfnissen an dasFlammenspiel – warum das Prinzip des unterenAbbrands in Einzelfeuerstätten nur selten eingesetztwird. Auch sind Anlagen nach dem unteren Abbrand-prinzip nur für stückiges Holz oder sehr grobes Hack-
gut gut geeignet. Weiterhin ist ein Nachfüllen wäh-rend der Hauptabbrandphase nur bedingt möglich.Es besteht außerdem die Gefahr des Lochbrands(Brückenbildung über dem Glutbett), und die danneintretende unvollständige Verbrennung kann zu ent-sprechend hohen Emissionen führen.
6.1.2 Einzelfeuerstätten
Einzelfeuerstätten geben ihre Wärme bauartbedingtnur an den umgebenden Raum ab. Das geschiehtmeist über Wärmestrahlung und zum Teil zusätzlichüber Luftkonvektion. Zur Bauartengruppe der Einzel-feuerstätten zählen offene oder geschlossene Kamine,Zimmeröfen, Kaminöfen, Speicheröfen (einschließ-lich Warmluftkachelöfen) sowie Holz-Küchenherdeund Pelletöfen (vgl. Übersicht in Tabelle 6.1). Sie wer-den in der Regel nur gelegentlich als Zusatzheizungbetrieben.
Einzelfeuerstätten lassen sich nach vielerlei Kri-terien unterscheiden (Tabelle 6.2). Sie werden z. B. inFlach- und Füllfeuerungen eingeteilt.
Bei Flachfeuerungen wird je Nachlegevorgang nureine Lage Scheite eingefüllt (bei Küchen- und Zentral-heizungsherden werden Flachfeuerungen zusätzlichüber den Rostabstand zur Herdplattenoberseite defi-niert /6-4/). Zu den Flachfeuerungen zählen beispiels-weise offene und geschlossene Kamine, Kaminöfensowie die Koch- und Heizherde im Kochmodus(Sommerbetrieb, Abb. 6.7). Hier beträgt die typische
Tabelle 6.2: Unterscheidungsmerkmale von Einzelfeuerstätten /6-25/
Einbauart vor Ort z. T. aus vorgefertigten Teilen handwerk-lich errichtet, nicht versetzbaroffener/geschlossener Kamin, Grund- und Warm-luftkachelofen, Kachelherd
industrielles Fertigprodukt, versetzbar
Zimmerofen, Kaminofen, Pelletofen, Küchenherd
Speichermasse gering bis mitteloffener/geschlossener Kamin, Zimmerofen, Kaminofen, Pelletofen, Warmluftkachelofen, Küchenherd, erweiterte Einzelfeuerstätten
hoch („Speicherofen“)Kachel/Grundofen, Zimmer- oder Kaminofen mit gro-ßem Kachel- oder Specksteinmantel
Beschickungsart handbeschicktoffener/geschlossener Kamin, Kachel/Grundofen, Zimmerofen, Kaminofen, Küchenherd
automatisch beschicktPelletofen, Pellet-Zentralheizungsherd
Typ. Betriebsdauer längere Betriebszeita
geschlossener Kamin, Zimmerofen, Kaminofen, Pelletofen, Warmluftkachelofen, erweiterte Einzelfeuerstätten
meist kurzzeitiger BetriebGrundofen, offener Kamin, Küchenherd
Wärmeabgabe strahlungsbetontKachel-/Grundofen, Zimmer- und Kaminofen ohne Zirkulationsschlitze, Küchenherd
konvektionsbetontWarmluftkachelofen, Pelletofen, Kaminofen mit Zirku-lationsschlitzen, Einzelfeuerstätten mit Wassertaschen
a. mehrmals täglich bzw. permanenter Feuerungsbetrieb durch mehrmaliges Nachlegen
Feuerungen und Anlagentechnik
79
Einfüllmenge je Auflage zwischen 2 und 5 kg (beimKochen auch weniger als 2 kg).
Füllfeuerungen sind dagegen für höhere Einfüll-mengen geeignet; dadurch wird eine bestimmteMindestabbranddauer bei Nennwärmeleistunggewährleistet („Dauerbrandöfen“ /6-6/; z. B. Koch-und Heizherde im Heizmodus (Winterbetrieb) oderbestimmte Grundofenfeuerungen). Die Einfüllmengeliegt hier bei über 5 kg Brennstoff je Auflage.
Daneben gibt es eine Vielzahl weiterer Unterschei-dungskriterien (Tabelle 6.2), die jedoch nicht immereine scharfe Trennung der einzelnen Bauarten ermög-lichen. Das liegt an der Vielfalt von Abwandlungenoder Mischformen, die eine eindeutige Zuordnungschwierig machen. Dadurch hat sich eine Vielzahlweiterer, teilweise parallel verwendeter Namen undBezeichnungen eingebürgert. Begriffliche Unschärfensind daher nicht vollständig vermeidbar.
Obgleich bei fast allen Bauarten auch Variantenmit Außenluftversorgung existieren, werden Einzel-feuerstätten im Regelfall mit Luft aus dem beheiztenRaum betrieben. Für den Kaminzug kritischeBetriebszustände infolge der Raumluftentnahme sindaber in den meisten Fällen nur dann zu erwarten,wenn – wie bei moderner Bauweise mit dichten Türenund Fenstern – der sonst übliche „Verbrennungsluft-verbund“ (ca. 4 m3 Raumluft je kW Nennwärmeleis-tung) nicht ausreicht /6-52/. Das ist am ehesten beioffenen Kaminen, die mit hohem Luftüberschussbetrieben werden, zu erwarten. Schwierigkeiten tretenaber auch auf, wenn für die Wohnraumlüftung Unter-drucksysteme eingesetzt werden, die den natürlichenKaminzug begrenzen (z. B. Küchenabzug, kontrol-lierte Lüftung). Feuerungen ohne Gebläse sind in die-sem Fall mit Außenluft zu versorgen.
Moderne Holzöfen sind generell durch eine Reihevon Merkmalen gekennzeichnet (Abb. 6.2). Sie verfü-gen über - schamottierte, richtig dimensionierte Brennräume,
in denen hohe Temperaturen und ausreichendeGasverweilzeiten ermöglicht werden,
- Umlenkeinbauten, die eine Verwirbelung und damitDurchmischung der Brenngase mit Luft verbessern,
- getrennte Primär- und Sekundärluftzufuhr,- Einhebelmechanik für die einfache Veränderung
des Verhältnisses von Primär- und Sekundärluft imAbbrandverlauf,
- die besonderen Anforderungen des DINPlus-Güte-siegels (vgl. Kapitel 7).
Bei fast allen neueren Ofentypen sind diese generellenMerkmale inzwischen anzutreffen. Nachfolgend wer-den die Ofen-Bauarten beschrieben.
6.1.2.1 Offene Kamine
Im Gegensatz zu allen übrigen Einzelfeuerstätten be-sitzt der offene Kamin einen zum Wohnraum hin offe-nen Feuerraum, der meist an seiner Rückwand undteilweise an den Seitenwänden ummauert ist. Er wirdentweder aus vorgefertigten Schamotte-Bauteilen auf-gebaut oder mit Hilfe eines Fertigbauteils – einem ei-sernen Kamineinsatz – errichtet. Eine definierte undgestufte Verbrennungsluftzufuhr ist nicht möglich.Um Gasaustritt in den Wohnbereich zu vermeiden, istder Luftüberschuss sehr hoch. Die Verbrennungsluftwird aus dem Wohnraum entnommen. In einigen Fäl-len wird aber auch zusätzliche Außenluft über Luft-kanäle zugeführt.
Beim offenen Kaminfeuer tritt der bei Einzelfeuer-stätten häufige Nutzen als Zusatzheizung in den Hinter-grund, es dient vielmehr primär der Wohnwertsteige-rung. Die Wärme fällt hauptsächlich über dieAbstrahlung an. Auf Grund der hohen Luftmenge ist dieVerbrennungsqualität unzureichend (relativ niedrigeVerbrennungstemperaturen bei hohem Luftüberschuss,folglich niedriger Wirkungsgrad und hoheSchadstoffemissionen). Daher ist eine Verwendung alsständiges Heizsystem auch rechtlich problematisch (vgl.Kapitel 8). In vielen Siedlungsgebieten wurden außer-dem für offene Kamine und zum Teil auch für andereEinzelfeuerstätten Verbrennungsverbote ausgesprochen.
6.1.2.2 Geschlossene Kamine
Wenn für die Errichtung des Kamins ein Einsatz mitselbsttätig schließender Glastür oder Glasscheibe ver-wendet wird, handelt es sich um einen geschlossenen
Abb. 6.2: Ausstattungsmerkmale eines modernen Holz-ofens /6-37/
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
80
Kamin, der auch als „Heizkamin“ oder „Heiz-cheminée“ bezeichnet wird. Derartige Heizeinsätzeumfassen den Feuerraum mit Aschekasten, den Ab-gassammler, die Heizgaszüge und den Abgasstutzen.Anders als der offene Kamin besitzen solche Baufor-men einen geschlossenen Feuerraum (Abb. 6.3, links).Dadurch kann die Verbrennungsluftzufuhr besserkontrolliert werden, wodurch die Feuerraumtem-peratur ansteigt und eine deutliche Steigerung desWirkungsgrads sowie der Verbrennungsqualität be-wirkt werden und vor allem kein Anstieg des Luft-wechsels im Raum erfolgt. Bestehende offene Kaminekönnen mit so genannten „Kaminkassetten“ nach-gerüstet werden.
Die Wärme wird zum Großteil durch Abstrahlungabgegeben. Viele geschlossene Kamine sind aber auchmit Konvektionskanälen und Warmluftröhren ausge-stattet, über die – gelegentlich mit Gebläseunterstüt-zung – warme Luft abgeleitet wird. Dadurch ist aucheine Wärmeabgabe an benachbarte Räume möglich(Kapitel 6.1.3).
6.1.2.3 Zimmeröfen
Anders als offene oder geschlossene Kamine sindZimmeröfen (auch „Einzelöfen“) frei im Wohnraumstehende, meist gusseiserne Einzelfeuerstätten (auch„Eiserne Öfen“ genannt, obgleich auch Varianten mit
Kachel- oder Specksteinhülle vorkommen). DerBrennstoff wird durch die obere von meist drei Türenin den Feuerraum gegeben, dieser ist im unteren Be-reich zum Teil ausschamottiert. Die durch den Rostgefallene Asche wird im Aschekasten aufgefangenund durch die untere Tür abgezogen. Die Reinigungdes Rostes kann über eine weitere Tür in Höhe desRostes erfolgen. Aus praktischen Gründen ist dieseroft auch als Schüttelrost ausgebildet.
Die Zimmeröfen arbeiten in der Regel nach demDurchbrandprinzip (vgl. Abb. 6.1). Der Anteil der von
Abb. 6.3: Funktionsweise eines geschlossenen Kamins (links) und Kaminofens (rechts) (/6-25/ nach /6-51/)
Das richtige Heizen mit Einzelfeuerstätten- nur naturbelassenes Holz verbrennen (kein behandel-
tes, beschichtetes oder lackiertes Holz!)- nur trockenes Holz verwenden (mindestens 9 Monate
luftig gelagert)- richtig Anheizen: möglichst schnell hohe Feuerraum-
temperaturen erreichen durch Verwendung von dünn gespaltenem trockenen Anzündholz oder Reisig
- Verbrennungsluftzufuhr beim Anheizen wie vom Ofen-hersteller vorgegeben (z. B. Anheizklappe öffnen)
- größere Scheite erst einlegen, wenn ausreichend Grund-glut vorhanden ist
- kleine Mengen Brennstoff nachlegen, nicht überfüllen!- Heizwärmebedarf bevorzugt über Brennstoffnachlege-
menge anstelle von Luftzufuhr regeln- Türen der Feuerstätte immer fest verschlossen halten- Tagesvorrat an Brennstoff nach Möglichkeit in beheiz-
ten Räumen bevorraten (Brennstoffvorwärmung)
Feuerungen und Anlagentechnik
81
oben zugegebenen Luftmenge kann oft durch manu-elle Klappen oder Schieber eingestellt werden, so dassdann die Oberluftmenge, die als Sekundärluft dient,überwiegt. Bei einfachen Ausführungen wird derAbbrand lediglich durch Drosselung der Gesamtluft-zufuhr über einen Schieber oder eine Rosette in derEntaschungstür geregelt.
Zimmeröfen können auch mit Kacheln oder Natur-stein verkleidet sein. Dadurch wird die Speichermasseerhöht und die Wärmeabgabe ist gleichmäßiger.
6.1.2.4 Kaminöfen
Die moderne Variante des Zimmerofens ist derKaminofen. Er wird ebenfalls frei im Wohnraum auf-gestellt, besitzt jedoch eine im Betrieb luftdicht ver-schlossene Tür mit Sichtscheibe (Abb. 6.3, rechts).
Das Verbrennungsprinzip entspricht dem desZimmerofens. Rost- bzw. Oberluft (Sekundärluft)werden je nach Brennstoffart zu unterschiedlichenAnteilen zugeführt. Allerdings dient die Oberluft hierzusätzlich als „Spülluft“; sie wird von oben entlangder Sichtscheibe zugeführt, um eventuelle Ruß- oderStaubablagerungen an der Scheibe zu verhindern.
Wie die Zimmeröfen geben Kaminöfen einen gro-ßen Teil ihrer Wärme über Abstrahlung ab (ca. 50 %),wobei die Oberflächentemperatur bis 250 °C betragenkann. Ist ein Konvektormantel (Luftzirkulations-schlitze) vorhanden, kann die Abstrahlung bis auf10 % der Gesamtnutzwärme sinken /6-52/. FürKaminöfen gilt als spezifische Heizflächenbelastungein maximaler Wert von 4 kW/m2 /6-6/. Die Masse jekW Heizleistung liegt meist zwischen 13 und 26 kg. JeQuadratmeter Ofen-Heizfläche ist mit 40 bis 80 kgGesamtgewicht zu rechnen /6-52/.
Bei der Aufstellung der Öfen sind die Vorschriftenzum Brandschutz zu beachten. Bei brandgefährdetenWänden sind beispielsweise bestimmte Mindestab-stände einzuhalten (in der Regel 20 cm, wenn dieOberflächentemperatur der Wand nicht über 85 °Csteigen kann, sonst 40 cm), oder bei brennbaren Fuß-böden sind Feuerschutz-Bodenplatten mit bestimm-ten Abmessungen gefordert. Ein Beispiel für häufiggenannte Anforderungen bietet Abb. 6.4. Auch zuanderen brennbaren Teilen sind Mindestabstände ein-zuhalten (in der Regel ca. 40 cm). Diese Regeln sindaber bundesweit nicht einheitlich, daher ist hierzueine Abstimmung mit dem zuständigen Kaminkehrererforderlich (vgl. auch Kapitel 8).
Wie die Kamine oder Zimmeröfen werden auchdie Kaminöfen bevorzugt in der Übergangszeit oderals Zusatzheizung verwendet. Die Nachlegeintervalle
sind kurz, da nur jeweils eine Lage Brennstoff einge-bracht wird. Öfen, die ausschließlich für die Verwen-dung von Holz ausgelegt sind, gelten deshalb in derRegel nicht als „dauerbrandfähig“ /6-6/.
6.1.2.5 Speicheröfen
Das wesentliche Merkmal eines Speicherofens bestehtin der vergleichsweise großen Speichermasse für dieerzeugte Wärme. Die heißen Gase werden in gemauer-ten Zügen durch diese Speichermasse geleitet; sie be-steht hauptsächlich aus Zementputz, Kacheln, Ton,Schamotte oder Speckstein. Entsprechend sind auchdie Begriffe Kachelofen, Kachelgrundofen, Grundofenund Specksteinofen gebräuchlich. Die Oberfläche,über die die Wärme als Strahlungswärme abgegebenwird, ist relativ groß und die Oberflächentemperaturdamit relativ niedrig. Sie liegt bei einem mittelschwe-ren Kachelofen zwischen 80 und 130 °C. Je nach Wand-dicke beträgt die Wärmeabgabe zwischen 0,7 (schwe-rere Bauart) und 1,2 kW/m2 (leichte Bauart) /6-52/.Trotz der heute üblichen Verwendung industriell vor-gefertigter Bauteile bleibt diese Ofenbauart eine mit
Abb. 6.4: Häufig genannte Anforderungen und Sicher-heitsabstände bei der Aufstellung von Kamin-öfen im Wohnraum mit brennbaren Wänden und brennbaren Fußböden (nach /6-50/), im Einzelfall können die Länderverordnungen hiervon abweichen, vgl. Kapitel 8
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
82
hohem handwerklichem Aufwand vom Ofensetzervor Ort zu errichtende gemauerte Feuerung.
Die ursprüngliche Bauart des Speicherofens ist dergemauerte Grundofen aus Stein und Putz, der einGewicht von über einer Tonne besitzt /6-12/. HeutigeBauarten verwenden für die Feuerung und die Abgas-züge meist vorgefertigte Bausätze, bestehend ausSchamotteformsteinen und metallischen Bauteilen(Ofenfrontplatte mit Fülltür und Luftzuführöffnun-gen, Einlegerost).
Der Grundofen (Abb. 6.5, links) arbeitet meist nachdem oberen Abbrandprinzip (vgl. Abb. 6.1). Der Feu-erraum und die Größe der Nachheizfläche (Abgas-züge) müssen dabei so aufeinander abgestimmt sein,dass die Temperatur der im Schornstein austretendenAbgase 140 bis 160 °C nicht übersteigt. Das Speicher-vermögen entspricht häufig genau der Wärmemenge,die bei einer einzigen (von oben gezündeten) Brenn-stofffüllung frei wird, so dass kein weiteres Holz aufdie ausglühende Grundglut nachgelegt werden mussund darf. Durch die hohe Speichermasse erwärmt sichein kalter Grundofen nur langsam; er strahlt jedochauch nach dem Erlöschen der Glut noch lange Wärmeab. Grundöfen sind daher für den spontanen Einsatzweniger geeignet. Bei modernen Varianten kann dieLuftzufuhr zwar auch automatisch gesteuert werden(z. B. durch elektrische Luftklappeneinstellung), dieRegulierfähigkeit ist jedoch beschränkt. Auch ist derPlatzbedarf relativ groß. Deshalb wurde eine Vielzahlmittlerer und leichter Varianten entwickelt, zu denenauch der Warmluft-(Kachel-)ofen zählt (Abb. 6.5,rechts).
Der Warmluft-(Kachel-)ofen besitzt im Vergleichzum eigentlichen Speicherofen meist weniger Spei-chermasse, vor allem wenn er nicht über gemauerteZüge verfügt. Bei diesem Ofentyp wird ein gusseiser-ner Heizeinsatz (sogenannter Kachelofenheizeinsatz)verwendet, um den herum die gemauerte Verklei-
dung (z. B. Kachelwand oder verputzte Schamott-wand) in einem bestimmten Abstand errichtet wird.Im Sockelbereich der Kachelwand befinden sichoffene Luftkanäle, so dass kalte Raumluft hinter denKachelmantel strömen kann. Sie wird dort erhitzt,steigt auf und verlässt den Luftschacht durch obenangebrachte Warmluftgitter. Bei einem hohen Anteildieser durch Konvektion abgeführten Wärme ist dieWärmeabstrahlung über die Kacheln entsprechendgeringer. Viele Warmluftkachelöfen besitzen zusätz-lich einen Nachheizkasten aus Gusseisen, Stahlblechoder Keramikplatten, der ebenfalls von einem hinter-lüfteten Kachelmantel umgeben ist und mit etwa 20 %zur Wärmeabgabe beiträgt. Er stellt oft auch einenzusätzlichen Abscheideort für Flugasche dar. DerNachheizkasten kann auch in einem benachbartenRaum aufgestellt sein, so dass die Feuerung bau-artbedingt zu einer Mehrraumheizung wird (Kapitel6.1.3).
Auch bei den Warmluft-Kachelöfen kann derSpeicheranteil bei gemauerten Zügen relativ hoch sein(Abb. 6.1), so dass der Übergang zu den strahlungs-betonten Öfen fließend ist. Wie bei den Zimmer- undKaminöfen werden Ausführungen mit und ohne Rostverwendet. Warmluft-Kachelöfen können auch mitSaugzuggebläse und abgasgeführter Verbrennungs-luftregelung (Mikroprozessorsteuerung) ausgestattetsein. Moderne Kachelöfen werden auch mit Sicht-scheibe angeboten, so dass sie ein ähnliches Erschei-nungsbild bieten, wie geschlossene Kamine oderKaminöfen. Bei einigen Bauarten kann die Verbren-nungsluft über einen Außenluftkanal herangeführtwerden, um einen raumluftunabhängigen Heizbetriebzu ermöglichen.
6.1.2.6 Küchenherde
Der Küchenherd stellt eine Bauart dar, die vor allemden Bedürfnissen solcher Gemeinschaften entspricht,bei denen die Küche den Mittelpunkt des häuslichenLebens bildet. Wenngleich die Zahl der neu installier-ten Herde inzwischen stark rückläufig ist, zählen sieimmer noch zu den bedeutenden Bauarten bei Einzel-feuerstätten /6-20/. Küchenherde werden als indus-trielles Fertigprodukt oder als mehr oder weniger vor-gefertigter Bausatz für die Errichtung vor Ort (z. B. alsKachelherd) angeboten.
Die Herde sind auf Koch- bzw. Heizbetriebumstellbar. Damit im Kochbetrieb das Feuer mög-lichst nahe an der Herdplatte brennt, ist der Koch-Feuerraum niedrig („Flachfeuerung“), da die Rost-höhe entsprechend hoch eingestellt ist. Wenn im Win-
Reinigung bei Einzelfeuerstätten
vor jedem Heizvorgang: - Säubern von Feuerraum und Rost- Entleeren des Aschekastens (abgekühlte Asche in
den Hausmüll geben)
alle 4 bis 6 Wochen:- Prüfen der Zuluftöffnungen (Flusen, Staub)- Prüfen der Anheizklappe bzw. des Luftschiebers
(Beweglichkeit durch Rost oder Ablagerungen einge-schränkt?)
- Reinigung der Heizgaszüge und Wärmetauscher-flächen mit Bürsten bzw. Kratzern
Feuerungen und Anlagentechnik
83
ter jedoch geheizt werden soll, wird der Rostheruntergeklappt, so dass der gesamte Füll- bzw. Feu-erraum über dem darunter liegenden zweiten Rostgenutzt werden kann und die Heizleistung sichinfolge der vergrößerten Wärmetauschflächen etwaverdoppelt (vgl. Abb. 6.7). Wenn es sich um einenHerd handelt, bei dem die Roststellung über eineHebeeinrichtung variierbar ist, kann die Umstellungauch während des laufenden Betriebs erfolgen.
Im Naturzug betriebene Herde arbeiten in jederBetriebsart nach dem Durchbrandprinzip. Bei Her-den, die mit Saugzuggebläse ausgerüstet sind, wirddagegen auch das Prinzip des seitlichen Unterbrands(vgl. Abb. 6.1) angewendet, wobei auch in diesem Falldie Herdplatte durch die darunter entlang geführtenheißen Abgase geheizt wird. Über entsprechendeKlappen lässt sich auch eine ggf. vorhandene Back-röhre aufheizen.
Im Winterbetrieb erlaubt der vergrößerte Füllraumdie Verwendung größerer Holzscheite als beim aus-schließlichen Kochbetrieb mit relativ engem Brenn-raum. Die meisten Heizungsherde verfügen übergetrennte Primär- und Sekundärluftzuführungensowie über eingeschränkte Möglichkeiten zur Leis-tungsregelung. Auch kombinierte Herd-Kachelöfenwerden angeboten, bei denen die Heizgase über eineUmstellklappe vom Herdbetrieb in Kachelofenzügeauch in benachbarte Räume umgeleitet werden kön-nen.
6.1.2.7 Pelletöfen
Mit der Einführung von normierten Holzpellets (Ka-pitel 4) wurden die Bauarten der Einzelfeuerstättenum den Pelletofen erweitert. Hier kommen die Vor-teile einer automatischen Beschickung auch bei densehr kleinen Leistungen des Wohnraumbereichs zumTragen. Durch die Verwendung von Pellets mit gleich-bleibenden Brennstoffmerkmalen (üblicherweise ca.6 mm Durchmesser) und einem niedrigen Wasser-gehalt (nach DINPlus < 10 %) werden die Schwankun-gen im Feuerungsablauf minimiert. Hierin unterschei-det sich der Pelletofen vom Kaminofen, obgleich erebenfalls über ein Sichtfenster zur Beobachtung desFlammenspiels verfügt und deshalb auch als Pellet-Kaminofen bezeichnet wird.
An der Rückseite des Ofens wird der Brennstoff ineinen Vorratsbehälter eingefüllt. Das geschieht beiEinzelfeuerstätten meist von Hand. Auf Grund derhohen Schüttdichte der Holzpellets (ca. 650 kg/m3)kann eine relativ große Brennstoffmenge eingefülltwerden (ca. 20 bis 50 kg). Der tägliche Pelletbedarfbeträgt beispielsweise bei einer mittleren Feuerungs-leistung von 1 kW und einer Brenndauer von 24 Stun-den etwa 5 kg, somit genügt dieser Vorrat – je nachLastzustand – für ca. 1 bis 4 Tage.
Über eine Förderschnecke werden die Pellets ineinem Steigrohr bis zur Öffnung einer Fallstreckegefördert, über welche sie in eine Brennschale (Brenn-
Abb. 6.5: Funktionsweise eines Kachel-Grundofens (links) und eines Warmluftkachelofens (rechts), hier mit gemauerten liegenden bzw. stehenden Zügen (/6-25/ nach /6-34/, /6-51/)
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
84
topf) gelangen (Abb. 6.6). Beim ersten Anzünden wirddarin entweder von Hand (Anzündfeuer), meist abermittels einer elektrischen Zündung (Heißluftgebläseoder Heizstab) gezündet. Die Primärluft wird überLuftdüsen (Bohrungen) im Brennschalenboden zuge-führt, während die Sekundärluft über seitlich ober-halb des Brennstoffs bzw. des Glutbetts in Form vonringförmig angeordneten Zuluftdüsen durch dieBrennschalenwand einströmt (zum Feuerungsprinzipvgl. Kapitel 6.2.1.3). In der Regel wird auch ein kleine-rer Zuluftstrom über den Fallschacht eingeleitet, umdie Rückbrandgefahr zu mindern. Wie bei denKaminöfen muss zusätzliche Frischluft („Spülluft“)von oben entlang der Sichtscheibe abwärts geführtwerden, um sichtmindernde Staub- oder Ruß-ablagerungen zu vermeiden. Im Hinblick auf eineoptimale Verbrennungsluftführung ist eine solche„optische“ Maßnahme jedoch stets mit Nachteilenverbunden, da die Spülluft nicht gezielt als Sekun-därluft eingesetzt werden kann, sondern durch Erhö-hung des Luftüberschusses tendenziell emissionser-höhend bzw. wirkungsgradmindernd wirkt. Generellaber nimmt der Pelletofen – nicht zuletzt auf Grundder hohen Brennstoffhomogenität (Kapitel 8.2) – hin-sichtlich dieser beiden Parameter eine Spitzenstellungein. Der Kohlenstoffmonoxidausstoß liegt weit unterden Werten anderer Einzelfeuerstätten und der Wir-
kungsgrad erreicht Werte von mehr als 90 % /6-35/(vgl. Kapitel 7).
Die Luftzufuhr wird durch ein geräuscharmesgestuftes oder drehzahlgeregeltes Gebläse erzeugt.Der Lufteinlass erfolgt über einen zentralen Ansaug-stutzen, so dass Pelletöfen bei Außenluftzuführungauch weitgehend raumluftunabhängig betrieben wer-den können. Diese Betriebsweise ist besonders beikontrollierter Wohnraumlüftung von Bedeutung.Lediglich für die Fallschachtkühlung und Spülluftwerden meist noch kleinere Luftmengen aus demAufstellraum entnommen.
Das Erscheinungsbild der Feuerung ähnelt demeiner Gasflamme. Die Wärmeabgabe erfolgt zum Teilüber Strahlung, größtenteils aber über Konvektions-schächte (Abb. 6.6). Die anfallende Asche wird vonZeit zu Zeit aus der Brennmulde und dem Aschekas-ten von Hand entnommen. Pelletöfen sind wegenihrer Lastvariabilität auch für den Dauerbetrieb geeig-net. Sie werden mit Wärmeleistungen bis 10 kW ange-boten und lassen sich auf ca. 30 % ihrer Nennwärme-leistung drosseln.
6.1.3 Erweiterte Einzelfeuerstätten
Im Übergangsbereich zwischen Einzelfeuerstättenund Zentralheizungskesseln kommen einige Misch-formen und Sonderbauarten vor, die aus Einzelfeuer-stätten hervorgegangen sind. Bei diesen Anlagen wirdnur ein Teil der erzeugten Nutzwärme an den umge-benden Raum abgegeben bzw. zum Kochen oderBacken verwendet. Über einen zusätzlich vorhande-nen Wasserwärmeübertrager wird Wärme an einenHeizkreislauf oder an das Brauchwasser abgegeben.Gegebenenfalls kann die Wärmeabfuhr auch mittelsheißer Luft erfolgen, die über spezielle Luftschächteentweder direkt (als Konvektionswärme) oder alsWärmeträgermedium zu großflächigen Heizflächen(z. B. hinterlüftete Kachelwände) in benachbarteRäume geleitet wird (Hypokaustenheizung oder Luft-Zentralheizung). Die so erweiterten Einzelfeuerstättenwerden nachfolgend erläutert.
6.1.3.1 Zentralheizungsherde
Ein großer Teil der heute eingesetzten Holz-Herdedient nicht nur für Koch-, Back- und Küchenheizungs-zwecke, sondern auch für die Zentralheizung undBrauchwassererwärmung. Bei solchen Zentralhei-zungsherden sind Teile des Feuerraums mit Wasser-taschen ummantelt und weitere Wasserwärmeüber-trager in den Heizgaszügen untergebracht (Abb. 6.7).
Abb. 6.6: Funktionsweise eines Pelletofens (/6-25/ nach /6-61/)
Feuerungen und Anlagentechnik
85
Überschüssige Wärme dient zur Erwärmung einesWärmespeichers (Kapitel 6.1.4.3). Grundsätzlich gel-ten dabei die gleichen Randbedingungen wie beihandbeschickten Heizkesseln.
Zentralheizungsherde werden als vollwertigeWohnhausheizung oder als Zusatzkessel eingesetzt.Sie müssen die gleichen sicherheitstechnischen Stan-dards eines Zentralheizungskessels erfüllen. Bei-spielsweise verfügen sie über eine thermische Ablauf-sicherung gegen Überhitzung. Dabei handelt es sichum eine von der Vorlauftemperatur gesteuertemechanische Vorrichtung, die beim Erreichen einerbestimmten Vorlauftemperatur (Überhitzung) denWasserablauf im Wasserkreislauf eines Sicherheits-wärmeübertragers öffnet, um die überschüssigeWärme abzuführen.
Zentralheizungsherde erreichen einen Gesamt-wirkungsgrad von mindestens 65 %, wobei dieAbstrahlung im Aufstellraum nicht als Verlust gewer-tet wird. Die Asche wird manuell entfernt; zur Staub-vermeidung kann sie aber auch über einen „Asche-fall“ im Untergeschoss gesammelt werden.
6.1.3.2 Erweiterte Kachelöfen oder Kamine
Während bei den Zentralheizungsherden die Wärme-abgabe an das Heizmedium Wasser überwiegt,kommt es bei den erweiterten Kachelöfen oder Kami-nen häufiger zu Bauweisen mit Warmlufttransport,durch den maximal etwa bis zu vier weitere angren-zende Räume beheizt werden können (Abb. 6.8). Dasgeschieht entweder über eine zum Teil gebläseunter-
stützte Warmluftableitung (Frischluft, Mischluft oderUmluft) oder durch zirkulierende Warmluft in einemgeschlossenen Kreislauf. Letzteres System wird alsHypokaustenheizung bezeichnet; hier stellt die zirku-lierende Warmluft das Wärmeträgermedium dar. Siewird an den Wärmeübertragerflächen des Heiz-einsatzes erwärmt, durch geeignete Klappenstellung
Abb. 6.7: Moderner Zentralheizungsherd mit unterem Abbrand (links: Winterbetrieb zum Kochen und Heizen; rechts: Sommerbetrieb nur Kochen; /6-25/ nach /6-56/)
Abb. 6.8: Funktionsprinzip eines Hypokaustensystems mit Kachelofenheizeinsatz (/6-25/ nach /6-2/)
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
86
einem oder mehreren Warmluftkanälen zugeleitetund gelangt so zu den Heizflächen der ent-sprechenden Räume. Diese Heizflächen sind als spe-zielle Hypokausten-Kacheln oder Keramikflächen,Naturstein oder Mauerung ausgebildet. An ihnenwird die Strahlungswärme abgegeben; durch diehohe Speichermasse erfolgt dies gleichmäßig undüber einen relativ langen Zeitraum. Die Zirkulationwird meist durch Schwerkraft- und Auftriebseffekteaufrecht erhalten.
Kachelöfen, Kamine und sogar Kaminöfen könnenauch zur Wassererwärmung genutzt werden. Sie wer-den dann auch als Kachelofen-Heizkessel, Kaminheiz-kessel oder wasserführende Kaminöfen bezeichnet.Spezielle Wasser-Wärmeübertrageraufsätze („Wasser-register“) können – sobald die Feuerung ihre Betriebs-temperatur erreicht hat – durch geeignete Klappen-stellung vom heißen Abgas durchströmt werden, umeinen großen Teil der Wärme an ein flüssiges Wärme-trägermedium abzugeben (Abb. 6.9). Dadurch erfolgtdie Brauch- oder Heizwassererwärmung. Bei Kami-nen kann der Wasserwärmeübertrager auch in dengeschlossenen Kreislauf einer Warmluftzirkulationeingebaut sein. In beiden Fällen ist die Verwendungvon Wasserwärmespeichern sinnvoll (Kapitel 6.1.4.3).Kachelofen- oder Kaminfeuerungen mit Wasser-wärmeübertrager werden bis zu einer Nennwärme-leistung von rund 20 kW eingesetzt.
6.1.3.3 Pelletöfen mit Wasserwärmeübertrager
Da die automatische Brennstoffzuführung einen rela-tiv weiten Leistungsbereich von ca. 30 bis 100 % derNennwärmeleistung ermöglicht, kann die Wärmeab-gabe von Pelletöfen besonders gut an den aktuellenBedarf eines Hauses angepasst werden. Dieser Vorteilkommt vor allem bei Anlagen mit Wasser-wärmeübertragern für die Heiz- und Brauchwasser-nutzung zum Tragen. Derartige Öfen werden in Kom-bination mit anderen regenerativen Energien (z. B.Solarwärme) oder fossilen Energieträgern zuneh-mend auch als Hauptheizung in Gebäuden mit Nied-rigenergiebauweise eingesetzt. Zwischen 50 und 80 %der Wärmeabfuhr erfolgt hierbei über den Wasser-wärmeübertrager, während im Wohnraum nicht aufeine sichtbare Holzflamme verzichtet werden muss.Ein Verzeichnis der anbietenden Hersteller findet sichim Anhang.
6.1.4 Zentralheizungskessel (handbeschickt)
Anders als bei den Einzelfeuerstätten oder den erwei-terten Einzelfeuerstätten wird bei den Zentralhei-zungskesseln versucht, jegliche Wärmeabgabe an denumgebenden Raum zu vermeiden, da sich der Auf-stellort meist nicht in einem zu beheizenden Raum be-findet und auch keine Kochwärmenutzung gegebenist. Folglich sind Zentralheizungskessel mit einemWasserwärmeübertrager auszustatten (Abb. 6.10) undan einen Heizwasserkreislauf anzuschließen; überdiesen wird ein geregelter Wärmetransport zu den
Abb. 6.9: Kachelofen mit Wasserwärmeübertrager (links: zusätzliche Wärmeeinspeisung in den Heizkreislauf; rechts: Heizbetrieb für den Aufstellraum; /6-25/ nach /6-2/)
Feuerungen und Anlagentechnik
87
Heizflächen der jeweiligen Räume sichergestellt. DieWärmeabstrahlung von der Geräteoberfläche ist hierals Verlustgröße anzusehen und muss durch entspre-chende Verkleidung und Wärmedämmung minimiertwerden.
Nachfolgend werden die technischen Aspekte derScheitholz-Zentralheizungen angesprochen. EineÜbersicht über die anbietenden Hersteller findet sichim Anhang. Umwelt- und Kostenaspekte werden inKapitel 7 und 9 angesprochen.
6.1.4.1 Funktionsweise
Als Feuerungsprinzip für handbeschickte Zentralhei-zungskessel kommt heute fast ausschließlich der un-tere Abbrand zum Einsatz (sogenannte Unterbrand-feuerungen; vgl. Abb. 6.1) /6-36/. In einen Füllschachtwird meist stückiges Holz in Form von Scheiten oderseltener auch grobes Holzhackgut eingefüllt (Abb.6.10). Bei einer üblichen Nennwärmeleistung von 20bis 40 kW beträgt die typische Einfüllmenge ca. 30 bis50 kg Brennstoff je Auflage /6-25/. Ein Beispiel für ei-nen ausgeführten Scheitholz-Zentralheizungskesselbietet Abb. 6.11.
Die Verbrennungsluft wird über Saugzug- oder(seltener) durch Druckgebläse zugeführt, so dass dieAnlagen entweder mit Unter- oder Überdruck im Feu-erraum betrieben werden. Ausschließliche Natur-zuganlagen sind heute dagegen weniger häufig undvor allem im kleineren Leistungsbereich anzutreffen.Der Betrieb mit einem Gebläse bietet den Vorteil, dass
die Feuerung weitgehend unabhängig von denUmgebungsbedingungen (d. h. Zugbedingungen imKamin) betrieben werden kann. Außerdem lässt sichdadurch ein größerer Druckverlust im Feuerraumüberwinden. Derartige Druckverluste sind notwen-dig, wenn zur Erzielung einer guten Vermischung vonVerbrennungsluft und brennbaren Gasen entspre-chende Verwirbelungen durch Verjüngungen oderUmlenkungen erreicht werden sollen. Neben denthermostatisch geregelten Anlagen, bei denen dievom Kessel produzierte Wärmemenge nach derKesselwassertemperatur an die Nachfrage angepasstwird (Leistungsregelung), werden heute zunehmendabgasgeführte Verbrennungsluftregelungen verwen-det, bei denen der Abgaszustand durch Sensorenüberwacht wird, um so eine für die Verbrennungsluft-zufuhr geeignete zusätzliche Regelgröße (z. B. Luft-überschusszahl, CO, CnHm) zu erhalten (Kapitel6.1.4.3). Derartige abgasgeführte Verbrennungsluft-regelungen führen auch zu Wirkungsgradverbesse-rungen /6-16/, /6-35/, so dass Stückholzkessel heuteWirkungsgrade von über 90 % erzielen (Kapitel 7).
Mit Scheitholzkesseln sind auch Teillastbetriebszu-stände bis mindestens 50 % möglich. Allerdings istauch dann der Einsatz eines Wärmespeichers unbe-dingt zu empfehlen. Dieser gleicht die Schwankungenzwischen Wärmenachfrage und Wärmeangebot aus(Kapitel 6.1.4.3). Stückholzkessel werden in der Praxisgelegentlich auch mit automatisch beschickten Vor-öfen kombiniert; hier übernimmt der Kessel die Funk-
Abb. 6.10: Stückholzkessel mit Sturzbrand (links) und seitlichem Unterbrand (rechts) /6-25/
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
88
tion der Nachverbrennung und des Wärmeübertra-gers (Kapitel 6.2.2).
Sicherheitstechnische Funktionen. Die wichtigstensicherheitstechnischen Funktionen bei handbeschick-ten Feuerungen umfassen das kontrollierte Öffnendes Beschickungsraums zur Verhinderung austreten-der Gase (z. B. durch Kontaktschalter mit Ansteue-rung des Abgasventilators) sowie bei geschlossenenhydraulischen Systemen eine thermische Ablaufsiche-rung des Kessels. Hierbei handelt es sich um eine me-chanische Vorrichtung, durch die Kaltwasser (meistTrinkwasser) über einen Sicherheitswärmeübertragergeleitet wird. Bei Überhitzung, die durch das Errei-chen einer bestimmten Vorlauftemperatur (ca. 95 °C)angezeigt wird, öffnet sich ein Ventil, welches denKaltwasserdurchfluss freigibt, so dass die überschüs-sige Wärme in das Abwassersystem abgeleitet werdenkann.
6.1.4.2 Einsatzbereiche, Varianten und Ausstattung
Bei den Scheitholzkesseln handelt es sich um eine be-sonders variantenreiche Bauartengruppe, derenMerkmale und Ausführungen nachfolgend vorge-stellt werden. Die am Markt aktuell angebotenenFeuerungstypen von Scheitholzkesseln werden in derMarktübersicht „Scheitholzvergaserkessel, Scheit-holz-Pellet-Kombinationskessel“ /6-57/ zusammenge-stellt. Eine Übersicht findet sich auch im Anhang.
Einsatzbereiche. Handbeschickte Stückholzkesselwerden im Nennwärmeleistungsbereich von 10 bis800 kW angeboten, ihr Haupteinsatzbereich liegt aberbei Leistungen bis 50 kW. Auf Grund der zunehmen-den Bedeutung von Niedrigenergiehäusern werden injüngster Zeit auch Anlagen mit weniger als 15 kWNennwärmeleistung angeboten, derartige Anlagenunterliegen dann auch nicht der einmaligen Mess-pflicht bei der Inbetriebnahme gemäß 1.BImSchV (vgl.hierzu Kapitel 8).
In den häuslichen Kesseln wird überwiegendScheitholz verwendet, während in Anlagen über50 kW teilweise auch eigene Holzverarbeitungsabfälleeinschließlich gestrichener, lackierter oder beschich-teter Hölzer sowie Sperrholz, Spanplatten, Faserplat-ten oder verleimtem Holz eingesetzt werden dürfen(vgl. Kapitel 8). Größere Anlagenleistungen mit ca.250 kW werden daher in der gewerblichen Holzbe-
und -verarbeitung zur Verbrennunggrobstückiger Industrierestholz-Brenn-stoffe eingesetzt. Seltener kommenauch Leistungen bis 800 kW vor, wobeiauch bei solchen großen Anlagen dasPrinzip des unteren Abbrands ver-wirklicht wird. Allerdings sind hiermechanische Hilfsmittel für dieBeschickung sinnvoll (Schubkarre,Traktor).
Beschickung. Kleinere Kessel werdenseitlich über schwenkbare Fülltürenoder über einen Füllschachtdeckel vonoben beschickt. Die seitliche Befüllungwird vom Bediener häufig als ange-nehmer empfunden. Hierbei bestehtauch nur ein geringeres Risiko, dassSchwelgase über die relativ kleine ge-öffnete Tür in den Aufstellraum austre-ten. Allerdings ist das Füllvolumen bei
Merkmale moderner Scheitholzkessel:- Leistungs- und Verbrennungsregelung- niedrige Schadstoffemissionen bei
Nennwärmeleistung (Typenprüfungen): - Kohlenmonoxid: bis 250 mg/Nm3 bei 13 % Bezugs-O2
- Staub: bis 50 mg/Nm3 bei 13 % Bezugs-O2- hoher Kesselwirkungsgrad: ab 90 %- einfache Wärmetauscherreinigung über Einhebel-
mechanik oder durch gut zugängliche Wärmetauscher- abgasgeführte Verbrennungsluftregelung- Lastvariabilität im Bereich von ca. 50 bis 100 %- einfache Entaschung ca. alle 2 bis 4 Wochen
Abb. 6.11: Beispiel für einen Scheitholzzentralheizungskessel nach dem Prinzip des seitlichen Unterbrands und Beschickung von oben (nach HDG /6-55/)
Feuerungen und Anlagentechnik
89
als bei Feuerungen mit Oben-Beschickung. Deshalbwird bei größeren Anlagenleistungen und bei Meter-scheit-Kesseln fast ausschließlich die Beschickung vonoben verwendet. Dem Schwelgasaustritt beim Öffnendes Fülldeckels wird dabei in der Regel durch eineSicherheitsschaltung begegnet, die zugleich den Ab-gasventilator ansteuert, um den Unterdruck im Füll-raum zu erhöhen.
Bei Scheitholzkesseln mit Oben-Beschickung wer-den häufig auch Füllschachtaufsätze angeboten,durch die das Brennstoff-Füllvolumen des Kessels um50 bis 100 % erhöht werden kann. Entsprechend ver-längert sich auch die Brenndauer, allerdings wird dasEinschichten der Scheite beschwerlicher.
Bei Meterscheit-Kesseln ist der Arbeitsaufwand fürdie Zerkleinerung des Holzes am geringsten. DieseKessel werden ab 45 kW Nennwärmeleistung vonvielen Herstellern angeboten. Feuerungen, in denendas Scheitholz unmittelbar vor der Verbrennung erstnoch zerkleinert wird, kommen dagegen relativ seltenvor. Bei derartigen Feuerungen, die den Übergangsbe-reich zu den automatisch beschickten Feuerungendarstellen, wird der Arbeitsaufwand zur Kesselbe-schickung dadurch verringert, dass das Scheitholzbeispielsweise mechanisch aus einem großen Vorrats-behälter dem Arbeitsbereich eines hydraulischenStanzzylinders zugeführt wird, der das stückige Holzdurch eine Matrize presst, es dabei stark zerkleinertund automatisch in den nachgeschalteten Kessel wei-terfördert (ab ca. 25 kW) /6-31/. Andere Systeme ver-wenden unmittelbar vor der Verbrennung einen lang-sam laufenden Zerspaner (Kapitel 3) mitanschließender automatischer Beschickung des zer-kleinerten Brennstoffs.
Gebläse. Mit Ausnahme der Naturzugfeuerungenverwenden alle Scheitholzkessel heutiger Bauart Ge-bläse. Dadurch kann die Feuerung unabhängig vomKaminzug geregelt und mit Verbrennungsluft ver-sorgt werden.
Es werden Druck- und Saugzuggebläse unter-schieden. Druckgebläse erzeugen einen Überdruck imFeuerraum und sind in der Regel an der Frontseiteder Anlage montiert. Das Saugzuggebläse ist dagegenam Rauchrohrabgang angebracht, wo es in derAnlage einen Unterdruck erzeugt. Es bietet Vorteilebeim Nachlegen von Brennstoff, da ein Austritt vonSchwelgasen beim Öffnen der Fülltür nicht durch eineaufwändige Sicherheitsvorrichtung vermieden wer-den muss. Statt dessen wird beim Öffnen der Fülltürlediglich die Drehzahl des Gebläses erhöht, um dieSchwelgase abzusaugen. Gelegentlich wird das
Gebläse dazu mit einer zusätzlichen Absaugöffnungüber der Fülltür verbunden, oder der Primärluftkanalschließt automatisch, damit die eingesaugte Luft nurüber die geöffnete Fülltür eintreten kann.
Bei Feuerungen mit Druckgebläse ist beim Nachle-gen dagegen ein Abschalten des Gebläses erforder-lich, gleichzeitig öffnet sich ein Bypass zum Abgas-rohr, durch den der Überdruck entweichen kann.
Für Standorte ohne Anbindung an das öffentlicheStromnetz (z. B. Berghütten) werden Naturzugfeue-rungen ohne Gebläse eingesetzt. Auch diese Feuerun-gen wurden in der Vergangenheit optimiert unddurch spezielle Anordnung der Wärmetauscher inihrem Zugverlust gemindert, so dass bei richtigdimensioniertem Schornstein auch hiermit ein hoherKesselwirkungsgrad um ca. 90 % möglich ist /6-57/.
Wärmeübertrager. Die Wärmeübertragung ist beiKleinanlagen in der Regel als sogenannter Rauch-rohrkessel ausgeführt, das heißt die Abgase werdendurch Rauchrohre geleitet, die vom Wärmeträgerme-dium (Wasser) umspült sind. Außerdem kommenPlattenwärmetauscher zum Einsatz. In Scheit-holzkesseln sind die Wärmeübertrager meist ein- oderzweizügig mit vertikalem Abgasverlauf ausgeführt.Die senkrechte Bauweise benötigt zwar mehr Platz, istaber wegen der leichteren Reinigung sinnvoll, da derabgelöste oder abgebürstete Staub in den darunterliegenden Aschekasten fallen kann.
In die Rauchrohre werden häufig Spiralen einge-hängt (sogenannte „Turbulatoren“). Hierbei handeltes sich um Rauchgasschikanen, durch die die Gas-verweilzeit im Rauchrohr konstanter ist und die Aus-prägung heißer Strähnen im Kernstrom des Abgaswe-ges verhindert wird. Dies führt letztlich zu einemverbesserten Wirkungsgrad.
Da die Turbulatoren beweglich sind, dienen siemeist auch der Reinigung, indem sie von Zeit zu Zeit– z. B. über einen gemeinsamen Hebel – auf und abbewegt werden und dadurch Staubablagerungen ent-fernen. Bei Fehlen solcher Turbulatoren erfolgt dieReinigung von Hand in Zeiträumen von ca. 4 Wochen(je nach verwendetem Holz). Hierzu muss der Wär-meübertrager möglichst leicht zugänglich sein. Dasentsprechende Reinigungswerkzeug ist in der Regelim Lieferumfang einer Kompaktanlage enthalten.
6.1.4.3 Regelung
Die Regelung von Stückholzfeuerungen muss dembesonderen Verbrennungsablauf des Chargenab-brands Rechnung tragen. Dieser weist für jede Charge
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
90
drei signifikante Phasen auf, die Anfahrphase, die sta-tionäre (betriebswarme) Phase mit annähernd kon-stanter Leistung und die Ausbrandphase (vgl.Kapitel 5). In der Anfahrphase ist die gewünschteBetriebstemperatur noch nicht erreicht, so dass es zuerhöhten Emissionen an unverbrannten Stoffen (u. a.Kohlenwasserstoffe, Kohlenstoffmonoxid) kommenkann. In der stationären Phase ist die Betriebstempe-ratur erreicht, und es kommt bei geeigneter Zufüh-rung der Verbrennungsluft zu einem guten Ausbrandder biogenen Festbrennstoffe. Durch Störungen sindaber auch hier ungünstige Verbrennungsbedingungenmöglich. Eine Brücken- oder Kanalbildung im Brenn-stoffschacht kann beispielsweise zu vorübergehenderoder länger andauernder Verminderung der Feue-rungsleistung und der Verbrennungstemperatur füh-ren. Im Ausbrand wird schließlich die am Ende desAbbrandes zurückbleibende Holzkohle umgesetzt.Da in dieser Phase die Feuerungsleistung und Ver-brennungstemperatur ebenfalls absinken, können dieEmissionen unverbrannter Gase wiederum ansteigen.Im Gegensatz zur Anfahrphase ist während derAusbrandphase meist nur ein Anstieg des Kohlen-monoxidgehalts aus der Holzkohlevergasung fest-zustellen; dabei bleiben die Kohlenwasserstoff-emissionen gering, da kaum noch flüchtigeHolzkomponenten vorhanden sind.
Bei handbeschickten Zentralheizungsanlagenscheidet die Brennstoffzufuhr als Stellgröße für dieLeistungs- und Verbrennungsregelung weitgehendaus. Statt dessen kommt hierfür die Primär- undSekundärluftmenge in Frage, sofern eine Trennungzwischen diesen beiden Luftströmen besteht. Mit derPrimärluft kann die Entgasungsrate und damit dieFeuerungsleistung in einem Bereich von ca. 50 bis100 % beeinflusst werden, während mit der Sekundär-luft der vollständige Ausbrand der brennbaren Gasekontrolliert wird. Die wichtigsten Regelkonzepte beihandbeschickten Holzfeuerungen verfolgen imWesentlichen folgende Ziele :- Beeinflussung der Feuerungsleistung, in der Regel
zur Erzielung langer Abbrandzeiten,- Optimieren der Verbrennungsbedingungen wäh-
rend der drei Abbrandphasen,- Integrierte Speicherbewirtschaftung mit Restwär-
menutzung (Kapitel 6.1.4.3).Je nach Regelbarkeit und Regelungsart unterscheidetman Volllastkessel, leistungsgeregelte Kessel undKessel mit einer kombinierten Leistungs- und Ver-brennungsregelung.
Volllastkessel. Diese Scheitholzkessel lassen sich nichtin ihrer Leistung drosseln, da sie kein Gebläse besitzen.Statt dessen hängt die Wärmeabgabe hauptsächlichvon der zugeführten Luftmenge ab, die sich aus demnatürlichen Kaminzug und den entsprechenden Klap-penstellungen für die Primär- und Sekundärluftöffnun-gen ergibt. Derartige Kessel werden daher auch als Na-turzugkessel bezeichnet. Sie sind ausschließlich beiNennwärmeleistung zu betreiben. Da aber der Wärme-bedarf während eines Jahres nur selten in Höhe derNennwärmeleistung liegt, muss die überschüssigeWärme in einem ausreichend dimensionierten Puffer-speicher zwischengespeichert werden (Kapitel 6.1.4.3).
Leistungsgeregelte Kessel. Diese Kessel verfügenüber ein Saugzug- oder Druckgebläse, welches es er-möglicht, die zugeführte Primärluftmenge je nachLeistungsbedarf gezielt zu dosieren. Das geschiehtentweder über die Gebläsedrehzahl oder über eineentsprechende Klappenstellung in den Zuluftkanälen.Als Regelgröße dient meist die Differenz zwischendem Istwert und dem Sollwert der Kesseltemperatur.Auch leistungsgeregelte Scheitholzkessel sollten mög-lichst bei Nennwärmeleistung betrieben werden, daes sich hierbei um den verbrennungstechnisch güns-tigsten Betriebszustand mit den geringstenSchadstoffemissionen handelt (vgl. Kapitel 5). Daherkann auch hier auf einen ausreichend groß dimensio-nierten Wärmespeicher nicht verzichtet werden (Ka-pitel 6.1.4.3). Je nach Ladezustand des Speichers, derdurch Temperaturfühler erfasst wird, wird die Feue-rungsleistung des Holzkessels von der Regelung an-gepasst (vgl. Kapitel 6.1.4.3). Die mögliche dauerhafteLastdrosselung (bei Scheitholzkesseln auf ca. 50 % derNennwärmeleistung) ist allerdings deutlich geringerals bei automatisch beschickten Feuerungen (dort aufca. 30 % der Nennwärmeleistung).
Kombinierte Leistungs-/Verbrennungsregelung.Derartige Kessel stellen bislang die anspruchsvollsteEntwicklungsstufe der Verbrennungsregelung vonScheitholzkesseln dar. Zusätzlich zur Kesselleistungwird auch die Qualität der Verbrennung geregelt. Imeinfachsten Fall wird hierzu die Abgastemperatur alsweitere Regelgröße verwendet, indem entsprechenddem Abbrandfortschritt die Verbrennungsluftmengeoder das Verhältnis von Primär- und Sekundärluftangepasst wird. Bei aufwändigeren Regelkonzeptenwerden auch Verbrennungstemperatursensoren,Lambda-Sonden oder CO-Sensoren verwendet (vgl.Kapitel 6.2.4), wobei entweder die Primär- und Sekun-därluftmenge getrennt oder die Primärluftmenge und
Feuerungen und Anlagentechnik
91
die Drehzahl des Abgasventilators beeinflusst werden/6-16/. Durch die kontinuierliche Regelung sind dieseKessel teillastfähig bis etwa 50 % der Nennwärmeleis-tung, wobei auch im Teillastbetrieb sehr gute Wir-kungsgrade und Schadstoffemissionen erreicht wer-den können. Auf den Einsatz eines Pufferspeicherskann wegen der sehr unterschiedlichen Lastanforde-rungen während der Heizperiode auch bei diesenKesseln in der Regel nicht verzichtet werden.
6.1.4.4 Wärmespeicher
Um eine hohe Verbrennungsqualität zu erreichen,sollten handbeschickte Feststoff-Feuerungen mitmöglichst hoher Heizlast betrieben werden. Die maxi-male Auslastung wird aber im Allgemeinen nur wäh-rend weniger Heiztage im Jahr benötigt. Daher lässtsich bei diesen Kesseln die tatsächlich im Kessel er-zeugte Wärmemenge nicht immer der momentan be-nötigten Wärmemenge anpassen. Trotzdem muss diegesamte, während eines Abbrandvorganges erzeugte,Wärmemenge auch vom Wärmenetz abgenommenwerden können. Aus diesem Grund ist der Einbau ei-nes Pufferspeichers fast immer zwingend erforder-lich, damit die momentan nicht benötigte Heizkessel-energie zwischengespeichert werden kann. Fernererhöht ein großer Pufferspeicher auch den Bedien-komfort der Heizungsanlage. So kann während derÜbergangszeit bei einmaligem Heizen pro Tag selbstmehrere Stunden nach Ausbrand des Kessels dieWohnung mit dem warmen Heizungswasser aus demPufferspeicher weiter beheizt werden.
Funktionsweise und Anwendung desWärmespeichers werden nachfolgendvorgestellt.
Funktionsweise. Sobald die Wär-menachfrage unter die niedrigste imDauerbetrieb erzielbare Leistung einesHeizkessels fällt („kleinste Wärme-leistung“), muss die Feuerung entwederdurch Unterbrechen der Luft- undBrennstoffzufuhr selbsttätig abschalten,oder die überschüssige Energiemengewird in einen Wärmespeicher („Puffer-speicher“) eingespeist. Ansonsten steigtdie Kesselwassertemperatur so langeweiter an, bis die Sicherheitseinrichtungdes Kessels aktiv wird.
Bei dem Wärmespeicher handelt essich um einen wärmeisolierten Stahlbe-hälter, der während der Speicherbela-
dung und -entnahme vom zirkulierenden Wärmeträ-germedium (hauptsächlich Wasser) durchflossenwird. Der heiße Zulauf im oberen Bereich des Spei-chers ist so gestaltet, dass Turbulenzen möglichst ver-mieden werden und sich eine gleichmäßige unge-störte Temperaturschichtung einstellt. Das geschiehtentweder durch Verwendung von Pralltellereinläufen(bei vertikalem Anschluss) oder durch sanftes Anströ-men der Speicherdecke (bei seitlichem Anschluss).
Eine besonders ausgeprägte Temperaturschich-tung wird in sogenannten Schichtenspeichernerreicht. Hierbei strömt das rückfließende Heizungs-wasser meist durch ein im Pufferspeicher integriertesSteigrohr laminar in die unterschiedlichen Tempera-turzonen ein. Hohe Kesselvorlauftemperaturenbegünstigen die Temperaturschichtung und die Spei-cherkapazität. Für die Entnahme der Speicherwärmewird entweder die Flussrichtung umgekehrt, oder eswerden separate Entnahme- und Rücklaufleitungenverwendet.
Speichertypen. Je nachdem, ob die Brauchwasser-erwärmung separat oder im Wärmespeicher integriertist oder ob es sich um eine Mehrfachnutzung mit So-larwärmeeinspeisung handelt, werden unterschiedli-che Speichertypen angeboten. Deren prinzipiellerAufbau ist in Abb. 6.12 dargestellt. Wenn es sich umeinen Kombispeicher, d. h. um einen Speicher mit in-tegriertem Brauchwasservorrat handelt, ist das effek-tive Wärmespeichervermögen für den Heizwärme-kreislauf um den Brauchwasserinhalt vermindert.Auch bei Verwendung eines eingebauten Elektroheiz-
Abb. 6.12: Varianten von Wärmespeichern mit und ohne Brauchwasserspeicher bzw. Solarwärmeeinspeisung
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
92
stabs (z. B. für den Sommerbetrieb) entstehen hoheWärmeverluste an dem Wärmespeicher, der ja nurdurch ein wärmedurchlässiges Blech vom Brauchwas-ser getrennt ist. Allerdings ist der Aufwand für die In-stallation geringer. Für besonders schwer zugänglicheRäume (z. B. Kellerräume) werden auch zerlegbareWärmespeicher eingesetzt, die erst am Aufstellort er-richtet werden /6-29/. Die regelungstechnische Einbin-dung von Wärme- und Brauchwasserspeichern ein-schließlich Solaranlage kann über vorgefertigteSysteme erfolgen, die häufig von den Kesselherstel-lern mit den entsprechenden Schnittstellen angebotenwerden.
Hydraulische Einbindung. Ein typisches (einfaches)Schema für die Funktionsweise und die hydraulischeEinbindung des Wärmespeichers in die häuslicheEnergieversorgung zeigt Abb. 6.13. Während des An-heizens ist der Heizungsvorlauf mit dem -rücklaufkurzgeschlossen (Ventile B offen, A geschlossen), umdie erforderliche Betriebstemperatur (meist ca. 60 °Cam Kesselrücklauf) möglichst rasch zu erreichen(„Rücklaufanhebung“). Sobald Ventil A öffnet, kannHeißwasser in den Heizkreislauf und in den Brauch-wasserspeicher (Boiler) fließen. Wird wenig oderkeine Energie benötigt, beginnt die Speicherbeladung.Dazu reduziert die Heizkreispumpe den Durchfluss,so dass das überschüssige Fördervolumen der Spei-cherladepumpe in den Wärmespeicher abfließenmuss. Sobald die Wärmelieferung aus dem Kesselzum Erliegen kommt (z. B. bei Absinken der Abgas-temperatur unter 60 °C), schließen beide Ventile (Ven-til A und B, Abb. 6.13). Indem die Speicherladepumpenun ausgeschaltet ist, kann die Heizkreispumpe dieFlussrichtung im Wärmespeicher umkehren und dieWärme aus dem oberen Speicherbereich entnehmen.
Kombination mit Solarwärme. In jüngster Zeit wer-den Holzfeuerungen vermehrt mit solarthermischenSystemen für die Brauch- und Heizwassererwärmungkombiniert. In einem solchen Fall sind spezielle Wär-mespeicher mit Zusatzwärmetauscher und An-schlussmöglichkeit an weitere Kreisläufe erforderlich,wobei gerade bei diesen Systemen auf Grund der bes-seren Temperaturschichtung oftmals Schichtenspei-cher (siehe Speichertypen) eingesetzt werden. Zur Be-reitstellung von Warmwasser kommen hierbei auchzunehmend Frischwasserstationen zum Einsatz, diedas Brauchwasser im Durchlaufprinzip über einenPlattenwärmetauscher aufheizen. Dies stellt eine sehrhygienische Form der Brauchwasserbereitung dar. Ein
einfaches Beispiel für die hydraulische Einbindung ei-ner Solaranlage ins Heizungsnetz zeigt Abb. 6.14.
Speicherdimensionierung. Das erforderliche Spei-chervolumen wird von mehreren Faktoren bestimmt.Hierzu zählen:- Leistungsbereich (lastvariabler oder ausschließli-
cher „Volllast-Kessel“),- Volumen des Brennstoff-Füllraums,- Nennwärmeleistung,- verwendete Holzart,- wirksame Temperaturdifferenz im Speicher (die
wiederum von der Auslegung des Heizungs-systems abhängt) und
- Komfortansprüche.Feuerungen, die hauptsächlich bei Nennwärmeleis-tung betrieben werden können, benötigen größereWärmespeicher als lastvariable Feuerungen, bei de-nen der Wärmeüberschuss auf Grund der kesseleige-nen Leistungsanpassung geringer ist. Größere Wär-mespeicher sind notwendig, wenn die Anlagen(Unterbrandfeuerungen) einen relativ großenBrennstofffüllraum (Füllschacht) besitzen und somitje Brennstoffcharge eine hohe Wärmemenge produ-zieren. Neben der Füllschachtgröße kann auch dieNennwärmeleistung für die Speicherdimensio-nierung herangezogen werden. Bei handbeschicktenStückholzkesseln werden meist Speichervoluminavon mindestens ca. 55 l je kW installierterFeuerungswärmeleistung empfohlen /6-57/, als Zielsollte ein Wert von ca. 100 l je kW abgestrebt werden/6-53/. Das gilt auch für leistungsgeregelte (teillastfä-hige) Scheitholzkessel, die ebenfalls möglichst im Be-reich der Nennwärmeleistung betrieben werden soll-ten, da es sich hierbei um den verbrennungstechnischgünstigsten Betriebszustand mit den niedrigstenSchadstoffemissionen handelt (vgl. Kapitel 5).
Große Speichervolumina erhöhen zudem denBetriebskomfort, da während eines vorübergehendandauernden Volllastbetriebs (z. B. tagsüber) ein grö-ßerer Wärmevorrat für den späteren Anlagenstill-stand (z. B. nachts oder bei ausschließlicher Brauch-wassernachfrage) angelegt werden kann. Speicherverursachen jedoch stets zusätzliche Wärmeverluste,die sich auf den Jahresnutzungsgrad auswirken. Siesollten deshalb – wenn möglich – im beheizten Teildes Gebäudes untergebracht werden.
Wärmeinhalt des Speichers. Das Wärmespeicher-vermögen – und damit das erforderliche Speichervo-lumen – hängt von der wirksamen Temperaturdiffe-renz zwischen dem Speichervorlauf und dem
Feuerungen und Anlagentechnik
93
Heizungsvorlauf (nach der Mischeinrichtung desHeizkreislaufs) ab (Abb. 6.13). Die Entladung desWärmespeichers endet daher, sobald die Entnahme-temperatur unter die Heizungsvorlauftemperatursinkt. Die hierbei auftretende Temperaturdifferenzzwischen Speicher bei maximaler Beladung und Hei-zungsvorlauf liegt je nach Auslegung des Heizungs-systems zwischen 25 und 50 °C. Die nutzbare Kapazi-
tät des Wärmespeichers ist also abhängig von derHeizungsvorlauftemperatur und somit auch vomHeizungssystem. Bei Niedertemperaturheizungen(z. B. Fußboden- oder Wandstrahlerheizungen) stehtim Pufferspeicher demnach mehr nutzbare Wärmezur Verfügung. Als Faustzahl gilt, dass bei 40 °C wirk-samer Speichertemperaturdifferenz und einem Spei-chervolumen von 100 l je kW Nennwärmeleistung ein
Abb. 6.13: Beispiel eines hydraulischen Anschlussschemas für einen Wärmespeicher in einem Holzheizsystem /6-25/
Abb. 6.14: Hydraulisches Anschlussschema für einen Wärmespeicher in einem kombinierten Holz-Solar-Heizsystem
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
94
Volllastbetrieb von 4,6 Stunden bzw. ein Halblastbe-trieb von 9,2 Stunden ohne gleichzeitigen Betrieb desScheitholzkessels möglich ist. Bei halbem Lastbedarfreicht dieser Wärmevorrat beispielsweise für denHeizbetrieb über Nacht.
6.1.4.5 Kombination mit anderen Wärmeerzeugern
Einige Scheitholzkessel lassen sich zusätzlich mitHeizöl oder Gas betreiben. Wenn dazu ein entspre-chender Brenner vor die Holzeinfülltür angeflanschtoder eingeschwenkt werden muss, spricht man vom„Umstellbrandkessel“; ist der Brennstoffwechsel da-gegen ohne Umbau möglich, spricht man von einem„Wechselbrandkessel“ /6-7/. In beiden Fällen handeltes sich um eine Feuerung mit gemeinsamem Feuer-raum (Abb. 6.15, Typ A). Ein Sonderfall des Wechsel-brandkessels ist der „Doppelbrandkessel“, der überzwei voneinander getrennte Feuerräume verfügt(Abb. 6.15, Typ B oder C).
Mittlerweile werden auch Kombinationen angebo-ten, die eine wahlweise Umstellung auf Pelletfeuerungermöglichen (Kombikessel). Wie bei den Umstellbrand-kesseln für Heizöl handelt es sich auch hier um Scheit-holzanlagen mit angeflanschten Pelletfeuerungen. Dazuwird meist ein Blinddeckel zum Feuerraum entfernt,der Pelletbrenner seitlich angeflanscht und die Rege-lung umgestellt. Hierzu ist ein Zeitaufwand von weni-gen Minuten bis zu einer Viertelstunde erforderlich.
Wie bei einer Scheitholz/Heizölkombination kanndie Umstellung auf Pellets aber auch automatischerfolgen. In diesem Fall werden zwei eigenständige
Feuerungen mit einem gemeinsamen Wärmetauscherverwendet (Abb. 6.15, Typ B), so dass eine Vergleich-barkeit mit dem oben genannten Doppelbrandkesselbesteht.
Die Vorteile solcher Kombinationen bestehendarin, dass die für Scheitholzkessel ungünstigen Pha-sen niedriger oder wechselnder Wärmenachfrageüberbrückt werden können. Häufig kann damit auchzeitweise ein unbetreuter Heizbetrieb realisiert wer-den. Meist werden solche Kombinationen bei Kleinan-lagen nicht für den parallelen Betrieb (d. h. gleichzeiti-ger Betrieb, z. B. zur Spitzenlastabdeckung), sondernfür eine alternative Betriebsweise ausgelegt. Hierfürexistieren unterschiedliche Systemlösungen (Abb.6.15).
Häufig werden zwei selbständig arbeitendegetrennte Wärmeerzeuger mit getrennten Feuerräu-men und getrennten Wärmeübertragern verwendet.Bei Anlagen in Blockbauweise mit feuerseitig undwasserseitig getrennten Wärmeübertragern lassensich dagegen die Abstrahlungsverluste der einzelnenKesselbauteile verringern. Allerdings ist das Verhält-nis der jeweiligen Teilleistungen beider Feuerungenzueinander nicht variierbar. Werden Blockbauweisenmit feuerseitig getrennten und wasserseitig gemein-samen Wärmeübertragern verwendet, können dieStrahlungs- und Bereitschaftsverluste nochmals redu-ziert werden, indem der Feuerraum der Holzseitebereits erwärmt wird, bevor der Holzfeuerungs-betrieb einsetzt (Abb. 6.15, Typ B). Dadurch kann inmanchen Fällen die Warmlaufphase der Holzfeue-rung beschleunigt werden.
Für den gleichzeitigen Betrieb zweier getrennterFeuerungen sind auch zwei getrennte Schornstein-züge erforderlich (vgl. Kapitel 8). Bei Kesseln mitgemeinsamem Feuerraum und gemeinsamem Wär-meübertrager ist dagegen aus Sicherheitsgründen inder Regel nur ein alternativer Betrieb möglich(„Wechselbrandkessel“). Die integrierte Öl-/Gasfeue-rung kann jedoch zum Vorheizen des Feuerraumsverwendet werden.
6.2 Automatisch beschickte Holzfeuerungen
6.2.1 Bauarten und Feuerungstypen
Generell werden automatisch beschickte Feuerungs-anlagen in Festbett-, Wirbelschicht- und Flugstrom-reaktoren unterschieden /6-42/. Bei Kleinanlagen im
Abb. 6.15: Kombinierter Einsatz von Heizöl- bzw. Erdgas-brennern mit Scheitholzfeuerungen (nach /6-22/)
getrennteWärme-erzeuger
getrennteFeuerräume
getrennte Wärme-
übertrager
gemeinsamer Wärmeerzeuger
kombinierteWärmeerzeugung Holz mit Heizöl/Erdgas
getrennte Feuerräume
getrennte Wärmeübertrager
(feuerseitig und wasserseitig getrennt)
gemeinsamer Wärmeübertrager(feuerseitig getrennt,
wasserseitig gemeinsam)
gemeinsamer Feuerraum
gemeinsamer Wärmeübertrager
A
B
C
D
Feuerungen und Anlagentechnik
95
Leistungsbereich bis ca. 100 kW Nennwärmeleistungkommen allerdings nur die Festbettfeuerungen vor.
Aber auch bei diesen Festbettfeuerungen werdensehr unterschiedliche Feuerungsprinzipien eingesetzt,die zum Teil für die jeweiligen Brennstoffarten opti-miert wurden. Daher sind die Brennstoffe häufignicht gegeneinander austauschbar. Beispielsweisesind Hackschnitzelfeuerungen zwar grundsätzlichauch für die Verbrennung von Holzpellets geeignet,umgekehrt ist dies jedoch nicht der Fall. Auch bei denHalmgutfeuerungen gilt in der Regel, dass diese auchfür Hackschnitzel geeignet sind (zumindest beiSchüttgutfeuerungen), umgekehrt ist dies jedochebenfalls nicht der Fall.
Einen Überblick über die Feuerungsprinzipien vonKleinfeuerungen und die hierin einsetzbaren Brenn-stoffe gibt Tabelle 6.3. Die am Markt aktuell angebote-nen Pelletfeuerungen werden in der Marktübersicht„Pellet-Zentralheizungen und Pelletöfen“ /6-18/zusammengestellt. Bei den nachfolgenden Erläuterun-gen werden zunächst die vornehmlich fürHolzbrennstoffe geeigneten Unterschub- und Querein-schubfeuerungen sowie die speziell für Pellets entwi-ckelten Abwurffeuerungen separat vorgestellt. DenBesonderheiten der Halmgutverbrennung wird ineinem eigenen Kapitel Rechnung getragen (Kapitel6.3.2). Eine Übersicht über die anbietenden Herstellerfindet sich im Anhang. Umwelt- und Kostenaspektewerden in Kapitel 7 bzw. 9 angesprochen.
6.2.1.1 Unterschubfeuerungen
Bei einer Unterschubfeuerung (Tabelle 6.3)wird der Brennstoff mit einer Förderschneckevon unten in die Feuermulde (Retorte) einge-schoben. Ein Teil der Verbrennungsluft wirdals Primärluft in die Retorte eingeblasen. Dorterfolgen die Trocknung, pyrolytische Zerset-zung und Vergasung des Brennstoffs sowieder Abbrand der Holzkohle. Um die brennba-ren Gase vollständig zu oxidieren, wird dieSekundärluft vor dem Eintritt in die heißeNachbrennkammer mit den brennbaren Ga-sen vermischt. Anschließend geben die heißenGase im Wärmeübertrager ihre Wärme abund gelangen durch das Kaminsystem in dieAtmosphäre.
In Unterschubfeuerungen können Holz-schnitzel mit einem Wassergehalt von 5 bismaximal 50 % verfeuert werden. Feuerraumund Nachbrennkammer müssen dabei an die
Brennstoffqualität – insbesondere an den Brennstoff-Wassergehalt – angepasst sein, um technische Störun-gen zu vermeiden. Beispielsweise würde eine Anlagefür waldfrische Hackschnitzel (50 % Wassergehalt)beim Verbrennen von trockenem Holz eine zu hoheFeuerraumtemperatur erreichen, was zu Materialpro-blemen und zur Schlackebildung führen kann.
Unterschubfeuerungen eignen sich für aschearmeBrennstoffe, die wegen der Schneckenbeschickungeine feinkörnige und gleichmäßige Beschaffenheitaufweisen müssen. Die Verbrennung von Rinde oderHalmgutbrennstoffen scheidet daher aus. Das Prinzipder Unterschubfeuerung wird zunehmend auch fürdie Verbrennung von Holzpellets verwendet (z. B. inPellet-Zentralheizungskesseln).
6.2.1.2 Quereinschubfeuerungen
Bei diesen Bauarten wird der Brennstoff von der Seitein den Feuerraum, der mit oder ohne Rost ausgestat-tet ist, eingebracht (Tabelle 6.3). Holzhackschnitzel mitkleinen Kantenlängen und relativ gleichbleibenderKorngröße werden überwiegend mit Hilfe von Schne-cken in die Feuerung eingebracht; grobkörnige un-gleichmäßige Brennstoffe (z. B. zerspantes oder unge-siebtes Schredderholz, Rinde) können aber auchdurch Kolben beschickt werden /6-42/.
Bei den Rostfeuerungen überwiegen die starrenRostsysteme. Ein Beispiel für eine derartige Anlagezeigt Abb. 6.16. Erst im Leistungsbereich über 100 kWkommen auch bewegte Vorschubroste zum Einsatz (inseltenen Fällen werden bewegte Rostelemente auch in
Abb. 6.16: Beispiel für eine 50-kW-Hackschnitzelfeuerung nach dem Quereinschubprinzip mit Rost und Ascheräumer (nach Heizomat /6-28/)
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
96
Tabelle 6.3: Systematik der Feuerungsprinzipien automatisch beschickter Kleinanlagen (vereinfachte schematische Darstellungen ohne Luftführung und Ascheaustrag)
Prinzip Variante Typ SchemaNennwärme-
leistunga Brennstoffe
Unterschub-feuerung
ab 10 kW(bis 2,5 MW)
Holzhackschnitzel,Holzpellets
Quer-einschub-feuerung(mit Schne-cken oder Kolben)
als Rost-feuerung
starrer Rost (z. T. mit Ascheräu-mer oder Kipprost)
ab 35 kWHolzhackschnitzel, Holzpellets
bewegter Rost(Vorschubrost)
ab 15 kW (bis >20 MW)
Holzhackschnitzel, Holzpellets, Späne, Rinde
Walzenrostfeuerungab 40 kW(bis 450 kW)
HolzhackschnitzelHolzpellets
als Schub-boden-feuerung (ohne Rost)
mit Wasserkühlungunter dem Glutbett(z. T. manuelle Ent-aschung, kein Schie-ber)
ab 25 kW(bis 800 kW)
Hackschnitzel, Holzpellets (ab 15 kW)HalmgutKörner
ohne Wasserkühlungunter dem Glutbett
ab 25 kW(bis 180 kW)
HolzhackschnitzelHolzpellets (ab 15 kW)
Abwurf-feuerung
mit Rost Kipprostfeuerung
ab 15 kW(bis 30 kW)
Holzpellets, evtl. Präzisions-hackgut
ohne Rost
Schalenbrennerab 6 kW(bis 30 kW)
Holzpellets, evtl. Präzisions-hackgut
Tunnelbrenner ab 10 kW Holzpellets
Sturzbrand-Brennerab 14 kW(bis 60 kW)
HolzpelletsScheitholzHolzhackschnitzel (ab 20 kW)
a. Im Teillastbetrieb sind deutlich geringere Dauerleistungen von nur noch ca. 30 % möglich.
Feuerungen und Anlagentechnik
97
reinen Holz-Pelletfeuerungen bereits ab15 kW verwendet). Beim Vorschubrost wan-dert der Brennstoff durch Vor- und Rück-wärtsbewegungen der einzelnen Rostele-mente auf dem Schrägrost nach unten.
Ähnlich wie die Unterschubfeuerungfunktioniert auch die rostlose Schubboden-feuerung (auch „Einschubfeuerung“). Wennsie über eine wassergekühlte Brennmuldeverfügt ist sie – neben Hackschnitzeln undHolzpellets – speziell auch für aschereicheund zur Verschlackung neigende Brenn-stoffe geeignet.
Ein Teil der Verbrennungsluft wird alsPrimärluft durch den ggf. vorhandenenRost, durch Luftdüsen im Seitenbereich derBrennmulde oder – bei Vorschubrostfeue-rungen – über stirnseitige Luftkanäle in denRostelementen eingeblasen. Dabei erfüllt diePrimärluft auch die Funktion der Rostkühlung; diesmindert das Risiko von Schlackeanbackungen undMaterialüberhitzung beim Einsatz kritischer Brenn-stoffe.
Die Sekundärluft wird oberhalb des Rostes bzw.des Glutbetts oder vor Eintritt in die Nachbrennkam-mer zugeführt. Die anfallende Asche fällt in einenAschekasten der zum Teil manuell entascht wird. Beiaschereichen Brennstoffen kann die Asche aber mit-tels Schnecken auch automatisch in einen größerenAschebehälter ausgetragen werden (Abb. 6.16).
6.2.1.3 Abwurffeuerungen (Pelletfeuerungen)
Für die Nutzung hochverdichteter Holzpellets wer-den – neben den ebenfalls verwendeten Unterschub-feuerungen – Abwurffeuerungen eingesetzt. Hierbeihandelt es sich um eine Bauartengruppe, die speziellfür Holzpellets entwickelt wurde und sich daher nichtfür konventionelle Hackschnitzel eignet.
Die mit einer Förderschnecke zugeführten Pelletsfallen über ein Rohr oder einen Schacht von oben aufdas Glutbett. Dieses befindet sich entweder in einerherausnehmbaren Brennschale, auf einem Kipprostoder in einem Tunnel (vgl. Tabelle 6.3). Dort werdenPrimär- und Sekundärluft von unten bzw. seitlichringförmig durch entsprechende Düsenbohrungeneingeleitet.
Bei Kipprostanlagen (Abb. 6.17) wird die anfal-lende Aschemenge von Zeit zu Zeit (z. B. alle 16 Stun-den) automatisch in den darunter liegenden Rost-aschesammler abgeworfen. Um sicherzustellen, dassgrößere Ascheablagerungen vom Rost vollständig
entfernt werden, prallt der als Lochplatte ausgeführteherunterklappende Rost gegen eine vertikale Reini-gungsplatte im Bereich des Rostaschesammlers. DieseReinigungsplatte ist im Abstand der Rostlöcher mitentsprechenden Stiften besetzt. Die zusammen mitder Asche abgekippten noch brennbaren Bestandteileglühen im Aschebett aus, während neu zugeführtePellets auf dem gereinigten Rost gezündet werden.Die Funktionsweise der beiden am häufigsten ein-gesetzten Abwurffeuerungsprinzipien wird auch inAbb. 6.18 erläutert.
Pelletbrenner werden auch als Nachrüstkompo-nenten angeboten, die ähnlich wie ein Erdgas- oderHeizölbrenner an einen bestehenden Heizkessel ange-flanscht werden können, so dass damit auch derUmbau einer bestehenden Anlage sehr einfach mög-lich wird. Hierbei sind insbesondere Kombinationenmit Scheitholzkesseln üblich. Solche Brenner könnenals Unterschubfeuerung ausgeführt sein, oder es wirdein Tunnelbrenner verwendet, bei dem die Pellets vonoben in ein Verbrennungsrohr hineinrieseln, währenddie Verbrennungsluft horizontal hindurchstreicht, sodass die Brennerflamme am anderen Ende seitlich inden Kesselraum austreten kann (Tabelle 6.3). Danebenwerden für Holzpellets auch Quereinschubfeuerun-gen mit Schrägrost verwendet (ab ca. 10 kW Nenn-wärmeleistung).
Die dargestellten Prinzipien kommen auch inEinzelfeuerstätten (Kapitel 6.1.2) zum Einsatz. In Pel-let-Zentralheizungsanlagen wird auch mit anderenBrennstoffen (z. B. gesiebte Hackschnitzel) experi-mentiert. Die Verwendung von anderen leicht riesel-fähigen Körnerbrennstoffen wie Getreide, Ölsaaten
Abb. 6.17: Beispiel eines 15-kW-Pelletkessels mit Kipprost und Brennstoffvorratsbehälter (nach Guntamatic /6-17/)
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
98
oder Ackerbohnen ist jedoch wegen des hohen Asche-gehalts und vor allem wegen der Verschlackungs-neigung nicht problemlos möglich. Außerdem istderen Einsatz in Kleinfeuerungen rechtlich proble-matisch (vgl. Kapitel 8).
6.2.2 Feuerungskomponenten und Systemeinbindung
Bei der Einbindung einer Feuerung in ein Gesamtsys-tem sind viele anlagen-, heiz- und sicherheitstechni-sche Aspekte zu berücksichtigen. Außerdem bestehenvielfältige Anbindungsmöglichkeiten eines Brenn-stofflagers, die nachfolgend angesprochen werden.
Vorofenanlagen. Die in den vorgenannten Kapitelndargestellten Feuerungsprinzipien werden bei Klein-anlagen in der Regel in Kompaktbauweise komplettangeboten, wobei die Komponenten Brennstoffzufüh-rung, Feuerung, Wärmetauscher, Abgasgebläse undggf. die Entaschung integriert sind. Möglich ist aberauch eine getrennte Verwendung von Baugruppen.
Das ist beispielsweise bei Vorofenfeuerungen derFall. Hierbei wird die Primär- und Sekundärver-brennung in baulich getrennten Modulen realisiert.(Abb. 6.19). Der Vorofen umfasst die Brennstoffbe-schickung sowie einen Fest- oder Vorschubrost. Dieim schamottierten Vorofen (Entgasungsraum) gebil-deten Brenn- und Abgase werden unter Sekundär-luftzugabe über einen Flansch oder zum Teil auchüber einen wärmegedämmten Flammkanal in dasnachgeschaltete Kesselmodul geleitet. Häufig handeltes sich hierbei um einen bereits vorhandenen oder umeinen ausgedienten Scheitholzkessel. Je nach Ausfüh-rung findet in diesem Kessel noch eine Nachverbren-nung statt, bevor die Heizgase in den integriertenWärmeübertrager gelangen. Die Zone der pyrolyti-schen Zersetzung und Vergasung ist damit von derOxidation stärker als bei den übrigen Feuerungssyste-men räumlich voneinander getrennt.
Mit Vorofenfeuerungen können zum Teil ältereSystemkomponenten weiter genutzt werden. Aller-dings führt eine ungenügend wärmegedämmte undnicht wassergekühlte Vorfeuerung zu erhöhtenAbstrahlungsverlusten. Im Vergleich zu den übrigenFeuerungsbauarten ist außerdem der Platzbedarf rela-tiv hoch.
Wärmespeicher. Hackgut- oder Pellet-Zentralheizun-gen sind in der Regel teillastfähig bis etwa 30 % derNennwärmeleistung. Unterhalb dieser Last arbeitendie Anlagen im sogenannten „Ein-Aus-Modus“, d. h.das Feuer erlischt zeitweise und wird automatisch im-mer wieder neu gezündet, sobald die Vorlauftempera-tur des Heizkreislaufes unter einen bestimmtenSchwellenwert sinkt. Der Einbau eines Pufferspei-chers (Kapitel 6.1.4.4) ist damit prinzipiell auf Grundder relativ flexiblen Leistungsanpassung nicht zwin-gend erforderlich. Werden aber automatisch be-schickte Anlagen häufig im sehr kleinen Teillastbe-reich unter 30 % der Nennwärmeleistung betrieben,so überwiegen die ungünstigen, schadstoffträchtigenBetriebsphasen, in denen der Wirkungsgrad gemin-dert ist und es überdies zu Kondensationseffekten imAbgasweg kommen kann. In der Folge kann die Le-bensdauer der Anlage deutlich verringert sein, insbe-sondere wenn zur Verschlackung neigende Brenn-stoffe wie Getreide oder Stroh eingesetzt werden.
Durch den Einbau eines Pufferspeichers wird dieEin- und Ausschalthäufigkeit minimiert und dieBrenndauer verlängert. Die schädlichen Betriebszu-stände werden somit seltener. Bei der Auslegung desPufferspeichervolumens wird ein Orientierungswertvon ca. 20 Liter pro Kilowatt Kessel-Nennwärmeleis-
Abb. 6.18: Funktionsweise einer Holzpelletfeuerung mit Abwurfschacht als Schalenbrenner (oben) oder als Kipprostfeuerung (unten) /6-42/
Feuerungen und Anlagentechnik
99
tung empfohlen. Daraus ergibt sich eine Brenndauerdes Heizkessels von knapp 1 Stunde im Volllastbe-trieb, wenn der gesamte Pufferspeicher um 40 °C auf-geheizt wird.
Wärmeübertrager. Im Unterschied zu den Scheitholz-kesseln kommen bei Hackschnitzelfeuerungen auchWärmeübertrager mit liegenden Rauchrohrbündelnzum Einsatz, da diese sich durch eine kompaktere Bau-weise auszeichnen. Sie sind meist ein- bis dreizügig/6-26/. Für die Reinigung ist auf eine leichte Zugäng-lichkeit der Züge zu achten, wobei viele Kesselherstel-ler mittlerweile automatische Abreinigungssystemeanbieten. Deren Funktion wird bei den Scheitholzfeue-rungen (Kapitel 6.1.4) beschrieben. Bei Verwendungvon korrosionsfördernden Brennstoffen (z. B. Halm-gut, vgl. Kapitel 6.3) kann die Lebensdauer desWärmeübertragers stark vermindert sein. Mit Ein-schränkung gilt dies auch dann, wenn der Wärmeüber-trager aus Edelstahl anstelle von Gusseisen gefertigtwurde.
Mit dem Einsatz eines handelsüblichen Zusatz-wärmetauschers mit Kondensatabscheider könnenneue oder bestehende häusliche Holzfeuerungen auchin sogenannte Brennwertkessel umgewandelt werden.Durch die zusätzliche Abgaskühlung und die Kon-densation des im Abgas enthaltenen Wasserdampfskann die Wärmeleistung um 10 bis 20 % gesteigertwerden /6-27/, je nach Brennstofffeuchte und Tempa-ratur des Rücklaufwassers. Dadurch erhöht sich derKesselwirkungsgrad auf über 100 % (bezogen auf denEnergieinput, der mit dem unteren Heizwert bewertetwird; vgl. Kapitel 5). Als Nebeneffekt findet eine
Staubabscheidung von 20 bis 37 % statt(Kapitel 7). Je nach Holzfeuchte fälltdabei ein spezifisches Kondensatvolu-men von ca. 0,05 bis 0,2 Liter je Kilowatt-stunde vom Kessel erzeugte Wärmeener-gie an /6-27/.
Kombination mit anderen Wärmeerzeu-gern. Generell lassen sich Hackschnitzel-oder Pelletfeuerungen als alleinige Heiz-quelle ganzjährig vollautomatisch betrei-ben. Kombinationen mit Scheitholzkes-seln können aber aus Kostengründenund bei Verfügbarkeit der Brennstoffeebenfalls sinnvoll sein. Dieser Weg wirdzum Beispiel häufiger mit Pelletfeuerun-gen beschritten (vgl. Kapitel 6.1.4.5).
Auch der kombinierte Betrieb mitHeizöl- oder Erdgasfeuerungen kann
Vorteile bieten; zumal er bei größeren Heizwerken mitNahwärmenetzen inzwischen überwiegend vor-kommt. Bei Spitzenlastabdeckung durch fossile Brenn-stoffe lassen sich die Gesamt-Investitionskosten sen-ken, während gleichzeitig die Hackschnitzelfeuerungin einem günstigeren Leistungsbereich betrieben wird.In diesem Fall müssen beide Feuerungen im Parallel-betrieb arbeiten, das heißt, dass sich die Einzelleistun-gen beider Feuerungen im Maximallastzustand addie-ren (Abb. 6.20).
Soll jedoch der Bereich des niedrigen Leistungsbe-darfs mit fossilen Brennstoffen abgedeckt werden(z. B. bei geringer Anlagenauslastung für dieBrauchwassererwärmung im Sommer), so werden diebeiden Feuerungen nicht gleichzeitig, sondern alter-nativ zueinander betrieben. In einem solchen Fallwäre beispielsweise auch der Einbau eines ausrei-chend großen Wärmespeichers sinnvoll (vgl. Kapitel6.1.4.4). Generell ist dessen Einsatz auch für Hack-schnitzelfeuerungen sinnvoll, da der feuerungs-technisch ungünstige Teil- oder Schwachlast-Betriebs-zustand vermieden bzw. reduziert wird.
Bei beiden kombinierten Betriebsarten (Spitzen-und Schwachlastanwendung) leistet die Holzfeue-rung in der Regel immer noch den größten Beitrag zurGesamtwärmebereitstellung. Das wird anhand einertypischen Jahresdauerlinie in Abb. 6.20 ersichtlich.
Anbindung an das Brennstofflager. Hackschnitzel-feuerungen verfügen in der Regel über eine vollme-chanisierte kontinuierliche Brennstoffnachlieferungaus dem Lagerraum. Das geschieht entweder absätzigüber einen Zwischenbehälter, der von Zeit zu Zeit au-
Abb. 6.19: Beispiel für eine Hackschnitzelfeuerung mit Vorofen und Scheit-holzkessel (nach Fröling /6-14/)
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
100
tomatisch nachgefüllt wird (häufig bei Holzpellet-feuerungen), oder mit Hilfe einer Doppelschnecken-zuführung mit Fallschacht (Abb. 6.21). Die hierbeiverwendeten Entnahmesysteme aus dem Lagersilo(z. B. Blattfederaustrag, Konusschnecke, Schubboden,Schrägboden) werden in Kapitel 3 ausführlich darge-stellt.
Die Austragsebene des Silos ist bei Hackschnitzelnentweder waagerecht oder als schiefe Ebene angeord-net, je nachdem, wie der Zugang für Wartung oderReparaturen an den beweglichen Teilen realisiertwird. In Abb. 6.21 werden einige in der Praxis üblicheEinbaubeispiele für einen Silounterbau mit Blattfeder-rührwerk und Förderschnecke dargestellt. ÄhnlicheAnordnungen sind prinzipiell auch für die übrigen inKapitel 3 genannten Austragssysteme denkbar.
Die Beschickung einer Pelletfeuerung kann prinzi-piell mit den gleichen Techniken und Einbauvariantenrealisiert werden wie bei Hackschnitzeln. Allerdingsbieten sich hier auch kostengünstigere Lösungen inForm von Schrägbodenausträgen mit Schneckenför-derung oder Luftabsaugsystemen an. Auch dieseTechniken werden ausführlich in Kapitel 3 beschrie-ben.
Pelletkessel werden häufig mit einem Zwischenbe-hälter kombiniert (häufig als Kompaktanlage). Darinbefindet sich ein Füllstandsmelder, der zum Teil auchden Nachfüllvorgang automatisch auslöst. Anders alsbei Hackschnitzeln können hier auch verwinkelte För-derwege vom Lager zur Feuerung realisiert werden,da sich Pellets auch mit gebogenen achsenlosenSchnecken oder mit pneumatischen Fördersystemen
(Luftstromförderung) transportieren lassen. Dadurchbesteht eine weitaus größere Flexibilität bei der Nut-zung vorhandener Räume. Ein Beispiel für eine solcheLageranbindung mit Luftstromförderung gibt Abb.6.22.
6.2.3 Sicherheitseinrichtungen
Neben den allgemeinen Brandschutzregeln und -auf-lagen, die in Kapitel 8 angesprochen werden, verfügteine automatisch beschickte Biomassefeuerung überspezielle Sicherungssysteme, die nachfolgend ange-sprochen werden.
Rückbrandsicherung. Automatische Biomassefeue-rungen müssen über eine Absicherung gegen Rück-brand im Zuführungssystem verfügen. Diese Siche-rung wird üblicherweise in Kombination mit derFallstufe zwischen Austragsschnecke und Stoker-schnecke verwirklicht. Die Fallstufe allein verhindertjedoch nicht, dass das Feuer im Brandfall von der Sto-kerschnecke über die Austragsschnecke zum Brenn-stofflager zurückbrennt. Hierzu ist mindestens einLöschwassersystem vorzusehen, welches im Brandfalldas Fluten der Stokerschnecke auslöst (Abb. 6.23,oben). Das geschieht bei Überschreiten einer kriti-schen Temperatur, die mit einem Temperatursensoran der Schnecke gemessen und an einen thermome-chanischen Regler gemeldet wird. Das Löschwasser-ventil, das beispielsweise an eine Trinkwasserleitungangeschlossen ist, wird dann geöffnet. Da es sich umeine Ruhestromschaltung handelt, öffnet es auch beiStromausfall. Der Nachteil dieses Systems besteht un-ter anderem darin, dass die Ventile bei schlecht ge-warteten Systemen häufig lecken, so dass der Brenn-stoff ständig befeuchtet wird. Außerdem besteht dasRisiko von zündschnurartigen Rückbränden bis zumLager, bei denen der Thermofühler keine Tempera-turüberschreitung meldet und die Löschwassersiche-rung nicht anspringt.
Löschwassersysteme werden daher in der Praxishäufig mit weiteren Sicherungssystemen kombiniertund kommen selten als alleinige Rückbrandsicherungzum Einsatz. Hierzu zählt beispielsweise eineAbsperrklappe oder ein Absperrschieber, der selbstallerdings auch als alleiniges Sicherungssystem ver-wendet wird (Abb. 6.23, Mitte). Auch eine solcheSperrvorrichtung wird (stromlos) über einen thermo-mechanischen Regler ausgelöst. Das vollständigeAbsperren kann jedoch durch Ablagerungen behin-dert werden; außerdem können die Reaktionszeiten
Abb. 6.20: Beispiel für eine Jahresdauerlinie bei Kombina-tion einer Hackschnitzelfeuerung mit Öl-/Gasfeuerung zur Spitzen- oder Schwachlast-abdeckung (Dauerlinie für Raumheizbedarf nach VDI 2066 bei einer Heizgrenze von 15 °C (Quelle: /6-22/)
0 2000 4000 6000 80000%
20%
40%
60%
80%
100%
Dauer
Bel
ast
ung
sgra
d
Holzfeuerung zurGrundlastabdeckung
h/a
Öl-/Gasfeuerung zur Spitzenlastabdeckung
Öl-/Gasfeuerung zurSchwachlastabdeckung
Feuerungen und Anlagentechnik
101
bei Verpuffungsreaktionen (Staubexplosionen) zukurz sein.
Höhere Sicherheit bietet daher eine Zellenrad-schleuse, bei der der Brandweg zur Austragschnecke
stets verschlossen bleibt (Abb. 6.23, unten). Hierbeihandelt es sich um ein stählernes Zellenrad, welchessich in einem gusseisernen Gehäuse dreht, wobei esüber einen Elektromotor angetrieben wird. Der Nach-teil dieser relativ kostenintensiven Variante liegt inder Anfälligkeit gegenüber Fremdkörpern (z. B. ausMetall), durch die es zu Blockaden kommen kann.Sperrige Holzteilchen werden dagegen problemlosdurch die scharfen Zellenradkanten zerkleinert. Auchdie Zellenradschleuse wird häufig mit einem Lösch-wassersystem kombiniert.
Weitere Sicherheitseinrichtungen. Das Austretenbrennbarer und giftiger Gase in den Heizungsraumkann durch einen konstanten Unterdruck im Feuer-raum verhindert werden. Das wird beispielsweisedurch eine Unterdruckregelung erreicht, sie unter-stützt gleichzeitig auch den Durchtritt der Primärluftdurch das Glutbett und ermöglicht zudem das Ein-halten konstanter Verbrennungsbedingungen unab-hängig vom Kaminzug.
Wie bei den Scheitholzkesseln verfügt auch eineHackschnitzel- oder Pellet-Zentralheizung über einenÜberhitzungsschutz in Form einer thermischen
Abb. 6.21: Einbaubeispiele für Hackschnitzelfeuerungen mit Raumaustragsystem in der Ausführung als Blattfederrührwerk und Schneckenförderung (nach /6-30/)
Abb. 6.22: Einbaubeispiel für eine Pelletheizung mit pneu-matischer Austragung (nach ÖkoFen /6-46/)
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
102
Ablaufsicherung (sog. Sicherheitswärmetauscher, vgl.Kapitel 6.1.4.1).
6.2.4 Regelung
Automatisch beschickte Feuerungen sind in der Regelteillastfähig und müssen somit über eine Leistungsre-gelung verfügen. Häufig wird die Verbrennung abernoch nach zusätzlichen Parametern des Abgases, d. h.nach dem Abgaszustand optimiert (abgasgeführteVerbrennungsluftregelung). Nachfolgend werdendiese Regelungskonzepte vorgestellt.
Leistungsregelung. Sie erlaubt einen automatischenBetrieb bei mehreren fest vorgegebenen Leistungsstu-fen oder aber auch einen annähernd stufenlosen
Betrieb. Anhand einer Information über die momen-tane Kesselleistung werden sowohl die Brennstoff- alsauch die Verbrennungsluftzufuhr in Schritten voneinigen Prozenten der Nennwärmeleistung variiertoder in manchen Fällen auch stufenlos verändert/6-43/. Als Regelgröße dient meist die Differenzzwischen dem Istwert und dem Sollwert der Kessel-temperatur. Die meisten großen automatischen Holz-feuerungen verfügen heute über eine Leistungs-regelung, die einen kontinuierlichen Betrieb zwischen100 % (Voll-)Last und 50 % (Teil-)Last erlaubt. BeiKleinanlagen, die in der Regel nicht für hoheBrennstoffwassergehalte ausgelegt sind, ist derLeistungsbereich mit 30 bis 100 % meistens sogarnoch weiter. Durch eine solche Leistungsregelungkann der Jahresnutzungsgrad verbessert werden, dadie Bereitschaftsverluste infolge längerer Betriebszei-ten der Feuerung geringer werden.
Unterhalb der kleinsten Wärmeleistung, die vonder Feuerung im kontinuierlichen Betrieb nocherbracht werden kann, arbeiten die Anlagen im Ein-Aus-Betrieb. Für einen vollautomatischen Betriebmuss deshalb die Feuerung bei Bedarf aus demabgeschalteten Zustand angefahren werden können.Dies wird über eine automatische Zündvorrichtungz. B. mittels Heißluftgebläse oder durch die Auf-rechterhaltung eines Glutbetts (periodisches Nach-schieben von Brennstoff) erreicht. Der Ein-Aus-Betrieb führt in der Regel zu höheren Emissionen alsder kontinuierliche Dauerbetrieb, während der Glut-erhaltungsbetrieb die Stillstandsverluste erhöht.
Verbrennungsregelung. Eine Verbrennungsregelungstellt eine zusätzliche Regelungsfunktion zur Leis-tungsregelung dar. Sie soll eine hohe Ausbrand-qualität und einen hohen Wirkungsgrad sicherstellen.Dabei kommt es auf die Einstellung eines optimalenBrennstoff/Luft-Verhältnisses an (vgl. Kapitel 5). Dasich die Brennstoffeigenschaften (z. B. Schüttdichte,Feuchtigkeit, Holzart) im Verlauf der Verbrennungverändern können, müsste eine Anlage ohne Verbren-nungsoptimierung bei jeder Brennstoffänderung neueinreguliert werden. Dies ist in der Praxis jedochkaum möglich, daher werden automatische Feuerun-gen mit einer Regelung ausgestattet, welche die Ver-brennungsbedingungen überwacht und die Feuerungselbsttätig optimal einreguliert.
Das bei Hackschnitzelfeuerungen häufigste Kon-zept der Verbrennungsregelung ist die Lambda-Rege-lung. Hier erfolgt die Messung des Luftüberschusses(Kapitel 5) mittels einer Lambda-Sonde im Abgas-strom (Abb. 6.24). Der Luftüberschuss wird dabei
Abb. 6.23: Rückbrandsicherungen bei Hackschnitzel- und Pelletfeuerungen
Feuerungen und Anlagentechnik
103
durch die Brennstoffmenge, die Verbrennungsluft-menge oder die Sekundärluftmenge geregelt, wobeider Sollwert des Luftüberschusses in Abhängigkeitvon der Leistung und ggf. von den Brennstoffeigen-schaften vorgegeben wird. Um Luftmangel-situationen zu vermeiden, muss der Sollwert fürPraxisanwendungen vorsichtig – d. h. eher zu hoch –bemessen sein. Dadurch wird eine Einbuße beim Wir-kungsgrad in Kauf genommen.
An Stelle einer Lambda-Sonde werden als Abgas-sensoren gelegentlich auch Kohlenwasserstoff- oderKohlenmonoxidsensoren verwendet. Zusammenge-nommen spricht man daher bei solchen Konzeptenvon einer abgasgeführten Verbrennungsluftregelung.
Kombinierte Leistungs- und Verbrennungsrege-lung. Um einen sicheren Betrieb der Feuerung zu ge-währleisten, sollte zwischen der Leistungs- und derVerbrennungsregelung eine klare Aufgabenteilungherrschen. Das Zusammenspiel der beiden Regel-kreise erfolgt dabei als Kaskade, in welcher die Leis-tungsregelung als übergeordneter, langsamer Regel-kreis die Leistung beeinflusst und gleichzeitigVorgabewerte an die Verbrennungsregelung als inne-ren, schnellen Regelkreis liefert (Abb. 6.24). DieLeistungsregelung gibt entweder die Luft- oder dieBrennstoffmenge vor, und sie übermittelt einen Soll-wert an die untergeordnete Verbrennungsregelung,welche die Feinregulierung der Brennstoff- oder derLuftmenge übernimmt /6-43/.
6.3 Feuerungen für Halmgut und Getreide
6.3.1 Allgemeine Merkmale
Während Feuerungen für (schüttfähige) Halmgut-und Getreidebrennstoffe (Häckselgut, Pellets, Körner)auch für Holzhackschnitzel oder Holzpellets geeignetsind, ist dies umgekehrt nicht der Fall. Das liegtdaran, dass landwirtschaftliche Festbrennstoffe wieStroh, Gras, Ganzpflanzengetreide oder Getreidekör-ner gegenüber Holzbrennstoffen vielerlei Nachteileaufweisen, die einerseits eine aufwändigere und teu-rere Feuerungstechnik erforderlich machen und ande-rerseits das Einhalten der derzeit gültigen Emissions-begrenzungen erschweren. Das hat dazu geführt, dassdiese Brennstoffe in der Praxis hierzulande – vor al-lem bei Kleinanlagen – nahezu bedeutungslos sind.
Die Brennstoffnachteile sind vielfältig. Der Heiz-wert ist zwar nur geringfügig niedriger als bei Holz,jedoch liegt der Aschegehalt bei Getreide um etwa dasDrei- bis Vierfache und bei Halmgutbrennstoffen inder Regel um etwa das Acht- bis Zehnfache höher alsbei Holzbrennstoffen. Auch beim Stickstoff-, Kalium-und Chlorgehalt weisen Halmgut oder Getreidekör-ner stets um ein Vielfaches höhere Werte auf als Holz(Abb. 6.25). Die genannten Stoffe sind nicht nur an derBildung von Luftschadstoffen beteiligt, sie wirkenauch bei der Korrosion und Verschlackung von Feuer-raum- oder Wärmeübertragerflächen mit. Sie sinddadurch für die Feuerungskonstruktion von besonde-rer Bedeutung.
In Bezug auf die technische Einsetzbarkeit in Feue-rungen kommt es aber auch auf das Erweichungsver-halten der anfallenden Aschen an. Auch hier erweist
Abb. 6.24: Kombinierte Leistungs- und Verbrennungsre-gelung einer Hackschnitzelfeuerung (TK Kesseltemperatur, λ Luftüberschusszahl „Lambda“, M Schneckenmotor) /6-43/
Abb. 6.25: Vergleich der Qualitätsmerkmale von Holz, Stroh und Getreidekörnern (nach /6-24/)
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
104
sich Strohasche mit Erweichungspunkten um 1.000 °Cals deutlich kritischer verglichen mit Holz (Abb. 6.25),bei Getreidekörnern kommt es sogar noch früher zuAscheverbackungen und Anhaftungen in der Anlage.
Halmgut- und Getreidefeuerungen weisen daherhinsichtlich verschiedener Merkmale wie Asche- undSchlackeabtrennung, Temperaturführung oder Brenn-stoffvorbehandlung einige Besonderheiten auf. Des-halb sind die speziell für relativ aschearme Holz-brennstoffe eingesetzten Systeme (z. B. Unterschub-feuerungen) für die Verbrennung von Halmgüternnicht geeignet; zumindest ist eine leistungsstarkeEntaschung erforderlich. Bestimmte Rostfeuerungensind dagegen für ein breiteres Brennstoffband – undsomit zum Teil auch für Halmgut und Körner – ein-setzbar. Den Nachteilen der hohen Verschla-ckungsneigung wird dabei durch Begrenzung derVerbrennungstemperaturen im Glut- oder Bettbereichbegegnet (z. B. durch gekühlte Rostelemente, wasser-gekühlte Brennraumoberflächen). Auch durch daskontinuierliche Bewegen von Brennstoff und Asche(z. B. in Vorschubrostfeuerungen, Kapitel 6.2.1) wirdteilweise vermieden, dass einzelne Schlacketeilchen –trotz ggf. eintretender Ascheerweichung – festhaften.Hinzu kommt, dass bei Halmgut- und Getreidefeue-rungen verstärkt auf die Korrosionsbeständigkeit derBauteile (vor allem im Wärmetauscherbereich) geach-tet werden muss, wenn keine größeren Nachteile beider Lebensdauer solcher Anlagen in Kauf genommenwerden sollen. Zudem kann die Einhaltung der Emis-sionsbegrenzungen (Kapitel 8) vor allem beim Staub-ausstoß oftmals nur durch Einbau aufwändigerAbgasreinigungsanlagen erreicht werden.
Für viele Kleinanlagen sind derartige Anforderun-gen und Techniken jedoch zu kostspielig. Unter ande-rem deshalb ist auch das Angebot an getreide- undhalmguttauglichen Anlagen im Leistungsbereich bisca. 100 kW sehr begrenzt. Ein Verzeichnis der in Fragekommenden Hersteller findet sich im Anhang.
6.3.2 Halmgutfeuerungen
Bei der Strohverbrennung muss zwischen Schüttgut-feuerungen, die einen Ballenauflöser bzw. gehäcksel-tes oder pelletiertes Halmgut verwenden, und Ganz-ballenfeuerungen unterschieden werden. BeideFeuerungstypen werden nachfolgend vorgestellt.
6.3.2.1 Schüttgutfeuerungen
Anlagen mit Ballenauflösern kommen im Leistungs-bereich unter 100 kW in Deutschland zur Zeit nicht
vor. Für Brennstoffe, die jedoch bereits als Schüttgutvorliegen (z. B. Strohpellets, Häckselgut, Reinigungs-abgänge der Saatgutaufbereitung, Bruchkörner, Müh-lennebenprodukte etc.) bietet sich die Verwendung ei-ner Schubbodenfeuerung mit Wasserkühlung unterdem Glutbett an (vgl. hierzu Tabelle 6.3). DerartigeAnlagen werden bereits ab ca. 25 kW Nennwärmelei-stung angeboten. Generell ist damit auch der Einsatzvon Getreidekörnern technisch möglich.
Die Verbrennungstauglichkeit solcher zur Ver-schlackung neigenden Brennstoffe wird dadurcherreicht, dass sich unterhalb der Brennmulde ein Was-serwärmetauscher befindet, über den bereits eine nen-nenswerte Wärmeabnahme stattfindet, wodurch diekritische Temperatur, bei der die Bettasche erweichtund festhaften kann, in der Regel nicht überschrittenwird. Zur Abtrennung der hohen Aschemenge ist einesolche Anlage außerdem mit einem oszillierendenAscheschieber ausgestattet (Abb. 6.26). Ähnlich wiebeim Schubboden eines Brennstofflagers (vgl.Kapitel 3) weist der Schieber ein keilförmiges Profilauf, wodurch die Asche mit der steilen Kante vor-wärts in Richtung des Ascheabwurfs transportiertwird, während sich der Schieber in der Rückwärtsbe-wegung unter dem ruhenden Aschebett hindurchschiebt.
6.3.2.2 Ganzballenfeuerungen
Ganzballenfeuerungen werden in Deutschland übli-cherweise ab einem Leistungsbereich von ca. 85 kWeingesetzt. Hierbei handelt es sich entweder um konti-nuierlich beschickte Anlagen (ab ca. 2.000 kW) oderum absätzig, d. h. nacheinander, beschickte Kleinanla-gen, die auch in Dänemark ab ca. 350 kW verwendetwerden. Im Leistungsbereich bis 100 kW Nennwär-meleistung kommen derartige Anlagen in Deutsch-land heute nur sehr selten vor. Da hierfür jedoch zu-künftig größere Einsatzchancen im ländlichen Raumgesehen werden, wird derzeit auch an der Entwick-lung entsprechender kostengünstigerer Strohballen-verbrennungskonzepte gearbeitet.
Bei absätzig beschickten Ganzballenfeuerungenwerden Anlagen für kleinere Hochdruckballen, dienoch von Hand beschickt werden können, derzeitnicht mehr angeboten, da der Arbeitsaufwand zuhoch und die Verfügbarkeit von Kleinballenpressenkaum noch gegeben ist. Bei den heute gebräuchlichenBallenmaßen erfolgt die Beschickung daher mecha-nisch, z. B. mit Frontlader-Schleppern, wobei in dengrößten Anlagen dieser Bauart bis zu drei Großballen
Feuerungen und Anlagentechnik
105
(Rund- oder Quaderballen) gleichzeitig in den was-sergekühlten Brennraum eingebracht werden können.
In der Ganzballenfeuerung findet – wie bei hand-beschickten Feuerungen – eine chargenweise Verbren-nung mit den ihr typischen Phasen von Flüchtigenab-brand und anschließender Kohleverbrennung statt(vgl. hierzu Kapitel 6.1.1). Wenn es sich um eineAnlage mit oberem Abbrand handelt (Kapitel 6.1.1),ist der diskontinuierliche und damit nur schwer regel-bare Verbrennungsverlauf solcher Anlagen beson-ders ausgeprägt. Der Vorteil dieses Feuerungsprin-zips liegt jedoch darin, dass die Anlagen für dieverschiedensten Ballengrößen und formen geeignetsind. Auf dem deutschen Markt werden derartigeAnlagen jedoch derzeit nicht vertrieben.
In jüngster Zeit wird auch bei Ballenfeuerungendas Prinzip des unteren Abbrands eingesetzt (Abb.6.27), allerdings ist hiermit auch eine Festlegung aufdie eingesetzte Ballenform verbunden. Der Vorteildieses Feuerungsprinzips besteht jedoch darin, dassder Feuerungsverlauf deutlich ausgeglichener unddamit leichter regelbar ist. Dennoch treten bei derarti-gen Anlagen mit Chargenabbrand generell im Verlaufder Verbrennung mehr oder weniger große Schwan-kungen von Leistung, Temperatur, Luftüberschussund Schadstofffreisetzung (z. B. Kohlenstoffmon-oxid) auf. Hierin besteht Ähnlichkeit mit den handbe-schickten Holzfeuerungen. Deshalb sind chargen-weise beschickte Ganzballenfeuerungen möglichst
immer unter Volllast zu betreiben (vor allem kleinereAnlagen); sie benötigen daher im Regelfall einen rela-tiv großen Wärmespeicher (vgl. hierzu Kapitel6.1.4.4).
Ein Beispiel für den Aufbau einer kleinen Ganzbal-lenfeuerung bietet Abb. 6.27. Zur Vermeidung vonAscheanbackungen kommt es – wie bei den Schütt-gutfeuerungen für Halmgut – auch hier auf dieBegrenzung der Temperaturen im Bereich der Bett-asche an. Daher wird auch hier eine Kühlung desGlutbetts vorgenommen. Das geschieht mit Hilfeeines Wassermantels, der um den Brennraum herumverläuft. Die für die Verbrennung erforderliche Pri-märluft wird zusammen mit den im oberen Feuer-raum abgesaugten Schwelgasen seitlich über Luft-schlitze durch das Stroh hindurch geblasen, um imunteren Bereich der Brennkammer den Abbrand deshohl liegenden Ballens zu ermöglichen. Wie bei denhandbeschickten Zentralheizungskesseln wird dieSekundärluft anschließend dem darunter liegendenNachbrennraum (Wirbelbrennkammer) zugeführt.
In Deutschland stehen einem Einsatz von Stroh-feuerungen mit mehr als 100 kW Nennwärmeleistungvor allem die hier zu Lande geltenden, relativ stren-gen Emissionsgrenzwerte für CO und Staub entgegen(vgl. Kapitel 8). Außerdem müssen Halmgutfeuerun-gen über 100 kW ein relativ aufwändiges Genehmi-gungsverfahrens durchlaufen, und die Schadstoff-emissionen müssen von einem zugelassenen
Abb. 6.26: Halmguttaugliche Schubbodenfeuerung (49 kW) mit wassergekühlter Brennmulde, hier ohne automatische Entaschung /6-38/
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
106
Messinstitut überwacht werden. Bei Holzfeuerungengelten diese Bestimmungen erst ab einer Anlagenlei-stung von 1.000 kW (Kapitel 8).
6.3.3 Getreidefeuerungen
Um die in Kapitel 6.3.1 genannten speziellen Pro-bleme des Getreidebrennstoffs verbrennungstech-nisch zu beherrschen, werden zwei unterschiedlicheWege beschritten: Die Anpassung des Brennstoffs andie Feuerung und die Anpassung der Feuerung anden Brennstoff.
Anpassung des Brennstoffs an die Feuerung. DerVerschlackung der Getreideasche kann durch Ver-wendung von Zuschlagsstoffen oder Herstellung be-stimmter Brennstoffmischungen begegnet werden,denn das Erweichungsverhalten von Biomasseaschenhängt von der Aschezusammensetzung ab. Hierfürscheint aus gegenwärtiger Sicht vor allem der Kal-zium- und Kaliumgehalt im Brennstoff entscheidendzu sein. Dabei können vor allem kalziumhaltige Stoffewie Branntkalk oder Kalksteinmehl den Ascheerwei-chungspunkt erhöhen. Da es sich dabei um nichtbrennbare Zuschlagstoffe handelt, erhöht sich die aus-zutragende Aschemenge bei einer üblichen Zu-schlagsmenge von ca. 0,5 bis 2 Gewichtsprozenten umca. 15 bis 60 %. Für eine gleich bleibende Dosierungund Vermischung dieser Zuschlagstoffe werden ver-
einzelt bereits spezielle Geräte angeboten, außerdemkommen hierfür Eigenbaulösungen zum Einsatz.
Die Herstellung homogener Brennstoffmischun-gen (z. B. Holzhackschnitzel und Getreide) setzt eben-falls einen gewissen technischen Aufwand voraus(z. B. zwei Austragsschnecken) und ist daher in derPraxis schwierig. Hierbei werden die Getreidekörnerin Anteilen von ca. 30 % zu Hackschnitzeln beige-mischt und in konventionellen Hackschnitzelfeue-rungen verbrannt. Dieses Vorgehen hat den Vorteil,dass das Glutbett gut strukturiert und damit homo-gen von Primärluft durchströmt bleibt, während dasbei einer reinen Körnernutzung häufig nicht der Fallwäre. Außerdem muss bei der Mischung mit Holz dasZuführsystem nicht neu ausgelegt werden. Möglichist auch eine Kombination von Zuschlagstoffen undBrennstoffmischungen.
Anpassung der Feuerung an den Brennstoff. DieVerschlackung der anfallenden Asche wird bei spezi-ellen Getreidefeuerungen Feuerungen vor allemdurch zwei Maßnahmen vermieden, die oft auch mit-einander kombiniert angewendet werden: - die Begrenzung der Verbrennungstemperaturen im
Glut- oder Bettbereich,- das kontinuierliche In-Bewegung-Halten von
Brennstoff und Asche.Zur Temperaturbegrenzung („Kühlung“) im Glutbettträgt bereits die zuströmende Primärluft bei. Eine si-chere Abkühlung ist in Kleinfeuerungen aber nur
Abb. 6.27: Schema einer Rundballenfeuerung (145 kW) für Halmgut (nach Herlt /6-29/)
Feuerungen und Anlagentechnik
107
durch Verwendung von wassergekühlten Glutbett-oder Brennraumoberflächen (Abb. 6.28) bzw. beiGroßanlagen durch wassergekühlte Rostelemente zuerreichen. Zusätzliche Abkühlung kann auch durcheine geregelte Abgasrezirkulation in den Brennraumerreicht werden. Da aber eine Schlackebildung ohneKalkzugabe nicht immer zu vermeiden ist, kommt esdarauf an, dass die anfallende Schlacke nicht anhaftetund problemlos abgeführt werden kann.
Ein kontinuierlich arbeitendes Schubsystem imFeuerraum unterstützt zugleich den Ascheaustrag.Hierdurch kann teilweise vermieden werden, dasseinzelne Schlacketeilchen festhaften (Abb. 6.28). DieBewegung führt dazu, dass der in den Feuerraum ein-tretende Brennstoff durch Schub-, Rost- oder Räum-elemente im Glutbett eingeebnet wird, wobei zugleichauch die anfallende Asche in eine dahinter liegendeAuffangmulde gelangt. Wenn ein starkes Zusammen-backen der Schlacke mit Anhaften an Feuerraumbe-standteilen nicht sicher vermieden wird, kommt esunter anderem zu Störungen in der Verbrennungsluft-führung (Zusetzen der Zuluftöffnungen) und zu mas-siven Störungen im Verbrennungsablauf sowie zuAnlagenschäden bis hin zum Stillstand.
Um Störungen zu vermeiden, benötigen getreide-taugliche Feuerungssysteme eine besonders leistungs-starke automatische Entaschung. Hinzu kommt, dassdie anfallenden Schlackebrocken bei ungünstigenBedingungen zu einer Größe anwachsen können, dieden Schneckenaustrag unmöglich macht und somiteine Störung auslöst. Weitere Rühreinrichtungen (z. B.Schneckenwelle mit Mitnehmer) können erforderlichsein.
Korrosionsprobleme. Bei Getreide- und Strohfeue-rungen muss verstärkt auf die Korrosions- bzw. Ver-schleißbeständigkeit der Bauteile geachtet werden,z. B. durch Verwendung von Edelstahl für den Wär-metauscher oder Siliziumcarbid für die Feuer-raumauskleidung. Hiermit liegen jedoch bislang noch
keine Langzeiterfahrungen vor. Ursache für die er-höhte Korrosion ist der deutlich höhere Chlorgehalt,der bei der Verbrennung aggressive Rauchgasbe-standteile bildet. Aber auch der hohe Kaliumgehalt,der zu korrosionsfördernden Ablagerungen auf denrauchbeaufschlagten Bauteilen führt, unterstützt dieKorrosion.
Entstaubungseinrichtungen. Die Einhaltung der der-zeit gültigen Emissionsbegrenzungen ist mit Getreideoftmals nur durch Einbau aufwändiger Abgasreini-gungseinrichtungen sicher zu erreichen. Das zeigenverschiedene Untersuchungen. Für die besonders fei-nen „submikronen“ Partikel, die den Hauptanteil derFeststoffemissionen ausmachen, besitzen konventio-nelle Zyklone nahezu keine Abscheidewirkung. Eineeffiziente Abscheidung ist lediglich durch filterndeAbscheider (z. B. Metallgewebefilter, Schüttschichtfil-ter) oder durch elektrostatische Abscheider (Elektro-filter) möglich. Derartige Maßnahmen sind aber fürdie meisten Kleinanlagen wirtschaftlich noch nichttragbar. Zur Zeit wird jedoch von verschiedenen Sei-ten an der Entwicklung kostengünstiger Kleinst-Ent-stauber gearbeitet. Längere Betriebserfahrungen lie-gen hiermit allerdings noch nicht vor. Dagegen habensich Sekundärwärmetauscher zur Rauchgaskonden-sation, die bei Holzbrennstoffen mit der Kondensat-abführung auch eine Staubabscheidung in der Grö-ßenordnung von ca. 20 bis 40 % erreichen, bei denhohen Staubgehalten und den besonders feinen Parti-keln der Getreide- und Halmgutverbrennung als we-nig wirksam erwiesen /6-27/.
So wird die jährlich wiederkehrende Emissions-messung für den Betreiber einer Getreidekörnerfeue-rung zu einer Überprüfung mit unsicherem Ausgangund hohem Beanstandungsrisiko. Ohnehin ist derEinsatz von Getreidekörnern als Brennstoff in Klein-anlagen bis 100 kW derzeit (d. h. in 2006) nur miteiner Ausnahmegenehmigung durch die jeweiligeKreisverwaltungsbehörde zulässig (Kapitel 8).
Betriebserfahrungen. Neben der Aschemengen- undSchlackenproblematik kommt es beim Getreideein-satz in konventionellen Hackschnitzelfeuerungenhäufig auch zu einem unvollständigen Ausbrand derAsche. Das liegt daran, dass zu große Getreidemen-gen in den Feuerraum gefördert werden, die zusätz-lich auch noch durch Schieber- oder Rostelemente ak-tiv in Richtung Entaschungsmulde weitertransportiertwerden.
Diese besonderen Probleme treten vor allem dannauf, wenn versucht wird, die für Holzbrennstoffe
Abb. 6.28: Schubbodenfeuerung mit Wasserkühlung im Glutbett (links) und Vorschubrostfeuerung für Halmgut und Getreide (rechts)
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
108
angegebene Nennwärmeleistung auch mit Getreide-körnern zu erreichen. Bedingt durch die hohe Fein-körnigkeit des Brennstoffs und die große Aschemengeist die Durchlüftung des Glutbetts im Vergleich zuden grobporigeren und aschearmen Hackschnitzelnoder Pellets stärker behindert. Das führt zu inhomo-genen Reaktionsbedingungen, bei der der Brennstoffverzögert abbrennt und ein Teil der zu Koks entgastenKörner nicht mehr ausreichend lange im Bereich derAusbrandzone verweilen kann. Die Anlagenregelungversucht nun, die damit verbundene Wärmeleis-tungseinbuße durch erhöhte Brennstoffzuführungauszugleichen, wodurch sich die Feuerraumüberla-dung weiter erhöht.
Der verringerte Ascheausbrand wird weiter ver-schärft, wenn Ascheteilchen zu einer kompaktenSchicht verbacken (z. B. größere Schlackeplatten oder-brocken). Dann ist der Sauerstoffzutritt vermindertund die Umsetzung des darunter liegenden Brenn-stoffs erschwert. In der Praxis wird vielfach beobach-tet, dass die Getreidearten mit Spelzen (Hafer, Gerste)auf Grund ihrer Zusammensetzung weniger zu derar-tiger Verschlackung neigen als spelzenloses Getreide(Weizen, Triticale). Allerdings ist bei Spelzengetreideder Gesamtaschegehalt höher, so dass auch mit höhe-ren Gesamtstaubemissionen zu rechnen ist.
Bisherige Erfahrungen zeigen, dass die mit Holz-hackschnitzeln oder Holzpellets erzielbare Feuerungs-wärmeleistung mit Getreide nicht erreicht werdenkann. In der Regel betragen die Leistungsabschläge ca.20 bis 40 %. Bei einem gegebenen Leistungsbedarf istsomit eine leistungsstärkere Feuerung einzubauen(bezogen auf den Holzeinsatz), wenn diese auch mitGetreide betrieben werden soll.
Die Leistungseinbuße ist zum Teil auch auf Wir-kungsgradverluste zurückzuführen. In bisherigenFeuerungsversuchen wurde beim Einsatz von Getrei-dekörnern in Hackschnitzelfeuerungen durchweg einum ca. drei bis vier Prozentpunkte niedrigerer feue-rungstechnischer Wirkungsgrad festgestellt. Dies istweniger auf unverbrannte Abgasbestandteile son-dern vielmehr auf höhere Abgastemperaturenzurückzuführen.
Für den Transport vom Getreidelager in die Hack-schnitzelfeuerung können die vorhandenen Lageraus-tragssysteme genutzt werden. Beim reinen Getreide-transport sind Kosteneinsparungen gegenüberHackschnitzelfeuerungen möglich, wenn beispiels-weise anstelle eines Blattfederaustrags ein Schrägbo-denauslauf oder Gewebesilo verwendet wird. Bei dereigentlichen Feuerraumbeschickung mittels Stoker-schnecke sind die Schneckenquerschnitte von Hack-
schnitzelfeuerungen jedoch meist zu groß. Um einenungleichmäßigen und einen zu großen Brennstoffein-trag während der Beschickungstakte zu vermeiden,muss zumindest die Schneckendrehzahl angepasstwerden (z. B. durch geänderte Getriebe-Unterset-zung).
In konventionellen Holzpelletfeuerungen sind dietechnischen Voraussetzungen für die Verbrennungvon Getreidekörnern nicht gegeben, zumal dieseAnlagen für die besonders aschearmen Holzpelletsoptimiert wurden. Ein Einsatz von Getreidekörnernwürde hier innerhalb relativ kurzer Zeit zu erhebli-chen Betriebsstörungen führen. Das liegt unter ande-rem daran, dass „reinrassige“ Pelletfeuerungen nichtüber eine ausreichende Ascheabtrennung und mecha-nische Entaschung verfügen. Außerdem verläuft dieVerbrennung hier meist bei besonders hohen Tempe-raturen, die aber bei Holzbrennstoffen kaum zu Ver-schlackungsproblemen führen, zumal auch die Asche-unterlage eines solchen Glutbetts ohnehin besondersdünn ist. Hinzu kommt, dass die automatische Zün-dung mittels Heißluftgebläse bei Getreide meistwenig wirksam ist, so dass Anzündhilfen verwendetwerden müssen oder die Anlagen in den Gluterhal-tungsbetrieb übergehen, um zündfähig zu bleiben.
6.4 Schornsteinsysteme
Der Schornstein hat die Aufgabe, die Verbrennungs-gase und Schadstoffe über das Dach ins Freie abzu-führen. Dazu muss er stand- und brandsicher sein. Beiraumluftabhängigen Feuerungen muss er außerdemden Unterdruck erzeugen, durch den die notwendigeVerbrennungsluft angesaugt wird.
Die rechtlichen Anforderungen und Bestimmun-gen an das Schornsteinsystem werden in Kapitel 8erläutert. Die Bemessung des für die jeweiligeFeuerungsart erforderlichen Schornsteinquerschnittserfolgt nach DIN EN 13384 (vgl. Kapitel 8).
Baugruppen. Man unterscheidet drei Baugruppenvon Schornsteinen (Abb. 6.29):- Gruppe I: Dreischalige Isolierschornsteine. Sie sind
geeignet für Festbrennstofffeuerungen aber auchfür Öl- und Gasfeuerungen.
- Gruppe II: Zweischalige Isolierschornsteine. Weilder säurefeste Innenmantel fehlt, sind diese Schorn-steine nicht feuchteunempfindlich.
- Gruppe III: Einschalige Schornsteine. ModerneHeizkessel können oftmals wegen der abgesenktenAbgastemperatur nicht mehr an einschalige
Feuerungen und Anlagentechnik
109
Schornsteine angeschlossen werden, da Schwitz-wasser und Säurebildung zu einer Verrottung füh-ren könnten. Meistens ist aber durch eineQuerschnittsverringerung mit Hilfe eines Einzug-rohres aus Edelstahl oder Schamotte eine Sanierungund Neueinordnung zur Baugruppe I möglich.
Die Verbindung zwischen Feuerstätte und Schorn-stein erfolgt nach Möglichkeit über ein aufwärtsgerichtetes Rohr aus Stahlblech, Aluminium oderEdelstahl. Hierbei sind verschiedene Sicherheitsvor-schriften zu beachten (Kapitel 8). Die Dichtheit wirddurch ein Mauerfutter hergestellt. An jeder Umlenk-stelle des Verbindungsrohres sowie am Fuß desSchornsteins müssen Reinigungsöffnungen ange-bracht sein (Abb. 6.30).
In das Schornsteininnere vorstehende Rohre lösendurch Querschnittsverengung Unterdruckstörungenaus, führen zu Ruß- und Flugascheablagerungen undversperren dem Kehrgerät des Kaminkehrers denWeg. Sie müssen daher vermieden werden (Abb.6.31). Ähnlich problematisch sind gegenüberliegendeRauchrohreinmündungen bei mehreren Anschlüssenan einen Kamin (vgl. hierzu auch Kapitel 8).
Wie bei Öl- und Gasfeuerungen ist auch beiFestbrennstofffeuerungen der Einbau einer Neben-luftregelung sinnvoll. Hierzu werden in der Regelselbsttätig arbeitende Kaminunterdruckregler (Pen-delzugregler) verwendet, bei denen der Kaminzugüber ein einstellbares Gegengewicht verändert wer-den kann. Zur Vermeidung von Stillstandsverlustenim Wärmeerzeuger werden Kamine oft auch mitAbgasklappen ausgestattet.
Schornsteindimensionierung. Während für Heizöl-oder Erdgasfeuerungen in Einfamilienhäusern meistKamine mit 12 bis 14 cm Innendurchmesser verwen-det werden, ist bei Holzfeuerungen in der Regel eingrößerer Querschnitt von 18 bis 20 cm sinnvoll (z. B.im Bereich zwischen 25 bis 50 kW Nennwärme-leistung). Das hängt mit den unterschiedlichen Ab-gasmengen zusammen, die bei den verschiedenenBrennstoffen auf Grund unterschiedlicher Elementar-zusammensetzung und Wassergehalte anfallen.Durch Anpassung des Kaminquerschnitts lassen sichdaher die Mindestanforderungen an die Abgasge-schwindigkeit bzw. an den statischen Unterdruck imKamin erfüllen (vgl. Kapitel 8). Eine geringe Abgasge-schwindigkeit (z. B. unter von 0,5 m/s) ermöglicht ei-nen Kaltlufteinfall mit Kondensatbildung im Mün-dungsbereich. Zu große Abgasquerschnitte könnenzu kritischen (niedrigen) Abgasgeschwindigkeitenführen. Bei Naturzuganlagen steigt außerdem die Ab-
Abb. 6.29: Baugruppen von Schornsteinen (nach /6-1/)
Abb. 6.30: Komponenten einer Abgasanlage (nach /6-1/)
Abb. 6.31: Einmündung von Rauchgasrohren in Schorn-steinen (nach /6-49/ /6-50/)
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
110
brandgeschwindigkeit, wodurch die Wärmeverlusteinfolge erhöhter Abgastemperaturen steigen.
Der über einen frei stehenden Schornstein hinwegströmende Wind fördert den Schornsteinunterdruck,indem er die Abgase mit sich fortreißt. WerdenSchornsteine aber von höheren Hausgiebeln, Dachflä-chen oder höheren Baumgruppen überragt, kann derWind auch in die Schornsteinmündung einströmen,was mit Funktionsstörungen der Feuerungsanlage(vor allem im Naturzugbetrieb) und mit Geruchsbeläs-tigungen verbunden sein kann.
Auch ein Hausdach kann die Windwirkung beein-flussen. Bei einem Steildach wird der angreifendeWind (Luv-Seite) auf der schrägen Dachfläche auf-wärts abgelenkt, was sich auf die Abgasausbreitunggünstig auswirkt. Hinter dem First (Lee-Seite) kanndie Windwirkung jedoch in einen Fallwind umschla-gen und den Abgasaustritt behindern (Abb. 6.32).Daher ist eine ausreichende Höhe der Schornstein-mündung über Gebäudeteilen oder benachbartenGebäuden erforderlich. Die entsprechenden rechtli-chen Anforderungen und Regeln sind hierzu in Kapi-tel 8 dargestellt.
6.5 Kleine Wärmenetze
Mit kleinen Nahwärmenetzen (sogenannte Mikro-netze) kann von einer bestehenden Anlage aus diezentrale Wärmeversorgung von Nebengebäuden wiez. B. Gewächshäusern, Stallungen, Wohn- und Ferien-häusern übernommen werden. Außerdem ist die Ver-sorgung mehrerer Häuser oder zum Beispiel auch ei-ner Schule, Turnhalle oder eines Schwimmbads durcheine in der Nähe gelegene Heizzentrale möglich. EinBeispiel zeigt Abb. 6.33. Bei den Mikronetzen handeltes sich in der Regel um Anlagen mit einem gesamtenLeistungsbedarf von ca. 50 bis 300 kW, bei denen – an-
ders als bei größeren Fernwärmesystemen – die Tem-peratur des Kreislaufwassers in der Regel unter 95 °Cliegt /6-15/.
Anschlussdichte und Auslegung. Eine geringe Netz-länge und eine hohe Anschlussdichte von ca. 0,5 bis1,0 kW/m sind gute Ausgangsbedingungen für denwirtschaftlichen und effizienten Betrieb eines kleinenNahwärmenetzes. Daher ist der Anschluss von Einfa-milienhäusern (insbesondere Niedrigenergiehäusern)mit Heizlasten von 5 bis 8 kW meistens weniger inter-essant. Hier liegt die spezifische Trassenlänge oft bei 4bis 6 Metern pro Kilowatt Wärmeabnahme, so dassder Wärmetransport mit nur noch 0,25 bis 0,16 kW/mzu gering ist und die Verluste stark ansteigen.
Die Auslegung des Netzes sollte stets nach demgesicherten Bedarf erfolgen, da eine Überdimensio-nierung zu hohen Verlusten und zu einem unwirt-schaftlichen Betrieb führt. Bei mehreren Abnehmern(mehr als 10) ist ein Gleichzeitigkeitsfaktor bei derWärmeabnahme zu berücksichtigen, der abhängigvom Nutzungsverhalten des angeschlossenen Ver-brauchers zwischen 1,0 und 0,6 liegt. Zur Netzausle-gung ist eine detaillierte Wärmebedarfserhebung fürRaumwärme und Brauchwasser einschließlich derWärmeverluste durchzuführen.
Um Netzverluste gering zu halten, sollte die Tem-peraturspreizung, d. h. die Differenz zwischen derVorlauf- und der Rücklauftemperatur, mindestens30 °C betragen, das gilt vor allem bei hohen Vorlauf-temperaturen. Bei gut ausgelegten Systemen mit nied-rigen Temperaturen (z. B. Vorlauf bis 60 °C, Rücklaufunter 40 °C) liegen die Netzverluste im Jahresmittelunter 10 %. Schlecht ausgelegte Netze können Netz-verluste von über 20 % im Jahresmittel erreichen. Auf
Abb. 6.32: Windwirkungen auf die Abgasausbreitung eines Schornsteins auf der Luv- und Lee-Seite eines Satteldach-Firstes (nach /6-49/)
Abb. 6.33: Beispiel eines Kleinst-Nahwärmenetzes (nach /6-15/)
Feuerungen und Anlagentechnik
111
Hausübergabestationen kann bei kleinen Netzenmeist verzichtet werden /6-15/.
Rohrsysteme. Für den Wärmetransport kommenwärmeisolierte Rohrsysteme zum Einsatz (Abb. 6.34,oben). Das Transportrohr aus Stahl- oder Kunststoffist mit Polyethylen(PE)-Schaum oder Poly-urethan(PU)-Schaum ummantelt. PU-Schaum hateine geringere Wärmeleitfähigkeit, deshalb sind dieso gedämmten Verbundrohre dünner als PE-Schaum-gedämmte Rohrleitungen. Bei Mikronetzen kommenals Rohrsysteme das Kunststoffverbundmantelrohrmit Stahlmediumrohr (KMR) und vor allem das flexi-ble Kunststoffmedienrohr (PMR) zum Einsatz.
Bei größeren Nahwärmenetzen wird das Kunst-stoffverbundmantelrohr mit Stahlmediumrohr (KMR)eingesetzt; es ist ein robustes Rohrsystem, das für Tem-peraturen bis 140 °C und einen Druck bis 25 bar und abeinem Nominaldurchmesser (DN) von 20 bis DN 1000mit Längen bis zu 16 m eingesetzt wird. Die Verbin-dung erfolgt über Muffen und Schweißen. Für Bögenund Abzweige werden Formteile verwendet, die nach-gedämmt werden müssen. Nachteilig ist die große Län-genänderung durch Wärmeausdehnung, die aufwän-dige Kompensationsmaßnahmen erforderlich macht.
Für die Unterverteilung und die Hausanschlusslei-tungen sind flexible Kunststoffmedienrohre (PMR)gut geeignet. Sie werden als Endlosrohr von einerTrommel abgewickelt (bis DN 110), sind leicht undeinfach zu biegen und erlauben somit auch kleineRadien und eine flexible Leitungsführung. Allerdingswerden teure Formstücke (Abzweige, T-Stücke, Redu-
zierungen) benötigt. Die Rohre kompensieren dieWärmeausdehnung selbst, so dass auch lange Trassenbis 150 m keine Stoßstellen im Erdreich haben müs-sen, das heißt, es müssen keine U-Bögen zum Aus-gleich der Längenausdehnung im Untergrund veran-kert werden. Mit dem PMR kann der Bereich von 10bis 700 kW Heizleistung abgedeckt werden. Tempera-tur und Druck sind auf 95 °C bzw. 6 bar begrenzt.
Bei kleineren Anlagen bis DN 50 bietet es sich an,Duo-Rohre zu verlegen. Vor- und Rücklauf befindensich hierbei in einem gemeinsamen Mantelrohr (Abb.6.34, unten). Flexible Kunststoffmedienrohre gibt esauch als Quattro-Rohre, in welchen Heizungs-Vor-und -Rücklauf, Brauchwasser-Hauptleitung und Zir-kulation integriert sind. Sie sind besonders bei engenPlatzverhältnissen gut geeignet. Einige typischeEigenschaften von PMR-Rohrleitungen sind in Tabelle6.4 zusammengestellt.
Verlegungsarten. Für kleine Netze werden soge-nannte Strahlnetze verwendet, das heißt, dass dieRohrleitungen direkt vom Wärmeerzeuger zu jedemVerbraucher ohne Abzweigungen verlegt werden.Diese Verlegart weist bei kleineren und mittlerenNetzanlagen die geringste Trassenlänge auf. Ein Ring-netz ist dagegen kostenträchtiger, ermöglicht aber die
Tabelle 6.4: Typische Merkmale und Eigenschaften sowie unge-fähre Preise von isolierten PMR-Rohrleitungen in Nahwärmenetzen /6-32/
Dimen-sion
Abmes-
sunga
(mm)
a. Durchmesser innen/außen
Leis-tung (kW)
Preis (€/m)
Einzel-rohr
Preis (€/m)
Doppel-rohr
Man-telrohr Ø (mm)
Wärme-ver-
lustb W/(h m)
b. Wärmeverlust für das Monorohr-Paar (Vor- und Rücklauf) in W/(h m) unter folgenden Bedingungen: T System 90/ 70 °C, T Erdreich 5 °C, lichter Rohrleitungsabstand 10 cm, Überdeckungshöhe 80 cm
DN 20 25/20,4 10-30 22 35 128 21
DN 25 32/26,0 20-60 26 41 128 26
DN 32 40/32,6 40-90 33 50 160 27
DN 40 50/40,8 40-140 41 67 160 28
DN 50 63/51,4 70-230 54 - 160 32
DN 65 75/61,2 100-330 64 - 200 34
DN 80 90/73,6 150-480 70 - 200 37
DN 90 110/90,0 <700 78 - 200 41
Abb. 6.34: Bild oben: Prinzipieller Aufbau eines Fernwär-merohres (Monorohr), Bild unten: Erdverle-gung zweier Duo-Rohrleitungen für Nahwärme- sowie Brauch- und Trinkwasser-versorgung (Maße in mm) (nach /6-32/)
Rohraufbau
Verlegung
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
112
Einbindung weiterer Wärmeerzeuger an verschiede-nen Netzpunkten. Es ist außerdem leicht erweiterbarund bietet eine hohe Versorgungssicherheit.
Bei Kleinwärmenetzen erfolgt oft eine Haus-zu-Haus-Verlegung, wobei eine Gruppierung vonAbnehmern mit einer geringen Anzahl von Abzwei-gungen bei geringer Anschlussflexibilität (Erweiter-barkeit) verbunden wird. Eine Sonderform dieser Ver-legungsart ist die Kellerverlegung, d. h. der Anschlussvon unmittelbar angrenzenden Nachbarwohnungenoder -gebäuden im Keller. Dabei entfallen sämtlicheTiefbauarbeiten, und auch die Wartung ist erheblicherleichtert /6-15/.
Bei Kleinstwärmenetzen wird meist eine Trassen-führung in Form einer Flachverlegung angestrebt.Hierbei wird ein Gefälle in den Leitungen vermieden.Dadurch ist keine Entlüftungseinrichtung an Hoch-punkten und kein Einbau von Revisionsschächtenerforderlich.
Der Graben wird so tief ausgekoffert, dass nocheine Mindestüberdeckung von 60 bis 80 cm erreichtwird (Abb. 6.34). Die Rohrleitung wird im Graben ineinem Sandbett (nichtbindiger Sand, Körnung 0 bis3 mm) verlegt. Dies dient der Druckentlastung undder Frostsicherheit. Sinnvoller ist eine große Über-deckung von 80 bis 120 cm für absolute Frostsicher-heit. In 20 bis 30 cm Tiefe wird ein Trassenwarnbandverlegt, um bei späteren Erdarbeiten einen Hinweisauf die erdverlegte Leitung zu geben.
Im Graben erfolgt die Verlegung in Schlangen-linien zur Kompensierung der Temperaturausdeh-nung. Bei längeren Leitungen erstellt man zur Wandabgewinkelte Hauseinführungen, um die axialwirkenden Ausdehnungskräfte der Rohrleitungaußerhalb des Gebäudes abzufangen. Zur Hausein-führung mauert man das Verbundrohr üblicherweiseein. Bei schwierigen Bodenverhältnissen – z. B. wenndrückendes Wasser vorhanden ist – baut man eineMauerdurchführung ein, durch die nur das Medium-rohr geführt wird. Die Dämmung und das Mantelrohrenden dann vor der Durchführung. Nachteilig isthierbei, dass dadurch eine Kältebrücke entsteht. Injedem Fall sollte der Graben im Bereich der Hausein-führung mit nichtbindigem Material aufgefüllt wer-den.
Brauchwasser in Nahwärmenetzen. Da in kleinenWärmenetzen in der Regel keine Hausübergabestatio-nen vorhanden sind, erfolgt die Brauchwasserbereit-stellung ebenfalls zentral über die Heizzentrale.
Bei der Brauchwassererwärmung wird entwederdas kostengünstige Durchflusssystem, das Speicher-
system oder das Speicherladesystem verwendet. BeimSpeicherladesystem (mit externer Umwälzpumpe)und beim Speichersystem kann das Brauchwasser inIntervallen erwärmt werden. Die Brauchwassererwär-mung erfolgt dabei meist im Vorrangbetrieb, dasheißt, dass die Raumheizung während des Aufhei-zens nicht versorgt wird und der erforderlicheGesamtanschlusswert sinkt.
Bei kurzen Netzen mit Durchflusssystemen, beidenen das warme Brauchwasser direkt zur Verfügunggestellt wird und beim Verbraucher kein Speicher vor-handen ist, ist dagegen eine dauernde Zirkulationerforderlich. Hierzu wird ein weiterer Leitungsstrang(Vor- und Rücklauf) benötigt, und es kommt zuhohen Netzverlusten.
Bei Speichersystemen ist keine Brauchwasserzulei-tung von der Heizzentrale zum Verbraucher vorhan-den. Statt dessen wird Kaltwasser vom Verbraucheraus selbst in einem lokalen Speicher erwärmt. AlsWärmequelle dient das Nahwärmenetz, das hierzu inIntervallen betrieben wird. Dabei wird die Netzvor-lauftemperatur nachts zum Beispiel für zwei Stundenauf 65 °C hochgefahren, um die externen Warmwas-ser-Tagesvorratsspeicher zu laden. Eine Temperaturüber 60 °C ist auf Grund des erhöhten Kalkausfalls fürdas Brauchwasser nicht sinnvoll, kann jedoch aushygienischen Gründen erforderlich sein, um derLegionellengefahr vorzubeugen /6-11/. Dies erfolgtbeispielsweise durch eine wöchentlich einmaligeTemperaturanhebung auf über 60 °C /6-15/.
Betreibermodelle und Lieferverträge. Als Betreibereines Kleinst-Nahwärmenetzes kann eine Gemeinde,ein Landwirt, eine bäuerliche Genossenschaft, eineWohnungsbaugenossenschaft oder ein anderes Bio-masseheizwerk auftreten. Für den Anschluss an dasNetz wird bei größeren Netzen in der Regel eine An-schlussgebühr erhoben.
Es sind die verschiedensten vertraglichen Konstel-lationen und Verpflichtungen zwischen den beteilig-ten Parteien (sogenannte Contracting-Modelle) denk-bar. Unter Contracting versteht man in derWohnungswirtschaft die vertraglich geregelte Versor-gung von Gebäuden und Siedlungen mit Energie inForm von Wärme, Kälte oder Elektrizität durch einenaußenstehenden Betreiber /6-60/. Mögliche Formendes Contracting sind:- Einspar-Contracting: Der Contractor versucht, die
Anlage über die jährliche und langfristigeKosteneinsparung zu refinanzieren.
Feuerungen und Anlagentechnik
113
- Anlagen-Contracting: Der Contractor übernimmtdie Investition für die Anlage, die Planung und denBetrieb bis zu einer vordefinierten Liefergrenze.
- Betriebsführungs-Contracting: Der Contractorübernimmt nur den Betrieb der Anlage und die Lie-ferung der Nutzwärme.
- Finanzierungs-Contracting: Der Contractor odereine Betreibergesellschaft aus Objekteigentümerund Contractor übernimmt die erforderliche Inves-tition für Planung, Errichtung oder Sanierung derAnlage.
Bei Abschluss eines Wärmelieferungsvertrages ist zubeachten: - Haftungsabsicherung für Transport, Montage, Bau,
Betrieb, Ausfall der Anlage,- Absicherung für den Wärmelieferanten für Zah-
lungsunfähigkeit des Wärmeabnehmers (z. B.Bankbürgschaft, Grundbucheintrag),
- steuerliche und bilanztechnische Regelungen,- Wärmepreis und Preisgleit-/änderungsklauseln
/6-59/.Die Kosten für die Wärmelieferung setzen sich zu-sammen aus dem Grund- und dem Arbeitspreis (Abb.6.35). Im Grundpreis sind Investitionen, Reparatur-kosten, Verwaltungskosten, Zinsen, Abschreibungenund eine Gewinnspanne enthalten, während im Ar-beitspreis nur die in § 7 Abs. 2 der Heizkostenverord-nung genannten Kosten verrechnet werden dürfen.
Preisgleitklauseln können sich sowohl auf denGrundpreis als auch auf den Arbeitspreis beziehen.Sie regeln die Anpassung der Vergütungen auf Grundvon Veränderungen in Anlehnung an die Lohnent-wicklung und/oder die Veränderung der Primärener-giekosten. In entsprechenden Musterverträgen sindderartige Preisgleitklauseln meist berücksichtigt/6-60/.
6.6 Kraft-Wärmekopplung mit Feststofffeuerungen
Durch die günstigen Mindestvergütungssätze fürelektrischen Strom, die im Erneuerbare-Energien-Ge-setz (EEG) /6-62/ festgeschrieben wurden, haben sichdie Rahmenbedingungen für eine Stromerzeugungaus fester Biomasse in jüngster Zeit deutlich verbes-sert. Bis zu einer elektrischen Leistung von 150 kWwerden dem Produzenten hierfür derzeit 20 Jahrelang 16,99 ct je kWh vergütet (inkl. 6 ct. Nawaro-Bo-nus, Basis 2007). Dieser Betrag erhöht sich um weitere2 ct/kWh, wenn neben der Stromerzeugung auch nochdie anfallende Wärme genutzt wird („KWK-Bonus“).Weitere 2,0 Cent pro kWh werden vergütet, wenn derStrom in neuartigen oder technologisch weniger ge-bräuchlichen Anlagen erzeugt wird („Technologie-Bo-nus“). Beispielsweise gilt das, wenn die Biomassedurch thermochemische Vergasung umgewandeltoder ein Stirling-Motor eingesetzt wird.
Vor allem für den Kleinanlagenbereich sind derar-tige Techniken jedoch heute noch nicht allgemein ver-fügbar bzw. liegen noch keine Nachweise über einenmehrjährig störungsfreien Betrieb vor. Da sich dasvorliegende Handbuch auf heute marktgängige undpraxisreife Verfahren und Konzepte in Kleinanlagenbeschränkt, können derartige Verfahren hier nichtausführlich angesprochen werden. Nachfolgend solljedoch eine einfache Vorstellung der grundsätzlicheinsetzbaren Technologien und des derzeit erreichtenEntwicklungsstands erfolgen.
6.6.1 Vergasung
Ziel der Vergasung ist die Umwandlung der festenBiomasse in einen gasförmigen Energieträger, der an-schließend noch am gleichen Ort in Verbrennungsmo-toren genutzt werden kann. Die Vergasung liefertWärme und ein Produktgas, das als Hauptkomponen-ten Kohlenstoffmonoxid (CO), Kohlenstoffdioxid(CO2), Wasserstoff (H2), Methan (CH4), Wasserdampf(H2O) sowie erhebliche Anteile Stickstoff (N2) enthält.Als unerwünschte Nebenprodukte entstehen – je nachVergasungsverfahren – in unterschiedlichen MengenTeere bzw. Kondensate (d. h. langkettige organischeVerbindungen), Asche und Staub. Die Zusammenset-zung des Produktgases ist primär abhängig vom ein-gesetzten Brennstoff, von der zugeführten Luftmenge,dem Temperaturniveau, der Reaktionszeit, denDruckverhältnissen im Vergasungsreaktor sowie vonder Vergaserbauart. Grundlegende Zusammenhängeder Vergasung werden bei /6-63/ beschrieben.
Abb. 6.35: Aufteilung der Wärmelieferkosten nach Grund- und Arbeitspreis /6-60/
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
114
Einen idealen Vergaser für die unterschiedlichenArten von Biomasse gibt es bisher nicht. Alle in derVergangenheit entwickelten Vergasertypen habenVor- und Nachteile im Hinblick auf die zu vergasendeBiomasse und die gewünschte Gasqualität.
Wegen ihrer kompakten Bauweise und des relativgeringen systemtechnischen Aufwandes kommen fürkleinere Anlagen lediglich Festbettvergaser in Frage.Beim Festbettvergaser werden die Brennstoffteilchendurch die Gasströmung nicht bewegt. Statt dessenwandert er in Form einer Schüttung durch den Reak-tor zum Austrag im Bodenbereich des Vergasungsre-aktors. Je nach Strömungsrichtung des Gases relativzum Brennstoff unterscheidet man zwischen Gleich-stromvergaser und Gegenstromvergaser.
Gegenstromvergaser. Beim Gegenstromvergaserwird der Brennstoff von oben in einen schachtförmi-gen Reaktor eingefüllt (Abb. 6.36) und das Verga-sungsmedium (Luft) wird von unten zugeführt. In derOxidationszone, die sich am unteren Ende des Reak-tors im Bereich der Luftzufuhr ausbildet, wird durchdie Verbrennung des Restkokses die notwendigeWärme für die Vergasung der Biomasse freigesetzt.Durch die aufsteigende Gasführung überträgt dasheiße Gas einen Teil seiner Wärmeenergie in die dar-über liegenden Zonen und damit an den von obeneingebrachten Brennstoff. Das Produktgas wandertdurch die Reduktionszone (Zone mit Sauerstoffman-gel). Auf seinem weiteren Weg durch den Reaktor biszum Gasauslass am oberen Ende des Vergasers kühltsich das Gas auf relativ niedrige Temperaturen (100bis 200 °C) ab.
Der Vorteil dieses Prinzips liegt in dem vergleichs-weise hohen Vergasungswirkungsgrad, der sich aus
den niedrigen Austrittstemperaturen des Produktga-ses ergibt. Außerdem sind die Anforderungen an dieBrennstoffaufbereitung gering und es können auchBrennstoffe mit relativ hohen Wassergehalten (bis50 %) genutzt werden. Der Nachteil dieser Pro-zessführung ist, dass flüchtige Bestandteile, die in derPyrolysezone entstehen, nicht durch die heiße Reduk-tionszone geleitet, sondern vom aufsteigenden Gas-strom mitgerissen werden. Deshalb enthält das Roh-gas eines Gegenstromvergasers meist beachtlicheMengen an unerwünschten, kondensierbarenBestandteilen (z. B. Teerverbindungen, Phenole), washohe Aufwendungen für die Reinigung des Produkt-gases erfordert. Grundsätzlich eignet sich dieser Ver-gasertyp somit weniger für eine spätere Gasverwen-dung in Verbrennungsmotoren und damit zurStromerzeugung.
Gleichstromvergasung. Beim Gleichstromvergaserbewegen sich der Brennstoffstrom und die zugeführteLuft in gleicher Richtung (Abb. 6.36). Beim „klassi-schen“ Gleichstromvergaser gelangt der zunächst un-ter weitgehendem Luftabschluss im oberen Reaktor-bereich getrocknete und in der weiteren Folgepyrolytisch zersetzte Biobrennstoff in die sehr heißeOxidationszone, aus der dann Koks und Asche nachunten in die Reduktionszone eintreten. Die haupt-sächlich in der Pyrolysezone durch die pyrolytischeZersetzung entstehenden Gase werden in der Oxida-tionszone stark erhitzt, wobei Temperaturen vondeutlich mehr als 1.000 °C auftreten können. Dabei er-folgt eine weitgehende „Crackung“ der entstandenenlangkettigen organischen Verbindungen in kurzket-tige Verbindungen und damit eine Umwandlung teer-reicher in teerarme gasförmige Bestandteile, die in deranschließenden Reduktionszone mit dem Koks unterweiterer Gasbildung reagieren (d. h. Reduktion vonCO2 zu CO). Das Rohgas entströmt danach im unte-ren Reaktorbereich.
Der Vorteil dieser Prozessführung liegt darin, dassdie Rohgase vergleichsweise wenig Teerprodukte undandere hochsiedende Verbindungen enthalten. Siekönnen somit ohne allzu kostenintensive oderumweltbelastende Reinigungsschritte auch füranspruchsvolle Gasnutzungen (z. B. in Motoren) her-angezogen werden. Nachteilig ist jedoch die hoheTemperatur des aus der Reduktionszone austretendenProduktgases (600 bis 800 °C), wobei die Wärme nurteilweise mit Hilfe von Wärmeübertragern zu einerGaserzeugung genutzt werden kann (z. B. zur Vor-wärmung der Zuluft auf ca. 300 °C). Dies reduziertden Umwandlungswirkungsgrad /6-63/. Außerdem
Abb. 6.36: Schematische Darstellung der Festbettverga-sung in einem Gegenstromvergaser (links) und einem Gleichstromvergaser (rechts) /6-2/
Feuerungen und Anlagentechnik
115
stellt der Gleichstromvergaser relativ hohe Anforde-rungen an die Stückigkeit des Brennstoffs (häufig z. B.3 cm × 3 cm × 5 cm) sowie an dessen Wassergehaltund die möglichst geringe Verschlackungsneigung.
Gleichstromvergaser sind nur im Bereich thermi-scher Leistungen bis rund 2 MW zur Vergasunggeeignet, wobei trockenes, stückiges Holz (z. B. durchZerkleinerung mit Schneckenhacker) mit einem gerin-gen Feinanteil eingesetzt werden muss. Dabei ist einkonstanter Volllastbetrieb einzuhalten.
In den letzten Jahren wurde das Konzept verbes-sert. Für kleine Anlagenleistungen werden beispiels-weise Zwei-Zonen-Festbettreaktoren an mehrerenAnlagen untersucht und weiterentwickelt. Allerdingsist der kommerzielle Durchbruch und damit einebreite Markteinführung von Gleichstromvergasern bisheute noch nicht gelungen /6-63/.
Produktgas. Die Eigenschaften und Zusammenset-zung des erzeugten Produktgases kann in relativ wei-ten Grenzen schwanken. Der Heizwert setzt sich ausden Heizwertanteilen der einzelnen Gaskomponentenzusammen, wobei das Methan mit ca. 35,9 MJ proNormkubikmeter (Nm3) einen deutlich höheren Heiz-wert besitzt, als Kohlenstoffmonoxid (ca. 12,6 MJ/Nm3) und Wasserstoff (ca. 10,8 MJ/Nm3). Die für dieVergasung zugeführte Luft verdünnt das entstehendeProduktgas zusätzlich, so dass ein stickstoff- und koh-lenstoffmonoxidreiches Gas mit einem niedrigenHeizwert zwischen 3,0 und 6,5 MJ/Nm3 entsteht. We-gen seines niedrigen Heizwertes wird ein derartigesGas auch als Schwachgas bezeichnet.
Die Zusammensetzung des Gases ist stark varia-bel. Zur groben Orientierung kann für den Wasser-stoffgehalt (H2 in Vol.-%) ein Mittelwert von ca. 13 %angenommen werden. Bei Kohlenstoffmonoxid (CO)ist der Gehalt mit durchschnittlich ca. 16 % etwashöher, während beim CO2 mit etwa 14 % zu rechnenist. Methan (CH4) ist mit etwa 4 % Anteil und länger-kettige Kohlenwasserstoffe mit ca. 1 % vertreten. Dengrößten Anteil nimmt der Stickstoff mit ca. 52 % ein/6-63/.
Für die Gasnutzung in Verbrennungsmotoren istsowohl eine Partikelabscheidung als auch eine Teer-abscheidung erforderlich. Dies geschieht in der Regeldurch Abkühlung und Kondensation, was außerdemzu einer Erhöhung der Energiedichte des Gases führt.Dies ist vor allem aus motorischer Sicht erwünscht.Zur Gasreinigung werden in der Regel Nasswäschereingesetzt (z. B. Sandbett, Wirbelwäscher, vgl. /6-63/).Es werden auch Kombinationen aus Nasswäschernund Elektrofiltern oder auch filternden Abscheidern
erprobt. Für die allgemein übliche Nassreinigungs-stufe ist außerdem zusätzlich noch eine entsprechendaufwändige Abwasserreinigung vorzusehen.
Gasnutzungstechnik. Das Produktgas lässt sich sehrverschiedenartig einsetzen. Die geringsten Anforde-rungen an die Gasqualität werden bei reiner Wärme-nutzung gestellt, denn hierfür ist keine aufwändigeGasreinigung notwendig. Für die Nutzung in Gasmo-toren wird dagegen ein Gas mit möglichst wenig kon-densierbaren Teerverbindungen und Partikeln benö-tigt, weil diese zu Verklebungen bzw. Erosionen(Abtrag) der Ventilsitze und Zuleitungen führen kön-nen. Je sauberer das Gas ist, desto kleiner ist die Ab-nutzung im Motor und damit der Wartungs- und Un-terhaltsaufwand. Das Produktgas kann grundsätzlichauch in Zündstrahldieselmotoren und auf Fremdzün-dung (Zündkerzen) umgebaute Dieselmotoren sowiein bestehenden Ottomotoren eingesetzt werden. Dadas Gas aber nur eine geringe Zündwilligkeit auf-weist, muss der Verbrennungsvorgang mit entspre-chenden Zündvorrichtungen eingeleitet werden. DerWirkungsgrad eines guten Gasmotors für die Verstro-mung von Gasen aus der Biomassevergasung liegtzwischen 30 und 40 %.
Probleme und Risiken. Die Stromerzeugung durchVergasung und gasmotorische Nutzung stellt einekomplexe prozesstechnische Aufgabe dar, bei der alleVerfahrensschritte von der Brennstoffaufbereitungüber die Vergasung, Gasreinigung, Motornutzungund Rückstandsentsorgung am gegebenen Standortsinnvoll kombiniert und aufeinander abgestimmtwerden müssen. Selten können die heutigen Techno-logieanbieter hierzu eine in allen Bereichen einheitlichhohe Kompetenz aufweisen. Praxistaugliche Anlagen-konzepte „aus einem Guss“ sind daher bislang fürden Kleinanlagenbereich noch nicht erkennbar, zumalbislang nur in einzelnen, intensiv betreuten Demonst-rationsvorhaben ein relativ störungsfreier Dauerbe-trieb mit einer gekoppelten Strom- und Wärmeerzeu-gung erreicht werden konnte.
Als wichtigstes technisches Problem stellt sich vorallem die Gasreinigung und Gasaufbereitung dar, fürdie derzeit noch keine befriedigende und kostengüns-tige Lösung gefunden wurde. In der Praxis hat sichaußerdem die oft nicht ausreichend klar spezifizierteBrennstoffanforderung bzw. die fehlende Einhaltungder Qualitätsvorgaben (durch Trocknung, Siebung,etc.) als häufige Schwachstelle herausgestellt. Aller-dings existieren geeignete technische Maßnahmen zurBrennstoffoptimierung bereits, sie unterbleiben
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
116
jedoch oft wegen der damit verbundenen Kosten.Auch bei den eigentlichen Vergasern wird noch Ent-wicklungspotenzial gesehen. Das gilt insbesonderefür die Zweizonen-Festbettreaktoren, denen größereErfolgsaussichten bescheinigt werden /6-64/.
Wegen der hohen Kosten und dem noch nichtgegebenen zuverlässigen Betrieb ist die Investition ineine Vergasungsanlage zur Strom- und Wärmeerzeu-gung auch mit erheblichen wirtschaftlichen Risikenverbunden. Hinzu kommt der erhebliche Betreuungs-aufwand. Aus diesem Grund erscheint eine Anlagen-leistung von weniger als 100 kW (elektrisch) derzeitwenig sinnvoll. Dennoch werden Vergaser gelegent-lich auch mit kleineren Leitungen angeboten. Dabeihandelt es sich meist um Gleichstromvergaser. EineListe der hierzu in Frage kommenden Entwickler undFirmenkontakte findet sich im Anhang. Die Auf-nahme von Firmen in diese Herstellerliste ist jedochnicht als Empfehlung aufzufassen.
Da auch bei der Vergasungstechnik stets der über-wiegende Teil der bereitgestellten Nutzenergie inForm von Wärme anfällt, sollte die Wärmenutzungbei der Planung vorrangig berücksichtigt werden.Hierbei ist hervorzuheben, dass stets die volle Wär-meabnahme gesichert sein muss, da ein Teillastbetriebdes Vergasers in der Regel nicht möglich ist. Außer-dem ist die Wertschöpfung des Vergasungsprozessesohne eine gleichzeitige Wärmenutzung zu gering, umeinen wirtschaftlichen Betrieb sicherzustellen. Bei-spielsweise reicht eine gelegentliche Trocknung vonAgrargütern oder die Vortrocknung des eigentlichenBrennstoffs in der Regel nicht aus. Bei einem wärme-geführten Betrieb zur Raumheizung fallen im Jahres-verlauf in der Regel zu wenige Benutzungsstundenfür den wirtschaftlichen Betrieb einer Vergasungsan-lage mit KWK an.
6.6.2 Stirlingmotoren
Beim Stirlingmotor wird die für den Antrieb benötigteWärme von außen zugeführt. Daher kommt prinzipi-ell eine große Anzahl verschiedener Brennstoffe inFrage. Aus diesem Grund gilt die Technik auch alsHoffnungsträger für Feststofffeuerungen. Zudem eig-net sich das Stirlingprinzip besonders für kleine Leis-tungseinheiten, weshalb in jüngster Zeit einige Ent-wicklungen zur Ertüchtigung und Anwendung dieserTechnik auch für häusliche Kleinfeuerungen begon-nen wurden. Da – anders als bei internen Verbren-nungsmotoren (z. B. Dieselmotoren) – kein brennba-res Gas zur Explosion gebracht werden muss, ist derStirlingbetrieb relativ geräuscharm.
Das grundlegende Prinzip des Stirlingmotorsbasiert auf dem Effekt, dass ein Gas bei einer Tempe-raturänderung eine entsprechende Volumenände-rungsarbeit verrichtet. Eine periodische Temperatur-änderung – und damit ein kontinuierlicher Betrieb –kann dabei erreicht werden, indem das Arbeitsgaszwischen einem Raum mit konstant hoher Tempera-tur und einem Raum mit konstant niedriger Tempera-tur hin- und herbewegt wird /6-65/. Beim Einsatz mitBiomasse wird der Stirlingmotor in den heißenAbgasvolumenstrom einer Feuerungsanlage einge-bunden. Der eigentliche Motor ist aufgrund der nurwenigen bewegten Teile und wegen der äußeren Ver-brennung relativ wartungsarm.
Im praktischen Betrieb kommt es aber wegen derhohen Arbeitsdrücke oft noch zu Problemen mit derzuverlässigen Abdichtung des Arbeitsgases (z. B.Helium oder Stickstoff) gegen die Umgebung. Daman bei der Auslegung eines Stirling-Motors bemühtist, ein kleines Gasvolumen auf hohe Temperaturenaufzuheizen, wird außerdem der Erhitzer-Wärme-übertrager einer hohen thermischen Belastung ausge-setzt. Er wird durch die aschebeladenen Abgasedirekt beaufschlagt. Diese Ascheanteile können einer-seits korrosiv wirken und andererseits Ablagerungenauf der Wärmeübertrageroberfläche bilden, die denWärmeübergang beeinträchtigen und damit den Wir-kungsgrad senken. Zwar könnte die Ablagerungspro-blematik durch eine geringere Wärmebelastung desWärmeübertragers reduziert werden; dies würdejedoch einen größeren Wärmeübertrager und somitgrößere Gasvolumina erforderlich machen. Die opti-male und betriebssichere Übertragung der im Abgaseiner Biomassefeuerung enthaltenen Wärmeenergieauf das Arbeitsgas stellt somit ein bislang noch nichtbefriedigend gelöstes Problem dar.
Für die Kombination eines Stirlingmotors mit einerBiomasseheizung sind auch an der Feuerungsanlagebestimmte Anpassungen erforderlich. Diese mussspeziell für den Motor entwickelt oder modifiziertworden sein. Um die benötigte hohe Temperatur zuerzielen, ist eine Verbrennungsluftvorwärmung erfor-derlich /6-66/. Da sich die Leistung des Stirlingmotorskaum regeln lässt, ist ein Volllastbetrieb der Feuerunganzustreben. Außerdem sollten die erzeugten Heiß-gase mittels einer geeigneten Gasführung zum Wär-metauscher des Stirlingmotors hin konzentriert wer-den, um eine möglichst hohe Wärmestromdichte unddamit hohe Energieausnutzung zu erzielen (d. h. hoheTemperaturen und hohe Gasgeschwindigkeit zumWärmetauscher). Zur Reduzierung der Wärmetau-scherverschmutzung und zur Vermeidung eines all-
Feuerungen und Anlagentechnik
117
mählichen Wirkungsgradverfalls sollten nur asche-und chlorarme Brennstoffe verwendet werden.
Die installierte elektrische Leistung existierenderStirlingmotoren für die Nutzung an Biomassefeue-rungen liegt zwischen 1,0 und 75 kW /6-66/. Bei einerentsprechend hohen Abgastemperatur werden elek-trische Wirkungsgrade (bezogen auf die vom Wärme-übertrager aufgenommene Wärmeenergie) von etwa20 bis 25 % erzielt. Bezogen auf den Gesamtprozess(d. h. eingesetzte Brennstoffenergie) liegen die elektri-schen Wirkungsgrade bei Nutzung mit Feststofffeue-rungen in der Regel bei kaum mehr als 10 % /6-65/.Das liegt auch an den genannten Verschmutzungs-und Wärmeübertragungsproblemen, durch die letzt-lich immer nur ein (kleiner) Teil der im Abgas befind-lichen Wärme auch an den Stirlingmotor übertragenwerden kann.
Probleme und Risiken. Da der überwiegende Teil derbereitgestellten Energie in Form von Wärme anfällt,kann der Stirlingmotor sinnvollerweise nur in einemwärmegeführten Betrieb eingesetzt werden. Wenn essich dabei um eine Raumheizung handelt, fallen je-doch im Jahresablauf meist nur wenige Vollbenut-zungsstunden an (ca. 1.200 bis 1.800 h), sofern die ver-wendete Biomassefeuerung nicht zur Abdeckungeiner permanenten Grundlast ausgelegt ist und an-
dere Heizquellen die Spitzenlastversorgung überneh-men. Dadurch ist die notwenige Benutzungsdauer,die angesichts der relativ hohen Investitionskosten füreinen wirtschaftlichen Betrieb erforderlich ist, oftnicht gegebenen.
Eine Liste der für Biomasse-Stirlingmotor-Anwen-dungen in Frage kommenden Entwickler bzw. Fir-menkontakte findet sich im Anhang, wobei jedoch dieAufnahme von Firmen in die Liste nicht als Empfeh-lung aufzufassen ist. In der Liste werden Herstellergenannt, die einen Stirlingmotor sowohl mit Pelletkes-seln als auch mit Hackschnitzel- oder Scheitholzan-wendungen kombinieren. Wegen der geringerenAsche- und Schlackebildung und der kompakterenBauweise zählen jedoch die Pelletkessel zu den aus-sichtsreichsten Techniken, mit denen ein mehrjährigstörungsfreier Betrieb ohne größere Wirkungsgrad-einbußen erreichbar sein könnte. Bislang jedochkonnte für keine der heute bekannten Anwendungeneine ausreichend lange störungsfreie Betriebsdauervon mehreren tausend Stunden oder gar ein mehrjäh-riger Betrieb nachgewiesen werden. Bei vielen Ent-wicklungen werden jedoch derzeit Langzeitversucheunternommen, deren Ergebnis vor einer Investitions-entscheidung in eine reale Praxisanlage noch abge-wartet werden sollte.
118
7Wirkungsgrad, Emissionen,Aschequalität 7
Für die Beurteilung von Feuerungsanlagen kommeneine Vielzahl von Kriterien in Frage. Nur wenige die-ser Kriterien sind jedoch für eine objektive verglei-chende Bewertung geeignet. Hierzu zählen der Wir-kungsgrad und der Schadstoffausstoß. Beide lassensich auf Basis weitgehend einheitlicher Prüfmethodenfeststellen und gelten im weiteren Sinn als technisch-ökologische Qualitätsmerkmale, die zugleich anlagen-und brennstoffabhängig sind. Das Gleiche gilt für dieAsche als unvermeidlicher Verbrennungsrückstand.Zu den drei genannten Beurteilungsschwerpunktenwird nachfolgend der Stand des Wissens und derTechnik zusammengefasst.
7.1 Wirkungsgrade von Holzfeuerungen
Beim Wirkungsgrad unterscheidet man den feue-rungstechnischen Wirkungsgrad und den Kesselwir-kungsgrad. (zu den Definitionen vgl. Kapitel 5). BeiEinzelfeuerstätten und erweiterten Einzelfeuerstättenwird nur der feuerungstechnische Wirkungsgrad be-stimmt, da der größte Teil der Nutzwärme von derAnlage direkt an die Umgebung und nicht indirektüber ein Wärmeträgermedium abgegeben wird. Nurbei Zentralheizungskesseln ist die Bestimmung beiderWirkungsgrade möglich.
Struktur der Wärmeverluste. Der Unterschied zwi-schen den beiden Wirkungsgradparametern lässt sichdurch Betrachtung eines für Kleinkessel typischenWärmeflussschemas veranschaulichen (Abb. 7.1). Inden feuerungstechnischen Wirkungsgrad gehen dieVerluste über die Wärme im Abgas, die brennbarenRückstände in der Asche und die unvollkommeneVerbrennung mit ein. Beim Kesselwirkungsgrad kom-men noch die Abstrahlungsverluste der Kesselober-fläche hinzu, so dass der Kesselwirkungsgrad bei
Kleinanlagen in der Regel um etwa 3 Prozentpunkteniedriger liegt, als der feuerungstechnische Wir-kungsgrad.
Das Flussdiagramm in Abb. 7.1 zeigt, dass der Wär-mestrom des Abgases mit Abstand am meisten zu denGesamtverlusten beiträgt. Konstruktive Maßnahmenzur Erhöhung des Wirkungsgrades zielen daher meistauf eine Minderung der Abgastemperatur ab, währenddie Verbesserung des Gasausbrandes hauptsächlichder Minderung der Schadstoffbelastung dient.
Die Absenkung der Abgastemperaturen stößtjedoch auf Grenzen, da bei den meisten Kaminsyste-men eine Unterschreitung des Taupunktes vermiedenwerden muss, damit kein Kondensat anfällt. Das Kon-densat durchfeuchtet nicht nur den Schornstein, son-dern kann auch zu einer bleibenden Schädigung desBauwerks (Mauerwerkverfärbungen, Ablagerungen)
Abb. 7.1: Typisches Wärmeflussschema eines Hackschnit-zelkessels (50 kW) bei Nennwärmeleistung /7-11/
Wirkungsgrad, Emissionen, Aschequalität
119
und zu einer erhöhten Brandgefahr (Schornstein-brand) führen. Daher wird auch bei der Kesselprü-fung nach DIN EN 303-5 für die meisten Anlagen dieEinhaltung bestimmter Mindestabgastemperaturengefordert (vgl. Kapitel 8).
Wirkungsgrade von Einzelfeuerstätten. Bei derGruppe der handbeschickten Einzelfeuerstätten istmit feuerungstechnischen Wirkungsgraden im Be-reich von 70 bis 80 % zu rechnen (Abb. 7.2). Deutlichüber dieser Bandbreite liegt der Wirkungsgrad vonPelletöfen. Solche Feuerungen bieten mit durch-schnittlich ca. 87 % eine mit den meisten Holz-Zen-tralheizungskesseln vergleichbare Brennstoffausnut-zung (vgl. Abb. 7.3).
Die in Abb. 7.2 dargestellten feuerungstechnischenWirkungsgrade beziehen sich lediglich auf die Feue-rungsanlage selbst, da die Abgastemperatur stets imAbgasstutzen des Ofens und nicht am Kaminaustrittgemessenen wird. Ist jedoch ein langer Schorn-steinweg vorhanden und führt dieser zudem durchbeheizbare Räume, kann eine weitere Abkühlung desAbgases eintreten. Damit wäre die tatsächlich nutz-bringend abgegebene Wärmemenge höher, wodurchauch der Wirkungsgrad des Gesamtsystems höherangesetzt werden müsste.
Bei heiztechnischen Prüfungen auf Feuerungsprüf-ständen erreichen heutige Einzelfeuerstätten oft güns-tigere als die in Abb. 7.2 dargestellten Werte, zumaldie meisten modernen Einzelfeuerstätten inzwischendie besonderen Anforderungen des DINPlus-Gütesie-gels erfüllen (vgl. Kapitel 7.2.2.1). Dennoch ist aber beihandbeschickten Einzelfeuerstätten davon auszuge-hen, dass die tatsächlichen Wirkungsgrade im Praxis-betrieb tendenziell eher etwas niedriger sind als inAbb. 7.2 dargestellt. Das liegt daran, dass ein effizien-ter Anlagenbetrieb gerade bei diesen Feuerungen inerheblichem Maß von der Bedienung durch denBetreiber beeinflusst wird; mögliche Bedienfehler(z. B. zu hoher Luftüberschuss, feuchtes Holz, überla-dener Feuerraum, zu grobes Holz) wirken sich hierbesonders nachteilig aus. Derartige Fehler könnenaber in der Regel vermieden werden, wenn die ent-sprechenden Hinweise der Bedienungsanleitung be-folgt werden.
Bei Pelletöfen sind die genannten Bedieneinflüssekaum gegeben. Da es sich hier um einen homogenenstandardisierten Brennstoff handelt, der zudem weit-gehend ohne Zutun des Betreibers automatischbeschickt wird, können die angegebenen Wirkungs-grade ohne weiteres auch auf die Praxis übertragenwerden.
Wirkungsgrad von Zentralheizungsanlagen. Bei denHolz-Zentralheizungsanlagen werden üblicherweisenicht die feuerungstechnischen Wirkungsgrade, son-dern die um ca. 2 bis 4 Prozentpunkte niedrigerenKesselwirkungsgrade angegeben (Abb. 7.3). Sie liegen
Abb. 7.2: Feuerungstechnische Wirkungsgrade von Ein-zelfeuerstätten für Holzbrennstoffe bei Nenn-wärmeleistung (Daten nach /7-10/, außer Pelletöfen: nach aktuellen Prüfberichten ver-schiedener Hersteller)
Abb. 7.3: Kesselwirkungsgrade von Zentralheizungsan-lagen (ZHK) für Holzbrennstoffe bei Nennwär-meleistung. Ergebnisse von Typenprüfungen für den 10-jährigen Zeitraum von 1996 bis 2006 (Quelle: TFZ)
0
20
40
60
80
100
Wirk
ungs
grad
(fe
ueru
ngst
echn
isch
)
Kamino
fen
Kamine
insat
z
Kache
lofen
Grund
ofen
Pellet
ofen
6 6 16 2 9Anzahl
Werte
7074
79
73
87
Max
Min
%
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
120
fast durchweg im Bereich von mehr als 85 %. Bei Kes-seln der neuesten Bauart wird inzwischen sogar die90 %-Grenze mehrheitlich überschritten. Am leichtes-ten ist das mit Pellet-Zentralheizungen möglich, sieliegen tendenziell um 2 bis 3 Prozentpunkte höher alsdie übrigen Holz-Zentralheizungsanlagen. Generelljedoch sind die Unterschiede zwischen den Bauartenund zwischen den Leistungsklassen gering.
Bei den angegebenen Kesselwirkungsgraden wirddie an die Kesselumgebung abgegebene Wärme (z. B.Abstrahlung) definitionsgemäß als Verlust gewertet.Wenn jedoch auch im Aufstellraum ein gewisser Wär-mebedarf besteht, so erhöht sich der Gesamtwärme-nutzen aus Sicht des Betreibers. Das Gleiche gilt fürdie Abkühlung der Abgase im Schornsteinweg.
Kesselwirkungsgrade werden üblicherweise imBetrieb bei Nennwärmeleistung gemessen. EinAnstieg der Wärmeverluste ist im Teillastbetrieb inder Regel aber nicht zu beobachten /7-12/. Vielmehrführt das Absenken der Heizlast – mit dem gewöhn-lich auch ein Absinken der Abgastemperatur ein-hergeht – eher zu einer Verminderung des Abgasver-lustes und somit zu einem Ansteigen des Wir-kungsgrades (zumal der Abgasverlust die mitAbstand wichtigste Verlustgröße darstellt, vgl. hierzuAbb. 7.1). Wenn allerdings bei verminderter Heizlastein zu hoher Luftüberschuss vorliegt (z. B. bei nicht-optimaler Anlageneinstellung), kann der Wirkungs-grad auch absinken.
Entwicklung der Wirkungsgrade. In den vergan-genen Jahren hat auch bei den Holzheizungsanlageneine technologische Weiterentwicklung statt gefun-den, die sich sehr deutlich am Kesselwirkungsgradablesen lässt. Er ist seit Beginn der 80-er Jahre bisheute um ca. 30 Prozentpunkte gestiegen. Das zeigtdie Auswertung einer Vielzahl von Messergebnissenaus Typenprüfungen (Abb. 7.4).
Nennenswerte weitere Wirkungsgradsteigerun-gen sind somit nur noch durch die Einführung vonZusatzwärmetauschern mit Kondensationseffektdenkbar. Dadurch können die Abgase einer Holzfeue-rung unter den Taupunkt abgekühlt werden, und dieWärmeausnutzung des Brennstoffs wird beachtlichgesteigert. Dieser Prozess, der mittlerweile bei Erd-gas- und Heizölfeuerungen als „Brennwerttechnik“bereits praxisüblich ist, führt zu Systemwirkungsgra-den von mehr als 100 % (bezogen auf den unterenHeizwert Hu, vgl. Abb. 7.5). Im Biomassebereichwurde dieser Effekt bislang lediglich bei größerenHolzheizwerken ausgenutzt, inzwischen steht dieTechnologie aber auch für häusliche Zentralheizun-gen zur Verfügung. Erste Erprobungen belegen, dassdamit ohne zusätzlichen Brennstoffverbrauch eineLeistungs- (und Wirkungsgrad-)steigerung vondurchschnittlich 18 Prozent erreicht werden kann.Außerdem wird durch die Kondensatbildung aucheine beachtliche Menge an Partikeln aus dem Abgasherausgewaschen, somit wird der Gesamtstaubaus-stoß der Anlage gesenkt. Bei Holzbrennstoffen liegtdie Staubabscheiderate bei ca. 20 bis 40 %, je nachBrennstoffwassergehalt und Rücklauftemperatur desHeizkreislaufes /7-9/.
Für die praktische Anwendung der Brennwerttech-nik ist eine Verwendung der gewonnenen Niedertem-peraturwärme erforderlich (z. B. Niedrigenergiebau-weise mit Fußbodenheizung). Bei vielen Betreibern(z. B. in Altgebäuden auf landwirtschaftlichen Betrie-
Abb. 7.4: Entwicklung der Kesselwirkungsgrade von hand- und automatisch beschickten Holzfeue-rungen kleinerer Leistung seit 1980 – Ergebnisse aus Typenprüfungen bei Nenn- und Teilwärme-leistung (Quelle: BLT Wieselburg /7-2/)
Abb. 7.5: Typischer Energiefluss einer Brennwertfeue-rung mit Holzhackschnitzeln /7-9/
Wirkungsgrad, Emissionen, Aschequalität
121
ben) liegen diese Bedingungen jedoch heute nochnicht vor. Chancen für einen wirtschaftlichen Einsatzder Brennwerttechnik bestehen daher vor allem beiNeuanlagen in Neubauten und bei Pelletheizungen,bei denen relativ teurer Brennstoff durch die Wir-kungsgradsteigerung eingespart werden kann.
7.2 Schadstoffemissionen
7.2.1 Bedeutung und Bezugsgrößen
Bei Holzfeuerungen ist vor allem die Bestimmung vonvier Emissionsmessgrößen üblich: Kohlenmonoxid(CO), Staub, NOx und flüchtige organische Kohlen-stoffverbindungen (CnHm). Deren Bedeutung alsSchadstoff wird nachfolgend vorgestellt.
Bedeutung der Schadstoffe. Kohlenmonoxid (CO) istein geruchloses Gas, das – sobald es in die Atmo-sphäre, d. h. in sauerstoffreiche Umgebung gelangt –nicht lange stabil ist, da es leicht zu CO2 oxidiert. DaCO leicht messbar ist, wird es im Allgemeinen als In-dikator für die Güte einer Verbrennung angesehenund stellt somit den am häufigsten gemessenen Emis-sionsparameter der Verbrennung dar.
Bei den flüchtigen organischen Kohlenstoff-verbindungen handelt es sich um höhermolekulareVerbindungen, sie werden häufig auch vereinfachendals Kohlenwasserstoffe (CnHm) bezeichnet. Im Gegen-satz zum CO bilden sie eine Stoffgruppe mit wesent-lich größeren Umwelt- und Gesundheitsrisiken, da siezum Teil als kanzerogen eingestuft werden. Sie sindgeruchlich stark wahrnehmbar und stellen den eigent-lichen Grund für Geruchsbelästigungen dar. Wie dasKohlenmonoxid sind auch die flüchtigen organischenKohlenstoffverbindungen das Ergebnis einer unvoll-ständigen Verbrennung (vgl. Kapitel 5).
Gesamtstaub kennzeichnet alle als Feststoff miteiner definierten Filterhülse abscheidbaren Anteiledes Abgases. Er enthält hauptsächlich mineralischeBestandteile aus dem Brennstoff (Aschepartikel). Jenach Verbrennungsgüte können aber auch Teere undRußbestandteile organischen Ursprungs enthaltensein. Außerdem lagern sich an Stauboberflächen aucheventuell gebildete hochtoxische Abgasbestandteilewie PAK oder Dioxine an. Besonders betroffen sindhiervon die feinsten Staubanteile des Abgases, da sieeine sehr hohe Oberfläche besitzen. Aus diesemGrund sind auch die im Abgasweg abgeschiedenenund bei der periodischen Reinigung anfallenden
Stäube (Wärmetauscher- und Kaminasche) besondersbelastet und giftig (vgl. Kapitel 7.3).
Als „Feinstaub“ werden Partikel mit einem aero-dynamischen Durchmesser (dae) von weniger als10 µm bezeichnet; unterhalb von 1 µm beginnt dersogenannte Submikronbereich der Partikelgrößen.Für die Gesundheit von Mensch und Tier sind vorallem die lungengängigen Partikel von Bedeutung.Während Teilchen mit einem aerodynamischenDurchmesser von mehr als 10 µm noch in der Naseund im Rachenraum fast vollständig zurückgehaltenwerden, sind bereits 2,5 µm große Teilchen lungen-gängig, und Partikel von weniger als 1 µm Durchmes-ser gelangen zu einem Großteil in den Bereich derAlveolen und können im Lungengewebe eingelagertwerden. Solche Partikel gelten als besonders schäd-lich, wenn sie aus Verbrennungsprozessen stammen,da sie auf der Oberfläche adsorbierte unverbrannteKohlenwasserstoffe oder Schwermetalle mit sich füh-ren können und somit eine Transportfunktion für rei-zende, toxische, kanzerogene oder mutagene Schad-stoffe darstellen können.
Stickoxide werden zunächst überwiegend in Formvon NO emittiert. Dieses oxidiert in Gegenwart vonSauerstoff sehr schnell zu Stickstoffdioxid (NO2). Beider Emissionsmessung werden beide Verbindungenbestimmt und gemeinsam als NOx angegeben. NO2ist ein stechend riechendes, giftiges Gas, das ab etwa1 ppm wahrgenommen wird, ab 25 ppm Augen-reizungen und ab 150 ppm Lungenwegserkrankun-gen verursachen kann. Stickoxide sind auch an derBildung von Ozon beteiligt, welches beim MenschenAugenreizungen, Kopfschmerzen und Atembe-schwerden verursacht und darüber hinaus den Treib-hauseffekt verstärkt.
Wie bei den meisten Verbrennungsprozessenkönnen neben den oben genannten vier Standard-messgrößen eine Reihe weiterer Schadstoffemissionenrelevant sein. Dazu zählt die Gruppe der aromati-schen Kohlenwasserstoffe (z. B. PAK), der chlorhalti-gen Schadstoffe (z. B. HCl, Dioxine und Furane) oderder Schwermetalle im Abgas. Auch die Korngrößen-verteilung der als Staubemission anfallenden Flug-aschen ist ein wichtiges Bewertungskriterium. Derar-tige Merkmale werden in den nachfolgenden Kapitelnjedoch nur am Rande betrachtet, zumal hierzu fürKleinfeuerungen keine relevanten gesetzlichenBegrenzungen gelten und daher nur wenige Mess-werte vorliegen (vgl. hierzu /7-8/, /7-12/). Ebensowenig werden die Schwefeldioxidemissionen hierangesprochen, da diese auf Grund des minimalenSchwefelgehaltes in den meisten Biomassebrenn-
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
122
stoffen bedeutungslos sind /7-6/ und daher ebenfallsnicht gesetzlich limitiert wurden.
Umrechnung von Messwerten. Die nachfolgendenOrientierungswerte erlauben eine grobe Bewertungund Unterscheidung der Biomassefeuerungen unter-einander. Ein Vergleich mit konventionellen Öl- oderGaskesseln ist jedoch nicht ohne weiteres möglich, dasich die gemessenen Emissionsangaben zwangsläufigauf unterschiedliche Abgas-Bezugszustände bezie-hen. Bei Kleinfeuerungen für Biomasse gilt inDeutschland einheitlich ein Bezugssauerstoffgehaltvon 13 % O2. Für Heizöl-, Erdgas- und Kohlefeuerun-gen werden andere Bezugsgrößen verwendet (z. B.8 % O2 bei Kohle-Zentralheizungsanlagen). Zur Um-rechnung in einen fremden Bezugssauerstoffgehaltwird im Anhang eine Tabelle mit Umrechnungsfakto-ren und ein Rechenbeispiel gegeben.
Auch der Vergleich mit größeren Anlagenleistun-gen (z. B. bei Holzfeuerungen ab 1.000 kW) ist nichtohne Umrechnung der Messwerte möglich, da hierBezugssauerstoffgehalte von 11 % gefordert werden.Eine häufig vorgenommene Umrechnung erfolgt von11 auf 13 % Bezugssauerstoff. Hier gilt der Faktor1,25, das heißt:
1 mg/Nm3 bei 13 % O2 = 1,25 mg/Nm3 bei 11 % O2
Gelegentlich werden Prüfberichte oder Emissions-begrenzungen nicht auf einen Normkubikmeter son-dern auf die aufgewendete Brennstoffenergie bezogen(z. B. in Milligramm pro Megajoule oder pro Kilowatt-stunde). Hier ist die Umrechnung wesentlich kom-plizierter, da sie nicht nur vom O2-Bezug sondernauch vom Wassergehalt während der Messung undvon der verwendeten Brennstoffart (d. h. der Brenn-stoffzusammensetzung) abhängt. Wenn aber der Was-sergehalt und die Holzart bekannt sind, kann dieUmrechnung mit Hilfe von angenäherten Umrech-nungsfaktoren vorgenommen werden. Eine entspre-chende Tabelle sowie ein Rechenbeispiel finden sichim Anhang. Für überschlägige Berechnungen gilt fol-gende Faustformel (hier für Buchenholz bei ca. 20 %Wassergehalt und 13 % Bezugssauerstoff):
1 mg/Nm3 ≈ 0,65 mg/MJ ≈ 2,34 mg/kWh
Vergleichswerte von Öl- und Gasfeuerungen. Beiden konventionellen Heizöl- oder Erdgas-Zentral-heizungsanlagen können vor allem CO, flüchtige or-ganische Kohlenstoffverbindungen, NO2 und SO2entstehen. Die Bildung von Stäuben beschränkt sich
auf Grund des fehlenden bzw. sehr geringen Aschege-halts im Brennstoff auf Rußkomponenten. Ruß ent-steht aber praktisch nur bei Ölbrennern und bei die-sen vor allem in der Startphase.
Erdgas besitzt gegenüber Heizöl deutliche Emissi-onsvorteile, die sich in niedrigeren Stickoxidemissio-nen und in der rußfreien Verbrennung darstellen(Tabelle 7.1), außerdem entstehen erheblich geringereSchwefeldioxidemissionen. Im Vergleich zu Holz-brennstoffen weisen beide fossile Brennstoffe bei dengenannten Parametern größtenteils Vorteile auf. Daszeigt ein Vergleich der Werte in Tabelle 7.1 mit denEmissionen von Holzheizkesseln in Kapitel 7.2.2.2.Allerdings müssen diese (lokalen) Nachteile gegendie (globalen) Vorteile der Erneuerbarkeit des Brenn-stoffs und der damit verbundenen Minderung desCO2-bedingten Treibhauseffektes (Kapitel 2) abgewo-gen werden.
7.2.2 Emissionsniveau von Biomassefeuerungen
Bei den nachfolgend dargestellten Schadstoff-emissionen von Biomassefeuerungen wird nach Bau-artengruppen, Brennstoffen, Brennstoffformen bzw.Beschickungsarten sowie zum Teil nach Leistungs-klassen differenziert. Hierbei erfolgt eine Beschrän-kung auf die wesentlichen limitierten Schadstoffe.Das sind vor allem Kohlenmonoxid (CO) und Staub,die für einige Feuerungsbauarten und Leistungsklas-sen gesetzlich limitiert sind (Kapitel 8), sowie dieEmissionen von NOx und den flüchtigen organischenKohlenstoffverbindungen, die bei Kleinanlagen nichtverpflichtend und daher seltener gemessen werden.
Tabelle 7.1: Orientierungswerte zum Schadstoffemissions-niveau von Heizöl(EL)- und Erdgas-Zentral-heizungskesseln bis 100 kW Nennwärmeleistung (nach /7-17/). (Zum bes-seren Vergleich wurden die Angaben hier in mg/Nm3 bei 13 % O2 umgerechnet)
ParameterHeizölkessel Erdgaskessel
in mg/Nm3 (bei 13 % O2)
CO ca. 8,6 ca. 8,6
flücht org. C < 2,2 < 2,2
NOx 43–65 22–39
Staub bis ca. 0,2 -
Wirkungsgrad, Emissionen, Aschequalität
123
7.2.2.1 Emissionen von Einzelfeuerstätten
Bei Einzelfeuerstätten (Kaminöfen, Kachelofen- undGrundofeneinsätze, Pelletöfen etc.) wird der Schad-stoffausstoß in der Regel nicht routinemäßig geprüft,da die bestehenden Emissionsgrenzwerte erst ab einerNennwärmeleistung von 15 kW einzuhalten sind (Ka-pitel 8) und für das Inverkehrbringen eines derartigenBauprodukts derzeit noch keine heiztechnische Prü-fung erforderlich ist. Aus diesem Grund sind Emissi-onsmessungen an solchen Feuerungen stets freiwillig,oder sie erfolgen stichprobenartig im Rahmen von öf-fentlich veranlassten Messserien zur Feststellung desStandes der Technik und der Umweltbelastungen. Diein Abb. 7.6 vorgestellten Orientierungswerte zumEmissionsverhalten von Einzelfeuerstätten basierendaher größtenteils auf einer solchen Reihenuntersu-
chung, die allerdings schon in den frühen 90-er Jahrendurchgeführt wurde und somit nicht den neuestenStand der Technik widerspiegelt. Das gilt jedoch nichtfür die Pelletöfen, die hier auf Basis von Ergebnissenaus freiwilligen Prüfungen beurteilt werden.
Bei den handbeschickten Einzelöfen lagen diedurchschnittlichen Kohlenmonoxidemissionen in den90-er Jahren zwischen 2.000 und 5.000 mg/Nm3,wobei die fest eingebauten gemauerten Feuerungenwie Kachelöfen am günstigsten abschnitten (Abb. 7.6).Eine deutliche Ausnahme bilden die Pelletöfen, dienur ein Zehntel bis ein Zwanzigstel der Schadstoff-emissionen von Scheitholzöfen aufweisen.
Noch deutlicher sind diese Vorteile bei den flüchti-gen organischen Kohlenstoffverbindungen, die häufigvereinfacht als Kohlenwasserstoffe bezeichnet wer-den. Die Unterschiede zwischen den Feuerungen ent-
Abb. 7.6: Schadstoffemissionen von Einzelfeuerstätten für Scheitholz (jeweils Buche und Fichte je Feuerung) und von Holz-pelletöfen (Quelle: Scheitholzöfen nach /7-10/, Pelletöfen nach aktuellen Prüfberichten verschiedener Hersteller)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Koh
lenm
onox
idem
issi
on
Kamino
fen
Kamine
insat
z
Kache
lofen
Grund
ofen
Pellet
ofen
6 6 17 2 9Anzahl
Werte
4778
3521
2312 2277
242
Max
Min
(bei 13% O2)mg/Nm³
0
50
100
150
200
250
Sta
ubem
issi
on
Kaminof
en
Kamine
insa
tz
Kache
lofen
Grund
ofen
Pellet
ofen
6 6 16 2 9Anzahl
Werte
124
56
33
58
34
Max
Min
mg/Nm³(bei 13% O2)
0
200
400
600
800
1000
Ges
amt-
C-E
mis
sion
Kamino
fen
Kamine
insat
z
Kache
lofen
Grund
ofen
Pellet
ofen
6 6 17 2 9Anzahl
Werte
550
400
241216
6
Max
Min
mg/Nm³(bei 13% O2)
0
50
100
150
200
250
Stic
ksto
ffox
idem
issi
on
Kaminof
en
Kamine
insa
tz
Kache
lofen
Grund
ofen
Pellet
ofen
6 6 17 2 9Anzahl
Werte
77
99109
102114
Max
Min
mg/Nm³(bei 13% O2)
Kohlenmonoxid (CO): Staub:
flüchtige org. Kohlenstoffverbindungen (ang. als Ges.-C): Stickstoffoxide NOx (angegeben als NO2):
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
124
sprechen hier der Rangfolge der CO-Emissionen(Abb. 7.6). Darin zeigt sich, dass die Kohlenmonoxid-emission als Leitgröße für die Verbrennungsqualitätanzusehen ist und auch Rückschlüsse auf den Aus-stoß flüchtiger organischer Kohlenstoffverbindungenzulässt.
Das gilt nicht ohne weiteres beim Staubausstoß.Lediglich in ungünstigen Fällen, bei denen auf Grundeiner besonders unvollständigen Verbrennung auchRuß und Teere gebildet werden, kann der Feststoffan-teil im Abgas parallel mit den CO-Emissionen anstei-gen. Die tendenziell höheren Staubemissionen bei denKaminöfen können zum Teil auf diesen Zusammen-hang zurückzuführen sein (Abb. 7.6).
Der NOx-Ausstoß wird hauptsächlich durch denStickstoffgehalt im Brennstoff bestimmt; der Einflussder Feuerungstechnik ist bei kleineren Biomassefeue-rungen gering. Da es sich in allen Fällen um Holz-brennstoffe mit nur geringen Unterschieden beim N-Gehalt handelt, zeigt sich bei den Einzelfeuerungenfür den NOx-Ausstoß ein relativ einheitliches Bild(Abb. 7.6).
DIN-Plus Gütesiegel. Bei aktuellen Emissionsmes-sungen auf Feuerungsprüfständen erreichen heutigeEinzelfeuerstätten meist günstigere als die in Abb. 7.6dargestellten Werte, die eher als typisch für die Bedin-gungen in der Praxis anzusehen sind. Vor allem beiden unverbrannten Abgasbestandteilen Kohlenmon-oxid und organische Kohlenstoffverbindungen liegenderartige Prüfstandsmessungen niedriger. Das zeigt
sich auch daran, dass die meisten modernen Einzel-feuerstätten inzwischen die besonderen Anforderun-gen des DINPlus-Gütesiegels erfüllen. Diese Anforde-rungen beziehen sich auf die Abgasemissionen undden Wirkungsgrad, sie sind nachfolgend für Kamin-öfen aufgelistet /7-3/, wobei sich die Emissionsanga-ben auf Abgas im Normzustand bei 13 % Sauerstoff-gehalt beziehen. - CO ≤ 1.500 mg/Nm3
- NOx ≤ 200 mg/Nm3
- CnHm ≤ 120 mg/Nm3
- Staub ≤ 75 mg/Nm3
- Wirkungsgrad 75 %Bei Kamineinsätzen gelten die gleichen DINplus-An-forderungen, lediglich für den Wirkungsgrad wirdhier differenziert (78 und 72 % für Feuerungen mitbzw. ohne Nachheizfläche) /7-4/. Für Kachelofenheiz-einsätze sind die Anforderungen beim Staubausstoßleicht verschärft (65 mg/Nm3) und auch beim Wir-kungsgrad werden mit 80 % höhere Anforderungengestellt /7-5/.
7.2.2.2 Emissionen von Holzheizkesseln
Bei den Zentralheizungskesseln für Holzbrennstoffewird in der Regel ein deutlich niedrigeres Niveau desSchadstoffausstoßes als bei den handbeschicktenEinzelfeuerstätten erreicht. Das gilt insbesondere fürdie von der Verbrennungsgüte abhängigen Schad-stoffe wie CO, Gesamt-C und zum Teil auch Staub.
CO-Emissionen. Die CO-Emissionen eines Scheit-holzkessels liegen in der Regel bei etwa einem Zehnteldes bei Scheitholzöfen gemessenen Wertes (Abb. 7.8),obwohl es sich um die gleiche Beschickungsart han-delt. Allerdings ist die Bandbreite der Messwerte auchbei den Scheitholzkesseln noch sehr groß. Das liegt ander Variantenvielfalt innerhalb der Bauart (Naturzug-anlagen, Gebläsefeuerungen, lambda-geregelte Anla-gen). Tendenziell markieren die Scheitholzkessel mitabgasgeführter Verbrennungsluftregelung (vgl. Kapi-tel 6) das untere Ende der Bandbreite bei den CO-Messwerten /7-10/, die hier im Mittel zwischen 80 und250 mg/Nm3 schwanken. In Typenprüfungen liegenmoderne Holzfeuerungen meist nur noch bei wenigerals einem Zwanzigstel des in der 1. Bundes-Immissi-onsschutzverordnung vorgeschriebenen Maximal-wertes für CO von 4.000 mg/Nm3 (vgl. hierzuKapitel 8). Größere Anlagenleistungen führen hierbeizu weiteren Verbesserungen.
Der Wechsel der Beschickungsart von hand- aufautomatische Beschickung bedeutet eine deutliche
Abb. 7.7: Entwicklung der CO-Emissionen von hand- und automatisch beschickten Holzfeuerungen kleinerer Leistung seit 1980 – Ergebnisse aus Typenprüfungen bei Nenn- und Teilwärmeleis-tung (Quelle: BLT /7-2/)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
1980 1985 1990 1995 2000
Jahr
Koh
lenm
onox
idem
issi
on
mg/Nm³bei 13 % O2
Wirkungsgrad, Emissionen, Aschequalität
125
Verbesserung der Feuerungsqualität, was sich bei denCO- und den Gesamt-C-Emissionen niederschlägt.Dabei sind die Unterschiede zwischen Hackschnitzel-und Pelletfeuerungen zum Teil relativ gering. In derPraxis ist jedoch mit größeren Vorteilen für Pelletkes-sel zu rechnen, da es sich bei den Pellets um einenBrennstoff mit gleichbleibend hoher Brennstoffquali-tät handelt (homogener normgerechter Brennstoff),während bei Hackschnitzeln oft sehr uneinheitlicheQualitäten eingesetzt werden, die deutlich von denzur heiztechnischen Prüfung verwendeten Brennstof-fen abweichen können. Praxismessungen zeigendaher oftmals größere Unterschiede zu den hier dar-gestellten Prüfstands-Mittelwerten /7-13/.
An den CO-Emissionen lässt sich die technologi-sche Entwicklung der vergangenen Jahre ablesen, siehat auch bei den Holzfeuerungen seit Beginn der80-er Jahre zu einer deutlichen Absenkung des Schad-stoffausstoßes geführt. Das geht aus der Auswertungvon Messergebnisse aus Typenprüfungen hervor(Abb. 7.7). Analog dazu sind entsprechende Verbesse-rungen beim Kesselwirkungsgrad der Feuerungeneingetreten (Kapitel 7.1).
Flüchtige organische Kohlenstoffverbindungen.Analog zum CO-Ausstoß verhalten sich auch dieEmissionen der flüchtigen organischen Kohlenstoff-verbindungen (d. h. Gesamt-C oder CnHm), da es sich
Abb. 7.8: Schadstoffemissionen von Zentralheizungskesseln (ZHK) für Holzbrennstoffe. Ergebnisse von Typenprüfungen für den 10-jährigen Zeitraum von 1996 bis 2006 (Quelle: TFZ)
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
126
in beiden Fällen um Produkte einer unvollständigenVerbrennung handelt (vgl. Kapitel 5). Wie beim CO istauch hier bei größeren Anlagen mit höherer Nenn-wärmeleistung eine Abnahme des Schadstoff-ausstoßes festzustellen (Abb. 7.8). Das Gleiche gilt fürden Auslastungsgrad der Feuerung, das heißt, dassdie in Abb. 7.8. dargestellten CO- und Gesamt-C-Emissionen deutlich zunehmen, sobald die Anlagenmit gedrosselter Leistung, d. h. in Teillast oder gar beikleinster Wärmeleistung, betrieben werden.
Staubemissionen. Der beim CO und Gesamt-C fest-gestellte Zusammenhang mit der Leistung bzw. derAnlagenauslastung gilt bei den Staubemissionennicht. Diese werden statt dessen von anderen Fakto-ren wie Bewegung im Glutbett, Aschegehalt undAschezusammensetzung im Brennstoff oder vom Vor-handensein von Beruhigungs- und Ablagerungszo-nen bestimmt. Tendenziell weisen Hackschnitzelfeue-rungen höhere Staubemissionen auf als hand-beschickte Scheitholzkessel, bei denen sich das Glut-bett weitgehend in Ruhe befindet. Ein solches ruhen-des Glutbett liegt auch bei vielen Pelletkesseln vor,wenn diese als Abwurffeuerung ausgeführt sind, beidenen der Glutbettbereich kaum mechanischen Stö-rungen unterliegt (vgl. Kapitel 6). Außerdem handeltes sich bei den Holzpellets um einen relativ aschear-men Brennstoff (vgl. Kapitel 4).
Die Einhaltung des hier geltenden Staubgrenz-werts von 150 mg/Nm3 (Kapitel 8) ist nach diesenPrüfergebnissen in der Regel unproblematisch. Aller-dings wird der Staubausstoß auch durch den War-tungszustand und die gewählte Brennstoffqualitätbeeinflusst. Aus diesem Grund stellt der ParameterStaub bei den Überprüfungsmessungen in der Praxisdie wichtigste Ursache für Beanstandungen dar (sieheunten „Beanstandungsquoten“).
Bei modernen Biomassefeuerungen kann davonausgegangen werden, dass der weitaus überwiegendeAnteil der Stäube im Korngrößenbereich von wenigerals 1 µm anfällt (Abb. 7.9). Das zeigt eine Vielzahl vonUntersuchungen /7-1/, /7-8/, /7-11/. Sämtliche Maß-nahmen, die auf eine Minderung der Gesamtstaub-emission abzielen, stellen somit zugleich auch Fein-staubminderungsmaßnahmen dar.
Die Möglichkeiten, durch gezielte Weiterentwick-lung von Feststofffeuerungen (Feuerungsgeometrie,Luftzuführung, Regelung) eine Gesamtstaub- (unddamit auch eine Feinstaubminderung) herbeizufüh-ren, sind noch nicht ausgeschöpft. Beispielsweise zei-gen neuere Arbeiten, dass sich mit einer ausgeprägtenLuftstufung und einem niedrigen Luftüberschuss (vorallem im Bereich des Glutbetts) deutlich positiveEffekte bei der Reduzierung der Staubemissionenerzielen lassen /7-16/. Die Erfahrungen mit solchenPrimärmaßnahmen sollten auch auf Kleinfeuerungenübertragbar sein.
Abb. 7.9: Typisches Ergebnis einer Messung zur Verteilung der Korngrößen von Stäuben aus der Verbrennung von Holzhack-schnitzeln und Holzpellets in häuslichen Zentralheizungsanlagen. Messwerte bei Nennwärmeleistung (Quelle: TFZ)
Wirkungsgrad, Emissionen, Aschequalität
127
Hinzu kommt, dass in Industrie und Wissenschaftderzeit auch an der Entwicklung und Erprobungkostengünstiger Staubabscheidetechniken (Sekundär-maßnahmen) gearbeitet wird. KonventionelleZyklone besitzen allerdings für die submikronen Par-tikel, die den Hauptanteil der Feststoffemissionenausmachen, nahezu keine Abscheidewirkung. Daherwird derzeit vor allem an filternden oder elektrostati-schen Abscheidern gearbeitet (z. B. Metallgewebefil-ter, Elektrofilter, Schüttschichtfilter). Betriebserfah-rungen mit serienreifen Filtern liegen allerdings nochnicht vor. Auch Sekundärwärmetauscher zur Rauch-gaskondensation haben eine gewisse Wirkung hin-sichtlich der Minderung der Staubemissionen. DieseSekundärwärmetauscher werden mittlerweile bereitskommerziell angeboten. Bei Hackschnitzeln werdenAbscheideraten von ca. 20 bis 40 %, je nach Heizungs-rücklauftemperatur, erreicht. Bei Halmgutbrennstof-fen (Getreide, Miscanthus) trat jedoch keine nennens-werte Entstaubungswirkung ein /7-9/.
NOx-Emissionen. Für NOx-Emissionen gelten beiFeuerungen für naturbelassenes Holz im Leistungsbe-reich bis 1.000 kW keine gesetzlichen Grenzwerte(vgl. Kapitel 8). Wenn der Grenzwert der TA Luftauch bei den kleineren Holzfeuerungen gelten würde,ließe er sich problemlos einhalten, zumal es sich beiden naturbelassenen Holzbrennstoffen um vergleichs-weise stickstoffarme Brennstoffe handelt. Das giltinsbesondere für Holzpellets, die in der Regel aus ent-rindeten Sägeresthölzern hergestellt werden (vgl. Ka-pitel 3) und daher in Abb. 7.8 tendenziell die gering-sten NOx-Emissionen bei Nennwärmeleistung auf-weisen.
In der Praxis liegen die NOx-Emissionen von Holz-feuerungen tendenziell sogar eher niedriger als inAbb. 7.8 dargestellt, da die Anlagen nicht durch-gehend bei Nennwärmeleistung betrieben werden.Anders als bei den CO- und Gesamt-C-Emissionenführen zurückgehende Verbrennungstemperaturenbei gedrosselter Leistung zu einem vermindertenNOx-Ausstoß /7-7/.
Beanstandungsquoten bei Überwachungsmessun-gen. Die technische Entwicklung der jüngsten Zeit hatbei Holzfeuerungen signifikante Emissionsminderun-gen bewirkt. Dies lässt sich auch an den beständig ge-sunkenen Beanstandungsquoten bei den jährlichenoder einmaligen Überwachungsmessungen (vgl. Ka-pitel 8) durch die Kaminkehrer ablesen. Innerhalb desZeitraumes von 2000 bis 2005 sank die Quote der Be-anstandungen (alle Messungen) von 27,8 % auf nur
noch 13,0 %, wobei der Wert für handbeschickte Anla-gen (hier werden nur Erstmessungen durchgeführt)heute auf dem gleichen Niveau liegt, wie bei mecha-nisch beschickten Anlagen. Unverändert ist allerdingsauch bei den Erstmessungen der größte Teil der Bean-standungen in 2005 auf einen zu hohen Staubausstoßzurückzuführen, nämlich 9,9 % (von 12,1 % gesamt)bei handbeschickten bzw. 8,2 % (von 8,9 % gesamt) beimechanisch beschickten Anlagen (z. T. inkl. Doppel-ursache Staub + CO) /7-18/.
Aber auch bei den wiederkehrenden Messungen(vgl. Kapitel 8) zeigt die allmähliche Modernisierungdes Anlagenbestandes Wirkung. Allein von 2000 bis2005 sank die Gesamtbeanstandungsquote der mecha-nisch beschickten Anlagen von 29,6 % auf 13,7 %.Dabei drücken vor allem die neu hinzukommendenbzw. ausgetauschten Anlagen den Durchschnittswert,denn die Beanstandungsquote bei Erstmessungen anmechanisch beschickten Anlagen ist deutlich geringer.Von 2000 bis 2005 fiel sie von 17,5 % auf nur noch8,9 %. Darin sind auch die Pelletfeuerungen enthalten,die erfahrungsgemäß viel seltener beanstandet werdenund bei denen sich auch der besonders deutliche men-genmäßige Zuwachs der letzten Jahre vorteilhaft beider Mittelwertbildung im Gesamtbestand auswirkt.Die Gesamtbeanstandungsquote bei Pelletkesseln liegtderzeit – d. h. in 2005 – nur noch bei 8,3 %, wobei auchhier die Staubmessung mit einer Teilquote von 7,7 %am stärksten ins Gewicht fällt /7-18/.
7.2.2.3 Emissionen von Halmgutfeuerungen
Halmgutbrennstoffe wie Stroh, Gras und Ganzpflan-zengetreide weisen gegenüber Holzbrennstoffen vie-lerlei Nachteile auf, die einerseits eine aufwändigeund teuere Feuerungstechnik erforderlich machen(Kapitel 6) und andererseits – verglichen mit Holz-brennstoffen – meist mit erhöhten Schadstoffemissio-nen verbunden sind. Da bei den Halmgutbrennstoffendie Gehalte an emissionsrelevanten Inhaltsstoffendeutlich höher liegen als beim Holz (hier im wesentli-chen N, Cl und Asche, vgl. Kapitel 4), zeigt sich dieserEmissionsanstieg insbesondere bei solchen Schadstof-fen, die aus eben diesen Inhaltsstoffen gebildet wer-den (z. B. NOx, HCl, Staub). Lediglich bei den CO-Emissionen und den flüchtigen organischen Kohlen-stoffverbindungen werden mit Holzbrennstoffen ver-gleichbare Emissionswerte erzielt (Abb. 7.10), da mo-derne Feuerungen auch mit Halmgutbrennstoffeneinen hohen Gasausbrand erreichen können.
Dagegen steigen aber die Stickstoffoxid-Emissio-nen bei Halmgutbrennstoffen im Durchschnitt um das
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
128
Zwei- bis Vierfache gegenüber Holz an (Abb. 7.10).Bei Verwendung von noch stickstoffhaltigeren Brenn-stoffen wie Getreidekörner oder Ölsaatenpresskuchenkann sich dieser Abstand noch weiter vergrößern.Gesetzliche Emissionsbegrenzungen gelten jedocherst ab 100 kW Feuerungswärmeleistung (Kapitel 8).Würden sie auch bei Kleinanlagen bis 100 kW einge-führt, könnten diese Grenzwerte nicht mit allenHalmgutbrennstoffen sicher unterschritten werden.
Noch höher als beim NOx fällt die Zunahme beiden Staubemissionen aus. Diese erhöhen sich durch-schnittlich um das Fünffache, wenn Halmgut- stattHolzbrennstoffe eingesetzt werden (Abb. 7.10). Hier-bei stellt weniger der absolute Gehalt der im Brenn-stoff enthaltenen Asche sondern vielmehr dessenBeschaffenheit die Hauptursache für den Anstieg dar.Neuere Erkenntnisse zeigen, dass solche Feinpartikelnicht nur aus aufgewirbelter Glutbettasche sondern
vor allem aus gasförmigen Vorläufersubstanzen imAbgasweg entstehen. Vor allem das Element Kaliumist an dieser Partikelbildung beteiligt, weil dessen Ver-bindungen (z. B. Kaliumhydroxid) bei der Verbren-nung zunächst in die Gasphase übergehen, bei derdas Kalium das Glutbett verlässt und anschließend imspäteren Gasverlauf mit weiteren Abgasbestandteilenfeinkörnige Salzpartikel bildet (z. B. Kaliumoxide,-sulfate, -chloride oder -carbonate, vgl. /7-15/). Diesekönnen nach Abkühlung als „Submikronpartikel“(< 1 µm) nicht mehr problemlos abgeschieden wer-den. Wegen des vergleichsweise hohen Kaliumgehal-tes (Kapitel 4) weisen die landwirtschaftlichen Brenn-stoffe aus jährlich erntbaren Pflanzen (z. B.Grasaufwuchs, Stroh, Getreidekörner) hier besondereNachteile auf.
Ohne speziell hierfür entwickelte Feuerungen bzw.besondere Entstaubungsmaßnahmen, die auch bei
Abb. 7.10: Beispiele für Schadstoffemissionen von Halmgut- und anderen Brennstoffen in einer halmguttauglichen automa-tisch beschickten Hackschnitzelfeuerungsanlage (Einschubfeuerung 49 kW) bei Nennwärmeleistung /7-12/. Stroh, Heu und Triticale-GP wurden in gehäckselter Form eingesetzt, Raps-PK in Pelletform. LP Landschaftspflege, GP Getreideganzpflanzen, PK Presskuchen
0
200
400
600
800
Ko
hlen
mon
oxi
dem
issi
on
mg/Nm3
Fichtenholz
Weize
nstroh
LP-Heu
Tritica
le-GP
Raps-PK
Holzmit Rinde Halmgut
131168
280
200
468
5 5 4 5 25 5 4 5 2
Ölsaaten-presskuchen
bei 13 % O2
AnzahlWerte
Kohlenmonoxid (CO): Gesamtstaub:
flüchtige org. Kohlenstoffverbindungen (ang. als Ges.-C): Stickstoffoxide NOx (angegeben als NO2):
0
100
200
300
400
Sta
ub
Fichtenholz
Weize
nstroh
LP-Heu
Tritica
le-GP
Raps-PK
Holzmit Rinde Halmgut
47
169
224255
225
5 5 4 5 25 5 4 5 2
Ölsaaten-presskuchen
AnzahlWerte
bei 13 % O2
mg/Nm3
0
5
10
15
20
Ges
amt-
C-E
mis
sion
mg/Nm3
Fichtenholz
Weize
nstroh
LP-H
eu
Tritica
le-GP
Raps-P
K
Holzmit Rinde Halmgut
1,6
4,0 3,7 3,8
7,5
1 5 4 5 21 5 4 5 2
Ölsaaten-presskuchen
bei 13 % O2
AnzahlWerte
0
200
400
600
800
Stic
ksto
ffoxi
dem
issi
on
Fichten
holz
Weize
nstroh
LP-Heu
Tritica
le-GP
Raps-P
K
Holzmit Rinde Halmgut
158
332
404
478
663
5 3 4 5 25 3 4 5 2
Ölsaaten-presskuchen
AnzahlWerte
bei 13 % O2
mg/Nm3
Wirkungsgrad, Emissionen, Aschequalität
129
den Feinstäuben wirksam sind (z. B. Gewebefilter),lässt sich somit der Staubgrenzwert in der Regel kaumeinhalten. Derartige Entstaubungsanlagen sind aberfür Anlagen der Leistungsklasse bis 100 kW derzeitnoch mit wirtschaftlich nicht vertretbaren Mehrkostenverbunden, so dass sie heute kaum verwendet wer-den. In der Praxis haben diese Probleme dazu geführt,dass halmguttaugliche Feuerungen primär mit Hack-schnitzeln betrieben werden und nur gelegentlichauch betrieblich anfallende Brennstoffe wie Häcksel-gut, Saatgutreinigungsabgänge, Bruchkörner oderMühlennebenprodukte zum Einsatz kommen.
Auch eine Pelletierung des Halmgutbrennstoffskann nicht als Lösungsweg bei der Staubproblematikangesehen werden. Entsprechende Messungen zei-gen, dass dadurch keine sichere Absenkung derStaubemissionen eintritt /7-12/. Gleichwohl kann diePelletierung (Kapitel 3) auf Grund der Vereinfachungder Beschickungsprozesse als eine Art Schlüsseltech-nologie für kleinere Strohfeuerungen angesehen wer-den, zumal mit dieser Brennstoffform stabilereBetriebszustände auf niederem CO-Emissionsniveauerreicht werden /7-12/. Weitere positive Effekte sinddurch Verwendung von schadstoffminderndenZuschlagsstoffen bei der Pelletierung denkbar, aller-dings liegen hierzu derzeit noch keine gesichertenErkenntnisse vor.
Ähnlich gering ist der gesicherte Kenntnisstandüber die Emissionen absätzig beschickter Ganzballen-feuerungen (Kapitel 6), die in Deutschland als Klein-feuerungen derzeit kaum eingesetzt werden. Diegenannten grundlegenden Probleme mit Halm-gutbrennstoffen lassen sich jedoch auch hier nurschwer beherrschen. Zu diesen Problemen zählenneben den diskutierten klassischen Schadstoffen auchdie hochtoxischen organischen Kohlenstoffverbin-dungen wie aromatische Kohlenwasserstoffe (z. B.PAK) oder chlorhaltige Schadstoffe (z. B. HCl,Dioxine und Furane). Letztere stellen auf Grund deserhöhten Chlorgehaltes gerade bei Halmgutbrenn-stoffen ein erhöhtes Umwelt- und Gesundheitsrisikodar /7-11/.
7.3 Aschequalität und -verwendung
Je nach verwendetem Brennstoff fallen zwischen 0,5und 10 % der Brennstoffmasse als Verbrennungsrück-stand (Asche, Schlacke) an. Er muss entweder ent-sorgt oder verwertet werden. Die Zusammensetzungund Verwendung dieser Rückstände hängen von un-
terschiedlichen Einflussgrößen ab, die nachfolgendvorgestellt werden.
Aschezusammensetzung. In der Asche finden sichviele der in Kapitel 4 genannten Elemente wieder. Siebesteht vorwiegend aus Kalzium (Ca), Magnesium(Mg), Kalium (K), Phosphor (P) und Natrium (Na).Die mittlere Zusammensetzung beispielsweise derGrobasche von Holz liegt bei rund 42 % CaO, ca. 6 %K2O, etwa 6 % MgO, ca. 3 % P2O5 und rund 1 % Na2Osowie kleinere Mengen an Eisen und Mangan /7-14/.Bei Stroh- und Getreideganzpflanzenaschen sind dieAnteile von K2O und P2O5 höher und die Schwerme-tallgehalte sind niedriger /7-14/; damit erhöht sich ihrDüngewert.
Neben der Brennstoffart hängt die Aschezusam-mensetzung in entscheidendem Maß auch vomAnfallort innerhalb der Feuerungsanlage ab. Von grö-ßeren Feuerungsanlagen, die über sekundäre Entstau-bungseinrichtungen verfügen, ist bekannt, dass dieAschen – je nachdem ob sie im Glutbett, im Zyklon(Fliehkraftabscheider) oder im Filter (Gewebe- oderElektrofilter) anfallen – eine sehr unterschiedlicheQualität aufweisen. Hier nimmt der Schadstoffgehaltvon der Bettasche (Feuerraum) über den Zyklon biszum Filter deutlich zu, während die Staubkorngrößenabnehmen.
Kleinanlagen sind allerdings nur selten mit einersolchen Staubabscheidetechnologie ausgestattet. Hierfindet eine Separierung der Aschen nur bei der peri-odischen Reinigung statt. Der typische Anteil derFeuerraumasche beträgt 84 bis 98 % des Gesamtasche-anfalls; die im Wärmeübertrager abgeschiedeneAsche liegt dagegen nur bei 2 bis 16 % und die Ascheaus dem Kaminsystem bei 2 bis 4 % (bei Scheitholz-feuerungen /7-12/) bzw. bei automatisch beschicktenKleinanlagen sogar bei weniger als 0,4 % der Gesamt-aschemenge (Abb. 7.11).
Analog zu den Anlagen mit Entstaubungseinrich-tung erweisen sich die abgeschiedenen Flug- undFeinstflugaschen aus dem Wärmetauscher bzw. ausdem Kaminsystem ebenfalls als besonders starkschwermetallbelastet. Das wird in Abb. 7.12 am Bei-spiel von Zink (Zn) ersichtlich. Dieser Zusammen-hang ist durchweg auch auf die übrigen Schwerme-talle übertragbar; er gilt auch für die hochtoxischenSchadstoffe wie PAK (Polyzyklische aromatische Koh-lenwasserstoffe) oder PCDD/F (Dioxine und Furane)/7-12/.
Ascheverwendung. Die Separierung der kritischenAschefraktionen (z. B. der Wärmetauscheraschen) ist
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
130
nicht immer problemlos möglich. Das gilt insbeson-dere dann, wenn die Anlage mit einer mechanischenoder automatischen Reinigung der Wärmetauscher-züge ausgestattet ist, bei der die Flugasche mit derBettasche wieder vermengt wird. Bei Holzfeuerungenkleinerer Leistung wird daher empfohlen, die ge-samte (abgekühlte) Asche in den Hausmüll zu geben,da eine Verwendung als Dünger wegen der mögli-chen Schadstoffbelastung des Bodens und der Pflan-zen nicht vertretbar ist.
Bei Aschen aus Halmgutfeuerungen fällt dagegeneine um ein Vielfaches höhere Aschemenge mit ten-denziell geringerer Schwermetallkonzentration an;
gleichzeitig ist auch der Düngerwert dieser Aschenhöher als der von Holzaschen. Auch hier gilt aber,dass eine Verwendung als Dünger nicht in jedem Fallproblemlos zu empfehlen ist, wenngleich die Aus-bringung auf landwirtschaftliche Flächen bei größe-ren Heizwerken (mit Entstaubungsanlagen) gängigePraxis ist.
Abb. 7.11: Zuordnung des Ascheanfalls nach Abscheidebe-reichen in einer automatisch beschickten Klein-feuerungsanlage (50 kW) ohne sekundäre Staubabscheidung (nach /7-12/)
Fichtenholz
Feuerraum84 - 93 %
Abgas 2 - 6 %
Wärmeübertrager7 - 16 %
Weizenstroh
Feuerraum94 - 98 %
Abgas2 - 4 %
Kamin< 0,1 %
Kamin0,1 - 0,4 %
Wärmeübertrager 2 - 4 %
Abb. 7.12: Schwermetallanfall in einer automatisch beschickten Kleinfeuerung (50 kW) am Beispiel des Zinkgehalts in Aschen aus verschiedenen Abscheidungsbereichen bei unterschiedlichen Biomassebrennstoffen (nach /7-12/) LP Landschaftspflege, GP Getreideganzpflanzen
0
1000
2000
3000
4000
Zin
kgeh
alt
der
Asc
hen
mg/kg
Holzmit Rinde Halmgut
387
1592
2947
116
773
1897
283
1358
2237
365
1439
-
Fichtenholz
Weize
nstroh
LP-Heu
Tritica
le-GP
FeuerraumWärmetauscherKamin
kein
e A
nal
yse
131
88
Rechtliche Anforde-rungen und Vorschriften
8.1 Zulassung von Feuerungsanlagen
Maßgeblich für die generelle Verwendbarkeit vonBauprodukten wie Feuerungsanlagen sind inDeutschland die Landesbauordnungen und die Feue-rungsverordnungen der Länder. Damit die darin fest-gelegten Regeln zwischen den Bundesländern mög-lichst wenig abweichen, wurde eine sogenannte„Musterbauordnung“ (MBO) erlassen /8-1/. Darinsind die für alle Bundesländer angestrebten Standardsfestgelegt, bevor sie in Länderverordnungen umge-setzt werden.
Ü-Zeichen und CE-Kennzeichnung. Nach § 11 derEnergieeinsparverordnung (EnEV /8-6/) vom 2. De-zember 2004 dürfen Heizkessel, die mit flüssigen odergasförmigen Brennstoffen beschickt werden und de-ren Nennwärmeleistung mindestens 4 und höchstens400 Kilowatt beträgt nur dann eingebaut und aufge-stellt werden, wenn sie mit dem europäischen Konfor-mitätszeichen „CE-Kennzeichnung“ versehen sind.Da sich § 11 dieser Verordnung jedoch nicht auf Heiz-kessel bezieht, die mit festen Brennstoffen beschicktwerden, müssen Festbrennstoffkessel gemäß § 17 derMusterbauordnung (MBO) vom November 2002 ne-ben der genannten CE-Kennzeichnung auch das na-tionale Übereinstimmungszeichen „Ü-Zeichen“ tra-gen. Beide Zeichen dokumentieren, dass das Produktmit den geltenden Richtlinien übereinstimmt. Im Ge-gensatz zu freiwilligen Zeichen handelt es sich bei derCE-Kennzeichnung bzw. beim Ü-Zeichen (Abb. 8.1)also um ein notwendiges Zeichen, welches für das In-verkehrbringen eines Heizkessels erforderlich ist.
Die Gestaltung und Anbringung des Ü-Zeichensist in der Übereinstimmungszeichen-Verordnung(ÜZVO /8-29/) desjenigen Landes geregelt, in dem derHersteller seinen Sitz hat. Das Ü-Zeichen muss dieDaten des Herstellers, die Prüfgrundlage (bei Norm-
konformität die DIN/EN-Nummer, sonst die Zulas-sungsnummer) und die Prüfstelle nennen.
Das CE-Zeichen darf auf Produkten angebrachtwerden, die einer in nationales Recht umgesetztenEG-Richtlinie entsprechen und zusätzlich die wesent-lichen Anforderungen mitgeltender EG-Richtlinienerfüllen. Das CE-Zeichen ist nur ein Verwaltungszei-chen (kein Qualitätszeichen) und hat als Marktzulas-sungszeichen den Charakter eines Reisepasses /8-32/.
Für die Zulassung von Feuerungsanlagen sind vorallem die Maschinenrichtlinie, die Richtlinie überelektromagnetische Verträglichkeit und die Nieder-spannungsrichtlinie von Bedeutung. Gemäß dieserRichtlinien ist eine EG-Konformitätserklärung erfor-derlich. Diese wird vom Hersteller selbst ausgestellt.Er ist außerdem verpflichtet, das CE-Zeichen als sicht-bares Zeichen der Konformität auf dem Produktanzubringen. Die Konformitätserklärung ist in derSprache des Verwendungslandes auszustellen undbeinhaltet Name und Anschrift des Herstellers, eineBeschreibung des Produktes (Fabrikat, Typ, Serien-nummer etc.) und alle einschlägigen Bestimmungen,denen das Produkt entspricht (bei Heizkesseln fürfeste Brennstoffe unter anderen der DIN EN 303-5/8-19/).
Freiwillige Zeichen. Anbieter oder Hersteller, die sicheiner freiwilligen Prüfung ihrer Feuerungsanlage un-
Abb. 8.1: Beispiele für ein Ü-Zeichen und ein CE-Zeichen
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
132
terzogen haben (z. B. nach DIN EN 303-5) können da-durch oftmals ein spezielles Prüfkennzeichen der be-treffenden Prüfstelle oder Zertifizierungseinrichtungführen. Derartige Prüfzeichen werden von verschiede-nen Prüfeinrichtungen (z. B. TÜV, DIN CERTCO, Bun-desanstalt für Landtechnik in Wieselburg) vergeben.Oftmals wird darin lediglich die Übereinstimmungmit den Anforderungen der jeweiligen Norm nocheinmal von unabhängiger Stelle festgestellt. Es ist aberauch möglich, dass die Einhaltung weitergehenderAnforderungen, die im Rahmen eines zusätzlichenAnforderungskatalogs festgelegt wurden, durch einsolches Zeichen bestätigt wird. Auch für Holzfeue-rungsanlagen gibt es bereits entsprechende Gütesiegelwie z. B. das Umweltzeichen „Blauer Engel“ für Pellet-öfen und Pelletheizkessel, das den Verbraucher aufFeuerstätten mit besonders umweltfreundlichen Ei-genschaften aufmerksam machen soll.
Relevante Normen. Für Feststofffeuerungen gelteneine Vielzahl von Normen aus dem Bereich der Feue-rungs- oder Kesselprüfung, elektrischen Sicherheit so-wie der Regel- und Steuertechnik /8-34/. Für die Prü-fungen werden beispielsweise folgende Normenherangezogen:- DIN EN 303-5 /8-19/, Heizkessel für feste Brenn-
stoffe, hand- und automatisch beschickte Feuerun-gen, Nenn-Wärmeleistung bis 300 kW,
- DIN 18894 /8-20/, Feuerstätten für feste Brennstoffe– Pelletöfen,
- DIN EN 13240 /8-21/, Raumheizer für feste Brenn-stoffe,
- DIN EN 14785 /8-22/, Raumheizer zur Verfeuerungvon Holzpellets,
- EN 12815 /8-23/, Herde für feste Brennstoffe,- DIN EN 13229 /8-24/, Kamineinsätze einschließlich
offene Kamine für feste Brennstoffe,- DIN 18892 /8-25/, Kachelofen- und/oder Putzofen-
Heizeinsätze für feste Brennstoffe,- DIN 18840 /8-26/, Feuerstätten für feste Brennstoffe
– Speicherfeuerstätten,- DIN 18897-1 /8-28/, Feuerstätten für feste Brenn-
stoffe – Raumluftunabhängige Feuerstätten.Auf Grund der großen Anzahl an Normen könnendiese hier nicht erschöpfend erläutert werden. Nach-folgend werden lediglich einige Ausführungen zu derfür Heizkessel wichtigsten Norm, der DIN EN 303-5/8-19/ gemacht. Diese Norm gilt für Holz-Zentralhei-zungskessel im kleineren Leistungsbereich und legt
einen inzwischen europaweit einheitlichen Anforde-rungs- und Prüfstandard fest.
DIN EN 303-5 (Heizkessel). Sie betrifft alle Holzfeue-rungskessel mit einer Nennwärmeleistung bis300 kW, die mit Über- oder Unterdruck im Brenn-raum, mit Naturzug oder Gebläse und mit Handbe-schickung oder automatischer Beschickung arbeiten,wobei als Wärmeträgermedium Wasser verwendetwird, welches einem zulässigen Betriebsdruck bis6 bar und einer zulässigen Betriebstemperatur bis100 °C ausgesetzt ist. Als Prüfbrennstoffe kommenunter anderem Stückholz mit einem Wassergehalt bis25 % (Brennstoffart A), Hackgut mit einem Wasserge-halt zwischen 15 % und 35 % (B1) oder Hackgut miteinem Wassergehalt von mehr als 35 % (B2), Press-linge wie Briketts oder Pellets (C) oder Sägespäne (D)in Frage.
Bei der heiztechnischen Prüfung gelten bestimmteeinheitliche Prüfvorschriften und Messverfahren, dieeine möglichst hohe Vergleichbarkeit der Messwertesicherstellen sollen. Durch die heiztechnische Prüfungmuss die Einhaltung bestimmter Mindestanforderun-gen für drei verschiedene in der Norm definierte Kes-selklassen nachgewiesen werden.
Beispielsweise muss der Kesselwirkungsgrad fürKessel der Klasse 3 (nur solche Kessel entsprechen inDeutschland den Anforderungen der 1. BImSchV)einen Mindestwert überschreiten, der sich aus Glei-chung (8-1) ergibt, wobei ηK den Kesselwirkungsgradin % und QN die Nennwärmeleistung in kW darstellen.
ηK = 67 + 6 log QN (8-1)
Tabelle 8.1: Emissionsgrenzwerte für Heizkessel der Klasse 3 für biogene Festbrennstoffe nach DIN EN 303-5 /8-19/ (Die Anforderungen wurden auf die in Deutschland üblichen Angaben bei 13 % O2 umgerechnet)
BeschickungNenn-
WärmeleistungkW
Emissionsgrenzwertemg/Nm³ bei 13 % O2
CO Corg Staub
von Hand bis 50> 50 bis 150
> 150 bis 300
3.6351.818
872
1097373
109109109
automatisch bis 50> 50 bis 150
> 150 bis 300
2.1811.818
872
735858
109109109
Rechtliche Anforderungen und Vorschriften
133
Bei einer Nennwärmeleistung von beispielsweise25 kW wird somit ein Mindestwirkungsrad von75,4 % gefordert.
Daneben gelten bestimmte Emissionsgrenzwerte,sie sind in Tabelle 8.1 angegeben. Diese Emissions-werte werden von Holz-Heizkesseln bei entsprechen-den Prüfungen nach DIN EN 303-5 meist deutlichunterschritten (vgl. hierzu Kapitel 7).
Unabhängig von der Norm sind in jedem Fall dienationalen Emissionsgrenzwerte einzuhalten. FürDeutschland werden sie in Kapitel 8.6.2 dargestellt.
Neben diesen Emissions- und Wirkungsgradvor-gaben wird für die meisten Heizkessel eine Mindest-temperatur der Abgase vor dem Eintritt in denSchornstein gefordert; dadurch soll eine Taupunktun-terschreitung im Kaminsystem sicher vermieden wer-den. Gemäß DIN EN 303-5 muss diese Temperaturum mindestens 160 Kelvin über der Umgebungstem-peratur (Raumtemperatur) liegen. Liegt die Raum-temperatur während der Prüfung beispielsweise bei20 °C, beträgt die geforderte Mindestabgastemperaturdemnach 180 °C. Eine Unterschreitungen der Min-desttemperatur ist nur zulässig, wenn der Feuerungs-hersteller einen speziellen hierfür geeigneten Kamin-typ explizit vorschreibt.
Daneben sind eine Vielzahl weiterer sicherheits-technischer und heiztechnischer Anforderungen derDIN EN 303-5 zu erfüllen. Diese betreffen unter ande-rem die Festigkeit und Verarbeitung (z. B. Werkstoff-art, Mindestwanddicke, Ausführung der Schweißar-beiten, Fertigungskontrolle) und Anforderungen andie konstruktive Ausführung (z. B. Vermeidung einerkritischen Erwärmung, Vermeidung des Austritts vonGlut, Flammen oder Gasen, Temperaturregelung und-begrenzung, Beschickungseinrichtungen, elektrischeSicherheit, Rückbrandsicherung).
Ebenso ist der maximal zulässige Förderdruck,d. h. der Überdruck am Abgasstutzen des Kessels, inAbhängigkeit von der Nennwärmeleistung oder nachHerstellerangabe einzuhalten. Bei handbeschicktenHolzkesseln muss eine Mindestbrenndauer von 2Stunden für eine vom Hersteller angegebene Brenn-stofffüllung und bei automatisch beschickten Holz-kesseln von mindestens 6 Stunden im Heizbetrieb beiVolllast gewährleistet sein. Die kleinste Wärmelei-stung darf bei automatisch beschickten Heizkesselnmaximal 30 % der Nennwärmeleistung betragen, beihandbeschickten Heizkesseln ist eine deutlich höhereTeilleistung zulässig. In diesem Fall hat der Herstellerin den technischen Informationen anzugeben, wie dieerzeugte Wärme abgeführt werden kann (z. B. in Ver-bindung mit einem Pufferspeicher).
Die DIN EN 303-5 schreibt auch vor, dass Heizkes-sel mit einem Typenschild versehen werden. Daraufmüssen folgende Informationen mindestens enthaltensein:- Name und Firmensitz des Herstellers, Hersteller-
zeichen,- Typ (Handelsbezeichnung),- Herstellnummer und Baujahr (Codierung zulässig),- Nennwärmeleistung bzw. Wärmeleistungsbereich
für jede zugelassene Brennstoffart,- Kesselklasse (nach DIN EN 303-5 sind 3 Klassen
möglich, in Deutschland ist nur die Klasse 3 zuläs-sig),
- maximal zulässiger Betriebsdruck in bar,- maximal zulässige Betriebstemperatur in °C,- Wasserinhalt,- Elektroanschluss (V, Hz, A), Leistungsaufnahme
in W.Außerdem wird eine Bedienungsanleitung verlangt,in der mindestens die folgenden Informationen ent-halten sein müssen:- Bedienung des Kessels, gefahrloses Beschicken,
Öffnen der Türen,- Reinigungsanweisung, Reinigungsintervalle,- Verhalten bei Störungen,- Wartung, Wartungsintervalle,- Brennstoffarten, zulässige Wassergehalte, Brenn-
stoffstückgröße, Schichtrichtung bei Scheitholz,- Maximale Füllhöhe im Füllraum,- Brenndauer für die zugelassenen Brennstoffarten
bei Nennwärmeleistung.Für den Installateur ist außerdem eine Montage-anleitung mit bestimmten technischen Informationenvorgeschrieben. Zusätzlich können noch Angaben ausanderen Normanforderungen notwendig sein.
8.2 Anforderungen an den Wärmeschutz und an die Anlagentechnik
Die wichtigste Energiesparvorschrift für Gebäudeund Heizung ist die am 1. Februar 2002 in Kraft getre-tene Energieeinsparverordnung (EnEV /8-9/); sie löstdie frühere Wärmeschutzverordnung und die Hei-zungsanlagenverordnung ab. Wesentliches Ziel derEnEV ist es, den Energiebedarf bei Neubauten umdurchschnittlich weitere 30 % auf den sog. Niedrigen-ergiehaus-Standard abzusenken. Sie erhält aber auchNachrüstanforderungen an den Baubestand.
Anders als die Wärmeschutzverordnung, die aufden Heizwärmebedarf abgestellt war, gibt die EnEV –
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
134
auf der Grundlage einer Gesamtbilanzierung derGebäudehülle und Anlagentechnik – als Hauptanfor-derung den höchstzulässigen Jahres-Primärenergie-bedarf vor. Dieser ganzheitliche Ansatz ermöglichtauch eine flexiblere Planung, denn ein niedrigererStandard beim baulichen Wärmeschutz kann durcheine effizientere Anlagentechnik ausgeglichenwerden – oder umgekehrt. Ein baulicher Mindestwär-meschutz muss dabei allerdings immer eingehaltenwerden, er ist in seinem Niveau mit den Anforderun-gen der alten Wärmeschutzverordnung vergleichbar/8-15/.
8.2.1 Anforderungen bei Altbauten
Die EnEV unterscheidet bei Nachrüstungen im Bau-bestand unter „bedingten“ und „unbedingten“ Anfor-derungen.
„Bedingte“ Anforderungen müssen erst durchge-führt werden, wenn bestehende Gebäude erweitertoder wenn Außenbauteile ersetzt, erneuert oder erst-malig eingebaut werden. Hierunter fallen z. B. derEinbau einer nachträglichen Dämmung der Außen-wände und des Daches sowie der Austausch vonFenstern. Diese Anforderungen sind wirtschaftlichvertretbar, da auch bei einer Sanierung der BauteileKosten anfallen würden.
„Unbedingte“ Nachrüstanforderungen sind auch imunveränderten Gebäudebestand erforderlich. Dazuzählen im Wesentlichen die Dämmung nicht begehba-rer aber zugänglicher Dachräume oder die Dämmungvon nicht gedämmten Heizungsrohren oder Warm-wasserleitungen bis Ende 2006. Weiterhin müssen alteHeizkessel für Öl oder Gas mit Einbaudatum vorOktober 1978 ebenfalls bis Ende 2006 ausgetauschtwerden. Diese Frist verlängert sich bis Ende 2008 beiHeizkesseln, die die Abgasverlustgrenzwerte einhal-ten oder deren Brenner nach dem 1. November 1996erneuert wurden. Sind allerdings bereits Niedertem-peratur- oder Brennwertkessel vorhanden, ist einAustausch nach der EnEV nicht erforderlich.
Die EnEV lässt Ausnahmen zu: Eigentümer vonWohngebäuden mit nicht mehr als zwei Wohnungen,von denen zum Zeitpunkt des Inkrafttretens dieserVerordnung (1. Februar 2002) eine vom Eigentümerselbst bewohnt wird, sind von den genannten „unbe-dingten“ Nachrüstanforderungen freigestellt. Nur imFalle eines Eigentümerwechsels muss mit einer Fristvon zusätzlich zwei Jahren ab dem Eigentumsüber-gang, frühestens jedoch nach Ablauf der o. g. FristEnde 2006 nachgerüstet werden /8-15/.
8.2.2 Anforderungen bei Neubauten
Neubauten müssen die Anforderungen der EnEV er-füllen und dürfen den maximalen Jahres-Primärener-giebedarf sowie den maximalen Transmissionswär-meverlust nach Anhang 1 EnEV /8-9/ nichtüberschreiten. Somit ist sowohl der Jahres-Primär-energiebedarf als auch der Transmissionswärmever-lust gebäudespezifisch zu berechnen und die wesent-lichen Berechnungsergebnisse müssen in einem„Energiebedarfsausweis“ zusammengestellt werden.Im Unterschied zum alten Wärmebedarfsausweiswerden nunmehr neben den gebäudespezifischen Da-ten auch die Kennwerte der Heizungsanlagen mit er-fasst. Bei Neubauten und wesentlichen baulichen Än-derungen ist der Energiebedarfsausweis Pflicht, beiAltbauten freiwillig. Die Begrenzung des Jahres-Pri-märenergiebedarfs gilt jedoch nicht für Gebäude, diezu mindestens 70 % durch Kraft-Wärme-Kopplung,durch erneuerbare Energien mittels selbsttätig arbei-tender Wärmeerzeuger oder überwiegend durch Ein-zelfeuerstätten beheizt werden /8-15/. Diese Gebäudedürfen lediglich den in der EnEV (§ 3 sowie Anhang1, Tabelle 1) vorgegebenen Höchstwert des Transmis-sionswärmeverlustes nicht überschreiten.
Die Bestimmung des Primärenergiebedarfs erfolgtdurch Addition des Heizwärmebedarfs mit demTrinkwasserwärmebedarf multipliziert mit einer sogenannten Anlagenaufwandszahl ep, wobei dieErmittlung von ep in einem komplizierten Berech-nungsverfahren nach DIN V 4701-10 /8-27/ erfolgt.Durch den Einsatz von biogenen Brennstoffen wiez. B. Holz lassen sich die Anforderungen der EnEVleichter einhalten als bei Einsatz von fossilen Energie-trägern, da der Primärenergiefaktor fp bei Holz mitdem besonders günstigen Wert 0,2 beziffert ist unddieser Wert multiplikativ zur Ermittlung der Anla-genaufwandszahl ep mit einfließt /8-27/.
8.3 Bauliche Anforderungen
Die Regeln für den Einbau einer Feststofffeuerungsind in der jeweiligen Länder-Feuerungsverordnungfestgelegt. Diese folgt einer „Musterfeuerungsverord-nung“ /8-12/ die einen möglichst einheitlichenStandard aller Länder-Feuerungsverordnungen inDeutschland sicherstellt. Geringe Abweichungen zuden im Folgenden dargestellten Anforderungen zwi-schen den Bundesländern sind möglich, daher emp-fiehlt sich in jedem Fall eine rechtzeitige Abstimmungmit dem zuständigen Kaminkehrer.
Rechtliche Anforderungen und Vorschriften
135
8.3.1 Verbrennungsluftversorgung
Bei raumluftabhängigen Feuerstätten, d. h. Feuerun-gen, die nicht über einen geschlossenen Luftkanal mitder Außenluft verbunden sind (gilt für fast alle Holz-feuerungen), ist eine ausreichende Verbrennungsluft-versorgung sicherzustellen. Diese Forderung ist er-füllt, wenn sich eine Tür ins Freie oder ein Fenster, dasgeöffnet werden kann, im Aufstellraum befindet oderdessen Rauminhalt bei mindestens 4 m3 je kW Ge-samtnennwärmeleistung liegt, wobei – bis zu einerGesamtnennwärmeleistung von 35 kW – auch eineVerbindung zu anderen Räumen mit Außenluftzutrittausreicht (d. h. über Undichtigkeiten der Türen, Lüf-tungsgitter oder Durchlasselemente). Für Feuerstättenüber 35 kW bis 50 kW werden dagegen eine oder zweiins Freie führende Öffnungen oder eine ent-sprechende Leitung mit mindestens 150 cm2 bzw.2 x 75 cm2 gefordert. Bei Feuerungen über 50 kW er-höht sich der geforderte Lüftungsquerschnitt um2 cm2 für jedes zusätzliches Kilowatt Nennwärmeleis-tung (Belüftungsanforderung nach FeuV § 3 /8-12/).
8.3.2 Aufstellort der Feuerung und dessen Nutzung als Brennstofflager
Aufstellort von Holzfeuerungen bis 50 kW. Für Ein-zelfeuerstätten und kleinere Zentralheizungsanlagenwerden zum Teil geringere Anforderungen an den
Aufstellort definiert. Sie sind in Abb. 8.2 dargestelltund werden nachfolgend zusammengestellt (vgl.hierzu auch Tabelle 8.2).- Feuerstätten dürfen nicht in Treppenräumen (außer
in Wohngebäuden mit nicht mehr als zwei Woh-nungen), in notwendigen Fluren und in Garagenaufgestellt werden.
- In Räumen mit Ventilatoren, wie Lüftungs- oderWarmluftheizungsanlagen, Dunstabzugshaubenoder Abluft-Wäschetrocknern dürfen Feuerstättennur unter bestimmten Bedingungen aufgestelltwerden, nämlich wenn ein gleichzeitiger Betriebder Feuerstätten und der luftabsaugenden Anlagendurch Sicherheitseinrichtungen verhindert wird,die Abgasführung durch besondere Sicherheitsein-richtungen überwacht wird.
- Die Feuerstätten müssen von Bauteilen aus brenn-baren Baustoffen und von Einbaumöbeln so weitentfernt oder so abgeschirmt sein, dass an diesenbei Nennwärmeleistung der Feuerstätten keinehöheren Temperaturen als 85 °C auftreten können.Andernfalls muss ein Abstand von mindestens40 cm eingehalten werden.
- Vor den Feuerungsöffnungen sind Fußböden ausbrennbaren Baustoffen durch einen Belag aus nicht-brennbaren Baustoffen zu schützen. Der Belagmuss sich nach vorn auf mindestens 50 cm und seit-lich auf mindestens 30 cm über die Feuerungsöff-nung hinaus erstrecken.
Abb. 8.2: Anforderung und Lagernutzung eines Aufstellraums für eine Holzfeuerstätte bis 50 kW Nennwärmeleistung (nach FeuV /8-12/)
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
136
- Bauteile aus brennbaren Baustoffen müssen –soweit sie im Strahlungsbereich liegen – von denFeuerraumöffnungen offener Kamine nach obenund nach den Seiten einen Abstand von mindestens80 cm haben. Bei Anordnung eines beiderseitsbelüfteten Strahlungsschutzes genügt ein Abstandvon 40 cm.
Heizräume für Feststofffeuerungen (über 50 kW).Ab einer Gesamt-Nennwärmeleistung von mehr als50 kW sind für Holzfeuerungen besondere Räume(Heizräume) erforderlich, sofern es sich nicht um frei-stehende Gebäude handelt, die allein dem Betrieb derFeuerung und der Brennstofflagerung dienen (z. B.Kesselhäuser). Die für Holzfeuerungen geltenden An-forderungen an Heizräume werden nachfolgend zu-sammengestellt (vgl. hierzu auch Tabelle 8.2):
- Die Heizräume dürfen nicht anderweitig genutztwerden (außer mit Wärmepumpen, Blockheizkraft-werken, ortsfesten Verbrennungsmotoren sowiezur Brennstofflagerung) und dürfen nicht mit Auf-enthaltsräumen (außer für Betriebspersonal) odermit Treppenräumen in unmittelbarer Verbindungstehen.
- Heizräume müssen mindestens einen Rauminhaltvon 8 m3 und eine lichte Höhe von 2 m haben. Siesollen einen Ausgang besitzen, der ins Freie oder ineinen Flur führt, der die Anforderungen an not-wendige Flure erfüllt. Die Türen müssen in Flucht-richtung aufschlagen.
- Mit Ausnahme nichttragender Außenwände müs-sen Wände, Stützen und Decken über und unterihnen feuerbeständig sein. Deren Öffnungen müs-sen, soweit sie nicht unmittelbar ins Freie führen,
Tabelle 8.2: Wegweiser zu den wichtigsten Anforderungen der Feuerungsverordnung (FeuV /8-12/) an den baulichen Raum eines Aufstell- oder Heizraumes für Feststofffeuerungen je nach Feuerung und Lagerraumnutzung
Nutzungsart
zulässige Varianten einer kombinierten Heizraum-/Brennstofflagerraum-Nutzung
1 2 3 4 5 6 7 8 9
nur Lager bis 15.000 kg (Holz) X X X X X X X X
nur Lager über 15.000 kg (Holz) X
zusätzlich bis 1.000 l Heizöllagerung X X
zusätzlich bis 5.000 l Heizöllagerung X X Xa Xa X
Feuerstätte für Holz bis 50 kW X X X
Feuerstätte für Holz über 50 kW X
Feuerstätte für Öl oder Gas über 50 kW Xa Xa
Anforderungen gemäß Feuerschutzverordnung (FeuV):
keine Anforderungen an Wände, Decken, Türen und Nutzung X X X
Raum muss gelüftet werden können X X X X X
Verbrennungsluftversorgung nach FeuV § 3 X X X X X
Raumlüftungsanforderungen nach FeuV § 6, (4) X
dichte und selbstschließende Türen X X X X
keine Öffnungen gegenüber anderen Räumen X X X X
keine anderweitige Nutzung X Xb Xb Xb Xb Xb
keine Leitungen durch die Wände X
Wände, Decken u. Stützen feuerbeständig (F90) X X
Türen selbstschließend und feuerhemmend (F30) X X
Türen öffnen in Fluchtrichtung X
Abstand Feuerstätte zum Brennstofflager: 1 m (oder Strahlenschutz)
X X X X X
Feuerstätte nicht im Ölauffangraum X X X
a. Werden im Heizungsraum (ab 50 kW) mehr als 1.000 l Heizöl gelagert, muss beim Notschalter für den Heizkessel eine Absperrvorrichtung für die Heizölzufuhr vorhanden sein.
b. außer zur Brennstofflagerung oder mit Wärmepumpen, Blockheizkraftwerken und ortsfesten Verbrennungsmotoren
Rechtliche Anforderungen und Vorschriften
137
mindestens feuerhemmende und selbstschließendeAbschlüsse haben. Trennwände zwischen Heizräu-men und den zum Betrieb der Feuerstätten gehö-renden Räumen mit gleichen Merkmalen sindhiervon ausgenommen.
- Heizräume müssen zur Raumlüftung jeweils eineobere und eine untere Öffnung ins Freie mit einemQuerschnitt von mindestens je 150 cm2 oder Leitun-gen ins Freie mit strömungstechnisch äquivalentenQuerschnitten haben (Belüftungsanforderung nachFeuV § 6, Abs.4).
- Lüftungsleitungen für Heizräume müssen eineFeuerwiderstandsdauer von mindestens 90 Minu-ten haben, soweit sie durch andere nicht zumBetrieb der Feuerstätten gehörende Räume führen.Die Lüftungsleitungen dürfen mit anderen Lüf-tungsanlagen nicht verbunden sein und nicht derLüftung anderer Räume dienen.
Brennstofflagerräume. Bis zu einer Menge von15.000 kg dürfen Holzbrennstoffe in einem Gebäudeoder Brandabschnitt ohne besondere Anforderungenan den Lagerraum bevorratet werden. Das entsprichteiner Menge von etwa- 34 Raummetern (Rm) Buchenscheitholz bzw. 49 Rm
Fichtenscheitholz (33 cm Scheite, geschichtet, luft-trocken, Wassergehalt 15 %),
- 51 m3 Buchenhackgut bzw. 77 m3 Fichtenhackgut(jeweils lufttrocken, Wassergehalt 15 %),
- 25 m3 Holzpellets (Wassergehalt 8 %).Im gleichen Lagerraum ist auch noch zusätzlich dieLagerung von bis zu 5.000 l Heizöl erlaubt. Das giltauch für die Lagerung in Aufstell- oder Heizräumen(Tabelle 8.2). Bei größeren Brennstoffmengen müssenspezielle Brennstofflagerräume mit feuerbeständigenWänden, Stützen und Decken (F 90) verwendetwerden (FeuV § 12 /8-12/); durch deren Decken undWände dürfen auch keine Leitungen geführt werden(ausgenommen Leitungen, die zum Betrieb dieserRäume erforderlich sind sowie Heizrohr-, Wasser-und Abwasserleitungen). Die Türen dieser speziellenBrennstofflagerräume (außer Türen ins Freie) müssenmindestens feuerhemmend und selbstschließend sein.
8.3.3 Abgasanlagen
Kamine. Im Gegensatz zu Gas oder Heizölfeuerun-gen, bei denen auch einfachere Abgasleitungen ver-wendet werden dürfen, müssen die Abgase aus Fest-stofffeuerungen in Kamine (Schornsteine) eingeleitetwerden. Dabei dürfen mehrere Feuerstätten an einen
gemeinsamen Kamin nur unter bestimmten Bedin-gungen angeschlossen werden (FeuV § 7 /8-12/), undzwar wenn- durch die Bemessung der lichten Querschnittsflä-
che, der Höhe und des Wärmedurchlasswiderstan-des die einwandfreie Ableitung der Abgase fürjeden Betriebszustand sichergestellt ist (Vermei-dung von gefährlichen Überdrücken gegenüberRäumen),
- bei Ableitung der Abgase unter Überdruck (d. h. imGebläsebetrieb) die Übertragung von Abgasen zwi-schen den Aufstellräumen ausgeschlossen ist undauch kein Austritt von Abgasen über andere nicht inBetrieb befindliche Feuerstätten stattfinden kannund
- die gemeinsame Abgasleitung aus nichtbrennba-ren Baustoffen besteht oder eine Brandübertragungzwischen den Geschossen durch selbsttätigeAbsperrvorrichtungen oder andere Maßnahmenverhindert wird.
Gemeinsame Kaminbenutzung. Feuerstätten mit Gebläseund Feuerstätten ohne Gebläse sollen nicht an eine ge-meinsame Abgasanlage angeschlossen werden, weiles beim gleichzeitigen Betrieb der Feuerstätten zu Be-einträchtigungen durch den Ventilatorbetrieb und zunegativen Effekten bei Winddruck in der Abgasanlagekommen kann. Wenn dennoch eine gemeinsameSchornsteinbenutzung vorgesehen ist (z. B. für meh-rere Holzfeuerungen in Altbauten), und die Einhal-tung der genannten Mindestvorschriften gewährleis-tet ist, gelten die Regeln nach DIN V 18 160 /8-18/: - Der Abstand zwischen der Einführung des unter-
sten und des obersten Verbindungsstückes solltenicht mehr als 6,5 m sein.
- Die Abgasanlagen dürfen hinsichtlich Brennstoffartgemischt belegt werden (z. B. Öl- und Holzfeuerun-gen an einem gemeinsamen Kamin), wenn die Ver-bindungsstücke der Feuerstätten für feste oderflüssige Brennstoffe eine senkrechte Anlaufstreckevon mindestens 1 m Höhe unmittelbar hinter demAbgasstutzen haben d. h., dass beispielsweise beieinem Kaminofen das Rauchrohr zum Teil nochsenkrecht im Wohnraum geführt werden muss.
- Bei Feuerstätten für feste Brennstoffe (Holzfeuerun-gen) müssen der senkrechte Teil der Abgasanlagedie Anforderung an Schornsteine und sämtlicheVerbindungsstücke die Anforderungen für festeBrennstoffe erfüllen.
An mehrfach belegte Abgasanlagen sollen nicht ange-schlossen werden:
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
138
- Raumluftabhängige Feuerstätten gemeinsam mitraumluftunabhängigen Feuerstätten, sofern sienicht den Anforderungen nach DVGW-MerkblattG 637 Teil 1: 1993 entsprechen.
- Feuerstätten mit Gebläse gemeinsam mit Feuerstät-ten ohne Gebläse.
- Feuerstätten mit Gebläse, soweit nicht alle Feuer-stätten im selben Aufstellraum angeordnet sindoder soweit nicht alle Feuerstätten in derselbenBauart ausgeführt sind.
- Feuerstätten, die oberhalb des 5. Vollgeschossesangeordnet sind, soweit nicht alle Feuerstätten imselben Raum aufgestellt sind.
- Feuerstätten mit Abgastemperaturen über 400 °C.- Offene Kamine nach DIN EN 13229.- Kaminöfen nach DIN EN 13240.- Feuerstätten in Aufstellräumen mit ständiger offe-
ner Verbindung zum Freien, z. B. mit Lüftungsöff-nungen, ausgenommen Feuerstätten im selbenAufstellraum.
Um für Bayern eine einheitliche Auslegungsgrund-lage für diese Sollvorgabe zu haben, hat das Bayeri-sche Kaminkehrerhandwerk ein entsprechendesMerkblatt erlassen. Demnach kann nur unter Berück-sichtigung von besonderen Randbedingungen ein An-schluss an eine gemeinsame Abgasanlage – be-schränkt auf einen wechselseitigen Betrieb der Feuer-
stätten – in Betracht kommen. Diese Regelung giltgrundsätzlich nicht für Neubauten, dort sind Kaminein genügender Zahl einzuplanen und vorzusehen. Einwechselseitiger Betrieb der Abgasanlage ist demnachunter Einhaltung der ohnehin geltenden baurechtli-chen Vorgaben (FeuV /8-12/, DIN 18 160 /8-18/; DINEN 13384-2 /8-17/ und der nachfolgenden Vorausset-zungen vertretbar (Merkblatt Bayerisches Kaminkeh-rerhandwerk /8-31/):- Die Regelung soll nur in Einfamilienhäusern ohne
Einliegerwohnung Anwendung finden, damit dieGewähr gegeben ist, dass nur ein Betreiber die Feu-erstätten bedient. Der Betreiber verpflichtet sich,den Einzelofen nicht zu beheizen, wenn der Heiz-kessel betrieben wird bzw. im umgekehrten Fall dieHeizungsanlage nicht in Betrieb zu nehmen, wennder Einzelofen beheizt wird.
- Die sichere Funktionsfähigkeit der Abgasanlagemuss bei allen möglichen Betriebszuständen gege-ben sein (Nachweismöglichkeit nach DIN EN13384-1).
- Die Feuerstätten dürfen nicht in Räumen mit stän-dig offener Verbindung zum Freien aufgestellt wer-den. Die Heizleistung der Feuerstätte mit Gebläse,darf 35 kW nicht übersteigen.
- In der Nutzungseinheit der Feuerstätten dürfensich keine Lüftungsanlagen befinden, die mit Hilfe
Tabelle 8.3: Wegweiser zu den (Mindest-)Anforderungen an die Abgasanlage je nach Feuerung(en) (nach FeuV /8-12/, und DIN 18 160 /8-18/ und Merkblatt Landesinnungsverband für das Bayerische Kaminkehrerhandwerk /8-31/)
Nutzungsart der AbgasanlageVarianten einer Kaminbelegung
1 2 3 4 5 6 7 8
Öl-/Gas-Feuerstätte (mit Gebläse) X X X
Holzfeuerung im Naturzuga X X X X
Holzfeuerung mit Gebläseb X X X X
zusätzliche Holzfeuerung im Naturzuga, c X
zusätzliche Holzfeuerung mit Gebläseb, c X
Mindestanforderung:
Abgasleitung X
Einzelkamin (holzfeuerungstauglich) X X X X X X X
zwei getrennte Kamine (z. B. doppelzügig) (X)d (X)d (X)d
gleichzeitiger Betrieb ist auszuschließene X X X X
gleichzeitiger Betrieb ist ggf. möglichf Xf
a. Einzelfeuerstätte ohne Gebläse (z. B. Kamin- oder Kachelofen) oder Scheitholzkessel im Naturzugbetrieb b. z. B. Holz-Pelletofen, Gebläse-Scheitholzkessel, Hackschnitzel- und Pellet-Zentralheizungskessel c. Die Zulässigkeit mehrerer Feuerungen ist individuell auf Grund von Berechnungen nach DIN EN 13384-2 /8-17/ festzustellen.d. bei gleichzeitigem Betriebe. z. B. durch temperaturgesteuerte Kaminfreigabe. Ein gleichzeitiger Betrieb am Einzelkamin ist hier nur mit baurechtlicher Ausnahmegenehmigung
sowie speziellem Sicherheitsgutachten oder Typenprüfung zulässig.f. Die Betriebssicherheit der Anlage einschließlich schornsteintechnischer Belange muss nachgewiesen sein (siehe Fußnote e).
Rechtliche Anforderungen und Vorschriften
139
von Ventilatorunterstützung Luft aus den Räum-lichkeiten absaugen.
- Zweckmäßigerweise wird am Rauchrohranschlussdes Einzelofens eine Absperrvorrichtung gegenRuß (Rußabsperrschieber) eingebaut, damit derRauchrohranschluss am Kamin abgedichtet werdenkann, wenn der Einzelofen nicht beheizt wird. Fürden Rußabsperrschieber ist ein Prüfzeugnis gemäßBauregelliste A, Teil 2, erforderlich.
- Die Verbrennungsluftklappe der nicht betriebenenFeuerstätte soll sich im geschlossenen Zustandbefinden.
Durch die gemeinsame Nutzung der Abgasanlagekann es zu Geräuschübertragungen und Geruchsbeläs-tigungen im Wohnbereich kommen. Bei einem erhöh-ten Rußanfall in der Abgasanlage steigt die Gefahr desAusstaubens an den Rauchrohranschlüssen. In Neu-bauten ist daher für eine kombinierte Nutzung ver-schiedener Feuerungen stets der Einbau eines mehrzü-gigen Kamins zu empfehlen (vgl. Tabelle 8.3).
Ein gleichzeitiger Betrieb von Feuerungen, die aneinem gemeinsamen Kamin angeschlossen sind, istdagegen nur unter besonderen Bedingungen zulässig.Hierzu bedarf es eines Berechnungsverfahrens nachDIN EN 13384-2 /8-17/ für die jeweilige Anlagenkom-bination.
Auch für den abwechselnden (d. h. nicht gleichzei-tigen) Betrieb an einem gemeinsamen Kamin werdenin der Praxis wie bereits am Beispiel des Merkblattsdes Bayerischen Kaminkehrerhandwerks beschrieben,meist spezielle Absperr- oder Sicherheitseinrich-tungen (Rauchrohrschieber) gefordert, die verhin-dern, dass Abgase über die zweite bzw. dritte nicht inBetrieb befindliche Feuerung in Wohn- oder Aufstell-räume gelangen können. Das entsprechende Merk-blatt wird am Heizkessel angebracht, damit derBetreiber an die Einhaltung der im Merkblatt genann-ten Bedingungen erinnert wird.
In der Praxis bedeutet diese Regelung beispiels-weise, dass ein Kaminofen, der zusammen mit einemHeizölkessel an einen gemeinsamen Kamin ange-schlossen ist, nur in der Übergangszeit betrieben wer-den darf, und auch nur dann, wenn der Heizkesselnicht gleichzeitig zur Brauchwassererwärmung ver-wendet wird. In solchen Fällen erfolgt die Brauchwas-sererwärmung nur zu bestimmten Tageszeiten (z. B.nur in den Morgenstunden bei ruhendem Kaminofen-betrieb), oder es ist eine solarthermische Brauchwas-serbereitung vorhanden. Vor Baubeginn bzw. vorErneuerung der Feuerungsanlage ist es daher aufjeden Fall ratsam, den zuständigen Bezirkskaminkeh-
rer zu kontaktieren und die geplanten Maßnahmenbereits im Vorfeld abzustimmen.
Anforderungen an Kamine. Im Unterschied zu Abgaslei-tungen müssen die für Holzfeuerungen gefordertenKamine (nach FeuV § 7 /8-12/) - gegen Rußbrände beständig sein (d. h. sie müssen
auch für das gelegentlich erforderliche gezielteAusbrennen von Teer- und Rußablagerungengeeignet sein, vgl. Kapitel 8.4),
- in Gebäuden, in denen sie Geschosse überbrücken,eine Feuerwiderstandsdauer von mindestens90 Minuten haben (F 90),
- unmittelbar auf dem Baugrund gegründet oder aufeinem feuerbeständigen Unterbau errichtet sein (esgenügt ein Unterbau aus nichtbrennbaren Baustof-fen für Kamine in Gebäuden geringer Höhe, fürKamine die oberhalb der obersten Geschossdeckebeginnen sowie für Kamine an Gebäuden),
- durchgehend sein; sie dürfen insbesondere nichtdurch Decken unterbrochen sein, und
- für die Reinigung Öffnungen mit Kaminreini-gungsverschlüssen haben.
Die Kamine müssen von Holzbalken einen Abstandvon mindestens 2 cm, bei einschaliger Ausführungmindestens 5 cm haben. Bei sonstigen Bauteilen ausbrennbaren Baustoffen beträgt der Mindestabstand5 cm (außer bei Bauteilen mit geringer Fläche, wiez. B. Fußleisten oder Dachlatten). Zwischenräume inDecken- und Dachdurchführungen müssen mit nichtbrennbaren Dämmstoffen ausgefüllt sein (z. B. Mine-ralwolle, Gasbeton). Verbindungsstücke zu Kaminen(z. B. das Rauchrohr eines Kaminofens im Wohn-raum) müssen von Bauteilen aus brennbaren Baustof-fen einen Abstand von mindestens 40 cm einhalten. Esgenügt ein Abstand von mindestens 10 cm, wenn dieVerbindungsstücke mindestens 2 cm dick mit nichtbrennbaren Dämmstoffen ummantelt sind. Wenndiese Verbindungsstücke zu Kaminen durch Bauteileaus brennbaren Baustoffen führen (z. B. durch Holz-decken), sind sie in einem Schutzrohr aus nichtbrenn-baren Baustoffen (z. B. Stahl) mit einem Abstand vonmindestens 20 cm zu führen oder in einem Umkreisvon mindestens 20 cm mit nicht brennbaren Dämm-stoffen zu ummanteln. Das führt beispielsweise dazu,dass für ein Verbindungsstück mit 15 cm Durchmes-ser eine Aussparung von 55 cm benötigt wird. Aus-nahmen von diesen Regeln (z. B. geringere Abstände)sind nur zulässig, wenn sichergestellt ist, dass keinbrennbarer Baustoff sich auf über 85 °C aufheizenkann (bei Nennwärmeleistung der Feuerstätte).
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
140
Für die Höhe der Mündungen von Kaminen geltenbestimmte Anforderungen, die auch in Abb. 8.3zusammengefasst sind: - Bei Dachneigungen bis einschließlich 20 Grad gilt
eine Mindesthöhe von 1 m über der Dachfläche.- Bei Dachneigungen von mehr als 20 Grad ist der
First die Bezugsgröße, die Kaminmündung musshier mindestens 40 cm höher sein.
- Bei Dachaufbauten, Öffnungen zu Räumen (z. B.Fenster) sowie ungeschützten Bauteilen aus brenn-baren Baustoffen (ausgenommen Bedachungen) ineinem Umkreis von 1,5 m müssen diese ummindestens 1 m überragt werden.
- Bei Feuerstätten für feste Brennstoffe in Gebäuden,die eine weiche Bedachung besitzen (z. B. Reed-dächer) muss der Kamin im Bereich des Firstesangeordnet sein und diesen um mindestens 80 cmüberragen.
- Speziell in Bayern gilt: Die Oberkanten von Lüf-tungsöffnungen, Fenstern oder Türen müssen ummindestens 1 m überragt werden, sofern sich diesein einem Umkreis von 15 m befinden (Abb. 8.3) unddie Feststofffeuerung eine Gesamtnennwärme-leistung bis 50 kW besitzt. Der Umkreis vergrößert
sich um 2 m je weitere angefangene 50 kW bis aufhöchstens 40 m.
Bei der Errichtung von Schornsteinen und beim An-schluss der Feuerung sind auch die in Kapitel 6.3 dar-gestellten technischen Grundlagen zu beachten.
8.4 Kaminkehrung
Nach dem Schornsteinfegergesetz /8-10/ sind Grund-oder Wohnungseigentümer verpflichtet, dem Bezirks-schornsteinfegermeister neu installierte Feuerungenzu melden und Zutritt zu den kehr- und überwa-chungspflichtigen Anlagen zu gewähren. Die Häufig-keit der Kehrung ist in der jeweiligen Kehrordnungder Länder geregelt (z. B. /8-13/); die Einheitlichkeitdieser Verordnungen in Deutschland regelt eine Mus-terverordnung. Eine Übersicht über die Kehrhäufig-keit von Holzfeuerungsanlagen bietet Tabelle 8.4.
Zusätzlich zur Kehrung werden die baurechtlichvorgeschriebenen Be- und Entlüftungseinrichtungenfür den Aufstellraum der Feuerung (vgl. Kapitel 8.3.1)einmal jährlich überprüft. Außerdem kann es – jenach Ermessen des Kaminkehrers – erforderlich sein,dass die Kaminanlage ausgebrannt wird. Dies erfolgtdann, wenn sich die Verbrennungsrückstände (z. B.Glanzruß, Teerablagerungen) nicht mit den üblichenKehrwerkzeugen entfernen lassen. Bei messpflichti-gen Feuerungsanlagen wird außerdem eine einmaligeoder eine jährlich wiederkehrende Emissionsmessungvom Bezirksschornsteinfegermeister durchgeführt(vgl. Kapitel 8.6.3).
Die für die Kehrung, Lüftungsprüfung, das Aus-brennen oder die Emissionsmessung anfallendenGebühren richten sich nach der Gebührenordnungder Kaminkehrer /8-14/. Beispielsweise hängt dieeigentliche Kehrgebühr von der Kaminhöhe und – beivorhandenen Rauchrohren – auch von deren Länge,der Anzahl und dem Winkel der Richtungsänderun-gen sowie dem Rauchrohrdurchmesser ab.
8.5 Zulässige Brennstoffe und deren Einsatzbereich
Brennstoffgruppen. Biomasse-Festbrennstoffe wer-den auf Grund ihrer unterschiedlichen genehmi-gungsrechtlichen Beurteilung im Bundes-Immissions-schutzgesetz verschiedenen Gruppen (Ziffern 3 bis 8)zugeordnet (nach § 3 (1) der 1. BImSchV /8-11/). Siesind nachfolgend zusammengestellt: - Ziffer 3: Torfbriketts, Brenntorf,
Abb. 8.3: Höhe und Abstände von Schornsteinmündun-gen (nach /8-18/, /8-12/). Unteres Bild: Anfor-derung gilt nur in Bayern
Rechtliche Anforderungen und Vorschriften
141
- Ziffer 3a: Grillholzkohle, Grillholzkohlebriketts,- Ziffer 4: naturbelassenes stückiges Holz einschließ-
lich anhaftender Rinde, beispielsweise in Form vonScheitholz, Hackschnitzel sowie Reisig oder Zap-fen,
- Ziffer 5: naturbelassenes nicht stückiges Holz, bei-spielsweise in Form von Sägemehl, Spänen, Schleif-staub oder Rinde,
- Ziffer 5a: Presslinge aus naturbelassenem Holz inForm von Holzbriketts entsprechend DIN 51 731/8-16/ (Ausgabe Mai 1993) oder vergleichbare Holz-pellets oder andere Presslinge aus naturbelassenemHolz mit gleichwertiger Qualität,
- Ziffer 6: gestrichenes, lackiertes oder beschichtetesHolz sowie daraus anfallende Reste, soweit keineHolzschutzmittel aufgetragen oder enthalten sindund Beschichtungen nicht aus halogenorganischenVerbindungen bestehen,
- Ziffer 7: Sperrholz, Spanplatten, Faserplatten odersonst verleimtes Holz sowie daraus anfallendeReste, soweit keine Holzschutzmittel aufgetragenoder enthalten sind und Beschichtungen nicht aushalogenorganischen Verbindungen bestehen,
- Ziffer 8: Stroh oder ähnliche pflanzliche Stoffe.Grundsätzlich können die genannten Brennstoffeauch in brikettierter oder pelletierter Form verwendetwerden. Bei der Herstellung solcher Presslinge dürfenallerdings keine Bindemittel verwendet werden; alsAusnahmen sind lediglich Bindemittel aus Stärke,pflanzlichem Paraffin oder Melasse zugelassen (§ 3 (4)1.BImSchV). Die unter Ziffer 5 genannten Holzpress-linge nach DIN 51 731 /8-16/ dürfen allerdings solcheBindemittel nicht enthalten. Allerdings werden in
Deutschland zur Zeit noch viele Holzpellets ausÖsterreich verkauft, bei deren Herstellung die nachÖNORM M 7135 /8-33/ maximal zulässige Menge anBindemitteln (z. B. Mais- oder Kartoffelstärke) von2 % zugesetzt werden darf.
Nicht näher definiert ist der Begriff „strohähnlich“(Ziffer 8). Gemäß der Interpretation der zuständigenBehörden handelt es sich hierbei um Energiepflanzenwie z. B. Schilf, Elefantengras, Heu oder Maisspindeln/8-35/. Getreidekörner fallen demnach nicht unter dieBrennstoffziffer 8, das Gleiche gilt auch für tierischesEinstreumaterial.
Einsetzbarkeit und Genehmigungspflicht. Für dieBrennstoffe der Ziffern 3 bis 8 sind unterschiedlicheEinsatzbereiche und Genehmigungsvorschriften zubeachten. Sie werden nachfolgend zusammengefasst.
Naturbelassene Holzbrennstoffe (Ziffer 4, 5 und 5a). Holz-feuerungen (für naturbelassene Holzbrennstoffe) mitweniger als 1.000 kW Nennwärmeleistung könnenohne emissionsschutzrechtliche Genehmigung errich-tet werden. Als naturbelassen gilt „Holz, das aus-schließlich mechanischer Bearbeitung ausgesetzt warund bei seiner Verwendung nicht mehr als nur uner-heblich mit Schadstoffen kontaminiert wurde“(§ 2 1. BImSchV /8-11/). Neben den forstlichen Ernte-rückständen oder den Nebenprodukten der Sägein-dustrie können naturbelassene Holzbrennstoffe auchaus Gebrauchtholz (Alt- oder Recyclingholz) stam-men; für den Einsatz in nicht genehmigungspflichti-gen Kleinanlagen kann hier allerdings der Nachweis
Tabelle 8.4: Häufigkeit der Kehrung von Schornsteinen für Holzfeuerungen (nach /8-13/)
Häufigkeit Anlagenart bzw. Einsatzfall
4-mal jährlich - Kamine für Feuerungen, die ganzjährig regelmäßig benutzt werden (d. h. nahezu tägliche Benutzung außer z. B. in Urlaubs- und Abwesenheitszeiten bzw. bei gewerblicher Nutzung an den arbeitsfreien Wochenenden). Zu den ganzjährig benutzten Anlagen zählen in der Regel die Scheitholzkessel, jedoch nicht die jährlich über-wachten mechanisch beschickten Anlagen (hier nur 2-malige Kehrung).
3-mal jährlich - Kamine für feste und flüssige Brennstoffe, die nur in der üblichen Heizperiode (ca. 1. Oktober bis 30. Juni) benutzt werden (ohne Unterscheidung zwischen privater oder gewerblicher Nutzung)
2-mal jährlich - Holzfeuerungen, die jährlich überwacht werden (z. B. Holzhackschnitzelfeuerungen > 15 kW, vgl. Kapitel 8.6.3)- Kamine, die nur zeitweise benutzt werden, d. h. zum Beispiel als Zusatzheizung, die in den Übergangszeiten
(Frühjahr/Herbst) auch regelmäßig im Einsatz ist (z. B. Einzelfeuerstätten) oder Anlagen in regelmäßig benutz-ten Wochenend- und Gartenhäuserna
1-mal jährlich - Kamine, die nur selten benutzt werden (d. h. eine anderweitige Vollbeheizung wird vorausgesetzt, oder es han-delt sich um Anlagen in Schlafräumen, Wochenend- oder Gartenhäusern, die nur in Ferienzeiten genutzt wer-den). Eine seltene Benutzung ist in der Regel auch bei offenen Kaminen gegeben.
- Rauchrohre von Zentralheizungsanlagen (d. h. frei in Räumen zum Kamin hin verlaufende Verbindungs-stücke), wobei Warmluftheizungen, die mehrere Räume beheizen, hierbei nicht als Zentralheizungen gelten
a. Bei weniger als 45 Betriebstagen pro Jahr wird nur einmal gemessen, bei mehr als 90 Betriebstagen dreimal.
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
142
der Unbedenklichkeit gefordert werden (Altholzver-ordnung /8-7/).
Nicht-naturbelassene Holzbrennstoffe (Ziffer 6 und 7). Zuden nicht-naturbelassenen Brennstoffen mit Einsatz-möglichkeit im Kleinanlagenbereich (unter 1.000 kW)zählen Schreinereiabfälle und Reste aus der Verarbei-tung von Holzwerkstoffen, die aber nicht mit halo-genorganischen Verbindungen verunreinigt sein dür-fen. Ihr Einsatz ist nach § 6 der 1.BImSchV /8-11/ nurzulässig in Anlagen ab 50 kW Nennwärmeleistung,und es muss sich dabei – sofern die Leistung unter1.000 kW liegt – um Anlagen der holzbe- und -verar-beitenden Betriebe handeln (vgl. auch Tabelle 8.6).
Stroh (Ziffer 8). Bei Stroh oder strohähnlichen Brenn-stoffen der Ziffer 8 (z. B. Heu, Miscanthus) setzt dieGenehmigungspflicht gemäß 4. BImSchV (Sp. 2Abs. 1.3) bereits bei 100 kW Feuerungswärmeleistungein (vgl. auch Tabelle 8.5). Bis 1.000 kW wird hierfürnoch das sogenannte „vereinfachte“ Verfahren ange-wendet, das heißt, dass bei Planung und Errichtungder Anlage auf eine öffentliche Auslegung zur Bür-gerbeteiligung gemäß BImSchG § 10 verzichtet wer-den kann. In der Praxis stellt jedoch auch diesesvereinfachte Verfahren eine – verglichen mit Holz-feuerungen, die noch bis 1.000 kW genehmigungsfreisind – relativ große Hürde dar. Sie führt dazu, dassStrohfeuerungen zwischen 100 und ca. 1.000 kW Leis-tung in Deutschland nahezu nicht vorkommen.
Körner (Getreide, Raps etc.). Die Zulässigkeit von Kör-nern in nicht-genehmigungspflichtigen Feuerungenist nicht eindeutig geklärt. Zwar können sie im Ge-misch mit Stroh (z. B. als Getreide-Ganzpflanzen) ein-gesetzt werden, da es sich hierbei um einen „stroh-ähnlichen“ Brennstoff nach Ziffer 8 handelt. Beialleiniger Verwendung von Körnern werden diese je-doch von den Genehmigungsbehörden meist nicht alsstrohähnlich angesehen.
Bei derartigen Brennstoffen besteht aber die Mög-lichkeit einer Ausnahmegenehmigung durch diezuständige Behörde (d. h. durch das Landratsamtbzw. die Kreisverwaltungsbehörde). Eine solche Aus-nahme kann auf Antrag des Betreibers im Einzelfallauf Basis von § 20 der 1. BImSchV zugelassen werden,wenn die Anforderungen der 1. BImSchV wegenbesonderer Umstände zu einer unbilligen Härte füh-ren und schädliche Umwelteinwirkungen nicht zubefürchten sind /8-11/. Die Handhabung dieser Aus-nahmegenehmigung ist Ländersache; neben demLand Bayern haben bislang lediglich die Länder
Nordrhein-Westfalen und Baden-Württemberg ein-heitliche Auflagen für solche Ausnahmegenehmigun-gen festgelegt. Sie sind nachfolgend am Beispiel Bay-ern zusammengestellt /8-5/:- Getreideganzpflanzen oder Getreidekörner dürfen
nur von Anbauflächen stammen, die mindestens 1Jahr lang nicht mit chloridhaltigen Mineraldünge-mitteln gedüngt wurden,
- Besondere Emissionsbegrenzungen, nachzuweisendurch nach Prüfzeugnissen (nach DIN EN 303-5):NOx: 500 mg/Nm3 (13 % O2)Staub: 75 mg/Nm3 (13 % O2),
- Staub-Emissionsbegrenzungen bei wiederkehren-den Messungen (Kaminkehrer):bis 50 kW: 100 mg/Nm3 (13 % O2)über 50 bis 100 kW: 75 mg/Nm3 (13 % O2),
- CO-Emissionsbegrenzungen bei wiederkehrendenMessungen (Kaminkehrer):bis 50 kW: 1,0 g/Nm3 (13 % O2)über 50 bis 100 kW: 0,5 g/Nm3 (13 % O2),
- Einsatz nur in Betrieben der Land- und Forstwirt-schaft, Gartenbau, Agrargewerbe.
Neben den rechtlichen Bedenken ist der Einsatz vonKörnern in Kleinanlagen auch mit erheblichen techni-schen Risiken verbunden, die meist auf den höherenAschegehalt und die niedrigen Ascheerweichungs-temperaturen zurückzuführen sind (vgl. Kapitel 6).
Mist aus der Tierhaltung. Hierbei handelt es sich z. B.um Pferdemist, der auf Basis von Sägemehl oderStroh anfällt und gelegentlich bei der Entsorgung Pro-bleme bereitet. Für derartiges Material gilt die gleicheEinschätzung wie für die oben genannten Körner.Auch hier ist ein legaler Einsatz als Brennstoff nurüber die erwähnte Ausnahmegenehmigung nach § 20der 1. BImSchV möglich. Einheitliche Auflagen derLänder existieren hier jedoch bislang noch nicht.
Altholz. Für das aus dem Recycling stammende Alt-holz (auch „Gebrauchtholz“) gelten zum Teil spezielleRegelungen. Nach der neuen Altholzverordnungwird es vier Altholzklassen zugeordnet /8-7/: - Kategorie A I: naturbelassenes oder lediglich
mechanisch bearbeitetes Altholz, das bei seiner Ver-wendung nicht mehr als unerheblich mit holzfrem-den Stoffen verunreinigt wurde (entspricht Ziffer 4und 5 der 1. BImSchV),
- Kategorie A II: verleimtes, gestrichenes, beschichte-tes, lackiertes oder anderweitig behandeltes Altholzohne halogenorganische Verbindungen in derBeschichtung und ohne Holzschutzmittel (ent-spricht Ziffer 6 und 7 der 1. BImSchV),
Rechtliche Anforderungen und Vorschriften
143
- Kategorie A III: Altholz mit halogenorganischenVerbindungen in der Beschichtung ohne Holz-schutzmittel,
- Kategorie A IV: mit Holzschutzmitteln behandeltesAltholz, wie Bahnschwellen, Leitungsmasten, Hop-fenstangen, Rebpfähle sowie sonstiges Altholz, dasauf Grund seiner Schadstoffbelastung nicht denAltholzkategorien A I, A II oder A III zugeordnetwerden kann, ausgenommen PCB-Altholz.
Unbelastetes Altholz der Kategorie A I kann – da esmit den oben genannten Brennstoffen der Ziffern 4und 5 der 1. BImSchV vergleichbar ist – auch in Klein-anlagen ohne Leistungsbegrenzung eingesetzt wer-den. Der Nutzer solchen Holzes muss dessen Unbe-denklichkeit sicherstellen; das geschieht durchSichtkontrolle und Sortierung. Bei den Gebrauchthöl-zern der Kategorie A I handelt es sich in der Regel umEuropaletten, Einwegpaletten, Industriepaletten ausVollholz sowie aus Vollholz hergestellte Transportkis-ten, Verschläge, Obstkisten, Kabeltrommeln, Möbelund Kücheneinrichtungen. Hölzer der Kategorie A IIkönnen ebenfalls in Kleinanlagen eingesetzt werden,sofern es sich hierbei um Anlagen der Holzbe- oder-verarbeitung handelt. Alle übrigen Althölzer sindnur in genehmigungspflichtigen Anlagen über100 kW Feuerungswärmeleistung erlaubt.
8.6 Anforderungen, Emissionsbegrenzungen und -überwachung
8.6.1 Anforderungen an den Anlagenbetrieb
Aus den Verordnungen zum Immissionsschutz undden dazugehörigen Erläuterungstexten lassen sichbestimmte generelle Anforderungen an die Anlagen-ausstattung und den Betrieb von Holzfeuerungenableiten. Sie sind nachfolgend zusammengefasst.
Brennstofffeuchte. Die in handbeschickten Biomasse-feuerungen eingesetzten Brennstoffe müssen in luft-trockenem Zustand sein (§ 3 (3) 1. BImSchV /8-11/).Unter günstigen Lagerbedingungen kann davon aus-gegangen werden, dass Scheitholz, das im Winter ge-schlagen und gespalten wurde, im Herbst nach einerLagerdauer von neun Monaten schon ofenfertig ge-trocknet ist. Das zeigen mehrjährige Messungen imsüddeutschen Klimaraum /8-30/. Voraussetzunghierzu ist allerdings die Wahl eines trockenen windi-gen Lagerortes mit ausreichendem Abstand der abge-deckten Holzstapel voneinander und von Hauswän-
den; diese Bedingungen sind beispielsweise bei einerLagerung im Wald nicht gegeben (vgl. Kapitel 3.4.2.1).Eine nach Holzarten differenzierte Festlegung derMindestlagerdauer ist unter günstigen Bedingungennicht erforderlich /8-30/. Derartige Empfehlungen wer-den jedoch in der 1. Bundesimmissionsschutzverord-nung (kommentierte Fassung) gegeben (nach /8-35/),darin wird als Faustregel vom Erreichen des luft-trockenen Zustands nach- 1 Jahr (Pappel, Fichte),- 1,5 Jahren (Linde, Erle, Birke),- 2 Jahren (Buche, Esche, Obstbäume),- bzw. 2,5 Jahren (Eiche)ausgegangen.
Brennstoffbeschränkungen für Kleinstanlagen (bis 15 kW).In Holzfeuerungen bis 15 kW Nennwärmeleistungdürfen nach § 5 der 1. BImSchV /8-11/ nur naturbelas-sene stückige Holzbrennstoffe der Brennstoffziffern 4und 5a verwendet werden, d. h. Scheitholz, Hack-schnitzel, Reisig, Zapfen oder Holzpellets und -bri-ketts. Andere naturbelassene Holzbrennstoffe wieSägemehl, Späne, Schleifstaub oder Rinde scheidensomit aus. Das Gleiche gilt auch für Stroh- oder son-stige Pellets, da diese nicht – wie gefordert – der DIN51 731 /8-16/ entsprechen. Ebenfalls ausgeschlossensind Getreide- oder Rapskörner. Bei Kochheizherdenoder Kachelöfen ohne Heizeinsatz (Grundöfen) geltendie genannten Brennstoffbeschränkungen auch, wenndie 15 kW-Grenze überschritten wird (vgl. § 6 (4),1. BImSchV /8-11/). Neben den Holzbrennstoffen sindprinzipiell auch Braun- und Steinkohlebrennstoffe er-laubt, sofern diese nach Angabe des Herstellers geeig-net sind.
Dauereinsatz. Offene Kamine dürfen nicht zum regel-mäßigen Heizen sondern nur gelegentlich betriebenwerden (§ 4 (3) 1. BImSchV /8-11/). In ihnen ist auchdie Nutzung von Braun- oder Steinkohlebrikettsuntersagt. Das gilt jedoch nicht für Kamine, die mitgeschlossenem Feuerraum betrieben werden, wennderen Wärmeabgabe bestimmungsgemäß überwie-gend durch Konvektion erfolgt.
Vollastbetrieb und Wärmespeicheranforderung. Handbe-schickte Biomasse-Feuerungsanlagen mit flüssigemWärmeträgermedium (Zentralheizungsanlagen) sindgrundsätzlich bei Volllast zu betreiben. Hierzu ist einausreichend bemessener Wärmespeicher (Pufferspei-cher) einzusetzen. Diese Forderung gilt nicht, wenn essich um eine Anlage handelt, die die in Kapitel 8.6.2dargestellten Emissionsanforderungen auch im Teil-
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
144
lastbetrieb, d. h. bei gedrosselter Verbrennungsluftzu-fuhr, erfüllt (§ 6 (3), 1. BImSchV /8-11/). In der Praxisist jedoch davon auszugehen, dass auf einen Puffer-speicher aus technischen Gründen und wegen des ge-stiegenen Betriebskomforts nicht verzichtet werdenkann.
Wärmespeicherdimensionierung. Über die Dimensionie-rung der Wärmespeicher für nicht-teillastfähige Zen-tralheizungskessel werden in der 1. BImSchV keinedefinitiven Vorschriften gemacht. Lediglich in der fürdas Kaminkehrerhandwerk kommentierten Fassungder Verordnung werden mindestens 25 l Speichervo-lumen je Kilowatt Nennwärmeleistung gefordert/8-35/. In der Praxis wird diese Minimalanforderungoft als nicht ausreichend – auch nicht für teillastfähigeAnlagen – angesehen; beispielsweise wird für die Be-antragung von öffentlichen Fördermitteln für Scheit-holzkessel ein Mindestvolumen von 55 l/kW gefordert/8-3/; die meisten Praxisempfehlungen liegen sogarbei 100 l/kW, d. h., dass eine Scheitholzfeuerung mit
25 kW Nennwärmeleistung über ein Speichervolu-men von 2.500 l verfügen sollte.
8.6.2 Emissionsbegrenzungen
Die Schadstoffemissionen von Feuerungen für festeBiomassebrennstoffe sind im Bundes-Immissions-schutzgesetz durch die Bundes-Immissionsschutzver-ordnung (1. BImSchV.) und – bei größeren Anlagen-leistungen – durch die Technische Anleitung zurReinhaltung der Luft (TA Luft) begrenzt. Die darinfestgelegten Maximalwerte sind in Tabelle 8.5 zusam-mengestellt.
Für Anlagen bis 15 kW Nennwärmeleistung wur-den keine Emissionsbegrenzungen festgelegt, somitbesteht hier auch keine Messpflicht (vgl. Kapitel8.6.3). Hier gelten lediglich die allgemeinen Anforde-rungen der 1. BImSchV (§ 4), wonach die Abgasfahnevon Anlagen für feste Brennstoffe im Dauerbetriebgrundsätzlich einen helleren als den Grauwert 1 der
Tabelle 8.5: Emissionsgrenzwerte bei der Verfeuerung von naturbelassenen biogenen Festbrennstoffen (nach /8-11/ bzw. /8-8/); Emissionswerte bezogen auf Abgas im Normzustand (Nm³) bei 0 °C und 1.013 mbar
Anlagenleistung N/Fa relevanteVorschrift
Bezugs-sauerstoffVol. % O2
Emissionsbegrenzung
CO(g/Nm³)
Ges.-Cb
(mg/Nm³)NOx
c
(mg/Nm³)
Staub(mg/Nm³)
Emissionswerte bei der Verfeuerung von naturbelassenem Holz:
bis 15 kW N 1. BImSchV keine Begrenzung (außer „heller als Grauwert 1“)d
15 – < 50 kW N 1. BImSchV 13 4 - - 150
50 – < 150 kW N 1. BImSchV 13 2 - - 150
150 – < 500 kW N 1. BImSchV 13 1 - - 150
500 – < 1000 kW N 1. BImSchV 13 0,5 - - 150
1 – < 2,5 MW F TA Luftf 11 0,15e 10 250c 100
2,5 – < 5 MW F TA Luftf 11 0,15 10 250c 50
5 – < 50 MW F TA Luftf 11 0,15 10 250c 20
Emissionswerte bei der Verfeuerung von Stroh und ähnlichen pflanzlichen Stoffeng:
15 – < 100 kW N 1. BImSchV 13 4 - - 150
100 kW – < 1 MWg F TA Luftf 11 0,25 50 500 50
1 – < 50 MWg F TA Luftf 11 0,25e 50 400 20
a. Mit Anlagenleistung ist hier gemeint: N Nennwärmeleistung, d. h. die höchste von der Feuerungsanlage im Dauerbetrieb nutzbar abgegebene Wärme-menge je Zeiteinheit (wird vom Hersteller unter Angabe des Brennstoffs festgelegt) F Feuerungswärmeleistung, d. h. der auf den unteren Heizwert bezogene Wärmeinhalt des Brennstoffs, der einer Feuerungsanlage im Dauerbetrieb je Zeiteinheit zugeführt werden kann.
b. Die Emission flüchtiger organischer Kohlenstoffverbindungen (engl. VOC) wird als „Gesamtkohlenstoff“ (Ges.-C) angegeben.c. angegeben als Stickstoffdioxid (NO2)d. allgemeine Anforderung der 1. BImSchV: Abgasfahne muss heller sein als „Grauwert 1“ (Grauwertskala in Anlage 1 zur 1. BImSchV)e. Bis 2,5 MW Feuerungswärmeleistung gilt der Grenzwert nur bei Betrieb mit Nennlast.f. TA-Luft, novellierte Fassung vom 24. Juli 2002 /8-8/.g. Bei Feuerungen für Stroh und ähnliche Brennstoffe sind ab 100 kW Feuerungswärmeleistung außerdem für PCDD/F (Dioxine und Furane) eine
Begrenzung von 0,1 ng TE/Nm3 und für gasförmige anorganische Chlorverbindungen (angegeben als HCl) von 30 mg/Nm3 einzuhalten /8-8/.
Rechtliche Anforderungen und Vorschriften
145
sogenannten „Ringelmann-Skala“ (vgl. hierzu1. BImSchV, Anlage 1) erreichen muss.
Zwischen 15 und 1.000 kW Nennwärmeleistunggelten für Holzfeuerungen lediglich Kohlenmon-oxid(CO)- und Staubgrenzwerte, die je nach Anlagen-leistung abgestuft festgelegt wurden (Tabelle 8.5).Abweichend davon wurden für „Stroh und ähnlichepflanzliche Stoffe“ (Brennstoffziffer 8) besondererechtliche Anforderungen festgelegt. Bis 100 kWNennwärmeleistung gelten zwar einheitlich die glei-chen Grenzwerte wie bei Holzfeuerungen bis 50 kW;ab 100 kW Leistung (hier: Feuerungswärmeleistung,vgl. Tabelle 8.5) erhöhen sich jedoch die Anforderun-gen, da die Anlagen in den Gültigkeitsbereich derTA Luft fallen. Neben den deutlich strengeren Emissi-onsbegrenzungen (Tabelle 8.5) ändert sich damit auchder Sauerstoff-Bezugswert von 13 auf 11 % O2; dazwi-schen liegt der Faktor 1,25, d. h. dass beispielsweiseein Staubgrenzwert von 150 mg/Nm3 bei 11 % O2einer Konzentration im Abgas von 120 mg/Nm3 bei13 % O2 entspricht. Zusätzlich müssen genehmi-gungspflichtige Strohfeuerungen (über 100 kW) auchBegrenzungen bei den organischen Kohlenstoffver-bindungen sowie bei den Stickstoffoxiden (NOx) ein-halten.
Für die Verbrennung von gestrichenem, lackiertemoder beschichtetem Holz (Ziffer 6) und Sperrholz,Spanplatten, Faserplatten oder verleimtem Holz(Ziffer 7), die nur in Anlagen der holzbe- und -verar-beitenden Betriebe und auch nur ab einer Nennwär-meleistung von 50 kW zulässig sind, gelten strengereGrenzwerte für Kohlenmonoxid (Tabelle 8.6). Die Ein-haltung der Emissionsgrenzwerte wird hier jährlichvom Bezirkskaminkehrermeister festgestellt, unab-hängig davon, ob es sich um eine hand- oder automa-tisch beschickte Feuerung handelt.
8.6.3 Emissionsüberwachung
Alle Biomasse-Feststofffeuerungen in Zentralhei-zungsanlagen über 15 kW Nennwärmeleistung unter-liegen einer Messpflicht, lediglich Einzelfeuerstättenmit einer Nennwärmeleistung bis 11 kW für die Be-heizung eines Einzelraumes oder für die ausschließli-che Brauchwasserbereitung sind davon befreit (§ 14,1. BImSchV). Die anfallenden Kosten für die Überwa-chungsmessungen müssen vom Anlagenbetreiberübernommen werden. An hand- und automatisch be-schickte Feuerungen werden zum Teil unterschiedli-che Überwachungsanforderungen gestellt.
Handbeschickte Scheitholzfeuerungen. Bei handbe-schickten Scheitholzfeuerungen für naturbelassenestückige Brennstoffe (Brennstoffziffer 4) wird die Ein-haltung der in Tabelle 8.5 genannten Grenzwerte nureinmalig und zwar innerhalb von 4 Wochen nach derInbetriebnahme vom Bezirkskaminkehrermeister fest-gestellt. Wenn die Emissionsanforderungen nicht ein-gehalten werden, erfolgt innerhalb von 6 Wochen eineWiederholungsmessung. Von dieser Messverpflich-tung sind alle Holz-Zentralheizungsanlagen mit mehrals 15 kW Nennwärmeleistung betroffen. Da für Anla-gen bis 15 kW Nennwärmeleistung keine Emissions-begrenzungen festgelegt wurden, besteht bei ihnenauch keine Messpflicht.
Bei handbeschickten Anlagen, die in holzbe- und-verarbeitenden Betrieben ab 50 kW Nennwärmeleis-tung auch für gestrichene, lackierte oder beschichteteHölzer (Brennstoffziffer 6) oder für Sperrholz, Span-platten, Faserplatten oder verleimtes Holz (Brenn-stoffziffer 7) zulässig sind, besteht – wie bei denmechanisch beschickten Anlagen – eine jährlich wie-derkehrende Messpflicht. Das gilt auch, wenn es sichnicht um eine Zentralheizungsanlage sondern umeine Warmluftheizung eines gewerblichen Holzverar-beiters (z. B. Schreinerei) handelt.
In beiden Fällen sind die Messungen stets imungestörten Dauerbetriebszustand der Feuerungsan-lage bei Nennwärmeleistung oder ersatzweise bei derhöchsten einstellbaren Wärmeleistung durchzuführen(1. BImSchV, Anlage III). Handelt es sich allerdingsum eine teillastfähige Anlage, die ohne ausreichenddimensioniertem Wärmespeicher betrieben wird, soist die Messung im Teillastbereich durchzuführen. Bei
Tabelle 8.6: Emissionsgrenzwerte bei der Verfeuerung von gestrichenem, lackiertem oder beschichtetem Holz (Ziffer 6) und Sperrholz, Spanplatten, Faserplatten oder verleimtem Holz (Ziffer 7) in Anlagen der holzbe- und -verarbeitenden Betriebe; Emissionsangaben bezogen auf Abgas im Normzustand (Nm³) bei 13 % O2 (nach /8-11/)
Anlagen-Nenn-wärmeleistung
(kW)
Emissionsbegrenzung
CO(g/Nm³)
Ges.-C(mg/Nm³)
NOx(mg/Nm³)
Staub(mg/Nm³)
< 50 Brennstoffe nicht zugelassen
50–100 0,8 - - 150
>100–500 0,5 - - 150
>500–1.000 0,3 - - 150
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
146
den übrigen Anlagen wird versucht, niedrige Lastzu-stände während der Messung zu vermeiden, da sichder Schadstoffausstoß – zumindest beim Kohlenmon-oxid – in der Regel erhöht.
Die allgemeine Anforderung der 1. BImSchV (§ 4),wonach die Abgasfahne von Anlagen für feste Brenn-stoffe im Dauerbetrieb grundsätzlich einen hellerenals den Grauwert 1 der sogenannten „Ringelmann-Skala“ erreichen muss (vgl. hierzu 1. BImSchV,Anlage 1), wird nicht regelmäßig überprüft. Hierbeihandelt es sich um einen eher selten verwendetenMessparameter, der hauptsächlich im Streitfall, wiezum Beispiel bei Belästigungen in der Nachbarschaft,zur Anwendung kommt. Die mit einem hohenGrauwert gemessene Rußbildung weist auf einenbesonders unvollständigen Verbrennungsprozess mitentsprechender hohen Geruchsbelästigungen hin.Messungen des Grauwertes können auch bei nichtmesspflichtigen Anlagen bis 15 kW Nennwärmeleis-tung vorgenommen werden.
Mechanisch beschickte Anlagen. Bei mechanisch(automatisch) beschickten Holz-Zentralheizungs-anlagen von mehr als 15 kW Nennwärmeleistungmuss die Einhaltung der Emissionsgrenzwerte(Tabelle 8.5) im Betrieb jährlich wiederkehrend nach-gewiesen werden (§ 15, 1. BImSchV). Kleinere Anla-gen bis einschließlich 15 kW – darunter fallen vielePelletkessel und neuerdings auch einige Holzhack-schnitzelfeuerungen – sind dagegen von der wieder-kehrenden Überwachung befreit; das gilt auch für dieErstmessungen nach der Inbetriebnahme, da für dieseLeistungsklasse keine Emissionsbegrenzungen festge-legt wurden.
Bei Anlagen mit einer Nennwärmeleistung vonweniger als 1.000 kW werden die Überwachungsmes-sungen vom Bezirkskaminkehrermeister durchge-führt. Bei automatisch beschickten Feuerungsanlagenfür „Stroh und ähnliche Brennstoffe“ (Brennstoffziffer8) gilt dies jedoch nur bis <100 kW. Strohfeuerungenhöherer Anlagenleistung werden außerdem nur nochalle 3 Jahre überprüft (nach der vorgeschriebenenErstmessung, vgl. BImSchG § 28 /8-4/). Da diese Mes-sung aber nicht vom Kaminkehrer, sondern voneinem speziellen hierfür zugelassenen Prüfinstitutdurchgeführt wird, sind die anfallenden Kosten umein Vielfaches höher, zumal dabei auch eine Vielzahlweiterer Messgrößen erfasst wird.
Ausnahmen von der jährlichen Messpflicht beste-hen – wie bei den Scheitholzfeuerungen – wenn dieFeuerung jährlich bis zu höchstens 300 Stunden undausschließlich zur Trocknung von selbstgewonnenenErzeugnissen in landwirtschaftlichen Betrieben einge-setzt wird, wobei die Trocknung über Wärmeaustau-scher erfolgen muss. Im letzteren Fall wird nur injedem dritten Jahr durch den Bezirksschornsteinfeger-meister gemessen (§ 15 (2), 1. BImSchV).
Der zuständige Kaminkehrer kündigt die Mes-sung, d. h. den voraussichtlichen Messtermin, zwi-schen 8 bis 6 Wochen vorher schriftlich an. Die Mes-sung findet im ungestörten Dauerbetriebszustand beiNennwärmeleistung oder ersatzweise bei der höch-sten einstellbaren Wärmeleistung statt. Eine Messungwährend einer Betriebsphase mit zu geringer Leis-tungsabnahme (z. B. im Sommer) wird in der Regelvermieden, da die Messergebnisse unter solchenBetriebsbedingungen erfahrungsgemäß schlechterausfallen.
147
99
Kosten der
Festbrennstoffnutzung
9.1 Brennstoffpreise und -kosten
Die meisten in Kleinanlagen einsetzbaren Bio-massebrennstoffe werden zu kalkulierbaren Markt-preisen angeboten, so dass die Kosten für deren Be-schaffung durch Anfrage bei den jeweiligenAnbietern festgestellt werden können. Nachfolgendwerden einige Orientierungswerte zu den Marktprei-sen zusammengestellt. Dabei ist darauf hinzuweisen,dass erhebliche regionale und saisonale Schwankun-gen bestehen und dass je nach Qualität, Aufberei-tungsart, Liefermenge und Liefer- oder Abladeservicezum Teil erhebliche Zu- oder Abschläge zu berück-sichtigen sind. Folglich sollte eine Investitionsent-scheidung stets auf den vor Ort anfallenden tatsächli-chen Preise beruhen.
Sämtliche hier genannten Preise enthalten diejeweilige Mehrwertsteuer, die je nach Anbieter ver-schieden sein kann. In der Regel beträgt sie bei Direkt-bezug von forstlichen Anbietern (Forstbetriebe, Forst-ämter) 5 % und im sonstigen Handel forstlicherProduke 7 %. Holzpellets werden als forstliches Pro-dukt folglich ebenfalls mit 7 % Mehrwertsteuer ver-kauft. Die Steuer muss auf Verlangen in der Rechnungausgewiesen werden.
Eine Übersicht zu den Beschaffungsmöglichkeitenwird in Kapitel 3 gegeben. Die für eine Mengen- undPreisbeurteilung notwendigen Faustzahlen findensich in Kapitel 4.
Marktpreise für Scheitholz. Die häufigste Einheit fürden Scheitholzverkauf ist der Raummeter. In dieserEinheit kann die reine Holzmasse weitgehend unab-hängig vom Wassergehalt gehandelt werden. BeimRaummeter handelt es sich um geschichtetes Holz,das ab einem bestimmten Durchmesser gespalten ist.Da es beim Anbieter zunächst meist als Meterscheitüber einen längeren Zeitraum zwischengelagert wird,ist mit der Verkaufseinheit des Raummeters gemein-
hin diese Ausgangsform des „Meterscheit-Raumme-ters“ definiert (Abb. 9.1), auch wenn später das weiteraufbreitete ofenfertige Holz (z. B. 33-er Scheitlänge)im geschichteten Zustand ein etwas geringeres Volu-men einimmt (vgl. hierzu Umrechnungsfaktoren inKapitel 4). Gelegentlich kann der Raummeter beimAnbieter aber auch individuell anders definiert sein,oder es werden kurz gesägte Scheite nach Schütt-Ku-bikmetern verkauft. Auch der Verkauf nach Gewichtist möglich, er ist aber mit Unsicherheiten bezüglichdes Wassergehaltes verbunden. Der Verkauf alsSchüttgut (lose oder nach Gewicht) nimmt in jüngsterZeit zu, da bei der Aufbereitung vermehrt hochme-chanisierte automatische Brennholzmaschinen (ohneZwischenaufbereitungsschritte) eingesetzt werden(Kapitel 3). Planungszahlen für die Umrechnung derVerkaufseinheiten sind in Kapitel 4 zusammen-gestellt.
Die Preisbildung für Scheitholzbrennstoffe hängtvon einer Vielzahl von Faktoren ab. Hierzu zählen vorallem die absetzbare Brennstoffmenge, Nähe zumVerbraucher oder zu den Ballungsgebieten, Aufberei-tungsqualität, Lagerdauer, Serviceangebote und Vie-les mehr /9-3/.
Abb. 9.1: Ein Raummeter Brennholz
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
148
Die Größenordnung der üblichen Schwankungenlässt sich am Beispiel der Preisvariabilität in Tabelle9.1 ablesen. Mit Zunahme der Aufbereitungsintensitätist ein deutlicher Preisanstieg zu verzeichnen. Er ver-läuft bei Hartholz und Weichholz etwa gleich. Bei denPreisen je Raummeter erscheint Weichholz zunächstgünstiger. Der Vergleich der energiemengenbezoge-nen Preise (Tabelle 9.1) zeigt jedoch, dass für die glei-che Energiemenge bei gleicher Brennstoffform einnahezu einheitlicher Verkaufspreis zustande kommt.Die größte Preisspanne lässt sich für die besondershäufig verkauften Hartholzscheite mit 33 cm Längefeststellen. Hier liegt der Durchschnittspreis ein-schließlich Anlieferung bei ca. 77 €/Rm; er kann aberin Ausnahmefällen (städtische Abnehmer) bis zu über142 €/Rm betragen (z. B. gestapeltes ofengetrocknetesHolz in Einweg-Holzboxen à 1,4 Rm). Die Nähe zuden Großstädten wirkt sich generell preiserhöhendaus /9-3/.
Bei größeren Holzverbrauchern (z. B. Betreibervon Scheitholzkesseln) werden häufig günstigereBrennholzquellen genutzt.
Beispielsweise zählt hierzu das Selbstwerberholz,welches in waldreichen Gebieten zum Teil nochkostenlos ab Wald angeboten wird, jedoch in Stadt-
nähe Preise bis über 30 €/Rm (unaufgearbeitet!) erzie-len kann. Ein häufiger Preis für Selbstwerberholz liegtbei ca. 15 €/Rm. Allerdings handelt es sich hierbeinoch nicht um den eigentlichen Endenergieträger,sondern um den im Wald stehenden oder liegendenRohstoff, für dessen Bereitstellung die eigentlicheErnte-, Aufbereitungs-, Transport- und Einlagerungs-leistung durch den Käufer erst noch erbracht werdenmuss. Wenn jedoch ofenfertiges Holz gekauft wird,gelten die in Tabelle 9.1 genannten Endverbraucher-preise. Darin sind die Zuschläge für die Anlieferungfrei Haus bereits enthalten. Diese Zuschläge lassensich bei Scheitholz auf durchschnittlich ca. 4 €/Rmbeziffern /9-6/, das heißt, dass Selbstabholern meistein entsprechender Preisnachlass für das ofenfertigeHolz eingeräumt wird.
Marktpreise von Holzpellets und Briketts. „Ver-edelte“ Holzbrennstoffe wie Holzpellets und -briketts,die vor allem von Kleinverbrauchern abgenommenwerden, sind meist deutlich teurer als Scheitholz. Fürlose angelieferte Holzpellets (Lieferung 5 t im Um-kreis von 50 km) werden derzeit durchschnittlicheMarktpreise um ca. 258 €/t erzielt (Stand: Dezember2006), wobei die Preise im Norden um ca. 20 €/t höherliegen als im Süden Deutschlands /9-2/. Dieser mitt-lere Preis entspricht einem Heizöl-Äquivalentpreisvon 54 ct/Liter HEL. Bei Abnahme kleinerer Mengenerhöht sich der Preis (z. B. 2 t: ca. 280 €/t); Mengenüber 10 t sind um ca. 10 bis 15 €/t günstiger /9-2/.
Für besonders kleine Abnahmemengen werdenPellets auch in Säcken verkauft (z. B. an Betreiber vonPellet-Kaminöfen). Nicht selten liegen derartige Klein-gebinde, die in Bau- und Verbrauchermärkten erhält-lich sind, umgerechnet bei über 300 €/t, so dass sichein Energiepreis von über 62 ct/l errechnet, der damitüber dem Niveau des Heizölpreises liegt.
Auf einem ähnlich hohen Preisniveau liegen Holz-briketts, vor allem wenn sie in den Gebindegrößen derVerbrauchermärkte angeboten werden (z. B. 12 kgPackung). Größere Abnahmemengen können dage-gen bereits zu Preisen wie bei Holzpellets beschafftwerden. Das gilt vor allem für die losen Briketts, dieauf Paletten oder in Großsäcken angeboten werden.Bezogen auf den Energiegehalt ist somit – verglichenmit Scheitholz – von Preisaufschlägen in Höhe von ca.50 bis 100 % auszugehen. Holzbriketts werden abermeist auch nur in kleinen Mengen, z. B. in Einzelfeu-erstätten für die Gluterhaltung über Nacht, verwendetund stellen selten den Hauptbrennstoff einer Biomas-seheizung dar.
Tabelle 9.1: Mittlere Scheitholzpreise im Januar 2007. Angaben für Lieferung von je 6 Raummetern geschichtetes Holz frei Haus (Entfernung bis 10 km), Preise inkl. MwSt (Quelle: regelmäßige Befragung von 28 Anbie-tern in Deutschland) /9-6/.
Preisangabe (Mittelwert und Spanne)
Sortiment/Holzart €/Rmaa
a. Alle Preisangaben sind bezogen auf Meterscheitholzvolumen (gespalten). Preisunterschiede zwischen Meterscheiten und Kurzholz sind somit nicht auf unterschiedliche Holzmassen im jeweiligen Raummetermaß zurückzuführen.
€/GJ €/l Heizölb
b. Preis je Liter Heizöläquivalent HEL. 1 l Heizöl EL („Extra Leicht“) entspricht 9,88 kWh. Zur Umrechnung auf andere Bezugsgrößen vgl. Kapitel 4
Meterware Hartholz, gespalten
55,20 (37–85)
9,82 0,35
MeterwareWeichholz, gespalten
37,80(27–67)
9,28 0,33
33 cm Scheitea
Hartholz gespalten70,20
(48–132)12,49 0,44
33 cm Scheitea
Weichholz gespalten52,30
(35–86)12,84 0,46
Kosten der Festbrennstoffnutzung
149
Preise für Waldhackschnitzel. Holzhackschnitzel wer-den auf dem allgemeinen Holzbrennstoffmarkt nur re-lativ selten angeboten. Zwischen Anlagenbetreiber undmöglichen Brennstoffanbieter(n) bestehen daher meistfeste langjährige Geschäftsbeziehungen. Bei den Liefe-ranten handelt es sich oft um die Waldbesitzer selbst,die als Einzelanbieter oder Waldbauerngenossenschaftauftreten. Das betrifft insbesondere größere Heiz-werke, bei denen Hackschnitzel vermehrt zum Einsatzkommen und die ihre Brennstoffversorgung in der Re-gel über einen größeren Zeitraum vertraglich absichernmöchten. Eine flächendeckende Versorgung auch fürkleine häusliche Zentralheizungsanlagen existiert der-zeit noch nicht, obgleich erste Aktivitäten zum Aufbaueiner derartigen Infrastruktur bereits stattfinden.
Angesichts der Tatsache, dass freie Marktpreisekaum genannt werden, ist ein Preisvergleich schwierig.Zur Orientierung kann allerdings eine vierteljährlicheBefragung von Anbietern herangezogen werden, dieWaldrestholz oder Sägewerksabfälle an Heizwerke lie-fern. Demnach liegt der mittlere Hackschnitzelpreis(Basis: September 2006) derzeit bei ca. 69 €/t (bezogenauf einen Wassergehalt von 35 %, Lieferung frei Heiz-werk im Umkreis von 20 km) /9-2/. Das entspricht einemEnergiepreis von ca. 2,2 ct/kWh bzw. 22 ct/l Heizöl.
Jedoch können die Preise in der Praxis stark abwei-chen, zumal zwischen den Lieferanten für Waldhack-gut und dem Heizwerksbetrieb oft ein hohes Maß anwirtschaftlicher Verflechtung besteht. Durch Liefer-rechte, Genossenschaftsanteile, Beteiligungen oderInvestitionskostenzuschüsse spiegeln die Angaben sol-cher Produzenten kaum einen freien Marktpreis wider.
Marktpreise für sonstige Festbrennstoffe. Die relativhohen Preise für Holzpellets haben in der Praxis injüngster Zeit das Interesse an der energetischenVerwendung von Getreidekörnern geweckt, obgleichdieser Brennstoff hinsichtlich verschiedener Eigen-schaften einige Probleme bereitet (vgl. Kapitel 4 undKapitel 6). Unter den derzeitigen Preisverhältnissen –Triticale war in 2006 für ca. 127 €/t frei Abnehmer er-hältlich /9-11/ – beträgt der energiemengenbezogeneVergleichspreis für Getreidekörner ca. 3,3 ct/kWh(32 ct/l HEL). Das entspricht etwas mehr als der Hälftedes Holzpelletpreises in 2006. Neben den technischenRisiken und dem erhöhten Schadstoffausstoß ist derEinsatz dieses Brennstoffs aber in den meisten Feue-rungsanlagen auch rechtlich problematisch (Kapitel 8).
Im Vergleich zu den privaten Haushalten könnenindustrielle Abnehmer oder Betreiber größerer Feue-rungen auf deutlich günstigere Biomassebrennstoffezurückgreifen. Hierzu zählen vor allem Rinde oder
Hackgut aus Sägeresten. Ähnlich günstig sind auchSchwarten und Spreißel aus dem Rohholzzuschnitt imSägewerk; dieses Holz muss aber erst noch ofenfertigaufbereitet werden.
Entwicklung der Brennstoffpreise. Um die wirtschaft-lichen Chancen und Perspektiven von Biomasse-Fest-brennstoffen abschätzen zu können, ist es unter ande-rem erforderlich, deren spezifische Energieträgerkostenzu vergleichen. In Abb. 9.2 wurden hierzu die Preis-beobachtungen verschiedener Quellen auf ein einheitli-ches Maß, d. h. auf die Energiemenge eines LitersHeizöl (extra leicht, HEL), umgerechnet. Die Darstellungzeigt, dass Waldhackschnitzel (hier: 69 €/t bei einemWassergehalt von 35 % frei Heizwerk im Umkreis von20 km) zur Zeit der preisgünstigste Energieträger ist.Holzpellets (hier: 258 €/t vgl. /9-2/), und Scheitholz(77 €/Rm, vgl. /9-6/) gehören dagegen zu den teuerstenBiomassebrennstoffen, letzterer wird aber in der Praxisoft deutlich günstiger bereitgestellt, weil anstelle deshier betrachteten freien Brennholzmarktes vielfach an-dere Beschaffungsmöglichkeiten vorliegen und vieleHolzkunden einen Teil der Aufbereitungsarbeit selbstleisten und sogar die Fäll- und Rückearbeiten im Waldals sogenannte Selbstwerber übernehmen.
Das Gleiche gilt für Holzhackschnitzel. Ähnlichgünstig wie diese liegen derzeit die Getreidebrenn-stoffe (hier 127 €/t, vgl. /9-11/), die hier bei weniger alsder Hälfte des Heizölpreises (Dezember 2006) liegen.Noch Anfang 2004 hatten diese beiden Äquivalent-preise gleichauf gelegen, danach setzte die in Abb. 9.2dargestellte gegenläufige Preisentwicklung ein, durchdie die bis heute anhaltende Diskussion um eineBrennstoffnutzung von Getreide auch in Kleinfeue-rungen stark angeheizt worden war.
Abb. 9.2: Preisverlauf von Biomasse-Festbrennstoffen und Heizöl, umgerechnet in Cent pro Liter Heizöläquivalent
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
150
9.2 Anlagenkosten
Bei den Investitionskosten für eine Biomasse-Klein-feuerung sind verschiedene Anlagenkomponentenund vielfach auch bauliche Aufwendungen zu be-rücksichtigen, je nachdem, um welche Feuerungsartes sich handelt. Diese Kosten werden nachfolgend be-schrieben. Sofern es sich um Komponenten handelt,die von der Systemgröße abhängen, basieren die An-gaben auf einer hierzu durchgeführten aktuellen Er-hebung für das Jahr 2006, in der die Listenpreise (inkl.MwSt.) einer Vielzahl von in Deutschland anbieten-den Herstellern und Vertrieben ausgewertet wurden.Von diesen Listenpreisen sollten die mittleren Rabatt-abschläge (nach /9-5/) abgezogen werden.
Einzelfeuerstätten. Am einfachsten ist die Kostenab-schätzung für eine Einzelfeuerstätte. Hier sind mitdem Kauf bzw. der Errichtung vor Ort und dem An-schluss an den Schornstein meist sämtliche relevantenAnschaffungskosten abgegolten. In seltenen Fällenmüssen evtl. noch Mehrkosten für einen Kamin odereinen zweiten Kaminzug angerechnet werden. Kostenfür den Aufstellraum, einen externen Wärmespeicheroder für Lagereinrichtungen entfallen.
Die Bandbreite der Anschaffungskosten einer Ein-zelfeuerstätte reicht von ca. 300 € für einen Kaminofenaus dem Baumarkt bis über 15.000 € für einen mithohem handwerklichen Aufwand vor Ort errichtetenKachel- oder Grundofen. Da es sich bei den Einzelfeu-erstätten um bauliche Elemente in Wohnräumen han-delt, wird die Anlagenauswahl selten ausschließlichnach ökonomischen Gesichtpunkten getroffen. DieKosten für das Anschließen an einen Kamin ein-schließlich Abgasrohr und -bogen betragen für einenKamin- oder Zimmerofen meist weniger als 500 €.
Scheitholz-Zentralheizungen. Im Gegensatz zu denEinzelfeuerstätten besteht bei den Anschaffungskos-ten für Zentralheizungsanlagen eine starke Abhängig-keit von der installierten Nennwärmeleistung. Daszeigt die Darstellung in Abb. 9.3 (oben links). Anla-gennennleistungen zwischen 20 und 60 kW sind hierbesonders häufig. In diesem Marktsegment ist mitPreisen von ca. 6.000 bis 18.000 € zu rechnen (nur fürden Heizkessel inkl. Regelung). Die spezifischen An-schaffungskosten liegen bei derartigen Anlagen imBereich von 20 bis 60 kW zwischen 200 und 350 €/kW(ohne weitere Komponenten und Bauteile).
Zusätzlich zu den hier genannten Anschaffungs-preisen sind je nach Anwendungsfall meist noch wei-tere Investitionsaufwendungen, wie z. B. für den Puf-
ferspeicher (siehe „Wärmespeicher“), Installation,Anschluss- und Systembauteile, Schornstein oderBrennstofflagerung, zu kalkulieren. Viele dieserNebenkosten sind unter dem Begriff „Peripheriebau-teile“ zusammengefasst. Hierbei handelt es sich umPumpengruppen, Verrohrung, Sicherheitseinrichtun-gen (z. B. thermische Ablaufsicherung), Ausdeh-nungsgefäß, Rücklaufanhebung und Isolierung. Beidiesen Systembauteilen sind die Anschaffungspreiseweniger abhängig von der Nennwärmeleistung desKessels. Für die Durchführung von repräsentativenKostenrechnungen können die bei Scheitholzkesselanfallenden Zusatzkosten näherungsweise nach derfolgenden Formel abgeschätzt werden; sie beruht aufeiner detaillierten Angebotsfeststellung für über 130Einzelanlagen (d. h. Herstellerangaben):
A = 1162 Ln(p) - 140
wobei A den Anschaffungspreis in € (ohne Rabatt,inkl. MwSt.) und p die Nennwärmeleistung desScheitholzkessels (in kW) darstellen. Die entspre-chende für den Scheitheizkessel bzw. den Wärmespei-cher selbst anzuwendenden Schätzformeln sindAbb. 9.3 zu entnehmen. Beim Wärmespeicher fürScheitholzkessel sollten mindestens ca. 60 Liter Spei-chervolumen je Kilowatt Nennwärmeleistung (besser:100 l/kW) angesetzt werden.
Die außerdem für Scheitholzfeuerungen ermittel-ten spezifischen Kosten für die Lieferung, Montageund, Inbetriebnahme können ebenfalls anhand einerSchätzformel ermittelt werden /9-5/:
M = 98,7 e-0,0251 p
wobei M den spezifischen Anschaffungspreis in € jeKilowatt Nennwärmeleistung (p) darstellt (ohne Ra-batt, inkl. MwSt.). Ein Anwendungsbeispiel für dieseKostenabschätzung zeigt Tabelle 9.3. Darin wurde beiallen Investitionskosten der speziell für Scheitholzkes-sel festgestellte mittlere Rabattabschlag von 17,3 %(vgl. /9-5/) vorgenommen.
Hackschnitzelkessel. Ein ähnlicher Verlauf wie beiden Scheitholzkesseln ergibt sich auch für die Kosten-funktion bei Hackschnitzelfeuerungen, nur ist dasNiveau des Investitionsbedarfs hier deutlich höher.Im Bereich von ca. 20 bis 60 kW Nennwärmeleistungkann in etwa von einer Verdoppelung des Anschaf-fungspreises gegenüber Scheitholzkesseln ausgegan-gen werden (Abb. 9.3, oben rechts). Das liegt auch
Kosten der Festbrennstoffnutzung
151
daran, dass die Bauteile, die für eine automatische Be-schickung und für den Austrag aus dem Hackschnit-zellager benötigt werden, hier beim Preis der Feue-rungsanlage miteingerechnet werden müssen. Diespezifischen Anschaffungskosten im Leistungsbereichvon 20 bis 60 kW variieren durchschnittlich zwischen950 und 400 €/kW (ohne zusätzliche Komponentenwie Wärmespeicher, Siloaufbauten oder Installation),wobei Anlagenleistungen von 20 kW selten sind /9-5/.
Die Nebenkosten, die unter dem Begriff Periphe-riebauteile zusammengefasst werden (Pumpengrup-pen, Verrohrung, Sicherheitseinrichtungen, Ausdeh-nungsgefäß, Rücklaufanhebung und Isolierung) sindauch hier nur wenig abhängig von der Nennwärme-leistung des Kessels. Diese anfallenden Zusatzkostenfür die Peripherie von Hackschnitzelholzkessel kön-
nen näherungsweise nach der folgenden Formel abge-schätzt werden; sie beruht auf einer detailliertenAngebotsfeststellung für 75 Einzelanlagen (d. h. Her-stellerangaben):
A = 640 Ln(p) + 1382
wobei A den Anschaffungspreis in € (ohne Rabatt,inkl. MwSt.) und p die Nennwärmeleistung des Hack-schnitzelkessels (in kW) darstellen.
Auch bei Hackschnitzelfeuerungen sind in derRegel noch weitere Investitionsaufwendungen erfor-derlich, die weder in den genannten Peripherie- nochin den eigentlichen Heizkesselkosten enthalten sind.Sie betreffen den Pufferspeicher (der zum Teil auchentfallen kann oder deutlich kleiner ausfällt, vgl.
Abb. 9.3: Listenpreise (ohne Rabatte) von Zentralheizungskesseln für Holzbrennstoffe bzw. Wärmespeicher (inkl. MwSt.). Stand: 2006
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
152
Kapitel 6), die Installationskosten, den Schornsteinund das Brennstofflager. Letzteres betrifft nicht denRaumaustrag sondern die bauliche Realisierung desLagers (z. B. in Gebäuden oder als Hochsilo, mit oderohne Belüftungskanäle und Gebläse). Der Raumaus-trag (Silounterbau) ist dagegen in den oben genanntenAnschaffungskosten bereits enthalten.
Die für den Hackschnitzelkessel selbst bzw. denWärmespeicher anzuwendenden Schätzformeln sindAbb. 9.3 zu entnehmen. Beim Wärmespeicher fürHackschnitzelkessel sollten mindestens 20 Liter Spei-chervolumen je Kilowatt Nennwärmeleistung ange-setzt werden. Die außerdem für Holzhackschnitzel-feuerungen anzusetzenden spezifischen Kosten fürdie Lieferung, Montage und Inbetriebnahme könnenebenfalls anhand einer Schätzformel ermittelt werden/9-5/:
M = 64 e-0,0178 p
wobei M den spezifischen Anschaffungspreis in € jeKilowatt Nennwärmeleistung (p) darstellt (ohne Ra-batt, inkl. MwSt.). Ein Anwendungsbeispiel für dieseKostenabschätzung zeigt Tabelle 9.3. Darin wurde beiallen Investitionskosten der speziell für Hackschnit-zelkessel festgestellte mittlere Rabattabschlag von16,1 % (vgl. /9-5/) vorgenommen.
Pelletkessel. Auf Grund der homogenen Korngrößenund der hohen Schüttdichte von Holzpellets sind beiPelletfeuerungen eine Reihe von konstruktiven Ver-einfachungen möglich, die zu Einsparungen und so-mit zu einer Senkung der Anschaffungskosten gegen-über Hackschnitzelfeuerungen führen. Für den häufigverwendeten Pellet-Zentralheizungskessel der Leis-tungsklasse um 15 kW muss mit Anschaffungskostenin Höhe von ca. 8.000 bis 13.000 € gerechnet werden(Abb. 9.3), wobei darin die Brennstoffzuführung undder dazugehörige Raumaustrag sowie die Mehrwert-steuer bereits enthalten sind.
Allerdings bestehen Unterschiede. Etwas gerin-gere Investitionskosten weisen Anlagen auf, beidenen der Brennstoff mittels Schnecken aus demLagerraum ausgetragen wird, während der pneuma-tische Austrag mittels Saugsonden demgegenüber dieAnschaffungskosten um durchschnittlich 10 % erhöht.Wegen der großen Streubreite der Kostenangabenwird aber hierzu in Abb. 9.3 keine Unterscheidungvorgenommen. Anlagen ohne Raumaustrag, d. h. miteiner manuellen Befüllung des angebauten Kurzzeit-brennstoffbehälters, kommen auf Grund der an Pellet-
heizungen gestellten Komfortansprüche inzwischenkaum noch vor.
Da Pelletheizkessel in den niedrigen Nennwärme-leistungsbereich von weniger als 10 kW vorstoßen, lie-gen die spezifischen Anschaffungskosten mit durch-schnittlich 1.000 €/kW (bei 10 kW, mit Raumaustrag)scheinbar vergleichsweise hoch, allerdings kommenHackschnitzel oder Scheitholzfeuerungen hierfür nurbedingt in Frage. Unter vergleichbaren Bedingungen(z. B. bei 30 kW) sind Pelletfeuerungssysteme bei denInvestitionskosten günstiger als Hackschnitzelanlagen.
Die Nebenkosten, die unter dem Begriff Peripherie-bauteile zusammengefasst werden (Pumpengruppen,Verrohrung, Sicherheitseinrichtungen, Ausdehnungs-gefäß, Rücklaufanhebung und Isolierung), lassen sichauch für Pelletkessel näherungsweise nach der folgen-den Formel abschätzen; sie beruht auf einer detaillier-ten Angebotsfeststellung für 125 Einzelanlagen (d. h.Herstellerangaben):
A = 341,7 Ln(p) + 2138
wobei A den Anschaffungspreis in € (ohne Rabatt,inkl. MwSt.) und p die Nennwärmeleistung des Pellet-kessels (in kW) darstellen.
Als weitere Investitionsaufwendungen sind ggf. dieKosten für einen Wärmespeicher (der zum Teil auchentfallen kann oder deutlich kleiner ausfällt, vgl. Kapi-tel 6) sowie die Kosten für Installation, Schornstein undBrennstofflager zu nennen. Letzteres betrifft nicht denLageraustrag sondern die ggf. erforderliche baulicheRealisierung des Lagers (z. B. gemauerte oder gezim-merte Lagerabtrennungen in Kellerräumen). Der Aus-trag (Entnahmetechnik) ist dagegen in den obengenannten Anschaffungskosten bereits enthalten.
Abb. 9.4: Listenpreise (ohne Rabatte) von frei aufstellba-ren Gewebesilos für Holzpellets (inkl. MwSt.). Stand: 2006
Kosten der Festbrennstoffnutzung
153
Anstelle eines individuellen Lagerraumes können ver-einfacht auch die Gesamtkosten eines frei aufstellbarenGewebesilos angenommen werden. Die hierfür anfal-lenden Investitionskosten zeigt Abb. 9.4.
Die für den Pelletkessel selbst bzw. den Wärmespei-cher anzuwendenden Schätzformeln sind Abb. 9.3 zuentnehmen. Beim Wärmespeicher für Pelletkessel soll-ten mindestens 20 Liter Speichervolumen je KilowattNennwärmeleistung angesetzt werden. Die außerdemfür Pelletkessel anzusetzenden spezifischen Kosten fürdie Lieferung, Montage und Inbetriebnahme könnenebenfalls anhand einer speziellen Schätzformel ermit-telt werden /9-5/:
M = 139 e-0,032 p
wobei M den spezifischen Anschaffungspreis in € jeKilowatt Nennwärmeleistung (p) darstellt (ohne Ra-batt, inkl. MwSt.). Ein Anwendungsbeispiel für dieseKostenabschätzung zeigt Tabelle 9.3. Darin wurde beiallen Investitionskosten der speziell für Pelletkesselfestgestellte mittlere Rabattabschlag von 18,2 % (vgl./9-5/) vorgenommen.
Wärmespeicher (Pufferspeicher). Vor allem beiScheitholzkesseln stellt ein Pufferspeicher einen un-verzichtbaren Anlagenbestandteil dar, so dass diehierfür anfallenden Kosten stets in Anrechnung ge-bracht werden müssen. Ausnahmen sind lediglich beiHackschnitzel- und Pelletkesseln möglich (Kapitel 6),zumindest können die Speicher hier kleiner dimensio-niert werden.
Bei den Pufferspeichern besteht eine klare Abhän-gigkeit der Anschaffungskosten vom Speichervolu-men. Diese Abhängigkeit ist in Abb. 9.3 (unten rechts)dargestellt. Darin werden nur reine Wärmespeicherbetrachtet; Kombispeicher (d. h. Speicher mit Brauch-wassererwärmung) oder kombinierte Holz-Solar-wärmespeicher (d. h. Speicher mit Zusatzwärmetau-scher, vgl. Kapitel 6) sind darin nicht erfasst. Hierfürmuss ggf. mit Zusatzinvestitionskosten gerechnetwerden.
Im häufig anzutreffenden Bereich von 1.000 bis5.000 l Fassungsvermögen liegen die spezifischenInvestitionskosten bei ca. 1,7 bis 1,3 € pro Liter. Füreinen Scheitholzkessel mit 30 kW Nennwärmelei-stung, für den ein Speichervolumen von 3.000 l (d. h.100 l/kW, vgl. Kapitel 6) empfohlen wird, fallen somitgemäß der Kostenfunktion in Abb. 9.3 Anschaffungs-kosten in Höhe von 4.000 € an. Hiervon können dienormalerweise gewährten Rabatte auf den Listenpreisabgezogen werden. Im Anwendungsbeispiel für diese
Kostenabschätzung (Tabelle 9.3) wurde hierfür der fürScheitholzkessel festgestellte mittlere Rabattabschlagvon 17,3 % (vgl. /9-5/) vorgenommen.
Getreide- und Halmgutfeuerungen. Im kleinen Leis-tungsbereich werden automatisch beschickte Feue-rungen für Getreide oder Halmgutpellets meist alsHackgut- oder Pelletfeuerungen mit zusätzlicher Ein-setzbarkeit für landwirtschaftliche Brennstoffe ver-trieben und eingesetzt. Wegen der aufwändigerenKonstruktion und den höherwertigeren Materialienkommt es zu einer Steigerung der Anschaffungskos-ten. Speziell getreidetaugliche Feuerungen sind umca. 30 bis 50 % teurer als entsprechende Holzpellet-feuerungen. Das liegt nicht nur an den besonderenAnforderungen, die die Feuerungen erfüllen müssen,sondern auch an der Tatsache, dass die mit Holzpel-lets erzielbare Feuerungswärmeleistung mit Getreidenicht erreicht werden kann. In der Regel betragen dieLeistungsabschläge ca. 20 bis 40 %. Bei einem gegebe-nen Leistungsbedarf ist somit eine leistungsstärkereFeuerung einzubauen (bezogen auf den Holzeinsatz),wenn diese auch mit Getreide betrieben werden soll.Allerdings ist die Zahl solcher Feuerungstypen ge-ring, und deren Einsatz ist derzeit rechtlich problema-tisch (Kapitel 8), so dass hier keine eigene Kostendar-stellung erstellt wurde.
Bei Strohfeuerungen mit automatischer Beschi-ckung entstehen die eigentlichen Mehrkosten wenigerdurch die erhöhte Investition für die eigentliche Feue-rung, sondern vielmehr durch die wesentlich aufwän-digere Brennstoffvorbehandlung und Zuführung (z. B.Ballenauflöser, Häcksler, Pelletierung). Außerdemkann die Lebensdauer solcher Anlagen bei häufigemEinsatz mit Halmgutbrennstoffen verkürzt sein (Kapi-tel 6), was wiederum das Gesamtverfahren verteuert.Schließlich sind bei ausschließlicher Verwendung vonHalmgut unter Umständen weitere Systemkomponen-ten wie z. B. eine wirksame Staubabscheidung not-wendig.
Über die Investitionskosten von Ganzballenfeue-rungen kann hier auf Grund des derzeit kaum gege-benen Praxiseinsatzes solcher Feuerungen keinerepräsentative Aussage getroffen werden. Hierzumüssen die Anschaffungskosten auf Basis einerEinzelfallbetrachtung und durch individuell einzuho-lende Angebote bestimmt werden. Generell solltedabei jedoch ein relativ hoher Sicherheitszuschlaghinzugerechnet werden.
Heizölfeuerungen (Referenzsystem). Bei der Durch-führung von Wirtschaftlichkeitsrechnungen wird der
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
154
Einsatz von Holzbrennstoffen häufig mit dem Einsatzvon Heizöl in entsprechenden Anlagen verglichen.Daher sollte auch für die Heizölvariante eine mög-lichst gute Datenbasis vorliegen. In Abb. 9.5 sind ge-eignete Planungszahlen für die Anschaffungspreisedes Heizölkessels sowie der Heizöltanks dargestellt.
Hinzu kommen auch hier die Nebenkosten („Peri-pheriebauteile“) wobei es sich um die Pumpengrup-pen, Verrohrung, Sicherheitseinrichtungen, Ausdeh-nungsgefäß, Rücklaufanhebung und Isolierunghandelt. Näherungsweise können diese Anschaffungs-kosten nach der folgenden Formel abgeschätzt wer-den; sie beruht auf einer detaillierten Angebotsfeststel-lung für 88 Einzelanlagen (d. h. Herstellerangaben):
A = 312 Ln(p) + 1171
wobei A den Anschaffungspreis in € (ohne Rabatt,inkl. MwSt.) und p die Nennwärmeleistung des Heiz-ölkessels (in kW) darstellen.
Zu den Kosten für die Lieferung, Montage, Inbe-triebnahme bei Heizölanlagen liegen keine Recher-che- oder Stichprobenwerte vor. Hier kann aber davonausgegangen werden, dass der Montageaufwandwegen der größeren Anlagenstückzahl, der größerenRoutine beim ausführenden Handwerksunterneh-men und wegen der einfacheren Anlagenkomponen-ten um 20 % niedriger liegt, als der Vergleichswert fürHackschnitzelanlagen.
Ein Anwendungsbeispiel für eine derartigeKostenabschätzung zeigt Tabelle 9.3. Darin wurde beiallen Investitionskosten für die Heizölanlage der fürHolzfeuerungen festgestellte mittlere Rabattabschlagvon 17,2 % (vgl. /9-5/) vorgenommen.
9.3 Kostenberechnung
9.3.1 Berechnungsgrundlagen
Die für eine Wirtschaftlichkeitsberechnung benötigtenJahreskosten einer Biomasseheizung ergeben sich ausder Summe der kapitalgebundenen, verbrauchsge-bundenen, betriebsgebundenen und sonstigen Kos-ten. Deren Berechnung wird nachfolgend erläutert.
Kapitalgebundene Kosten. Die Kosten für das ge-bundene Kapital leiten sich aus den erforderlichenInvestitionen für die gesamte Anlage ab. Neben derInvestitionssumme hat auch die Abschreibungsdauerund der zu Grunde gelegte Zinssatz einen entschei-denden Einfluss auf die Höhe der kapitalgebundenenKosten.
Die Berechnung der auf ein Jahr bezogenenInvestitionskosten erfolgt nach der sogenannten„Annuitätenmethode“. Damit wird die am Anfangder Lebensdauer stehende Investition auf die einzel-nen Jahre der Nutzungsdauer umgelegt. Dies erfolgtdurch Multiplikation der Investitionssumme mit demAnnuitätenfaktor a, der sich aus der folgenden Glei-chung ergibt:
wobei i den Zinssatz und T die Nutzungsdauer dar-stellen. Der so errechnete periodisch konstante Betragwird als Annuität bezeichnet, der als Zins und Til-gung für rückzuzahlendes Kapital aufzufassen ist.
Abb. 9.5: Listenpreise (ohne Rabatte) von Heizölkesseln und Heizöltanks (inkl. MwSt.). Stand: 2006
1)1(
)1(
−+
+=
T
T
i
iia
Kosten der Festbrennstoffnutzung
155
Dabei ist es prinzipiell unerheblich, ob es sich um Ei-gen- oder Fremdkapital handelt, hiervon wird ledig-lich die Höhe des Zinsfußes beeinflusst.
Das folgende Beispiel erläutert den Rechenweg:Eine Scheitholzfeuerungsanlage, die über 20 Jahregenutzt werden soll, wird für insgesamt 10.000 €
Gesamtsumme erneuert. Für das aufgewendete Kapi-tal wird ein Zinssatz von 6 % angenommen. Mit die-sem Zinssatz und der Nutzungsdauer von 20 Jahrenwird nun zunächst der Annuitätsfaktor nach der obengenannten Gleichung bestimmt (Der Faktor kannauch aus Tabellen abgelesen werden, er wird dannmeist als Prozentwert ausgedrückt; z. B. in VDI 2067/9-8/). Er beträgt hier 0,0872. Dieser Annuitätenfaktor(auch „Wiedergewinnungsfaktor“) wird nun mit derInvestitionssumme von 10.000 € multipliziert. Somiterrechnet sich eine jährliche Kapitalkostenbelastung(„Annuität“) von 872 €. Wenn es sich um eine Investi-tion mit zugleich technischen und baulichen Anteilenhandelt (z. B. Kessel und Lagerraum) ist die Lebens-dauer unterschiedlich. Dann werden die Annuitätenbeider Kostengruppen zunächst getrennt berechnetund anschließend zu den jährlichen Kapitalkostenaufaddiert.
Die Abschätzung der Nutzungsdauer kannanhand folgender Orientierungswerte erfolgen (nach/9-8/): - allgemeine Baukosten (z. B. Gebäude): 50 Jahre- Schornstein (im Gebäude): 50 Jahre- Heizkessel: 20 Jahre- Wärmespeicher, Installationsbauteile: 15 bis 20 Jahre- erdverlegte Nahwärmeleitungen: 40 Jahre
Verbrauchsgebundene Kosten. Hierzu zählen Brenn-stoff- und Hilfsenergiekosten. Den weitaus größtenAnteil machen die Brennstoffkosten aus, die sich ausden Preisen in Kapitel 9.1 ergeben.
Die benötigte Brennstoffmenge errechnet sich ausdem Netto-Nutzwärmebedarf für Heizung undWarmwasser zuzüglich der jeweiligen Nutzungsgrad-verluste. Soll beispielsweise eine Wärmemenge von25.500 kWh pro Jahr erzeugt werden, ist bei einemNetto-Jahresnutzungsgrad von 75 % eine Brennstoff-energie von 34.000 kWh/a aufzuwenden (entspricht3.400 l Heizöl). Diese Brennstoffmenge entsprichteinem Volumen von 17 Rm trockenem Buchenholz(zur Umrechnung: vgl. Planungszahlen in Kapitel 4).Bei einem angenommenen Preis von 60 €/Rm entste-hen somit Beschaffungskosten von etwa 1.326 € proJahr.
Weitere verbrauchsgebundene Kosten entstehenfür elektrischen Strom (Hilfsenergie). Hierbei handelt
es sich um Antriebsenergie für die Feuerungsanlageselbst (u. a. für Verbrennungsluftgebläse, Brennstoff-förderung, Regelung). Dieser Stromverbrauch wirdhäufig pauschal mit 0,7 % der thermischen Arbeitangesetzt /9-8/. Bei Scheitholzfeuerungen kann er inder Praxis aber auch niedriger liegen. Da bei Hackgut-und Pelletheizungen, anders als bei Scheitholzfeue-rungen, jedoch meist vollautomatisch arbeitendeRaumaustragsysteme eingesetzt werden, wird derHilfsstrombedarf für diese Feuerungen hier mit einemhöheren Wert von 1,2 % der thermischen Arbeit ange-setzt.
Wird eine Hackschnitzelbelüftung verwendet, fal-len weitere Stromkosten an. Wenn es sich hierbei umeine Belüftungskühlung handelt (Kapitel 3) kann alsFaustzahl ein Stromverbrauch von ca. 10 kWh jeKubikmeter Hackschnitzel angesetzt werden (nach/9-1/). Bei einer Belüftungstrocknung liegt dieserAnsatz dagegen deutlich höher.
Betriebsgebundene Kosten. Die Betriebskosten bein-halten alle Aufwendungen für Wartung und Instand-haltung sowie die Kosten für die Bedienungsarbeit,die Emissionsmessungen und die Entsorgung derVerbrennungsrückstände (wobei Letztere bei Klein-feuerungen meist vernachlässigt werden können).
Wartung und Instandsetzung. In Modellrechnungenwerden die Wartungs- und Instandsetzungskostenhäufig vereinfachend pauschal mit jährlich 1,5 % derGesamtinvestitionssumme angesetzt /9-8/. Wenn je-doch ein Teil der Wartungs- und Reparaturarbeitenvom Betreiber in Eigenregie geleistet wird, kann dergenannte Pauschalansatz auch niedriger sein. Das giltauch, wenn die Kosten des Kaminkehrers, die teil-weise in dem genannten Pauschalansatz enthaltensind (z. B. Fegegebühr), separat angesetzt werden.
Die Abschätzung der Wartungs- und Instandhal-tungskosten kann auch differenzierter anhand folgen-der Orientierungswerte durchgeführt werden (nach/9-8/): - Gebäude und bauliche Investition: 2 %- Schornstein (im Gebäude): 2 %- Heizkessel (inkl. Kaminkehrer): 4,5 %- Wärmespeicher, Installationsbauteile: 1–2,5 %- erdverlegte Nahwärmeleitungen: 1 %
Kaminkehrerkosten. Für die Leistungen des Kaminkeh-rers gelten je nach Feuerungsanlage und Bundeslandunterschiedliche Gebührensätze. Zur Orientierungwerden sie in Tabelle 9.2 exemplarisch für das Bun-desland Bayern dargestellt. Demnach verursacht eine
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
156
handbeschickte Holz-Zentralheizung Kaminkehrer-kosten von jährlich ca. 110 €, während bei Hackschnit-zelfeuerungen ca. 130 €/a anfallen. Der Unterschiedergibt sich zum Teil durch die jährlichen CO- undStaubemissionsmessungen, die derzeit bei Hack-schnitzelfeuerungen jährlich, bei Scheitholzkesselnaber nur einmalig nach der Inbetriebnahme vorge-schrieben sind (vgl. Kapitel 8).
Arbeitskosten. Beim Betrieb einer Kleinfeuerung fürBiomasse sind durch den Betreiber wesentlich höhereArbeitsleistungen zu erbringen als beispielsweise füreine Öl- oder Gasfeuerung. Die Arbeiten betreffen dieregelmäßige Entaschung (d. h. z. B. Entleerung desAschekastens ca. alle 2 bis 4 Wochen, bei Halmguthäufiger), die Reinigung der Wärmetauscherzüge(z. B. alle 4 Wochen, bei Halmgut z. T. wöchentlich)und die Überwachung der Anlage. Bei handbeschick-ten Anlagen kommt noch das Anzünden und dieBrennstoffbeschickung hinzu. Wenn es sich um eineprivate Feuerung ohne Wärmelieferung an Dritte han-delt, können derartige Arbeiten jedoch kaum inAnrechnung gebracht werden. Erst bei einer Mehrfa-milienhausvariante oder bei vorhandenen Wärmelie-
ferverpflichtungen können hierfür auch die Arbeits-kosten (z. B. Hausmeisterkosten) berechnet werden.
Sonstige Kosten. Hierzu zählen Versicherungen,Steuern und Abgaben, Verwaltungskosten und – beigewerblicher Wärmebereitstellung – Gewinnauf-schläge oder auch Verluste. Bei Kleinfeuerungen, diein der Regel zur Versorgung privater Haushalte ver-wendet werden, fallen davon lediglich Versicherungs-kosten an. Diese werden häufig mit jährlich 0,5 % derInvestitionssumme pauschal angesetzt.
Förderung. Die Nutzung von Biomasse als Brenn-und Kraftstoff wird durch diverse Förderprogrammevon EU, Bund, Ländern, Kommunen und Energiever-sorger unterstützt. Je nachdem, ob Fördermittel oderBeihilfen angerechnet werden können, kann sich dieWirtschaftlichkeit von Biomassefeuerungen deutlichverbessern. Wenn es sich hierbei um Investitions-kostenzuschüsse handelt, müssen diese bei der Kos-tenrechnung von der Investitionssumme abgezogenwerden, so dass nur noch der verbliebene Anteil derInvestition annuitätisch auf die jeweilige Lebensdauerzu verteilen ist. Bei zinsverbilligten Darlehen kommtes entsprechend zu einem reduzierten Zinsfuß, derebenfalls über den Annuitätsfaktor (siehe „kapitalge-bundene Kosten“) in die Berechnung mit eingeht. In-formationen über aktuelle Förderprogramme undMittelvergabe sind u. a. bei den im Anhang genann-ten Stellen erhältlich.
9.3.2 Beispielrechnungen
In Tabelle 9.3 werden einige Kostenrechnungsbei-spiele für verschiedene Versorgungsaufgaben darge-stellt.
Darin erweist sich die Wärmeerzeugung in größe-ren hackschnitzelbefeuerten Anlagen verglichen mitPellet- und Scheitholzanlagen als die kostengünstigsteVariante unter den Biomassebrennstoffen. Das liegthauptsächlich an den niedrigen Brennstoffpreisen,durch die die Mehrkosten bei den Investitionen mehrals ausgeglichen werden. Allerdings wurden hier diebaulichen Aufwendungen für das Lager, die gegebe-nenfalls erforderlichen Belüftungsgebläse und dieMaschinen für den Brennstoffumschlag nicht einge-rechnet, da von vorhandenen Altgebäuden und einerentsprechenden Maschinenausstattung ausgegangenwurde (z. B. landwirtschaftlicher Betrieb). Damit wirdder Tatsache Rechnung getragen, dass für Hackschnit-zel nur ein eingeschränkter Anwenderkreis in Fragekommt.
Tabelle 9.2: Beispiel für die jährlichen Kehr- und Überprü-fungsgebühren von häuslichen Holz-Zentralhei-zungsanlagen ab 15 kW Nennwärmeleistung (hier für 11 m Kaminhöhe, 0,90 m Rauchrohr, Lüftungsanlage, Standort Bayern; Stand: 2006). Angaben inkl. MwSt. (nach /9-7/)
Maßnahme
handbeschickte Anlage
automatisch be-schickte Anlage
Häufig-keit/a
Preis/a(€)
Häufig-keit/a
Preis/a(€)
Kaminreinigung 4x 68,90 2x 34,45
Rauchrohrreinigung 1x 5,68 1x 5,68
Lüftung prüfen 1x 0,78 1x 0,78
Erstmessung
Emissionena0,05xa 6,06a –
wiederkehrende Emissionsmessung
– 1x 72,34
Filterhülse mit Aus-wertung
– 19,57
Ausbrennenb 24,65 –
Ausbrennmaterialc 2,24 –
Summe pro Jahr 108,31 132,48
a. Anteilig pro Jahr, bei 20 Jahren Nutzungsdauerb. Mittelwertc. bei modernen Anlagen heute kaum noch erforderlich
Kosten der Festbrennstoffnutzung
157
Tabelle 9.3: Berechnungsbeispiele für die Wärmegestehungskosten in verschiedenen Kleinanlagen für verschiedene Versor-gungssituationen (Berechnungen inkl. MwSt., Werte z. T. gerundet)
Kessel-Nennleistung: 15 kW 15 kW 15 kW 35 kW 35 kW 35 kW 35 kW 60 kW 60 kW 60 kW 60 kW
Brennstoff: HeizölScheit-
holzPellets Heizöl
Scheit-holz
Hack-gut
Pellets HeizölScheit-
holzHack-
gutPellets
Anlagen- und Betriebsdaten:
Einheit
Wärmebedarf
Heizunga MWh/a 22,5 22,5 22,5 52,5 52,5 52,5 52,5 90 90 90 90
Wärmebedarf
Brauchwasserb MWh/a 2,98 2,98 2,98 2,98 2,98 2,98 2,98 2,98 2,98 2,98 2,98
Gesamtnutzungs-grad
% 85 75 84 85 75 79 84 85 75 79 84
Summe Brennstoffeinsatz
MWh/a 30,0 34,0 30,3 65,3 74,0 70,2 66,0 109,4 124,0 117,7 110,7
Zeitbedarf für Reini-gung und Betrieb
h/a n. b. n. b. n. b. n. b. n. b. n. b. n. b. n. b. n. b. n. b. n. b.
Häufigkeit der Kaminkehrung /a
2 3 2 2 3 2 2 2 3 2 2
Investitionen:
Feuerungsanlage inkl. Brennstoff-
austragc€ 3.073 6.530 9.060 3.546 8.273 17.423 11.970 4.137 10.453 19.844 15.608
Öltank bzw. Pellet-
Gewebesiloc € 1.940 - 1.957 4.308 - - 2.423 7.269 - - 2.732
Brauchwasser-speicher
€ 960 960 960 960 960 960 960 960 960 960 960
Pufferspeicherc,d € - 1.866 707 - 3.797 1.093 1.093 - 6.212 1.576 1.576
Installationsbau-
teile (Peripherie)e € 1.669 2.486 2.505 1.888 3.300 3.069 2.742 2.028 3.818 3.358 2.893
Lieferung, Mon-tage, Inbetrieb-
nahmed€ 943 1.179 1.499 1.080 1.665 1.349 1.844 1.160 1.524 1.449 1.420
Summe Investitionen € 8.586 13.021 16.688 11.783 17.996 23.895 21.033 15.553 22.967 27.188 25.190
kapitalgebundene Kosten:
Annuität
Investitionf €/a 749 1.135 1.455 1.027 1.569 2.083 1.834 1.356 2.002 2.370 2.196
Summe kapital-gebundene Kosten
€/a 749 1.135 1.455 1.027 1.569 2.083 1.834 1.356 2.002 2.370 2.196
verbrauchs-gebundene Kosten:
Jahresbrennstoff-bedarf
3.034 Liter
17,0 Rm
6,5 t6.606 Liter
37,1 Rm
73,1
m3 14,1 t11.071 Liter
62,2 Rm
122,6 m³
23,6 t
angelegter Brenn-
stoffpreisg 0,55 €/l60 €/Rm
220 €/t 0,55 €/l60 €/Rm
69 €/t 220 €/t 0,55 €/l60 €/Rm
69 €/t 220 €/t
Brennstoffkosten €/a 1.669 1.326 1.420 3.633 2.888 1.553 3.092 6.089 4.840 2.602 5.182
angelegter Strom-
preish €/kWh 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
158
Mit Heizöl können Holzfeuerungen zum Teilheute schon konkurrieren, das zeigt Abb. 9.6. KleinereAnlagen sind hier allerdings im Nachteil. Nicht in denBerechnungen berücksichtigt wurde der höhere Platz-bedarf von Holzfeuerungen, der beim Neubau wegender größeren Heiz- und Lagerräume mit höherenInvestitionskosten zu Buche schlagen würde.
Im Vergleich zu Pelletanlagen sind Hackschnitzel-feuerungen bei gleicher Anlagenleistung durch etwashöhere Gesamtinvestitionskosten gekennzeichnet.Scheitholzfeuerungen liegen dagegen – trotz des hiermit 100 l/kW angesetzten großen Wärmespeichers –bei den Investitionskosten am günstigsten unter denHolzfeuerungen. Verglichen mit Heizölfeuerungen ist
aber stets mit Mehrinvestitionen zwischen 50 und100 % zu rechnen (Abb. 9.7).
Wegen der relativ hohen Investitionskosten kanngenerell kann festgehalten werden, dass sich die Wirt-schaftlichkeit von Holzfeuerungen (verglichen mitHeizöl) mit steigender Anlagenleistung deutlich ver-bessert. Das liegt daran, dass auch der Anteil derBrennstoffkosten an den Gesamtkosten mit zuneh-mender Leistung (und zunehmendem Brennstoffver-brauch) steigt. In der Beispielrechnung der Tabelle 9.3beträgt der Brennstoffkostenanteil für Heizöl bei der15 kW-Anlage 62 % und steigt bei größerer Leistungauf 73 % (35 kW) bzw. 77 % (60 kW). Die kostengüns-tigeren Holzbrennstoffe können somit zunehmendzur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit beitragen.
Stromkosteng €/a 29 29 49 62 62 107 107 104 104 179 179
Summe verbrauchsge-bundene Kosten
€/a 1.697 1.355 1.469 3.696 2.950 1.659 3.199 6.193 4.944 2.781 5.361
betriebsgebundene Kosten:
Wartung/Instand-
setzung Feuerungi €/a 92 196 272 106 248 523 359 124 314 595 468
Wartung/Instand-
setzung Peripherieh €/a 83 97 114 124 146 97 136 171 188 110 144
Arbeitskosten Reini-gung und Betrieb
€/a 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Emissions-messungen
€/a 33 6 92 33 6 92 92 33 6 92 92
Schornsteinfegen
etc. j€/a 24 58 41 24 58 41 41 24 58 41 41
Summe betriebs-gebundene Kosten
€/a 231 357 519 286 458 753 628 352 565 838 745
Summe jährliche Gesamtkosten
€/a 2.677 2.847 3.443 5.009 4.977 4.495 5.660 7.901 7.512 5.989 302
Kosten der Wärme-bereitstellung
€/kWh 0,105 0,112 0,135 0,090 0,090 0,081 0,102 0,085 0,081 0,064 0,089
a. 1.500 h/a Vollbenutzungsdauerb. Vier-Personen-Haushalt bei täglichem Warmwasser-Bedarf von 50 Litern pro Personc. Preise gemäß Kostenfunktionen in Abb. 9.3, Abb. 9.4 bzw. Abb. 9.5, abzüglich der in Kapitel 9.2 angegebenen Rabatted. Wärmespeichervolumen 100 l/kW (Scheitholz) bzw. 20 l/kW (Hackschnitzel und Pellets)e. z. B. Pumpen, Verrohrung, Sicherheitseinrichtungen, Ausdehnungsgefäß, Rücklaufanhebung und Isolierung, Kosten gemäß Kostenfunktionen in Kapi-
tel 9.2, abzüglich der angegebenen Rabatte, Montagekosten bei Heizöl; 20 % Abschlag gegenüber der entsprechenden Scheitholz bzw. Hackschnitzel-feuerung
f. bei einem Zinssatz von 6 % und einer Abschreibungsdauer über die technische Lebensdauer von 20 Jahreng. Waldhackschnitzel bei w = 35 %h. bei Heizöl- und Scheitholzkesseln: 0,7 % der therm. Arbeit, bei autom. beschickten Holzfeuerungen 1,2 %i. 3 %/a vom Anschaffungspreis für Feuerungen; 1,5 %/a für Peripheriej. inkl. Rauchrohrreinigung und Lüftung prüfen
n. b. = nicht berücksichtigt (Eigenleistung)
Tabelle 9.3: Berechnungsbeispiele für die Wärmegestehungskosten in verschiedenen Kleinanlagen für verschiedene Versor-gungssituationen (Berechnungen inkl. MwSt., Werte z. T. gerundet) (Forts.)
Kessel-Nennleistung: 15 kW 15 kW 15 kW 35 kW 35 kW 35 kW 35 kW 60 kW 60 kW 60 kW 60 kW
Brennstoff: HeizölScheit-
holzPellets Heizöl
Scheit-holz
Hack-gut
Pellets HeizölScheit-
holzHack-
gutPellets
Kosten der Festbrennstoffnutzung
159
Bei Scheitholz und Hackschnitzeln sind hierbei imEinzelfall auch noch weitere Kostensenkungen mög-lich, wenn – wie in der Praxis vielfach üblich – dieArbeitsleistung bei ihrer Beschaffung nicht angesetztwird (z. B. bei Selbstwerbung). In diesem Fall würdesich der Kostenabstand zur Wärmeerzeugung aus Pel-lets oder Heizöl weiter vergrößern, da die Markt-preise für diesen Brennstoff unbeeinflusst bleiben.
Trotz dieser in jüngster Zeit für die Biomasse gün-stigen Kostenentwicklung sollte jedoch nicht überse-hen werden, dass Holzfeuerungen für den Betreibermit verschiedenen nicht-monetären Nachteilengegenüber Heizöl verbunden sind. Das betrifft vorallem den hohen Bedienungsaufwand bei Scheitholz-aber auch bei Hackschnitzelkesseln. Hierzu ist beiScheitholzkesseln das erforderliche Herantragen desBrennstoffs und im Winter die tägliche händischeBeschickung sowie die auch bei Hackschnitzelfeue-rungen etwa wöchentlich erforderliche Aschebehälte-rentleerung und die ggf. notwendige Wärmetauscher-reinigung zu nennen. Hinzu kommt beihandbeschickten Anlagen mit Wärmespeicher dieständig erforderliche Überwachung des Wärmevorra-tes zur Feststellung des nächsten Beschickungszeit-punktes.
Derartige Komforteinbußen lassen sich nur schwerin einer Wärmegestehungskostenrechnung berück-sichtigen. Daher wurde in Tabelle 9.3 auch auf einenKostenansatz für die anfallende Arbeit verzichtet.Hinzu kommen weitere Hemmnisse, wie die großenerforderlichen Lagerräume (die hier als gegeben vor-ausgesetzt wurden), oder der bei Scheitholz nichtgegebene automatische Betrieb während einer Abwe-senheit des Betreibers, was oftmals dazu führt, dassweitere Feuerungen (z. B. Heizöl) betriebsbereitgehalten werden.
Abb. 9.6: Vergleich der spezifischen Investitionen von Pel-let-, Scheitholz-, Hackschnitzel- und Heizölfeue-rungen (vgl. Beispielrechnung in Tabelle 9.3)
Abb. 9.7: Vergleich der Wärmegestehungskosten von Pel-let-, Scheitholz-, Hackschnitzel- und Heizölfeue-rungen (vgl. Beispielrechnung in Tabelle 9.3)
160
1010101010
Stationäre Nutzung von Pflanzenölen
Pflanzenölbetriebene Blockheizkraftwerke (BHKW)zeichnen sich durch eine Reihe von Umweltvorteilenaus. Zusätzlich zur effizienten Energieumwandlungdurch Kraft-Wärme-Kopplung wirkt sich die Verwen-dung von Pflanzenöl als Kraft- und Heizstoff positivauf die Schonung von Ressourcen und den Schutz desKlimas aus. Darüber hinaus kann Pflanzenöl durchdessen schnelle biologische Abbaubarkeit und ge-ringe Ökotoxizität einen entscheidenden Beitrag zumBoden- und Gewässerschutz leisten. Deshalb eignetsich der Einsatz von Pflanzenöl-BHKW vor allem inumweltsensiblen Gebieten, wie etwa dem Alpenraumoder in hochwassergefährdeten Gebieten, wo beimAustritt von Heizöl oder Dieselkraftstoff beträchtlicheSchäden entstehen können. Ein weiterer wichtigerEinsatzbereich von pflanzenölbetriebenen BHKWsind ländliche Gebiete, in denen bei regionaler Pro-duktion und Nutzung des Pflanzenöls (vor allemRapsöl) sowie des Pressrückstands durch den niedri-gen Transportaufwand eine hohe Ausnutzung desEnergiegehaltes des Pflanzenölkraftstoffs erzielt wirdund positive Impulse auf die Strukturentwicklung imländlichen Raum ausgehen. Durch die Förderung derStromeinspeisung im Rahmen des Erneuerbare-Ener-gien-Gesetzes – EEG /10-9/, die Mineralölverknap-pung sowie das gestärkte Umweltbewusstsein wer-den pflanzenölbetriebene BHKW insbesondere imLeistungsbereich von ca. 5 bis 500 kW elektrischerLeistung zunehmend nachgefragt. In Deutschlandgibt es derzeit mindestens 36 Hersteller von pflan-zenöltauglichen BHKW (vgl. Anhang), insgesamt wa-ren im Jahr 2005 mehr als 700 mit Pflanzenöl betrie-bene BHKW im Einsatz /10-11/. Etwa 50 % dieserAnlagen besitzen eine elektrische Leistung bis10 kWel, 43 % bis 100 kWel, 5 % bis 1.000 kWel und 2 %größer als 1.000 kWel. Die gesamte installierte elektri-sche Leistung beträgt ca. 60 MWel, etwa 70 % davonentfallen auf Anlagen größer 1.000 kWel, 15 % auf An-lagen bis 1.000 kWel, 8 % auf Anlagen bis 100 kWel
und 7 % auf Anlagen bis 10 kWel /10-11/. Pflanzenöl-BHKW mit geringer Leistung werden meist mit Raps-ölkraftstoff betrieben, bei leistungsstärkeren BHKWkommen seit dem Jahre 2005 vermehrt auch Soja-oder Palmöl zum Einsatz. Da in diesem Handbuchvorwiegend Kleinanlagen betrachtet werden, wirdnachfolgend die Gewinnung und Nutzung vonRapsöl als Kraft- und Heizstoff in stationären Anlagender unteren Leistungsklassen vorgestellt.
10.1 Ölgewinnung und -reinigung
In Mitteleuropa kommen hauptsächlich Raps undSonnenblumen als Ölsaaten für die Produktion vonKraftstoffen auf Pflanzenölbasis in Frage. Raps bei-spielsweise enthält im lagerfähigen Zustand etwa43 % Öl, 40 % Rohprotein und Extraktstoffe, 7 % Was-ser, 5 % Rohfaser und 5 % Asche. Ziel der verschiede-nen Ölgewinnungsverfahren ist es, den Ölanteil ausder Saat möglichst effizient abzutrennen, wobei uner-wünschte Bestandteile aus dem Samenkorn nicht indas Öl überführt bzw. aus diesem entfernt werden sol-len.
Ölgewinnung. Für die Gewinnung von Rapsöl gibt eszwei verschiedene gängige Produktionsverfahren, dasAbpressen und Extrahieren der Ölsaat in industriellenÖlmühlen mit Tagesleistungen von maximal 4.000 tÖlsaat und das ausschließlich mechanische Abpressenin kleineren dezentralen Ölmühlen mit etwa 0,5 bis25 t/Tag und mehr /10-27/.
Die Verfahrensschritte bei der Rapsölgewinnungin zentralen Großanlagen sind: - Vorbehandlung der Ölsaat (Reinigung, Trocknung,
evtl. Schälung, Zerkleinerung, Konditionierung),- Ölgewinnung (mechanische Vorpressung, Press-
rückstand wird durch Lösungsmittelextraktionweiter entölt),
Stationäre Nutzung von Pflanzenölen
161
- Nachbehandlung des Extraktionsschrots (Entfernenund Rückgewinnung des Lösungsmittels),
- Raffination (Entfernen der bei der Vorpressung undExtraktion eingetragenen unerwünschten Begleit-stoffe durch Entschleimung, Entsäuerung, Blei-chung, Desodorierung).
In dezentralen kleineren Anlagen wird auf viele die-ser Verfahrensschritte verzichtet. Hier sind bei der Öl-gewinnung die folgenden Prozessschritte zu nennen: - Vorbehandlung der Ölsaat (Reinigung, Trocknung,
evtl. Schälung oder Walzung),- Ölgewinnung durch Kaltpressung (ausschließlich
mechanische Entölung, meist durch Schnecken-pressen),
- Ölreinigung (Abscheidung von Trubstoffen durchSedimentation, Filtration oder Zentrifugation).
Während die Ölausbeute in Großanlagen bei etwa99 % liegt kommen dezentrale Anlagen lediglich aufca. 80 % Ölausbeute. Anders als bei den Großanlagenwerden hier fast ausschließlich Schneckenpressen ver-wendet (Abb. 10.1). Bei einer Tageskapazität von ca.0,4 bis 0,7 t Rapssaat/Tag ist mit Anschaffungskostenfür die Schneckenpresse (ohne Fördertechnik, Lage-rung, Ölreinigung etc.) von ca. 5.000 bis 8.000 € zurechnen.
Ölreinigung. Das gewonnene Rapsöl enthält etwa 0,5bis 6 Gew.-% Feststoffe (ölfrei), die aus den festen Be-standteilen des Ölsamens bestehen. Die Feststoffemüssen möglichst vollständig aus dem Öl entferntwerden, da die Ölreinheit, d. h. der als „Gesamt-
verschmutzung“ bezeichnete Gehalt an Feststoffensowie deren Korngrößenverteilung, ein wichtigesQualitätsmerkmal für die Nutzung in Verbrennungs-motoren ist. Die Ölreinigung sollte immer über min-destens zwei Reinigungsstufen, nämlich eine Haupt-reinigung (Grobklärung) und eine nachgeschalteteSicherheitsfiltration (Endfiltration) erfolgen. In kleine-ren dezentralen Anlagen mit Tageskapazitäten bis zuca. 1 t Ölsaat/Tag ist für die Grobklärung der Einsatzeiner einfachen und relativ kostengünstig zu betrei-benden Sedimentationsanlage möglich (Abb. 10.2).Für größere Verarbeitungskapazitäten ist eine Haupt-reinigung durch Filtration (zum Beispiel Kammerfil-terpresse, Vertikal-Druckplattenfilter oder Vertikal-Druckkerzenfilter) zu bevorzugen. Bei der Sicher-heitsfiltration von Rapsölkraftstoff haben sich in bis-herigen Untersuchungen Filterkerzen aus gewickelterBaumwolle oder Tiefenfiltermodule bewährt. DiverseBeutelfilter hingegen haben sich als nur bedingt odernicht geeignet erwiesen. Neben „festen“ Verunreini-gungen können in Pflanzenölen, zum Teil erst nachlängerer Lagerzeit, sogenannte Trübungsstoffe sicht-bar werden, die sich absetzen und beispielsweise ei-nen weißlichen Bodenbelag bilden können. TretenTrübungsstoffe auf, müssen diese Ölchargen noch-mals sorgfältig gefiltert werden.
10.2 Kraftstoffeigenschaften
Um Rapsöl als Kraftstoff in Motoren einsetzen zukönnen, werden zwei Wege beschritten, die Anpas-sung des Kraftstoffs an den Motor oder die Anpas-sung des Motors an den (weitgehend naturbelasse-nen) Kraftstoff. Bei der Anpassung des Kraftstoffswird versucht, das Rapsöl durch chemische Verände-rungen (z. B. Umesterung zu Rapsölmethylester, d. h.
Abb. 10.1: Schnitt durch eine Schneckenpresse mit perfo-
riertem Presszylinder /10-27/
Abb. 10.2: Kontinuierliche Sedimentation für Pflanzenöl
/10-27/
Truböl
Sicherheits-filter
Reinöl
Trub-stoffe
Trubstoffentnahme
Absetztank
Trubstoff-abscheide-trichter
Zwischen-behälter
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
162
„RME“ oder „Biodiesel“) so zu verändern, dass des-sen kraftstofftechnische Eigenschaften dem Diesel-kraftstoff ähnlich werden; das Gleiche ist auch durchVerarbeitung in Mineralölraffinerien möglich /10-27/.Da solche umgewandelten Kraftstoffe vornehmlichfür den Transportbereich (Verkehrssektor) hergestelltwerden, sollen sie hier nicht betrachtet werden. Stattdessen werden nachfolgend nur die Eigenschaften desnaturbelassenen Rapsöls vorgestellt.
Zusammensetzung und Merkmale. NaturbelassenesRapsöl besteht zu 77 bis 78 Gew.-% aus Kohlenstoff(C), zu 11 bis 12 % aus Wasserstoff (H) und zu 10 bis11 % aus Sauerstoff (O). Rapsöl ist schnell biologischabbaubar und weist eine geringe aquatische Toxizitätim Vergleich zu Diesel- oder Ottokraftstoff auf. Bei derLagerung können Umsetzungsvorgänge stattfinden,sie sind abhängig von der Vorgeschichte des Öls undden herrschenden Lagerungsbedingungen (u. a. Tank-material, Temperatur, Sauerstoff, Licht, Wasser). Esfinden sogenannte Autoxidations- und Polymerisie-rungsprozesse statt, die durch geeignete Produktions-und Lagerbedingungen vermindert werden können(vgl. Kapitel 10.4). Unter günstigen Bedingungen(Dunkelheit, Lagertemperatur: 5 °C) ist naturbelasse-nes Rapsöl etwa 6 bis 12 Monate lagerfähig.
Die Eigenschaften von Rapsölkraftstoff weichen ineinigen wesentlichen Punkten von den gültigen Nor-men für Dieselkraftstoffe (DIN EN 590) und Biodieselbzw. Fettsäure-Methylester (FAME) (DIN EN 14214)ab. Vor allem die hohe „Zähflüssigkeit“, ausgedrücktdurch die um den Faktor 10 höhere Viskosität (Tabelle10.1), ist häufig dafür verantwortlich, dass in her-kömmlichen vor allem direkt einspritzenden Diesel-motoren beim Betrieb mit Rapsöl die Zerstäubungs-qualität während des Einspritzvorgangs sowie dieVerbrennungsgüte unzureichend ist und Ablage-rungen im Bereich der Zylinderbuchsen, Kolben, Ven-tile und Einspritzdüsen auftreten. Deshalb ist naturbe-lassenes Rapsöl – anders als beispielsweise Biodiesel –nicht als Kraftstoff für konventionelle direkteinsprit-zende Dieselmotoren geeignet. Ähnlichkeit mit Dieselbesteht aber im Heizwert (bezogen auf das Volumen).Dieselkraftstoff besitzt zwar auf die Masse bezogeneinen höheren Heizwert als naturbelassenes Pflan-zenöl, beim volumenbezogenen Heizwert wird dieseraber durch die niedrigere Dichte nahezu kompensiert,so dass der Kraftstoffverbrauch eines Motors in etwagleich bleibt (Tabelle 10.1). Rapsöl weist somit gegen-über Diesel bzw. extra leichtem Heizöl nur einen umca. 4 %, Biodiesel einen um etwa 9 % geringeren volu-menbezogenen Heizwert auf.
Qualitätsanforderungen. Von entscheidender Bedeu-tung für einen langfristig störungsarmen Betrieb istdie Einhaltung gewisser Mindestanforderungen andie Qualität der Pflanzenöle für die Verwendung alsKraftstoff. Diese sind bislang nur für Rapsölkraftstoffdefiniert und in der DIN V 51605 festgelegt /10-6/. DieDIN V 51605 wurde auf Basis des „RK-Qualitätsstan-dards 05/2000“ (sogenannter „Weihenstephaner Stan-dard“) erarbeitet. Ähnlich wie in den Normen fürHeizöl (DIN 51603-1), Dieselkraftstoff (DIN EN 590)sowie Fettsäure-Methylester als Heizöl (DIN EN14213) und als Kraftstoff für Kraftfahrzeuge (DIN EN14214) /10-5/) sind hier alle wichtigen Produkteigen-schaften von Rapsöl für die Verwendung als Kraft-und Heizstoff in dafür geeigneten Motoren oder Hei-zungsanlagen mit den entsprechenden Prüfmethodenund Grenzwerten zusammengestellt (Tabelle 10.2).
Tabelle 10.1: Ausgewählte Kennwerte von Kraftstoffen
gemäß den entsprechenden Normen
Parameter
Diesel-kraftstoff(DIN EN
590)
Biodiesel (FAME)
(DIN EN 14 214)
Rapsöl-kraftstoff (DIN V 51605)
Dichte (15 °C) in kg/m3 820–845 860–900 920–930
Viskositäta (40 °C) in
mm2/s2,0–4,5 3,5–5,0 max. 36
Flammpunkt in °C über 55 über 101 min. 220
Heizwertmassebezogen (MJ/kg) volumetrisch (MJ/l)
43,0b
ca. 36,2b37,6b
ca.33,1bca. 37,6b
ca. 34,6b
a. kinematische Viskositätb. Literaturwerte
Tabelle 10.2: Auswahl von Anforderungen an Rapsölkraft-
stoff gemäß Vornorm DIN V 51605
Eigenschaften/Inhaltsstoffe Einheit Grenzwert
Jodzahl g Jod/100 g 95 bis 125
Koksrückstand Gew.-% max. 0,4
Schwefelgehalt mg/kg max. 10
Gesamtverschmutzung mg/kg max. 24
Oxidationsstabilität (110 °C) h min. 6
Säurezahl mg KOH/g max. 2,0
Summengehalt an Magnesium und Calcium
mg/kgmax. 20
Phosphorgehalt mg/kg max. 12
Aschegehalt Gew.-% max. 0,01
Wassergehalt Gew.-% max. 0,075
Stationäre Nutzung von Pflanzenölen
163
10.3 Energetische Nutzung
10.3.1 Pflanzenölmotoren
Seit etwa 20 Jahren werden vermehrt Dieselmotorenfür den Einsatz von naturbelassenem Pflanzenöl an-geboten. Spezielle Pflanzenölmotoren, wie der Els-bett-Motor werden heute nicht mehr gebaut. Vielmehrwerden Serien-Dieselmotoren nachträglich für denBetrieb mit Pflanzenöl umgerüstet. Bedingt durch diestark angestiegene Nachfrage, gibt es derzeit eineVielzahl von Firmen, die eine Motorenumrüstung aufden Betrieb mit Pflanzenöl (überwiegend Rapsölkraft-stoff) anbieten. Die Umrüstkonzepte lassen sich inEin- und Zweitanksysteme bzw. Ein- und Zweikraft-stoffsysteme unterscheiden.
Beim Zweitanksystem wird das Aggregat bzw.Fahrzeug mit einem zusätzlichen Kraftstofftank aus-gestattet, der den Motor mit einem im Vergleich zumPflanzenöl bei niedrigerer Temperatur besser zünden-den Kraftstoff (zumeist Heizöl bzw. Diesel) für dieStart- und Warmlaufphase versorgt. Sobald dieMotorbetriebstemperatur erreicht ist, erfolgt dieKraftstoffversorgung aus dem Haupttank mit Pflan-zenöl. Vor dem Abstellen des Motors ist wieder aufdie Versorgung mit dem Zusatzkraftstoff umzustel-len, damit die Einspritzleitungen und Düsen gespültwerden und leicht zündender Kraftstoff für denneuen Startvorgang zur Verfügung steht. DerartigeZweitanksysteme sind oft zusätzlich mit einer Kraft-stoffvorheizung und elektronischer Steuerung derKraftstoff-Umschaltung ausgestattet. Für BHKW, dienach dem 31.12.2006 in Betrieb genommen wordensind, erlischt jedoch die Verpflichtung zur Vergütungdes Stroms nach EEG, wenn für Zwecke der Zünd-und Stützfeuerung nicht ausschließlich Biomasse oderPflanzenölmethylester verwendet wird (vgl. Kapitel10.5.5).
Eintanksysteme kommen hingegen ohne zweitenKraftstoffkreislauf aus. Die Anpassungen sind daherinsbesondere bei modernen direkt einspritzendenMotoren meist aufwändiger, da auch im kaltenBetriebszustand eine gute Zerstäubung und Zündungdes zähflüssigeren Pflanzenöls gewährleistet werdenmuss. Durch Veränderungen am Kraftstoffsystem, imBrennraum sowie durch Eingriffe in das Motormana-gement können indirekt und direkt einspritzendeSerien-Dieselmotoren mit Eintanksystemen entspre-chend den Anforderungen des Pflanzenölkraftstoffsumgerüstet werden. Einige dieser Umrüstmaßnah-men, die je nach Motortyp und Umrüstkonzeptdurchgeführt und kombiniert werden, sind im Fol-
genden aufgeführt (ohne Anspruch auf Vollständig-keit):- Kraftstoffvorwärmung an Leitungen, Filtern, Pum-
pen, Düsen,- Vorwärmung des Zylinders/Motorkühlwassers,- Verwendung alternativer beständigerer Materia-
lien für Kolben und Zylinderkopf,- Modifikationen der Vorglüheinrichtung, der Ein-
spritzdüsen, des Brennraumes,- Eingriff in das Motormanagement, Veränderung
von Einspritzdruck und -zeitpunkt.Bei allen Umrüstungen ist darauf zu achten, dass dieam Motor vorhandenen kraftstoffführenden Kompo-nenten (vor allem Kraftstoffförderpumpe, Einspritz-pumpe, Dichtungen, Leitungen etc.) zum einen aus-reichend dimensioniert und zum anderen beständiggegenüber dem Langzeiteinsatz von Pflanzenöl sind.Die Auswahl von technisch ausgereiften Motorbau-teilen in hoher Verarbeitungsqualität ist in Hinblickauf die allgemein stärkere Beanspruchung der Mate-rialien (höhere Viskosität und höhere Verbrennungs-temperatur des Pflanzenöls) empfehlenswert. Unbe-dingt zu vermeiden sind die Verwendung vonkatalytisch wirksamen Materialien wie z. B. Kupfer,bzw. kupferhaltige Legierungen (z. B. Messing).
10.3.2 Pflanzenöl-BHKW
Ein Blockheizkraftwerk besteht aus einem oder mehre-ren BHKW-Modulen mit den notwendigen Hilfsein-richtungen, Schalt- und Steuerungseinrichtungen,Schallschutzdämmung, Abgasabführung sowie demAufstellraum. Hauptbestandteil eines BHKW-Modulsist das BHKW-Aggregat, das sich aus dem Verbren-nungsmotor und dem Generator mit den entsprechen-den Kraftübertragungs- und Lagerungselementen zu-sammensetzt (vgl. Abb. 10.3). Weitere wesentlicheBestandteile eines Moduls sind die Wärmeübertragersowie Einrichtungen zur Steuerung, Regelung undÜberwachung. Hinzu kommen Komponenten des An-saug- und Abgassystems, der Kraftstoffzuführung, An-lasser und dergleichen /10-24/.
Die mechanische Energie des Motors wird imGenerator in elektrische Energie umgewandelt. Dieentstehende Abwärme aus den Kühlkreisläufen unddem Motorabgas wird über Wärmeübertrager unddas Wärmeverteilungsnetz dem Verbraucher zuge-führt.
Blockheizkraftwerke sind meist auf den Wärmebe-darf ausgelegt und werden parallel zum elektrischenNetz betrieben. Daneben können sie auch stromge-führt zur völligen oder teilweisen Inselversorgung
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
164
eingesetzt werden, wo sie andere Stromaggregateersetzen oder ergänzen. Entscheidend für einen wirt-schaftlichen Betrieb ist eine sorgfältige Einbeziehungder Wärmeverbraucher in das Gesamtsystem. Bei zugroß dimensionierten Anlagen führt eine unzurei-chende Wärmenutzung zu bedeutenden ökonomi-schen Einbußen.
Kraftstoffsystem. Der Kraftstoff wird für leis-tungsstärkere BHKW meist in größeren Lagerbehäl-tern, die entweder unter- oder oberirdisch aufgestelltsind, bevorratet. Je nach den örtlichen Gegebenheitenkann auch eine Zwischenlagerung des benötigtenKraftstoffs in einem Tagestank in Aggregatsnähe er-folgen. Die Befüllung des Tagestanks wird dann auto-matisch über eine entsprechende Füllstandsregelungmit Pumpeinrichtung vorgenommen. Bei BHKW mitgeringem Kraftstoffverbrauch dienen oft transporta-ble Tankbehälter mit bis zu 1.000 l Fassungsvermögenwechselweise zur Kraftstofflagerung und -versor-gung.
Die Kraftstoffzuführung besteht im Wesentlichenaus Rohr- und Schlauchleitungen, Druckregelventi-len, Kraftstoffvorfilter, Förderpumpe, Kraftstofffilter,Einspritzpumpe und Einspritzdüsen. Hier sind diespezifischen Anforderungen des Pflanzenöls an dieDimensionierung und an das Material der Kompo-nenten zu berücksichtigen (Rohrleitungen und Ver-schraubungen aus chromatiertem Stahl oder besserEdelstahl, flexible Schlauchleitungen aus weichma-cherarmen oder -freiem NBR-Kautschuk).
Motor. Für BHKW-Anwendungen stehen derzeitmehrere pflanzenöltaugliche Motortypen zur Verfü-gung. Die Verbrennungsluft wird entweder von au-
ßen oder aus dem BHKW-Gebäude (gute Belüftungvorausgesetzt) dem Motor über einen Luftfilter zuge-führt. Je nach Größe und Konzeption sind BHKW-Mo-toren entweder als Saugmotoren oder als aufgeladeneMotoren mit Turbolader ausgeführt.
Kleinere BHKW mit einer Leistung bis zu etwa25 kWel werden meist mit umgerüsteten herkömmli-chen Stationärdieselmotoren betrieben. Bewährthaben sich unter anderem 3- und 4-Zylinder-Vorkam-mermotoren des Herstellers Kubota in einemLeistungsspektrum von ca. 8 bis 35 kW mechanischeLeistung. Pflanzenölmotoren für mittlere und größereBHKW bis zu einer elektrischen Leistung von ca.500 kW werden mittlerweile von mehreren Firmen oftauf Basis von Scania-, Deutz- oder MAN-Motorenangeboten. Eine Auswahl von Anbietern für Pflan-zenöl-BHKW ist im Anhang aufgelistet.
Emissionsminderung. Zur Minderung der Abgas-emissionen können verschiedene Techniken oderVerfahren eingesetzt werden. Hierzu zählen die Ab-gasrückführung und Abgasreinigungssysteme wieOxidationskatalysatoren, Entstickungskatalysatorenund Partikelabscheider (d. h. Rußfilter).
Bei der Abgasrückführung wird dem Abgas desMotors ein definierter Teilstrom entnommen und derAnsaugluft beigemischt. Dies führt zu einerVerminderung des Sauerstoffgehalts und niedrigerenTemperaturen im Brennraum, wodurch Stickstoff-oxid-Reduktionsraten zwischen 40 und 80 % erreichtwerden können. Mit zunehmender Abgasrückfüh-rungsrate bewirkt jedoch der geringere Sauerstoffan-teil bei der Verbrennung einen Anstieg der Rußemis-sionen.
Oxidationskatalysatoren setzen die Energie-schwelle für die Einleitung von Oxidationsreaktionenherab und erhöhen gleichzeitig die Reaktionsge-schwindigkeit. Dem Beginn solcher Reaktionen gehtdie Anlagerung der oxidierbaren Stoffe wie Kohlen-monoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HC) und desSauerstoffs an der katalytisch aktiven Schicht voraus,an der die Molekülbindungen gelockert werden. Deroptimale Arbeitsbereich für die bis zu mehr als 90 %-ige Umsetzung der CO- und HC-Emissionen liegt beica. 200 bis 350 °C.
Oxidationskatalysatoren eignen sich besonders gutfür Pflanzenölmotoren, weil Pflanzenöl nahezuschwefelfrei ist und dadurch die katalytischeBeschichtung der Katalysatoren nicht beeinträchtigtwird. Durch Oxidationskatalysatoren werden insbe-sondere auch Aldehyde, die für den pflanzenöltypi-schen Geruch verantwortlich sind, um über 80 %
Abb. 10.3: Pflanzenöl-BHKW mit Schallschutzgehäuse
(8 kWel, 16 kWth)
Stationäre Nutzung von Pflanzenölen
165
reduziert. Der Einsatz von Oxidationskatalysatorenist daher für alle pflanzenölbetriebenen BHKW unbe-dingt zu fordern.
Mit Hilfe eines Entstickungskatalysators könnenStickstoffoxide (NOx) wirkungsvoll reduziert werden.Dabei wird vor dem Katalysator ein Reduktionsmittel(Ammoniak-, bzw. Harnstoff-Wasser, ggf. auch Koh-lenwasserstoffe) in flüssigem oder gasförmigemZustand dem Rauchgasstrom über ein Düsensystemzugeführt. Derartige „SCR-Katalysatoren“ werdenbislang jedoch nur bei größeren Motoren (ca.> 1.000 kW Feuerungswärmeleistung) eingesetzt.
Mit Partikelfiltern lassen sich bei Selbstzündungs-motoren Partikel-Abscheideraten von 90 % und mehrerreichen. Insbesondere können auch die als starkgesundheitsgefährdend einzustufenden Feinstaub-partikel deutlich reduziert werden. Mit zunehmenderBetriebszeit verringern die zurückgehaltenen Partikelden Filterquerschnitt und erhöhen den Abgasgegen-druck. Damit der Filter nicht verstopft, ist von Zeit zuZeit oder bei Erreichen eines bestimmten Abgasge-gendrucks eine Regenerierung des Rußfilters notwen-dig. Bei Stationärmotoren erfolgt die Regeneration oftdurch aktives Abbrennen des Rußes z. B. durch Ein-düsung von Propangas in den Abgasstrom. Darüberhinaus sind im Rußfiltereinsatz abgelagerte nicht-brennbare Inertanteile des Abgasstroms von Zeit zuZeit durch Waschen bzw. Ausblasen mit Druckluft zuentfernen.
Abgasleitung. Die Abgasableitung wird durch einensogenannten Kompensator mit dem Abgasrohr desBHKW verbunden. Dadurch wird verhindert, dassSchwingungen übertragen werden und Temperatur-schwankungen zu Materialschäden (z. B. Rissen anden Abgasrohren, Schalldämpfern und Wärmeüber-tragern) führen. Der Abgasstrom kann – sofern diesnach der jeweiligen Landesbauordnung und derFeuerungsverordnung (FeuV) zulässig ist – in einenbestehenden Kamin eingeleitet werden. Ansonsten isteine möglichst isolierte Abgasableitung zur Vermei-dung von Kondensatbildung entsprechend den Vor-gaben der TA Luft bis über Firsthöhe vorzusehen.Werden Abgasrohre zur Abgasableitung verwendet,so sollten diese aus Edelstahl sein, um Korrosion zuverhindern. Eine Kondensatsammelstelle mit Ab-lassschraube zur Entfernung von Kondensat und ein-gedrungenem Regenwasser ist an der tiefsten Stelledes Abgasstrangs vorzusehen.
Generator und elektrische Einbindung. Die mecha-nische Energie des Motors wird im Generator zu
Strom umgewandelt. Um ein BHKW unabhängig voneinem Stromnetz z. B. als Notstromaggregat betreibenzu können, ist ein Synchrongenerator erforderlich.Eine Synchronisierungseinrichtung sorgt dafür, dassvor dem Aufschalten auf das Netz Spannung, Fre-quenz und Phase von Generator und Netz weitge-hend übereinstimmen.
Im Gegensatz zu Synchrongeneratoren sind Asyn-chrongeneratoren meist robuster, wartungsärmer undim unteren Leistungsbereich auch kostengünstiger.Da Asynchrongeneratoren induktive Blindleistungaus dem Netz benötigen, sind sie nicht im Inselbetriebeinsetzbar.
Die elektrische Netzanbindung kann bis zu einerinstallierten elektrischen Leistung von ca. 1 MW andas vorhandene Niederspannungsnetz erfolgen. Beigrößeren Anlagen wird meist in ein Mittelspannungs-netz eingespeist. Nur in seltenen Fällen ist eine eigeneLeitung zum nächsten Netzknotenpunkt oder eineTrafostation notwendig, da die vorhandenen Kapazi-täten in der Regel ausreichen. Die Bedingungen wer-den für den jeweiligen Fall von dem zuständigenEnergieversorgungsunternehmen festgelegt.
Wärmeübertrager. Neben diskontinuierlich durch-flossenen Wärmeübertragern (Regeneratoren) kom-men bei BHKW vorwiegend kontinuierlich durchflos-sene Wärmeübertrager, sogenannte Rekupatoren,zum Einsatz. Rekupatoren unterscheiden sich nachihrer Arbeitsweise in Gegenstrom-, Gleichstrom- undKreuzstromwärmeübertrager. Je nach Anforderungwerden verschiedene Bauarten wie Rohrbündel-,Platten-, Taschen- und Spiralrohrwärmeübertragerverwendet. Bei BHKW kann die Wärmeenergie derLadeluft (bei aufgeladenen Motoren), des Generator-kühlwassers, des Motorkühlwassers, des Motorenölsoder des Motorabgases durch in Reihe geschalteteWärmeübertrager ins Heizwasser übertragen werden.Daneben findet die Wärmeauskopplung auch manch-mal in zwei getrennten Heizkreisen statt, um z. B. ineinem Heizkreislauf ein höheres Temperaturniveauzu realisieren.
Betriebsbedingte Ablagerungen an den Wärme-übertragern (z. B. Ruß im Abgas-Wärmeübertrager,Kalk im Kühlwasser-Wärmeübertrager) erfordern vonZeit zu Zeit eine Reinigung der Wärmetauscherflä-chen, um einen ungehinderten Wärmeübergang zugewährleisten. Bei manchen Abgaswärmeübertra-gern ist ein regelmäßiges Abkehren der Tauscherflä-chen mit einer Rußbürste (z. B. alle 1.000 Betriebsstun-den) erforderlich; es gibt aber auch selbstreinigendeSysteme (z. B. Kugelregen- bzw. Kettenzugsysteme
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
166
oder Dampfeinblasen), die zum Teil sogar kontinuier-lich arbeiten (z. B. durch eine im Abgasstrom vibrie-rende Metallwendel). Der Reinigungsaufwand desnachgeschalteten Abgaswärmeübertragers reduziertsich deutlich, wenn ein Rußfilter mit hohem Partikel-abscheidegrad verwendet wird.
In den geschlossenen oder halboffenen Kühl- bzw.Heizwasserkreisläufen ist der Einsatz von korrosions-hemmenden Inhibitoren erforderlich, da die gleich-zeitige Anwesenheit von Stahl, Kupfer, Kupferlegie-rungen und Aluminium begünstigend auf dieKorrosion wirkt. Bei diesen Zusätzen handelt es sichmeist um kombinierte Frost- und Korrosionsschutz-mittel. Die geforderte untere Konzentrationsgrenzeim Wasser darf dabei nicht unterschritten werden, umdie Wirksamkeit der Additive nicht zu gefährden.Anlagen, bei denen häufig Kühlwasser nachgefülltwerden muss, sind daher regelmäßig zu kontrollieren,um eine zu starke Verdünnung zu vermeiden. DieFrostschutzeigenschaften werden im Allgemeinenüber eine Dichtemessung (Spindel) ermittelt, der Kor-rosionsschutz kann mit speziellen Testkits überprüftwerden.
Um nach Abstellen des Motors einen Hitzestau amAggregat zu vermeiden, ist ein Pumpennachlauferforderlich, durch den überschüssige Wärme abge-führt wird. Gleiches gilt entsprechend für die Ventila-toren der Kabinenbelüftung.
Spitzenlastkessel. Wird neben dem BHKW noch einSpitzenlastkessel betrieben, so ist darauf zu achten,dass der Wasserkreislauf des BHKW durch entspre-chende Ventile geschützt ist, um bei Stillstand des Ag-gregats einen Wasserdurchfluss zu verhindern. Sonstkönnte eine erhebliche Wärmemenge des Kesselheiz-wassers über die Wärmeübertrager an das BHKW ab-gegeben werden und verloren gehen. Außerdem führtdies zu einer unnötigen thermischen Belastung desAggregats.
BHKW werden meist wärmegeführt betrieben unddienen zur Deckung des Grundwärmebedarfs.Zusätzlich installierte Spitzenlastkessel werden zuge-schaltet, wenn die eingetauschte Motorabwärme nichtmehr die nötige Vorlauftemperatur im Heizkreislaufliefert. Um tageszeitliche Schwankungen zwischenStrom- und Wärmebedarfsspitzen ausgleichen zukönnen, wird ein Wärmespeicher eingesetzt. Aus die-sem „Pufferspeicher“ heraus decken die Wärmever-braucher ihren Wärmebedarf. Erst wenn die einge-stellte Temperatur des Speichers nicht mehr mit dem
BHKW gedeckt werden kann, schaltet sich der Spit-zenlastkessel zu. Die Auslegung des Wärmespeichershängt von der thermischen Leistung des BHKW, vomWärmebedarf und von der nutzbaren Temperaturdif-ferenz ab. Letztere wird vor allem durch die Rücklauf-temperatur zum BHKW begrenzt. Damit eine ausrei-chende Motorkühlung in jedem Fall gewährleistet ist,liegt diese Rücklauftemperatur je nach Anlage beimaximal etwa 60 bis 70 °C.
10.3.3 Thermische Nutzung in Ölbrennern
Neben der kombinierten Kraft- und Wärme-erzeugung im Blockheizkraftwerk (BHKW) lässt sichnaturbelassenes Pflanzenöl oder auch Pflanzenöl-methylester (z. B. RME) auch als Brennstoff in Feue-rungsanlagen einsetzen. Mit RME können in der Re-gel alle konventionellen Heizölfeuerungen betriebenwerden, sofern diese RME-beständig ausgeführt sind.Dagegen lässt sich naturbelassenes Rapsöl in moder-nen Heizölfeuerungsanlagen nur in Beimischungenvon 10 bis 20 % zum Heizöl (extra leicht) verwenden,wobei es sich auch dann um eine Anlage mit Ölvor-wärmung und „heißer Brennkammer“ handeln muss.In Anlagen, die diese Merkmale nicht aufweisen, kön-nen bereits bei einem Beimischungsanteil von 5 %Verkokungen an der Düse und der Stauscheibe auftre-ten /10-27/.
In jüngster Zeit werden von verschiedenenHerstellern auch rapsöltaugliche Ölbrenner für Zen-tralheizungskessel angeboten. Hierbei handelt es sichentweder um spezielle Brennerbauarten oder um her-kömmliche Heizölbrenner mit mehr oder wenigerstarken Modifikationen an der Ölzuführung bzw. mitzusätzlichen Komponenten zur Ölaufbereitung. EineListe der hierfür in Frage kommenden Hersteller fin-det sich im Anhang.
Im Allgemeinen ist die Verwendung von Pflanzen-ölen als Ersatz für Heizöl in Ölbrennern nur in weni-gen Ausnahmefällen sinnvoll, da hierfür biogene Fest-brennstoffe (z. B. Scheitholz, Hackschnitzel) ausKostengründen und wegen des höheren flächenbezo-genen Energieertrags vorrangig einzusetzen sind.Lediglich wenn diese nicht verfügbar sind oder ausBoden- und Gewässerschutzgründen kein Heizöl ver-wendet werden soll (z. B. für Berghütten) kann einalleiniger Heizzweck auch mit Pflanzenöl sinnvollsein. Für die nachfolgenden Ausführungen ist diesjedoch nicht relevant und wird daher nicht weiterbetrachtet.
Stationäre Nutzung von Pflanzenölen
167
10.4 Planungs- und Betriebshinweise
Für die Planung und Auslegung von Pflanzenöl-BHKW gelten prinzipiell die gleichen Grundsätze,wie für Aggregate, die mit Heizöl oder Dieselkraft-stoff betrieben werden. Diese Grundsätze werden inder VDI-Richtlinie 3985 „Grundsätze für Planung,Ausführung und Abnahme von Kraft-Wärme-Kopp-lungsanlagen mit Verbrennungskraftmaschinen” be-schrieben /10-24/. Lediglich bei der Wirtschaftlich-keitsrechnung sind hinsichtlich Investitions- undBrennstoffkosten sowie bei den erzielbaren Erlösender Stromeinspeisung abweichende Annahmen ge-genüber Heizölaggregaten zu treffen. Diese werden inKapitel 10.7 näher erläutert.
Die einzelnen Aufgaben der Planung lassen sichwie folgt auflisten:- Durchführung einer Voruntersuchung, Bedarfsana-
lyse und Bestandsaufnahme,- Erstellung von BHKW-Konzepten (Modulvoraus-
wahl, Betriebsweise),- Überprüfung der Wirtschaftlichkeit der Konzepte,- Vorplanung und Entwurfsplanung auf Grundlage
einer Vorentscheidung,- ggf. das Führen von Vorgesprächen mit der Geneh-
migungsbehörde (Kreisverwaltungsbehörde),- Ausführungsplanung und Erstellung von Aus-
schreibungsunterlagen sowie Leistungsverzeich-nissen,
- ggf. die Einholung eines immissionsschutztechni-schen Gutachtens.
Hinweise und Grundlagen für eine solche Planungs-phase werden in den nachfolgenden Kapiteln gege-ben.
Auslegung. Ob ein BHKW wirtschaftlich betriebenwerden kann, hängt entscheidend von der gewähltenLeistung ab. Bei Aggregaten, die nicht vorwiegendzur netzunabhängigen Stromversorgung eingesetztwerden, sollte die Auslegung so erfolgen, dass die an-fallende Wärme in großem Umfang genutzt werdenkann. Grundlage für die Auslegung bildet somit eineAnalyse eines Jahresverlaufs des Wärmeleistungsbe-darfs. In einer geordneten thermischen „Jahresdauer-linie“, wie sie in Kapitel 6 beispielhaft dargestellt ist,wird aufgetragen, wie viele Stunden pro Jahr eine be-stimmte thermische Leistung (in kW) benötigt wird.Als Richtgröße sollte die thermische Gesamtleistungdes BHKW im Allgemeinen bei etwa 30 % der not-wendigen thermischen Maximalleistung liegen. Sowird sichergestellt, dass durch das BHKW etwa 60 bis80 % des Jahreswärmebedarfs bei 4.000 bis 6.000 Jah-
resstunden abgedeckt sind /10-8/. Zusätzlich zu erfas-sende Tagesganglinien des Strom- und Wärmeleis-tungsbedarfs geben Aufschluss darüber, inwieweitdiese beiden Bedarfsfälle zeitlich übereinstimmen.
Betriebsweise. BHKW werden entweder wärmege-führt, stromgeführt oder in einer Kombination beiderMöglichkeiten betrieben.
Ein wärmegeführtes BHKW wird nach dem Wär-mebedarf der Verbraucher ausgelegt. ZusätzlicheWärmeerzeuger können das Aggregat bei derDeckung des momentanen Wärmebedarfs unterstüt-zen. Der produzierte elektrische Strom wird ganzoder teilweise (abzüglich des Eigenverbrauchs) in dasStromnetz eingespeist.
Stromgeführte BHKW arbeiten entweder im Netz-parallelbetrieb, d. h. sie decken den eigenen Strombe-darf – z. T. unterstützt durch das öffentliche Netz – ab,oder im Inselbetrieb, in dem sie den Leistungsbedarfder Verbraucher allein abdecken. Auch beim stromge-führten Betrieb sollte ein möglichst großer Teil deranfallenden Wärme genutzt werden. Mit entsprechen-den Wärmespeichern können zeitliche Verschiebun-gen von Strom- und Wärmebedarf zumindest teil-weise ausgeglichen werden.
Bei einer kombinierten Betriebsweise wird dasAggregat z. B. wärmegeführt betrieben und zusätzlichzur Spitzenstromabdeckung eingesetzt. Die Wahl derBetriebsweise erfolgt in erster Linie nach wirtschaftli-chen Gesichtspunkten.
Kraftstoffbeschaffung. Rapsölkraftstoff kann kaltge-presst oder raffiniert direkt von den Ölproduzenten(Ölmühlen oder Kleinerzeuger), Großhändlern, Land-händlern oder auch direkt von speziellen Pflanzenöl-tankstellen bezogen werden. Aktuelle Verzeichnissevon Bezugsquellen sind im Internet zu finden; ent-sprechende Web-Adressen werden im Anhang zu-sammengestellt. Um die Versorgungssicherheit zu ge-währleisten, ist bei kleineren z. B. regionalenAnbietern oft der Abschluss längerfristiger Lieferver-träge sinnvoll.
Die Anlieferung erfolgt bei kleineren Mengen häu-fig in Kunststoff- oder Stahlblechbehältern auf Palet-ten mit ca. 800 bis 1.000 l Inhalt. Diese können dannauch als Lagerbehälter beim BHKW-Betreiber dienen.Bei größeren BHKW mit hohem Kraftstoffverbrauchund guter Auslastung ist es sinnvoll, einen Kraftstoff-tank mit entsprechenden Befüll- und Entleerungsein-richtungen sowie Druckausgleichsventilen und Füll-standsanzeige zu installieren. Zur Anlieferung desPflanzenöls werden dann meist Tanklastzüge einge-
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
168
setzt. Dabei ist es wichtig, dass die Ladebehälter sau-ber und frei von Restmengen zuvor transportierterGüter sind. Derartige Rückstände können zum Teil zuerheblichen Schäden und Störungen führen (Filterver-stopfungen, Reinigung und Austausch des gesamtenKraftstoffsystems etc.).
Von entscheidender Bedeutung ist, dass der Kraft-stoff die vom BHKW-Hersteller geforderte Qualität(z. B. Rapsölkraftstoff nach DIN V 51605) aufweist.Diese sollte auf dem Lieferschein vermerkt sein. DieLieferscheine sind als Nachweis zusammen mit einemEinsatzstofftagebuch, in dem über die Mengen unddie Qualität der eingesetzten Kraftstoffe Buch geführtwird, aufzubewahren (vgl. Kapitel 10.5.5).
Qualitätssicherung beim Kraftstoff. Bei den pflan-zenölbetriebenen BHKW liegen die mit Abstand um-fangreichsten Einsatzerfahrungen mit Rapsöl vor.Hierfür ist auch die Standardisierung, d. h. die Fest-schreibung von Mindest-Qualitätsanforderungendurch die Veröffentlichung der Vornorm DIN V51605, am weitesten fortgeschritten (siehe Kapitel10.2). Das Rapsöl sollte entweder aus einer kaltenPressung stammen oder als Vollraffinat verwendetwerden. Die Verwendung von nicht näher spezifizier-tem Pflanzenöl oder Teilraffinaten sollte vermiedenwerden.
Eine erste Qualitätsbeurteilung durch Sicht- undGeruchskontrolle einer repräsentativen Ölprobe solltebei jedem Betankungsvorgang erfolgen. FrischesRapsöl ist durchsichtig und hat eine goldgelbe Farbe.Bei einer Sichtkontrolle ist insbesondere auf festeFremdstoffe im Öl, auf Trübungen, Verfärbungen (vorallem grünliche Verfärbungen), Phasentrennungen(z. B. durch freies Wasser) zu achten. Beim Geruch-stest sollten keine stechenden Gerüche (z. B. durchVerunreinigung mit mineralischen Kraftstoffen oderLösungsmittelrückständen) oder ranzige Gerüche(z. B. durch stark oxidativ vorbelastete Öle) festge-stellt werden. Diese einfachen Tests ersetzen abernicht eine Ölanalyse entsprechend der vorgeschriebe-nen Prüfmethoden /10-15/. Im Verdachts- oder Scha-densfall sollte eine solche Analyse durchgeführt wer-den.
Insbesondere bei der Annahme großer MengenRapsölkraftstoff empfiehlt es sich, bei der Betankungan der Zapfanlage drei Rückstellmuster zu entneh-men. Die Probenflaschen werden im Beisein des Liefe-ranten und Kunden beschriftet und mit Originalitäts-verschlüssen verschlossen oder versiegelt. DieBeschriftung sollte folgende Angaben enthalten undsowohl vom Rapsölkraftstoffproduzenten als auch
vom Kunden unterzeichnet werden: Adresse desRapsölkraftstoffproduzenten, Adresse des Kunden,Proben-Nummer, Ort und Stelle der Probenahme, Artder Probenahme, Ort, Datum, Zeit, Unterschriften. Jeeine Flasche verbleibt beim Kunden und beim Rapsöl-kraftstoffproduzenten bzw. -lieferanten für Schieds-analysen, eine Flasche wird bei Bedarf an ein Prüfla-bor zur Analyse gegeben. Als Probengefäße habensich Flaschen mit einem Volumen von 1 l aus HDPEbewährt. Diese sollten dicht verschließbar sein undvollständig befüllt werden. Die Lagerung von Probenund Rückstellmustern sollte dunkel und kühl (unge-fähr 5 °C) zum Beispiel in einem Kühlschrank erfol-gen.
Kraftstofflagerung. Rapsölkraftstoff ist im Gegensatzzu Heizöl und Dieselkraftstoff im Normalfall nichtadditiviert und ist daher auch stärker Alterungsvor-gängen ausgesetzt (oxidativer Verderb, Bildung freierFettsäuren). Die Oxidationsvorgänge von Ölen undFetten werden begünstigt durch Sauerstoffzutritt,Licht und Wärme und durch katalytisch wirkendeSchwermetallionen (z. B. Eisen, Kupfer). NegativeAuswirkungen auf die Eignung als Kraftstoff (z. B. er-höhte Viskosität, verstärkte korrosive Wirkung) sinddie Folge. Bei der motorischen Nutzung kann es au-ßerdem zu Rückstandsbildungen in Kraftstoffleitun-gen, Verharzungen an den Einspritzdüsen und zurBeeinträchtigung der Schmierfähigkeit des Motoren-öls kommen.
Für die Lagerung gelten folgende Empfehlungen: - möglichst konstant niedrige Lagerungstemperatu-
ren (ca. 5 bis 10 °C), am besten durch Erdtanks oderzumindest durch kühle Tankaufstellung (Keller),
- keine Tankheizungen verwenden (Die Verbesse-rung der Fließ- und Pumpfähigkeit sollte stattdessen durch vergrößerte Querschnitte der Kraft-stoffleitungen oder leistungsstärkere Förderpum-pen erreicht werden; bei evtl. dennoch benötigterTankheizung sollte das Öl – auch lokal – keinesfallsüber 25 °C aufgeheizt werden.),
- dunkler Aufstellungsort ohne direkte Sonnenein-strahlung,
- Zutritt von Sauerstoff gering halten (Auch bei Tank-und Pumpvorgängen sollte ein „Plätschern” durchgeringe Fallhöhen oder durch „Abfließenlassen” anden Tankinnenwänden vermieden werden, eineEntlüftungseinrichtung zur Vermeidung vonDruckschwankungen beim Befüllen und Entleerenist jedoch immer erforderlich.),
- Tankbehälter sollten dicht verschlossen sein,
Stationäre Nutzung von Pflanzenölen
169
- Eintrag von Wasser vermeiden (z. B. Kondenswas-serbildung bei Befüllung eines kalten Tanks mitwarmen Pflanzenöl), gegebenenfalls ist die Tankbe-lüftung mit einem Wasser abscheidenden Filter aus-zustatten,
- Eintrag von Verschmutzungen ausschließen,- Tank und kraftstoffführende Teile dürfen nicht aus
Kupfer oder Messing sein (vor allem Kupferionenwirken stark katalytisch auf die Öloxidation),
- Kraftstoffentnahmestelle nicht unmittelbar amTankboden anbringen (Sedimententnahme vermei-den),
- Lagertanks sollen vollständig und einfach entleer-bar sowie leicht zu reinigen sein (eine regelmäßigeTankreinigung ca. alle 1 bis 3 Jahre ist empfehlens-wert).
- Maximale Lagerdauer: ca. 12 Monate (keine überdi-mensionierten Lagertanks)
Als ortsfeste ober- und unterirdische Lagerbehälter abeinem Fassungsvermögen von etwa 1.000 l eignen sichvor allem ein- und doppelwandige Stahl- oder Kunst-stoffbehälter mit Füll- und Entlüftungsleitungen,sowie Leckanzeigegeräten, Füllstandsanzeiger undBefüllsicherungseinrichtungen. Bestehende intakteTankanlagen, die zur Lagerung von Heizöl benutztwerden, können nach vollständiger Entleerung undReinigung auch für Pflanzenöl verwendet werden, so-fern die oben genannten Punkte berücksichtigt wer-den.
Kraftstoffzuführung. Prinzipiell gelten die für die La-gerung von Pflanzenöl aufgeführten Empfehlungenentsprechend auch für die Kraftstoffzuführung. ImEinzelnen sind zu nennen:- Kraftstoffführende Leitungen und Verschraubun-
gen sollten nicht aus Kupfer oder Messing beschaf-fen sein (besser: chromatierter Stahl oder Edelstahl),
- flexible Schlauchleitungen aus pflanzenölbeständi-gem Material, wie z. B. Nitril-Kautschuk – NBR(Perbunan) oder Fluor-Kautschuk – FPM (Viton)verwenden,
- Rohrleitungsquerschnitte ausreichend dimensio-nieren (zähflüssiger Kraftstoff!); beispielsweise beikleineren BHKW mit Innendurchmesser von ca. 10bis 12 mm (für Kraftstoffdurchflüsse bis ca. 30 l/h),
- Probenahmevorrichtung (Entnahmehahn in Kraft-stoffzulaufleitung) und Schauglas zur Kontrollevorsehen,
- leistungsstarke und leicht zugängliche Kraftstoff-förderpumpe verwenden (konventionelle Kraft-stoffförderpumpen sind oft nicht ausreichend,daher sollte eine aggregat-externe Elektro-Förder-
pumpe nahe dem Kraftstoffvorratsbehälter ange-bracht sein; das Fördervolumen sollte ca. 50 bis100 % über dem maximalen Kraftstoffverbrauchdes BHKW liegen.),
- kurze Leitungsführung und geringe Saughöhe vor-sehen,
- Leitungen nicht unter Putz oder im Boden verlegen,- Leitungsverbindung zum BHKW flexibel und
schwingungstolerant ausführen,- Kurzschlusskreislauf von Kraftstoffrücklauf- und
Leckkraftstoffleitung zum Vorlauf (Einstrangsys-tem) einrichten (zur Vermeidung von Rückflüssendes thermisch vorbelasteten Pflanzenöls in denTank),
- Verwendung von Filtereinrichtungen (Feinfilter),bei größerem Schmutzanfall auch zusätzlich grö-bere Vorfilter (meist Siebfilter). Die Verwendungvon Motorenölfiltern als Kraftstofffilter ist möglichund oft sinnvoll (bessere Eignung wegen hoher Vis-kosität des Pflanzenöls), sofern eine ausreichendeFilterleistung gewährleistet ist. Die notwendigemittlere Filterfeinheit beträgt für Reiheneinspritz-pumpen etwa 5 µm und für Verteilereinspritzpum-pen etwa 10 µm /10-13/. Zur Minimierung vonStandzeiten sind parallelgeschaltete Kraftstoff-bypassfilter empfehlenswert.
- auf Kraftstoffvorwärmung zur Vermeidung vonVerharzungen möglichst verzichten (außer bei sehrkurzer Förderdauer bis zur Einspritzung, jedochnicht im Tank und bei Motorstillstand),
- nur geeignete hoch belastbare Einspritzpumpe ver-wenden (stärkere Belastungen als bei Dieselbetrieb),
- Vermeidung von Verkokungen und Ablagerungenan den Einspritzdüsen u. a. durch gute Kraftstoff-qualität mit niedrigem Koksrückstand (vgl. Kapitel10.2) aber auch durch eine geeignete Düsengeome-trie, die einer Rückstandsbildung vorbeugt. Ablage-rungen behindern das Schließen der Düsennadelund beeinträchtigen die Zerstäubungsqualität, sodass es zum Nachtröpfeln verbunden mit erhöhtenHC- und Rußemissionen kommt; unverbrannterKraftstoff gelangt außerdem an die Zylinderwändeund kann auf diese Weise in das Motoröl eingetra-gen werden, was unter bestimmten Bedingungenzu dessen Eindickung und zum Ausfall derSchmierfähigkeit (Motorschaden) führt.
Motor. Neben fremdstoffbeladenen Pflanzenölen zäh-len Schmieröleindickung und Motorüberhitzung zuden wichtigsten Ursachen für Schäden an Pflanzenöl-motoren. Der Wahl des geeigneten Kraftstoffs (z. B.Rapsölkraftstoff nach DIN V 51605, vgl. Kapitel 10.2)
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
170
und des Motors kommt deshalb eine hohe Bedeutungbei. Hitzeschäden werden durch eine ausreichendeWärmeabfuhr, durch eine leistungsfähige Belüftungdes Motors und saubere Wärmetauscherflächen si-chergestellt. Überschüssige Wärme ist auch nach Ab-stellen des Aggregats durch entsprechende Nachlauf-zeiten von Wasserpumpen und Lüfternabzutransportieren.
Unbedingt einzuhalten sind die vorgegebenenWartungsintervalle. Eine hohe Bedeutung kommtdem Wechsel des Motoröls zu, da dieses z. B. infolgehäufigerer Kaltstarts oder bei fehlerhaften bzw. ver-kokten Einspritzdüsen mit Pflanzenöl verunreinigtsein kann (auf Grund der höheren Verdampfungstem-peratur von Pflanzenöl erfolgt oft kein Absinken desSchmierölpegels im Motor). Mit Pflanzenöl verunrei-nigtes Motoröl kann durch Verharzungen und Ein-dickungen die Motorschmierung beeinträchtigen.
Aufstellort. Im Aufstellungsraum des BHKW ist füreine ausreichende Verbrennungsluftversorgung undAbgasabführung zu sorgen. Die dafür geltendenRichtlinien sind in den Feuerungsverordnungen derLänder bzw. der TA Luft aufgeführt (Kapitel 10.5).Schallschutzmaßnahmen sind bei der Aufstellungebenso zu berücksichtigen wie Maßnahmen zurVibrations- und Schwingungsdämpfung. Das Aggre-gat sollte rutschfest auf tragfähigem Boden stehen.Neben einer ausreichenden Raumbelüftung ist auchfür die Abfuhr der durch die Motorabwärme aufge-heizten Kabinenluft zu sorgen, um ein Überhitzen desMotors und/oder des Aufstellungsraums zu vermei-den. Bei Bedarf kann diese Warmluft zur Raumbehei-zung dienen. Des Weiteren ist eine möglichst allseitigegute Zugänglichkeit des Aggregats für Wartungs-und Reparaturmaßnahmen sicherzustellen.
Wartung und Überwachung. Der vom Anlagenbauervorgegebene Wartungsplan ist unbedingt einzuhal-ten. Abweichungen davon sollten mit dem Motoren-hersteller oder Anlagenbauer abgestimmt werden.
Kleinere und häufig wiederkehrende Wartungsar-beiten wie z. B. Kraftstofffilterwechsel und Motoröl-bzw. Motorölfilterwechsel können üblicherweise voneinem ortsansässigen Kundendienst nach entspre-chender Einweisung durchgeführt werden. Motoröl-und Kraftstofffilter sind je nach Aggregat etwa alle300 bis 1.000 Betriebsstunden, d. h. bei gut ausgelaste-ten BHKW ca. alle 2 bis 6 Wochen, zu wechseln.Inspektionen – vor allem innerhalb der Garantiezeitvon meist einem Jahr oder einer bestimmten Betriebs-
stundenzahl – sollten dem Anlagenbauer oder einemvon ihm beauftragten Fachkundendienst überlassenwerden.
Neben den üblichen Wartungsintervallen solltenregelmäßige, am besten tägliche, Routinekontrollenam BHKW von einer eingewiesenen fachkundigenPerson stattfinden. Hierbei ist vor allem die Dichtig-keit von kraftstoff-, öl-, wasser- und gasführendenKomponenten zu überprüfen, regelmäßig derMotoröl- und Kühlwasserstand zu kontrollieren,ebenso sind die an der Anlage installierten Mess- undÜberwachungseinrichtungen abzulesen. Zusätzlichsollte auf unübliche Geräusche, eine abweichendeAbgasfahne (bei Rußschwärzung ggf. Einspritzsy-stem warten), den Festsitz aller Bauteile und einenausreichenden Kraftstoff- und Motorölvorrat geachtetwerden. Das Führen eines Anlagenbuches ist empfeh-lenswert. Darin werden wichtige Daten wie derBetriebsstundenzählerstand, Zustand des Aggregats,angezeigte Fehlermeldungen, eventuell beobachteteAuffälligkeiten sowie durchgeführte Instandhaltungs-maßnahmen (z. B. letzter Einspritzdüsenwechsel) undweitere Ereignisse (z. B. Kraftstofflieferung) mitDatum und Namen des Beobachters oder Ausführen-den festgehalten. Auch Betriebsdaten wie Motor- undAbgastemperatur werden darin notiert. Dadurchwird eine frühere Erkennung von Störungen undderen Ursachen ermöglicht und der Nachweis überdie ordnungsgemäße Durchführung der Wartungsar-beiten erbracht.
10.5 Anforderungen und Vorschriften
Nachfolgend werden die relevanten rechtlichen Rah-menbedingungen für den Einsatz von pflanzenölbe-triebenen BHKW vorgestellt. Diese Rahmenbedingun-gen unterliegen – bedingt durch die fortschreitendenationale und europäische Gesetzgebung – fortlaufen-den Änderungen, es ist deshalb empfehlenswert sichüber die jeweils gültige aktuelle Gesetzeslage zu in-formieren.
10.5.1 Genehmigung
Blockheizkraftwerke benötigen entweder eine bau-rechtliche Genehmigung nach dem Baugesetzbuch(BauGB) sowie der jeweiligen Landesbauordnung(z. B. BayBO) oder eine immissionsschutzrechtlicheGenehmigung nach dem Bundes-Immissionsschutz-gesetz (BImSchG).
Stationäre Nutzung von Pflanzenölen
171
Baurechtliche Genehmigung. Blockheizkraftwerkesind Anlagen, die zur Raumbeheizung oder zurBrauchwassererwärmung dienen und fallen demnachin den Anwendungsbereich der jeweiligen Landes-bauordnung. Zudem fallen Blockheizkraftwerke inden Geltungsbereich der Verordnung überFeuerungsanlagen, Wärme- und Brennstoffversor-gungsanlagen (Feuerungsverordnung – FeuV), in de-nen ebenfalls länderweise zum Teil unterschiedlicheRegelungen festgelegt wurden.
Unter bestimmten Bedingungen sind die Anlagenjedoch von der Genehmigungspflicht befreit. Nachder Bayerischen Landesbauordnung (Art. 63 BayBO)gilt dies beispielsweise, wenn es sich um die Errich-tung oder Änderung einer Feuerstätte mit einerNennwärmeleistung bis zu 50 kW handelt.
Die generellen Forderungen einer Landesbauord-nung lassen sich für BHKW wie folgt zusammenstel-len (hier am Beispiel der Bayerischen Bauordnung/10-2/): - Die Aufstellung sollte nur in Räumen erfolgen, bei
denen nach Lage, Größe, baulicher Beschaffenheitund Benutzungsart keine Gefahren entstehen.
- Abgase sind so ins Freie zu führen, dass keine Gefah-ren oder unzumutbare Belästigungen entstehen.
- Brennstoffe sind so zu lagern, dass keine Gefahrenoder unzumutbare Belästigungen entstehen.
- Für Schall-, Schwingungs- und Erschütterungs-schutz ist zu sorgen, so dass keine Gefahren,vermeidbare Nachteile oder vermeidbare Belästi-gungen entstehen.
Neben der Landesbauordnung sind die Bestimmun-gen der jeweiligen Länder-Feuerungsanlagenverord-nung (FeuV) zu beachten, z. B.: - Eine Aufstellung in Räumen mit Anlagen zur Luft-
absaugung darf nur erfolgen, wenn die Abgasab-führung durch entsprechende Maßnahmenüberwacht bzw. sichergestellt wird.
- Bauteile mit brennbaren Baustoffen und Einbau-möbel müssen so weit von der Feuerstätte (BHKW)entfernt oder so abgeschirmt sein, dass keine höhe-ren Temperaturen als 85 °C auftreten können.
- Für eine ausreichende Verbrennungsluftversorgungim Aufstellraum ist zu sorgen.
- Die Verbrennungsabgase sind über eigene dichteLeitungen über das Dach abzuführen.
- Abgasanlagen sind so zu bemessen, dass dieAbgase sicher ins Freie abgeführt und bestimmteMindestabstände zu brennbaren Baustoffen einge-halten werden.
Immissionsschutzrechtliche Genehmigung. EineGenehmigung nach dem Bundes-Immissionsschutz-gesetz (BImSchG) ist bei BHKW für den Einsatz vonnaturbelassenem Pflanzenöl erst ab 1.000 kW Feue-rungswärmeleistung (entspricht ca. 400 kWmech) er-forderlich (Nr.1.4, Spalte 2 des Anhangs zur 4. BIm-SchV, Fassung vom 14.03.97, zuletzt geändert am15.07.2006). Einzelheiten zum Genehmigungsverfah-ren sollen daher hier nicht erörtert werden.
Generell gelten aber auch bei immissionsschutz-rechtlich nicht genehmigungsbedürftigen Anlagen(d. h. lediglich baurechtlich zu genehmigende Anla-gen) die Minimierungsgrundsätze des Bundes-Immis-sionsschutzgesetzes (§ 22, BImSchG). Demnach müs-sen - schädliche Umwelteinwirkungen, die nach dem
Stand der Technik vermeidbar sind, verhindertwerden,
- nach dem Stand der Technik unvermeidbare schäd-liche Umwelteinwirkungen auf ein Mindestmaßbeschränkt werden und
- die beim Betrieb der Anlagen entstehenden Abfälleordnungsgemäß beseitigt werden können.
10.5.2 Emissionsbegrenzungen
Schadstoffemissionen. Für immissionsschutzrecht-lich nicht genehmigungspflichtige Anlagen mit einerFeuerungswärmeleistung von weniger als 1.000 kWwurden bislang keine allgemeingültigen Vorschriftenzur Emissionsbegrenzung festgelegt, und es findenauch keine regelmäßigen Überprüfungen statt. Aller-dings werden einige Orientierungswerte genannt, diefür die Beurteilung der jeweiligen Anlage nützlichsein können (Tabelle 10.3).
Anforderung an Lärm- und Erschütterungsschutz.Um Lärmbelästigungen für die Nachbarschaft auszu-schließen, sind die Forderungen der technischen An-leitung zum Schutz gegen Lärm (TA Lärm /10-16/) zuerfüllen. Zur Beurteilung des für die Nachbarschaftzumutbaren Lärms wurden darin Immissionsricht-werte festgelegt. Diese betragen für Orte außerhalbvon Gebäuden:- in Industriegebieten: 70 dB- in Gewerbegebieten: tags 65 dB
nachts 50 dB- in Kern-, Dorf- und Mischgebieten: tags 60 dB
nachts 45 dB- in allgemeinen Wohngebieten tags 55 dB
und Kleinsiedlungsgebieten: nachts 40 dB
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
172
- in reinen Wohngebieten: tags 50 dBnachts 35 dB
- in Kurgebieten, für Krankenhäuser tags 45 dBund Pflegeanstalten: nachts 35 dB
Als Maßnahmen zur Verringerung der Lärmemissio-nen werden BHKW schwingungsisoliert aufgestelltund mit einer Schallschutzkapselung umgeben. Beirelativ geringem Abstand zur Wohnbebauung istmeist die Erstellung eines Schallschutzgutachtenserforderlich. Darin sollten nicht nur der sogenannte„A-bewertete Beurteilungspegel“ (Die A-Bewertungbildet näherungsweise die frequenzabhängige Emp-findlichkeit des menschlichen Gehörs nach.) ermitteltwerden, sondern auch die tieffrequenten Geräuschan-teile der Motoren gemäß TA Lärm untersucht bzw. be-urteilt werden.
10.5.3 Vermeidung von Gefährdungen
Die von Kraftstoffen ausgehende Gefährdung betriffteinerseits die Brand- bzw. Explosionsgefahr und an-dererseits die Gefährdung des Grundwassers und dieGewässergefährdung.
Wasserrechtliche Einordnung. Entsprechend ihrerGefährlichkeit werden Chemikalien nach dem Was-serhaushaltsgesetz (WHG) gemäß § 19g, Abs. 5 inVerbindung mit der Verwaltungsvorschrift wasserge-
fährdender Stoffe (VwVwS) in eine von drei Wasser-gefährdungsklassen (WGK) eingestuft. Die Stoffe gel-ten entweder als „stark wassergefährdend“ (WGK 3),„wassergefährdend“ (WGK 2) oder als „schwach was-sergefährdend“ (WGK 1) /10-1/.
Reines unbehandeltes Rapsöl ist im Anhang 1(Nicht wassergefährdende Stoffe) der VwVwS alsKenn-Nummer 760 (Triglyceride) aufgeführt und giltdaher als „nicht wassergefährdend“. Das bedeutet,dass keine der oben genannten Gefährdungsklassenzutrifft. Ein Zusatz von Additiven kann jedoch dieEinstufung in eine der drei genannten Wassergefähr-dungsklassen zur Folge haben.
Bei dieser günstigen Einordnung von naturbelas-senem Rapsöl handelt es sich jedoch nicht um einebindende Vorschrift. Im Einzelfall sind daher abwei-chende Beurteilungen möglich, so dass weitereBestimmungen des Wasserhaushaltsgesetzes für was-sergefährdende Stoffe (z. B. bei Lagerung undUmschlag) beachtet werden müssen.
Brand- und Explosionsschutz. NaturbelassenesRapsöl weist mit durchschnittlich ca. 231 °C /10-15/ ei-nen deutlich höheren Flammpunkt auf, als mine-ralischer Dieselkraftstoff (ca. 64 °C) oder Benzin (un-ter -20 °C). Es ist somit vergleichbar mitRapsölmethylester (ca. 172 °C) /10-10/. Beide Kraft-stoffe unterlagen nicht der bisherigen Verordnungüber brennbare Flüssigkeiten (VbF), wonach eine Ein-stufung als Gefahrgut erst bei einem Flammpunkt vonweniger als 100 °C gegeben war. Als zum 1. Januar2003 die Verordnung über brennbare Flüssigkeiten(VbF) außer Kraft getreten ist, ist auch die Einstufungnach VbF-Klassen weggefallen. Die Einstufung erfolgtnun nach der Gefahrstoffverordnung (GefStoffV) bzw.der Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV). Dem-nach weist Rapsölkraftstoff keine Gefährlichkeits-merkmale gemäß § 4 GefStoffV auf /10-23/.
Werden andere Kraftstoffe mit Rapsöl gemischt,kann sich schon bei geringen Beimischungsanteileneine Einstufung als gefährlicher Stoff ergeben.
10.5.4 Steuerliche Regelungen
Energiesteuer. Mit der Einführung des Energiesteuer-gesetzes (EnergieStG) am 01. August 2006 wurde dasMineralölsteuergesetz außer Kraft gesetzt. Nach § 1EnergieStG sind tierische und pflanzliche Öle und FetteEnergieerzeugnisse und unterliegen dem Energiesteu-ergesetz, wenn sie als Kraft- oder Heizstoff verwendetwerden /10-7/. Mit dem Energiesteuergesetz werdendie Regelungen der EU-Energiesteuerrichtlinie
Tabelle 10.3: Empfohlene Emissionsbegrenzungen (derzei-
tige Orientierungswerte) für immissions-
schutzrechtlich nicht genehmigungsbedürftige
Anlagen (d. h. Gesamtfeuerungswärmeleis-
tung, FWL < 1 MW) /10-28/
Schadstoff FWL Anforderunga
a. angegeben in Milligramm pro Normkubikmeter (mg/Nm³), bezo-gen auf einen Sauerstoffgehalt von 5 Vol.-%
Kohlen-monoxid (CO)
< 1 MW ≤ 0,65 g/Nm³
Staub < 1MW Zielwert: 20 mg/Nm³durch Einsatz von Rußfiltern unter Beachtung des Grund-satzes der Verhältnismäßig-keit
Stickstoffoxide (NOx), angege-ben als NO2
≥ 500 kW bis 1 MW
< 500 kW
≤ 2,5 g/Nm³ (durch motorische Maßnah-men analog EURO II) ≤ 3,0 g/Nm³ (Zielwert 2,5 g/Nm³, durch motorische Maßnahmen analog EURO II)
Gerüche/HC < 1 MW Einsatz von Oxidationskataly-satoren
Stationäre Nutzung von Pflanzenölen
173
2003/96/EG zur Harmonisierung der Besteuerung vonEnergieerzeugnissen in nationales Recht umgesetzt.Danach sollen alle Energieerzeugnisse in Europa mög-lichst gleichmäßig besteuert, Wettbewerbsverzerrun-gen abgebaut und größere Anreize für einen effizientenEnergieverbrauch geschaffen werden. Die Herstellungvon Rapsölkraftstoff und die Zweckbestimmung„Kraft- oder Heizstoff“ ist demnach eine Herstellungvon Energieerzeugnissen (§ 6 EnergieStG) und bedarfeiner Erlaubnis. Diese Erlaubnis kann beim zuständi-gen Hauptzollamt beantragt werden (www.zoll.de/ser-vice/dienststverz/index.html).
Nach § 2, Abs. 3, Nr. 1 (EnergieStG) ist Biodieselund Pflanzenöl (ebenso wie Heizöl extra leicht), dasfür Heizzwecke z. B. als Ersatz für Heizöl in Ölfeue-rungen oder in begünstigten Anlagen nach § 3 Ver-wendung findet (hierzu zählen ortsfeste Anlagenderen mechanische Energie ausschließlichen zurStromerzeugung dient sowie Anlagen der Kraft-Wärme-Kopplung mit einem Jahresnutzungsgrad vonmindestens 60 %, deren mechanische Energie nichtausschließlich zur Stromerzeugung dient), steuerbe-günstigt. Allerdings sind nach § 50, Abs.1 Biodieselund Pflanzenöl für Heizzwecke bis Ende 2009 voll-ständig steuerentlastet und fallen nicht in die Teilbe-steuerung bei Verwendung als Kraftstoff nach § 50,Abs. 2. Ab dem 01.01.2010 wird dann auch für Bio-heizstoffe nach dem so genannten Ähnlichkeitsprin-zip grundsätzlich der Energiesteuersatz für Heizölextra leicht in Höhe von 6,135 Cent/Liter erhoben. AlsAusnahme werden für die als Heizstoff versteuertenEnergieerzeugnisse (z. B. Pflanzenöl), die zur Strom-erzeugung in ortsfesten Anlagen mit einer elektri-schen Nennleistung von mehr als 2 Megawatt sowiezur gekoppelten Erzeugung von Kraft und Wärme inortsfesten Anlagen (Betrieb von Blockheizkraftwer-ken) mit einem Monats- oder Jahresnutzungsgrad vonmindestens 70 % nach § 53 zeitlich unbegrenzt eineSteuerentlastung gewährt.
Monats- oder Jahresnutzungsgrad ist dabei derQuotient aus der Summe der genutzten erzeugtenmechanischen und thermischen Energie und derSumme der zugeführten Energie aus Energieerzeug-nissen (Heizstoff) in einem Monat bzw. Kalenderjahr.
Nach § 2 Abs. 4 Energiesteuergesetz unterliegenRapsölkraftstoff und andere pflanzliche Öle für denmobilen Einsatz grundsätzlich der gleichen Steuerwie Dieselkraftstoff, da sie diesem in ihrer Beschaffen-heit und in ihrem Verwendungszweck am nächstenkommen. Jedoch ist nach § 50 EnergieStG eine Steuer-begünstigung von Pflanzenöl als Reinkraftstoff bis31. Dezember 2011 festgeschrieben. Die Höhe der
Steuerbegünstigung wird ab 1. Januar 2007 (bis dahinSteuerbefreiung) schrittweise verringert. Um dieseSteuerbegünstigung in Anspruch nehmen zu können,muss das Pflanzenöl den Anforderungen der DINV 51605 genügen, was nur durch die Verwendung vonRapsöl als Kraftstoff erreicht werden kann. Als Vor-aussetzung für die Gewährleistung der Steuerbegüns-tigung von Rapsölkraftstoff müssen die Rapsölkraft-stoffhersteller ihre Tätigkeit beim zuständigenHauptzollamt anzeigen und die Energiesteuerentlas-tung beantragen.
Weiterhin weden seit dem 01. Januar 2007 Herstel-ler von Energieerzeugnissen (z. B. Pflanzenöl) nach§ 37a BImSchG ordnungsrechtlich verpflichtet, einenwachsenden Mindestanteil ihres jährlichen Absatzesan Otto- oder Dieselkraftstoff für den mobilen Einsatzdurch Biokraftstoffe zu ersetzen (Biokraftstoffquote).Für den Biokraftstoff zur Erfüllung dieser Verpflich-tung kann nach § 50 EnergieStG keine Steuerentlas-tung in Anspruch genommen werden.
Unter Einbeziehung dises nicht steuerbegünstig-ten Anteils am Absatz von Biokraftstoffen ergebensich folgende effektive Steuersätze für Pflanzenöl imnobilen Bereich:
0 Cent/l ab 01. August 20062,07 Cent/l ab 01. Januar 20079,86 Cent/l ab 01. Januar 200818,46 Cent/l ab 01. Januar 200926,44 Cent/l ab 01. Januar 201033,33 Cent/l ab 01. Januar 201145,06 Cent/l ab 01. Januar 2012
Abweichend von diesen Steuersätzen wird nach § 57EnergieStG Pflanzenöl, welches als Reinkraftstoff inder Land- und Forstwirtschaft Verwendung findet,auf Antrag vollständig von der Steuer entlastet. DieseEntlastung wird ohne zeitliche Einschränkung ge-währt.
Stromsteuer. Der in pflanzenölbetriebenen Blockheiz-kraftwerken erzeugte Strom kann von der Strom-steuer befreit sein. Diese Befreiung ergibt sich aus § 9Abs. 1 des Stromsteuergesetzes (StromStG) /10-17/,sie gilt unter anderem für Strom- aus erneuerbaren Energieträgern, sofern dieser aus
einem ausschließlich mit Strom aus erneuerbarenEnergieträgern gespeisten Netz oder einer entspre-chenden Leitung entnommen wird,
- der zur Stromerzeugung entnommen wird, z. B.Strom, der für Neben- und Hilfsanlagen der Strom-erzeugungseinheit,
- aus Anlagen mit einer elektrischen Nennleistungvon bis zu 2 Megawatt, der in räumlichem Zusam-
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
174
menhang zu dieser Anlage zum Selbstverbrauchoder vom Anlagenbetreiber für einen Letztverbrau-cher entnommen wird,
- aus Notstromanlagen.Der Erlass, die Erstattung oder die Vergütung derSteuer ist gemäß § 18 der Verordnung zur Durchfüh-rung des Stromsteuergesetzes (Stromsteuer-Durch-führungsverordnung – StromStV) beim zuständigenHauptzollamt zu beantragen.
10.5.5 Stromeinspeisung und -vergütung
Die Abnahme und Vergütung von elektrischem Stromaus Pflanzenöl-BHKW ist im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) geregelt /10-9/. Das Gesetz verpflichtetden Netzbetreiber, entsprechende Anlagen zur Erzeu-gung von Strom aus regenerativen Energiequellen andas Netz anzuschließen, den gesamten angebotenenStrom aus diesen Anlagen vorrangig abzunehmenund den eingespeisten Strom zu vergüten. Die Vergü-tung hängt von der installierten elektrischen Leistungund vom Jahr der Inbetriebnahme ab.
Gemäß EEG betragen die Grundvergütungssätzefür in 2007 in Betrieb genommene Anlagen bis ein-schließlich 150 kWel mindestens 10,99 Cent/kWh, fürAnlagen bis einschließlich 500 kWel mindestens9,46 Cent/kWh, für Anlagen bis einschließlich 5 MWmindestens 8,51 Cent/kWh und für Anlagen bis ein-schließlich 20 MWel mindestens 8,03 Cent/kWh (vgl.Tabelle 10.4).
Die Mindestvergütungen erhöhen sich gemäß § 8Abs. 2 EEG unter anderem für Strom, der „...aus-schließlich aus Pflanzen oder Pflanzenbestandteilen,die in landwirtschaftlichen, forstwirtschaftlichen odergartenbaulichen Betrieben oder im Rahmen der Land-schaftspflege anfallen und die keiner weiteren als derzur Ernte, Konservierung oder Nutzung in der Bio-masseanlage erfolgten Aufbereitung oder Verände-rung unterzogen wurden...“ um 6 Cent/kWh für Anla-gen bis einschließlich 500 kWel und um 4 Cent/kWhfür Anlagen bis einschließlich 5 MWel. Die meistenEnergieversorger sehen diese Bedingung bei kaltge-presstem Rapsölkraftstoff erfüllt. Des Weiteren wirddieser sogenannte Nawaro-Bonus nur gewährt, wenndie Anlage ausschließlich für Nawaro-Bonus fähigeBrennstoffe genehmigt ist oder wenn dies nicht derFall ist, „...dass der Anlagen-Betreiber durch ein Ein-satzstoff-Tagebuch mit Angaben und Belegen überArt, Menge und Herkunft der eingesetzten Stoffe denNachweis führt, dass keine anderen Stoffe eingesetztwerden.“
Gemäß § 8 Abs. 3 erhöht sich die Mindestvergü-tung zusätzlich um 2 Cent/kWh für alle Anlagen biseinschließlich 20 MWel, sofern es sich um Strom ausKraft-Wärme-Kopplung im Sinne § 3 Abs. 4 des Kraft-Wärme-Kopplungsgesetzes handelt. Dieser soge-nannte „KWK-Bonus“ wird nur gewährt, wenn„...dem Netzbetreiber ein entsprechender Nachweisnach dem von der Arbeitsgemeinschaft für Wärmeund Heizkraftwirtschaft – AGFW – e. V., herausgege-benen Arbeitsblatt FW 308 – Zertifizierung von KWK-Anlagen – Ermittlung des KWK-Stromes vom Novem-ber 2002 (BAnz. Nr. 218a vom 22. November 2002) vor-gelegt wird.“ oder „...für serienmäßig hergestellteKWK-Anlagen mit einer Leistung von bis zu2 Megawatt geeignete Unterlagen des Herstellers vor-gelegt werden, aus denen die thermische und elektri-sche Leistung sowie die Stromkennzahl hervorgehen.“
Gemäß § 8 Abs. 5 verringert sich die Grundvergü-tung (in 2007: 10,99 Cent/kWhel) für neu in Betrieb
Tabelle 10.4: Mindestvergütungssätze in Cent/kWh für die
Einspeisung von elektrischem Strom aus neu
in Betrieb genommenen Pflanzenöl-BHKW
(nach /10-9/)
elektrischeLeistung
Vergütung (Ct/kWh)bei Inbetriebnahmejahr:
Vergütungsart 2006 2007 2008 2009 2010
bis 150 kWel
Grundvergütung 11,16 10,99 10,83 10,67 10,51
NawaRo-Bonus 6,00 6,00 6,00 6,00 6,00
KWK-Bonus 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00
Gesamt: 19,16 18,99 18,83 18,67 18,51
bis 500 kWel
Grundvergütung 9,60 9,46 9,32 9,18 9,04
NawaRo-Bonus 6,00 6,00 6,00 6,00 6,00
KWK-Bonus 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00
Gesamt: 17,60 17,46 17,32 17,18 17,04
bis 5 MWel
Grundvergütung 8,64 8,51 8,38 8,25 8,13
NawaRo-Bonus 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00
KWK-Bonus 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00
Gesamt: 14,64 14,51 14,38 14,25 14,13
bis 20 MWel
Grundvergütung 8,15 8,03 7,91 7,79 7,67
NawaRo-Bonus 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
KWK-Bonus 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00
Gesamt: 10,15 10,03 9,91 9,79 9,67
Stationäre Nutzung von Pflanzenölen
175
genommene Anlagen jährlich um 1,5 % des für die imVorjahr neu in Betrieb genommenen Anlagen maß-geblichen Werts (auf zwei Stellen hinter dem Kommagerundet). Die Zusatzvergütungen von 6 bzw.4 Cent/kWh und 2 Cent/kWh bleiben davon aus-genommen.
„Die Mindestvergütungen sind vom Zeitpunkt derInbetriebnahme an jeweils für die Dauer von 20Kalenderjahren zuzüglich des Inbetriebnahmejahreszu zahlen“ (§ 12 Abs. 3). Für Anlagen die vor 2004 inBetrieb genommen worden sind, erhöht sich die Ver-gütung entsprechend § 8 Abs. 2 um bis zu 6 bzw.4 Cent/kWh (§ 21 Abs. 1).
Nach § 8 Abs. 6 EEG entfällt die Pflicht zur Vergü-tung „...für Strom aus Anlagen, die nach dem31. Dezember 2006 in Betrieb genommen wordensind, wenn für Zwecke der Zünd- und Stützfeuerungnicht ausschließlich Biomasse ... oder Pflanzenölme-thylester verwendet wird. Bei Anlagen, die vor dem1. Januar 2007 in Betrieb genommen worden sind, giltder Anteil, der der notwendigen fossilen Zünd- undStützfeuerung zuzurechnen ist, auch nach dem31. Dezember 2006 als Strom aus Biomasse.“
Des Weiteren können nach § 8 Abs. 7 EEG Vor-schriften erlassen werden, „...welche Stoffe als Bio-masse im Sinne dieser Vorschrift gelten, welche tech-nischen Verfahren zur Stromerzeugung angewandtwerden dürfen und welche Umweltanforderungendabei einzuhalten sind.“
10.6 Emissionen und Wirkungsgrade
Emissionen pflanzenölbetriebener Motoren. Überden Schadstoffausstoß von Pflanzenölmotoren liegenverschiedene Studien vor, die sich zumeist auf denEinsatz in Fahrzeugen beziehen /10-18/, /10-19/,/10-10/. Sie zeigen, dass der Betrieb von herkömmli-chen, nicht für Pflanzenöl optimierten Dieselmotorenbei den Abgaskomponenten Kohlenmonoxid (CO),Kohlenwasserstoffen (HC), Partikelmasse und Benzolim Mittel zu einer Erhöhung um etwa 50 %, bei denAldehyden um ca. 120 % führt. Dies ist in erster Linieauf die nicht für Pflanzenöl geeigneten Motoren unddie dadurch schlechtere Verbrennung zurückzufüh-ren. Bei den Stickstoffoxiden (NOx) und den polyzyk-lisch aromatischen Kohlenwasserstoffen treten dage-gen keine nennenswerten Unterschiede auf.
Vergleicht man dagegen richtigerweise die Emissio-nen von pflanzenölbetriebenen pflanzenöltauglichenMotoren mit dieselbetriebenen Motoren, so ergibt sichgemittelt über alle vorliegenden Untersuchungen für
CO und NOx keine Veränderung; für HC und die Parti-kelmasse wird dagegen eine Halbierung des Emissi-onsniveaus gegenüber Dieselkraftstoff festgestellt.
Emissionen von Stationärmotoren (BHKW). ÜberStationärmotoren in BHKW wurden weitaus wenigerUntersuchungen angestellt. Für den hier betrachtetenBereich der kleineren Anlagenleistungen liegen je-doch einige belastbare Messergebnisse von drei pflan-zenölbetriebenen BHKW unterschiedlicher Leistungs-klassen (8, 60 und 110 kWel) im Praxiseinsatz vor,wobei ein Vergleich mit Dieselkraftstoff- oder Heizöl-betrieb nicht vorgenommen wurde, da es sich um Mo-toren handelt, die ausschließlich mit Pflanzenölkraft-stoff betrieben werden /10-20/, /10-21/, /10-22/.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 10.5 dargestellt. Derdarin aufgeführte Vergleich mit den Emissionsbegren-zungen dient nur der allgemeinen Orientierung, da essich in allen drei Fällen um eine Feuerungswärme-leistung von weniger als 1 MW (ca. 400 kWel) handeltund die Anlagen somit immissionsschutzrechtlichnicht genehmigungsbedürftig sind (Kapitel 10.5.1),das heißt, dass die TA Luft Grenzwerte für sie nichtgelten.
Gemäß Tabelle 10.5 ist bei Pflanzenöl-BHKW zwi-schen 8 und 110 kWel mit Kohlenmonoxidemissionen(CO) von 20 bis ca. 200 mg/Nm³ zu rechnen. Diesevergleichsweise geringen CO-Emissionen sind ebensowie die niedrigen Kohlenwasserstoffemissionen (HC)von ca. 4 bis 11 mg/Nm³ in erster Linie auf die Ver-wendung von Oxidationskatalysatoren bei allen dreiuntersuchten BHKW zurückzuführen. DerartigeKatalysatoren erreichen Umsetzungsraten von ca. 70bis 90 %, sie werden heute relativ häufig eingesetzt.Der Einsatz von Oxidationskatalysatoren ist bei Pflan-zenölmotoren besonders geeignet, da sie auch zueiner deutlichen Verringerung von Aldehyden undGerüchen beitragen und auf Grund des geringenSchwefelgehalts von Pflanzenöl eine hohe Langzeit-wirksamkeit aufweisen.
Somit ließe sich die Emissionsbegrenzung derTA Luft für CO – wenn sie auch bei den kleinerenBHKW einschlägig wäre – ohne weiteres einhalten.Anders wäre dies beim NOx-Ausstoß, der mit dengemessenen 2.000 bis 3.500 mg/Nm3 deutlich überdem TA-Luft-Grenzwert liegt. Aggregate mit Wirbel-kammer (vgl. BHKW 1 in Tabelle 10.5) weisen hierbekanntermaßen leichte Vorteile gegenüber denMotoren mit Direkteinspritzung (BHKW 2 und 3) auf.Eine deutliche Emissionsminderung kann voraus-sichtlich nur durch nachmotorische Maßnahmen (Ent-stickungskatalysatoren) erreicht werden.
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
176
Auch bei Staub zeigt sich, dass mit nachmotori-schen Maßnahmen wie Partikelfiltern (BHKW 3) sehrniedrige Emissionswerte von ca. 3 mg/Nm3 erreichbarsind. Bei kleineren Anlagen (BHKW 1 und 2) werdenderartige Filter jedoch aus Kostengründen und man-gelnder Dauerbeständigkeit selten verwendet, so dassder Staubausstoß um ein Vielfaches darüber liegt.
Neben den besonders wirksamen nachmotori-schen und den motorischen Emissionsminderungs-maßnahmen kommt auch der Qualitätssicherungbeim eingesetzten Pflanzenöl eine gestiegene Bedeu-tung für den Emissionsschutz zu (vgl. Kapitel 10.4).
Wirkungsgrad. Der Gesamtwirkungsgrad setzt sichaus dem elektrischen und thermischen Wirkungsgradzusammen, die aus den Quotienten der elektrischenund thermischen Leistung und der eingesetztenBrennstoffwärmeleistung gebildet werden. In deroben genannten Untersuchung über pflanzenölbetrie-bene Blockheizkraftwerke der Leistungsklassen 8, 60und 110 kWel wurden elektrische Wirkungsgrade von26, 32 und 36 % ermittelt. Vorkammermotoren weisenebenso wie Aggregate im Teillastbetrieb einenschlechteren Wirkungsgrad auf als direkt einsprit-zende Motoren im Nennlastbetrieb. Die thermischenWirkungsgrade der drei Aggregate betragen je nachAusführung der Anlage und Sauberkeit der Wärme-übertragerflächen zwischen ca. 40 und 60 %. Darausergeben sich Gesamtwirkungsgrade zwischen ca. 70und 90 %.
10.7 Kosten und Wirtschaftlichkeit
10.7.1 Berechnungsgrundlagen
Die für die Wirtschaftlichkeitsberechnung benötigtenJahreskosten eines BHKW ergeben sich aus derSumme der kapitalgebundenen, verbrauchsgebunde-nen und betriebsgebundenen Kosten. Deren Berech-nung wird nachfolgend erläutert.
Kapitalgebundene Kosten. Die Kosten für dasgebundene Kapital leiten sich aus den erforderlichenInvestitionen für die gesamte BHKW-Anlage ab. Zu-sätzlich hat auch die Abschreibungsdauer und der zuGrunde gelegte Zinssatz entscheidenden Einfluss aufdie Höhe der kapitalgebundenen Kosten.
Für die Berechnung der jährlichen Kosten derGesamtinvestition wird gemäß VDI-Richtlinie 2067die Annuitätenmethode angewendet; sie wird inKapitel 9 näher beschrieben. Die Gesamt-Investitions-summe wiederum setzt sich zusammen aus denInvestitionen der einzelnen BHKW-Komponenten. Beieinigen dieser Komponenten sind für Pflanzenöl-BHKW die gleichen Kosten wie bei heizölbetriebenenBHKW anzusetzen. Das betrifft die thermische undelektrische Einbindung, die Abgasanlage, baulicheMaßnahmen und die Planungskosten. Für den Motorergeben sich allerdings in der Regel höhere Kosten, daspezielle Pflanzenölmotoren im Allgemeinen in gerin-
Tabelle 10.5: Abgasemissionen von Pflanzenöl-BHKW bezogen auf trockenes Abgas unter Normbedingungen (0 °C, 1.013 mbar)
und 5 % Bezugssauerstoffgehalt
Abgas-komponente
(mg/Nm³)a
BHKW 1 (IDI)b
Nennlast: 8 kWel
BHKW 2 (DI)c
Teillast: 40 kWel
BHKW 3 (DI)c
mit RußfilterNennlast 110 kWel
Emissionsbegrenzung
TA Luft 2002d
(nicht bindend für die-se Leistungsklasse)
Modul 1 Modul 2
CO Mittelwert(Spanne)
23,6(12,0–36,7)
38,8(16,0–49,4)
55,8(36,0–75,7)
183,4(59,5–291)
300
NOx Mittelwert(Spanne)
2026(1901–2295)
2793(2220–3582)
3329(3313–3345)
2791(2691–2862)
1000
HC Mittelwert(Spanne)
3,7(2,0–6,0)
11,2(9,2–12,5)
7,0(6,7–7,3)
10,2 (6,5–15,3)
–
Partikelmasse (Staub)
Mittelwert(Spanne)
79,5(60,0–136,0)
100,3(68,8–166,0)
2,6(1,7–3,5)
3,7(2,4–5,0)
20
Anzahl Messtage: 6 4 2 3
Anzahl Halbstundenmittelwerte: 25 16 6 12
a. Angaben in Milligramm pro Normkubikmeter (mg/Nm³), trockenes Abgas, 0 °C, 1.013 mbar, 5 % Bezugssauerstoffb. IDI = Motor mit indirekter Einspritzung, hier: Wirbelkammerc. DI = Motor mit Direkteinspritzungd. TA-Luft 2002 /10-3/, gilt nur für Anlagen > 1 MW Feuerungswärmeleistung (ca. 400 kWel)
Stationäre Nutzung von Pflanzenölen
177
ger Stückzahl gefertigt werden oder es sich um umge-rüstete konventionelle Motoren handelt.
Zur überschlägigen Kostenberechnung lässt sichdie Investitionssumme für ein BHKW-Modul ausAbb. 10.4 ableiten. Eine genauere Kalkulation solltejedoch auf Basis detaillierter Kostenangebote erfolgen.
Bei den weiteren Investitionen für Kraftstofftankund Kraftstoffzuführung ist von annähernd gleichenKosten wie bei Heizöl auszugehen. Geringfügighöhere Kosten ergeben sich lediglich wenn, höher-wertige pflanzenöltaugliche Komponenten verwendetwerden sollen (z. B. Edelstahltanks); diese Mehrkos-ten werden aber oft durch geringere Sicherheitsauf-wendungen für den Boden- und Gewässerschutzkompensiert (z. B. keine regelmäßigen Tankprüfun-gen).
Die Abschreibungsdauer sollte entsprechend derüblichen Gesamtlaufzeit des BHKW festgelegt wer-den, sie liegt typischerweise bei ca. 15 Jahren /10-25/.Die technische Lebensdauer aller Komponentendürfte bei Pflanzenöl-BHKW mit ausgereifter Technikebenso hoch sein wie bei Dieselaggregaten, allerdingsliegen bisher noch keine Daten in ausreichendemUmfang über die tatsächliche maximale Laufleistungder Motoren vor. Erfahrungen zeigen, dass auchAggregate mit einer Laufzeit von bis zu ca. 35.000Betriebsstunden keine außergewöhnlichen Verschleiß-erscheinungen aufweisen.
Verbrauchsgebundene Kosten. Hierzu zählen Brenn-stoffkosten und die Hilfsenergiekosten wie etwa fürPumpen. Für Rapsöl als Brennstoff kann ein fester Be-zugspreis angenommen werden, der allerdings je
nach Lieferant, Bezugsmenge, Angebot und Nach-frage sowie der Jahreszeit Schwankungen unterwor-fen sein kann.
Die mittleren Preise für Rapsöl liegen derzeit zwi-schen ca. 0,60 €/l und 0,70 €/l (zzgl. MwSt.). HöhereKraftstoffkosten innerhalb der Preisspanne könnendann in Kauf genommen werden, wenn zuverlässigeine gesicherte hohe Rapsölqualität geliefert wird,wodurch Tankreinigungen, Kraftstofffilterwechseloder andere Instandsetzungsmaßnahmen eingespartwerden können.
Betriebsgebundene Kosten. Nach VDI-Richtlinie2067 /10-25/ fallen als betriebsgebundene Kosten in er-ster Linie die Instandhaltungs- und ggf. Personalkos-ten an. Die jährlichen Instandhaltungskosten werdenals Pauschalsätze in Prozent der Investitionskostenangenommen (von 3,0 bis 9,0 %). In Anbetracht derneueren Technologie und der geringeren Erfahrungenmit Rapsöl-BHKW ist die Verwendung der am oberenRand der Bandbreite liegenden Kostenansätze sinn-voll. Damit wird auch den bei manchen Aggregatenkürzeren Wartungsintervallen (v. a. Motoröl- undKraftstofffilterwechsel) oder dem teilweise vorge-schriebenen Einsatz teuerer Betriebsmittel (Motoröl)Rechnung getragen. Bei den Instandhaltungskostendurch einen Fachkundendienst (z. B. Anlagenbaueroder Motorenhersteller) muss berücksichtigt werden,dass dafür im Einzelfall höhere Fahrtkosten einzu-rechnen sind, weil erfahrene Fachwerkstätten fürPflanzenölmotoren noch wenig verbreitet sind.
Der Kostenansatz für das notwendige Personal zurBedienung und Überwachung der Anlage hängtdavon ab, ob vorhandene Kapazitäten ausreichenoder ob zusätzliches Personal eingestellt werdenmuss. Bei BHKW mit einer thermischen Leistung vonweniger als 2 MW ist lediglich mit stundenweiserBeaufsichtigung der Anlage zu rechnen. Als Personal-kosten können dafür als grober Anhaltswert etwa 3bis 4 % der Investitionskosten (ohne Bauteil) veran-schlagt werden /10-25/. Sonstige Kosten nach VDI2067 (z. B. Verwaltung) werden ebenfalls in Prozentder Gesamtinvestitionssumme abgeschätzt und unter-scheiden sich normalerweise nicht zwischen Pflan-zenöl- und Heizölaggregaten.
Erlöse und Gutschriften. Entscheidend für die Wirt-schaftlichkeit von BHKW sind vor allem die erzielba-ren Preise oder die anrechenbaren Gutschriften fürStrom und gegebenenfalls für Wärme.
Bei der Einspeisung von Strom aus Biomasse(Pflanzenöl) wird gemäß dem Erneuerbaren-Ener-
Abb. 10.4: Leistungsabhängige spezifische Investitions-
summe (Anschaffungspreis) für ein Pflanzenöl-
BHKW-Modul im Netzparallelbetrieb (ohne
Planung, Gebäude, Kamin, Kraftstofftank)
(nach Herstellerangaben)
50 100 150 200 250 300 350 400
elektrische Leistung (p)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
spez
ifisc
he In
vest
ition
(A
)
Hersteller AHersteller BHersteller C
A = 5261,5 * p-0,4001
€/kWelE/kWel
150
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
178
gien-Gesetz (EEG) eine gesetzlich festgeschriebeneMindestvergütung gewährt (vgl. Kapitel 10.5.5). DieBewertung des Eigenverbrauchs der produziertenElektrizität richtet sich dagegen nach den für denNutzer relevanten Strompreisen, die sich für Tarifkun-den (Niederspannungsebene) und Sondervertrags-kunden (vorrangig Mittelspannungsebene mit hohemVerbrauch) unterscheiden.
10.7.2 Wirtschaftlichkeitsrechnung
Die beim Einsatz eines BHKW anfallenden Kostenwerden entweder nur auf die produzierte Wärmeoder nur auf den erzeugten Strom bezogen. Die spezi-fischen Wärmegestehungskosten beispielsweise erge-ben sich aus den jährlichen Gesamtkosten abzüglichder Erlöse für die produzierte elektrische Energie, di-vidiert durch die jährlich erzeugte Wärmemenge.Sind diese Wärmegestehungskosten niedriger als dieeines Vergleichssystems, so arbeitet das BHKW renta-bel.
In Tabelle 10.6 werden die Wärmebereitstellungs-kosten für 3 Berechnungsbeispiele ermittelt. Dabeihandelt es sich um eine Überschlagsrechnung; verein-fachend werden daher die in einem Gesamtenergie-konzept notwendigen Komponenten wie Spitzenlast-versorgung, Pufferspeicher und Wärmeverteilungnicht berücksichtigt. Das Gleiche gilt für die Pla-nungskosten. Insgesamt wurden drei Szenarien auf-gestellt, die durch zwei verschiedene Anlagengrößenund durch unterschiedliche Rahmenbedingungencharakterisiert sind.
In Szenario 1 (BHKW mit 8 kWel) und Szenario 3(BHKW mit 110 kWel) wurden Annahmen getroffen,die sich weitgehend nach der VDI-Richtlinie 2067richten. Dabei wurden für Instandhaltung, Personalund Verwaltung durchweg die oberen Kostenansätzeangenommen. In Szenario 2 werden dagegen beson-ders günstige Rahmenbedingungen vorausgesetzt.
Die spezifischen Investitionskosten für die BHKW-Module basieren in allen Fällen auf der Kurven-gleichung in Abb. 10.4. Die Investitionsanteile fürbauliche Aufwendungen, d. h. Gebäude, Grundstück,Abgasabführung und Kraftstofflagerung sind inhohem Maße von der Anlagengröße und denjeweiligen standörtlichen Voraussetzungen abhängig.Bei größeren BHKW-Anlagen werden für diesenbaulichen Teil häufig Investitionskosten von ca. 160bis 220 €/kWel angesetzt /10-26/. Insbesondere bei klei-neren pflanzenölbetriebenen BHKW (z. B. 8 kWel)können aber im Einzelfall die spezifischen Inves-titionskosten ohne weiteres um ein Vielfaches höher
liegen /10-14/. In den hier betrachteten Szenarien1 und 3 (Tabelle 10.6) wird eine mittlere spezifischeInvestition für die baulichen Aufwendungen (sieheoben) von 1.300 €/kWel angenommen.
Die günstigeren Rahmenbedingungen inSzenario 2 betreffen im Wesentlichen die niedrigerenKraftstoffkosten (z. B. bei eigener Rapsölproduktion),eine höhere Anlagenauslastung (Wärmebedarf auchim Sommer, z. B. für Trocknungsanlagen), geringerebauliche Investitionen (z. B. bei vorhandenem Auf-stellraum und Lagertank) und, geringeren Wartungs-aufwand (durch freie Kapazitäten vorhandenerArbeitskräfte bzw. Nichtanrechnung der eigenenArbeitszeit).
Gemäß Tabelle 10.6 ergeben sich für das BHKWmit 8 kWel in Szenario 1 Wärmegestehungskosten von0,14 €/kWh und für das BHKW mit 110 kWel
(Szenario 3) 0,11 €/kWh. Unter günstigen Rahmenbe-dingungen (Szenario 2) können die Wärmegeste-hungskosten jedoch auch deutlich niedriger liegen(0,07 €/kWh).
Die Wärmegestehungskosten hängen entschei-dend von den Kraftstoffkosten ab. In Abbildung 10.5sind die Wärmegestehungskosten für die dreibetrachteten Szenarien in Abhängigkeit von denRapsölkraftstoffkosten dargestellt. Demnach führtunter den bestehenden Annahmen eine Zunahme desRapsölkraftstoffpreises um 0,10 €/l zu einer Erhöhungder Wärmekosten in Szenario 1 und 2 um etwa0,019 €/kWh und in Szenario 3 um ca. 0,028 €/kWh. Imgünstigsten Fall ist erst ab einem Kraftstoffpreis vonweniger als 0,40 €/l mit einer kostenlosen Bereitstel-lung der Wärme durch pflanzenölbetriebene Block-
Abb. 10.5: Wärmekosten von rapsölbetriebenen BHKW in
Abhängigkeit vom Kraftstoffpreis bei den drei
untersuchten Szenarien (vgl. Tabelle 10.6) im
Vergleich zu Heizölzentralheizungen im Leis-
tungsbereich von 15 bis 60 kWth (vgl. Kapitel 9)
Stationäre Nutzung von Pflanzenölen
179
heizkraftwerke zu rechnen. Beim Vergleich der Wär-mekosten mit Heizölzentralheizungen im Leis-tungsbereich von 15 bis 60 kWth (Gesamtnutzungs-grad: 85 %, Heizölpreis: 0,60 €/l, vgl. Kapitel 9) ist ein
Rapsölkraftstoffpreis in Szenario 1 von ca. 0,55 €/l, inSzenario 2 und 3 zwischen ca. 0,70 und 0,90 €/l not-wendig um konkurrenzfähig zu sein.
Tabelle 10.6: Beispiel für die Berechnung der Wärmegestehungskosten in Pflanzenöl-BHKW
Annahme / KostenartSzenario 1(Standard)
Szenario 2(günstig)
Szenario 3(Standard)
Annahmen:
BHKW elektrische Leistung kWel 8 8 110
BHKW thermische Leistung kWth 16 16 110
Anschaffung BHKW-Modul kompletta € 18.318 18.318 88.255
bauliche Investitionen (Gebäude anteilig, Tanks, Kamin)b € 10.400 2.000 143.000
Gesamtinvestition € 28.718 20.318 231.255
jährliche Instandhaltungskosten für BHKW-Modul % d. Invest. 9,0 5,0 9,0
jährliche Instandhaltungskosten für bauliche Anlagen % d. Invest. 1,5 0 1,5
jährliche Personal- und Verwaltungskosten (ohne Bau)c % d. Invest. 6,0 0 6,0
jährliche Versicherungskosten % d. Invest. 1,5 0 1,5
jährliche Hilfsenergiekosten, Anteilig an Kraftstoffkosten % 1,0 1,0 1,0
Kraftstoffverbrauch bei Nennlast l/h 3,1 3,1 31,0
Kraftstoffbezugskosten (inkl. Anlieferung) €/l 0,75 0,70 0,75
Jahresauslastung BHKW bei Nennlast h 4.000 6.000 4.000
jährliche Kosten:
Annuitätd €/a 2.700 2.043 20.273
Wartung, Instandhaltung gesamte €/a 1 805 916 10.088
Versicherung €/a 275 0 1.324
Personal, Verwaltung etc. €/a 1.099 0 5.295
Hilfsenergie €/a 93 140 930
Kraftstoff €/a 9.300 13.020 93.000
Jahresenergieertrag:
thermisch kWh 64.000 96.000 440.000
elektrisch kWh 32.000 48.000 440.000
Erlöse (Stromgutschrift):
für Einspeisung nach EEGf €/a 6.077 9.115 83.556
Wärmekosten (inkl. Gutschriften):
bei Stromgutschrift nach EEGf €/kWh 0,144 0,073 0,108
a. Investitionssummen für BHKW-Modul (A) in Abhängigkeit von der elektrischen Leistung (p): A = p * 5261,5 * p-0,4001 (vgl. Abb. 10.4)b. Investitionssumme für bauliche Anlagen: Szenario 1 und 3: 1.300 €/kWel, Szenario 2: 250 €/kWel c. bezogen auf Gesamtinvestition abzüglich bauliche Investitionen (Gebäude, Tanks, Kamin)d. Zinssatz: 6 %, angenommene Nutzungsdauer: 15 Jahre für BHKW-Modul, bzw. 25 Jahre für baulichen Teile. inklusive Motoröl (Ölwechselintervall 300 Betriebsstunden)f. Stromeinspeisevergütung nach Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) für Inbetriebnahmejahr 2007: 0,1899 €/kWh (vgl. Kapitel 10.5.5)
180
1111111111
Quellenverzeichnis
/1-4/ EEG: Erneuerbare-Energien-Gesetz vom 21. Juli 2004(BGBl. I S. 1918), geändert durch Artikel 3 Absatz 35des Gesetzes vom 7. Juli 2005 (BGBl. I S. 1970)
/1-5/ EU-Kommission: Energie für die Zukunft: ErneuerbareEnergieträger. Weißbuch für eine Gemeinschaftsstrate-gie (Kom(87)599 endg.), Kommission der EuropäischenGemeinschaften, Brüssel 1997
/1-6/ FNR (Hrsg.): Leitfaden Bioenergie – Planung, Betriebund Wirtschaftlichkeit von Bioenergieanlagen. Fach-agentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR), Selbstverlag,Gülzow 2005, 2. überarbeitete Auflage, 353 S.
/1-7/ FNR (Hrsg.): Handreichung Biogasgewinnung und -nutzung. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe(FNR), Selbstverlag, Gülzow 2004, 232 S.
/1-8/ Hartmann, H.: Feuerungsanlagen für biogene Fest-brennstoffe: Bedeutung der Bauarten und ihre Entwick-lung im Markt. Wärmetechnik 41 (4), 1996, S. 209–211
/1-9/ Kaltschmitt, M; Hartmann, H. (Hrsg.): Energie aus Bio-masse – Grundlagen, Techniken und Verfahren. Sprin-ger Verlag, Berlin, 2001, 770 S.
/1-10/ Obernberger, I.; Hammerschmid, A.: Dezentrale Bio-masse-Kraft-Wärme-Kopplungstechnologien – Poten-tial, Einsatzgebiete, technische und wirtschaftlicheBewertung. Schriftenreihe Thermische Biomassenut-zung (4). dbv-Verlag, Graz, 1999, 299 S.
/1-11/ Staiß, F; Linkohr, C.; Zimmer, U.; Dürrschmidt, W.;Meyer, A.; Böhme, D.: Erneuerbare Energie in Zahlen –nationale und internationale Entwicklung. Bundes-ministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktor-sicherheit (Hrsg.), Selbstverlag Berlin, Mai 2006, 47 S.
/2-1/ ANONYMUS (2004): Gut gelaufen!. Brennstoffspiegel,Heft 2, S. 35–37
/2-3/ Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie(BMWi) (Hrsg.): Zahlen und Fakten: Energiedaten –Nationale und Internationale Entwicklung. Internetpu-blikation des BMWi, Berlin, Aktualisierung vom24.8.2006, Download: www.bmwi.de
/2-4/ BMU (2006): Entwicklung der erneuerbaren Energien2005 – Aktueller Sachstand. Bundesministerium fürUmwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (Hrsg.),Berlin, Mai 2006, 27 S.
/2-5/ FNR (Hrsg.): Leitfaden Bioenergie – Planung, Betriebund Wirtschaftlichkeit von Bioenergieanlagen. Fach-agentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR), Selbstverlag,Gülzow 2005, 2. überarbeitete Auflage, 353 S.
/2-6/ FNR (Hrsg.): Nachwachsende Rohstoffe – Daten undFakten (Brochüre in Vorbereitung). Fachagentur Nach-wachsende Rohstoffe (FNR), Selbstverlag, Gülzow 2006.
/2-7/ Mitteilung aus dem Institut für Energetik und Umwelt(IE), Leipzig.
/2-8/ Kaltschmitt, M; Hartmann, H. (Hrsg.): Energie aus Bio-masse – Grundlagen, Techniken und Verfahren. Sprin-ger Verlag, Berlin, 2001, 770 S.
/2-9/ Mantau, U.; Sörgel, C. (2006): Energieholzverwendungin privaten Haushalten. Marktvolumen und verwen-dete Holzsortimente – Zwischenbericht vom 06.07.2006.Universität Hamburg, 2006, 18 S.
/2-12/ Schneider, S.; Kaltschmitt, M.: Potenziale und Nutzung.In: Hartmann, H.; Kaltschmitt, M. (Hrsg.): Biomasse alserneuerbarer Energieträger – Eine technische, ökologi-sche und ökonomische Analyse im Kontext der übrigenErneuerbaren Energien. Schriftenreihe „Nachwach-sende Rohstoffe“, Band 3 (Neubearbeitung), Landwirt-schaftsverlag, Münster-Hiltrup, 2002.
/2-13/ Staiß, F; Linkohr, C.; Zimmer, U.; Dürrschmidt, W.;Meyer, A.; Böhme, D.: Erneuerbare Energie in Zahlen –na-tionale und internationale Entwicklung. Bundes-ministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktor-sicherheit (Hrsg.), Selbstverlag Berlin, Mai 2006, 47 S.
/3-1/ A.P. Bioenergietechnik GmbH, D-92242 Hirschau/3-3/ Biomasse Infozentrum (BIZ): Broschüre „Holzpellets –
Energie die nachwächst. BIZ, Universität Stuttgart, Juni2001, 35 S.
/3-4/ BMU: Verordnung über die Entsorgung von Altholz(Entwurf, Stand 20.9.2000), Bundesministerium fürUmwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Bonn
/3-6/ Brusche, R.: Hackschnitzel aus Schwachholz. Kurato-rium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft,KTBL (Hrsg.), Landwirtschaftsverlag Münster, 1983,KTBL Schrift 290, 96 S.
/3-7/ Deutsches Institut für Normung (Hrsg.): DIN 51731(Prüfung fester Brennstoffe – Presslinge aus naturbelas-
Quellenverzeichnis
181
senem Holz – Anforderungen und Prüfung). BeuthVerlag, Berlin, 1996
/3-8/ Dreiner, K.; Frühwald, A.; Küppers, J.-G.; Schweinle, J.;Thoroe, C.: Holz als umweltfreundlicher Energieträger –Eine Kosten-Nutzen-Untersuchung. Bundesministe-rium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten(Hrsg.), Landwirtschaftsverlag Münster, 1994, ReiheAngewandte Wissenschaft, Nr. 432, 192 S.
/3-9/ Feicht, E.; Wittkopf, S.; Ohrner, G.; Mühlen, A. von;Nowak, D.: Gefährdungen durch Holz-Hackschnitzelanalysiert – Belastungen durch Pilzsporen beimUmgang mit Holzschnitzeln und deren weitere Ver-meidung. Holz-Zentralblatt Nr. 39/40, 2002, S. 500
/3-10/ Feller, S.; Webenau, B.; Weixler, H.; Krausenboeck, B.;Güldner, A.; Remler, N.: Teilmechanisierte Bereitstel-lung, Lagerung und Logistik von Waldhackschnitzeln.LWF-Schriftenreihe Nr. 21, Bayerische Landesanstaltfür Wald und Forstwirtschaft, Freising, 1999
/3-11/ Forestbaler Sarl, Fontaine-Daniel, F-53100 Mayenne,(Firmenunterlagen)
/3-12/ Gislerud, O.: Storage and Treatment of Wood Fuel. Nor-wegian Forest Research Institute, Ås-NLH, Norwegen
/3-14/ Hartmann, H.: Analyse und Bewertung der Systemezur Hochdruckverdichtung von Halmgut. Reihe „Gel-bes Heft“ 60, Bayerisches Staatsministerium für Ernäh-rung, Landwirtschaft und Forsten, München, 1996
/3-15/ Hartmann, H.; Madeker, U.: Der Handel mit biogenenFestbrennstoffen – Anbieter, Absatzmengen, Qualitä-ten, Service, Preise. Landtechnik Bericht Nr. 28, Land-technik Weihenstephan (Hrsg.), Eigenverlag, 1997,Freising, 65 S.
/3-16/ Hartmann, H.; Thuneke, K.: Ernteverfahren fürKurzumtriebsplantagen – Maschinenerprobung undModellbetrachtungen. Landtechnik Bericht, Heft 29,Eigenverlag Landtechnik Weihenstephan (Hrsg.),Freising, 1997, 98 S.
/3-17/ Hartmann, H.; Böhm, T.; Maier, L.: Naturbelassene bio-gene Festbrennstoffe – Umweltrelevante Eigenschaftenund Einflussmöglichkeiten. Bayerisches Staatsministe-rium für Landesentwicklung und Umweltfragen(Hrsg.), München, 2000, Reihe „Materialien“, Nr. 154
/3-18/ Hartmann, H.: Kaltschmitt, M.: Bereitstellungskon-zepte. In: Kaltschmitt, M.; Hartmann, H. (Hrsg.): Ener-gie aus Biomasse – Grundlagen, Techniken undVerfahren. Springer Verlag, Berlin, 2001, S. 123–154
/3-19/ Hartmann, H.: Ernte und Aufbereitung. In: Kalt-schmitt, M.; Hartmann, H. (Hrsg.): Energie aus Bio-masse – Grundlagen, Techniken und Verfahren.Springer Verlag, Berlin, 2001, S. 155–196
/3-20/ Hartmann, H.: Transport, Lagerung, Konservierungund Trocknung. In: Kaltschmitt, M.; Hartmann, H.(Hrsg.): Energie aus Biomasse – Grundlagen, Technikenund Verfahren. Springer Verlag, Berlin, 2001, S. 197–238
/3-21/ Höldrich, A.; Hartmann, H.; Decker, T.; Reisinger, K.;Schardt, M.; Sommer, W.; Wittkopf, S.; Ohrner, G.:Rationelle Scheitholzbereitstellungsverfahren. Berichteaus dem TFZ, Nr. 11, Technologie- und Förderzentrum
(TFZ), Selbstverlag, Straubing, 2006, 274 S. Download:www.tfz.bayern.de
/3-22/ IBW, Ingenieur Büro Weiss, Tanne, CH-9055 Bühler,Schweiz (Firmenunterlagen zu „Woodmax“)
/3-23/ Igland Forstmaschinen (Firmeninformation), Berg-straße 30, D-85543 Steinhörning
/3-24/ Jirjis, R.: Storage and Drying of Biomass – New Con-cepts. Proceedings of the 1st International BiomassSummer School 1996, Institut für Verfahrenstechnik,TU-Graz, Eigenverlag, Graz, 1996
/3-25/ Jonas, A.; Görtler, F.; Schuster, K.: Holz und Energie.Niederösterreichische Landes-Landwirtschaftskammer,Wien, 1990, 5. Auflage
/3-26/ Lewandowski, I. Energiepflanzenproduktion. In: Ener-gie aus Biomasse – Grundlagen, Techniken und Verfah-ren. Springer Verlag, Berlin, 2001, S. 57–94
/3-27/ LTV: Weihenstephaner Bauprogramm. Landtechni-scher Verein in Bayern e. V. (LTV), 85354 Freising-Wei-henstephan
/3-28/ Kaltschmitt, M; Hartmann, H. (2001): Nebenprodukte,Rückstände und Abfälle: Holzartige Biomasse. In: Kalt-schmitt, M.; Hartmann, H. (Hrsg.): Energie aus Bio-masse – Grundlagen, Techniken und Verfahren.Springer Verlag, Berlin, 2001, S. 95–109.
/3-29/ Kristensen, E. F.; Kofmann, P. D.: Pressure resistance toair flow during ventilation of different types of woodfuel chip. Biomass & Bioenergy 18 (2000); S. 175–180
/3-30/ Kröll, K; Kast, W. (Hrsg.): Trocknen und Trockner inder Produktion. Springer, Berlin, 1989
/3-32/ Mall GmbH, Hüfinger Str. 39–45, 78166 Donaueschin-gen-Pfohren (Firmenunterlagen)
/3-33/ Marutzky, R.; Keserü, G.: Herstellung von Spanplattenaus gelagerten Hackschnitzeln. Holz-Zentralblatt 107(1981), 107, S. 1623-1625, 107 (1981), 115, S. 1779–1780;108 (1982), 7, S. 81–82; 108 (1982), 20, S. 275–276
/3-34/ Matthies, H. J.: Der Strömungswiderstand beim Belüf-ten landwirtschaftlicher Erntegüter; VDI-Forschungs-heft Nr. 454, VDI, Düsseldorf, 1956
/3-35/ Meiller Fahrzeug und Machinenfabrik GmbH, Unter-menzinger Straße 1, 80997 München (Firmenunterlagen)
/3-38/ Nellist, M. E.; Barlett, D. I.; Moreea, S. B. M.: StorageTrials with Arable Coppice. In: Mattsson, J. E.; Michell,C. P.; Tordmar, K. (Hrsg.): Preparation and Supply ofHigh Quality Wood Fuels; Proceedings of IEA/BA TaskIX Workshop in Garpenberg/Sweden, June 1994; Swe-dish University of Agricultural Sciences, Garpenberg,Schweden, 1994, S. 60–75
/3-39/ ÖkoFen GmbH, Mühlgasse, A-4132 Lembach 9 (Fir-menunterlagen)
/3-40/ ÖNORM M7132: Energiewirtschaftliche Nutzung vonHolz und Rinde als Brennstoff- Begriffsbestimmungenund brennstofftechnologische Merkmale. Österreichi-sches Normungsinstitut, Wien, 1986
/3-41/ ÖNORM M 7135: Presslinge aus naturbelassenem Holzund naturbelassener Rinde – Pellets und Briketts,Anforderungen und Prüfbestimmungen. Österreichi-sches Normungsinstitut (Hrsg.), Wien, Österreich,2000, 10 S.
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
182
/3-42/ ÖNORM M7136: Presslinge aus naturbelassenem Holz –Holzpellets: Qualitätssicherung in der Transport- undLagerlogistik. Österreichisches Normungsinstitut(Hrsg.), 2002; 6 S.
/3-43/ ÖNORM M7137: (Vorschlag): Presslinge aus naturbe-lassenem Holz – Holzpellets. Anforderungen an diePelletslagerung beim Verbraucher. ÖsterreichischesNormungsinstitut (Hrsg.), 2002
/3-44/ Österreichisches Kuratorium für Landtechnik und Lan-desentwicklung (ÖKL): Einbau von Holzpelletsheizun-gen in Wohnhäuser, ÖKL, Wien, Österreich: 1999; 8 S,Merkblatt Nr. 66
/3-46/ Remler, N.; Fischer, M.: Kosten und Leistung bei derBereitstellung von Waldhackschnitzeln. BayerischesStaatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft undForsten, München, 1996, Bericht Nr. 11
/3-47/ Remmele, E. Widmann, B.: Schmierstoffe und Hydrau-liköle auf Basis Rapsöl. Raps, Vol. 16, Nr. 4, 1998,S. 142–145
/3-48/ Rittel, L.: Einfachgebäude mit Rundholz bauen. TopAgrar 1990, 10, S. 84–88
/3-50/ Schön, H. et. al.: Landtechnik Bauwesen. Reihe „DieLandwirtschaft“, Band 3; BLV-Verlagsgesellschaft,München, 1998, 9. Auflage
/3-51/ Seeger, K.: Energietechnik in der Holzverarbeitung.DRW-Verlag Weinbrenner GmbH, Leinfelden-Echter-dingen, 1989, 131 S.
/3-52/ Strehler, A.: Trocknung von Getreide, Körnermais undRaps im landwirtschaftlichen Betrieb. Arbeitsunterla-gen D/96, Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft(DLG), Frankfurt, 1996
/3-53/ Tornado Trockner. Horstkötter GmbH, D-59245Beckum
/3-54/ VSG Forsten: Vorschrift für Sicherheit und Gesund-heitsschutz.
/3-55/ Weingartmann, H.: Hackguttrocknung. LandtechnischeSchriften Nr. 178, Österreichisches Kuratorium fürLandtechnik, Wien, 1991
/3-56/ Windhager Zentralheizung Deutzring 2, 86405 Meitin-gen (Firmenunterlagen)
/3-57/ Wippermann, H. J.: Wirtschaftliche Nutzung von Wald-restholz; Holzzentralblatt, DRW, Stuttgart, 1985
/4-2/ Böhm, T, Hartmann, H.: Guidelines for bulk densitydetermination. EU-Project „Bionorm“ (NNE5-2001–00158) Deliverable No. D4 (Part 2). Technologie- undFörderzentrum (TFZ), 2004, 22 S.
/4-3/ Böhm, T.; Hartmann, H.: Bestimmung der Schüttdichtevon Biomassebrennstoffen. Landtechnik 60 (3), 2005,S. 158–159
/4-4/ Centrale Marketinggesellschaft der deutschen Agrar-wirtschaft (Hrsg.): Holz als Energierohstoff; CentraleMarketinggesellschaft der deutschen Agrarwirtschaft,Eigenverlag, Bonn, 1988, 2. Auflage
/4-5/ Deutsches Institut für Normung (Hrsg.): DIN 51705(Prüfung fester Brennstoffe – Bestimmung der Schütt-dichte); Beuth, Berlin, 1979
/4-6/ Deutsches Institut für Normung (Hrsg.): DIN 51 720(Prüfung fester Brennstoffe – Bestimmung des Gehaltesan flüchtigen Bestandteilen); Beuth, Berlin, 1978
/4-7/ Deutsches Institut für Normung (Hrsg.): DIN 51 730(Prüfung fester Brennstoffe – Bestimmung des Asche-schmelzverhaltens); Beuth, Berlin, 1984
/4-8/ Deutsches Institut für Normung (Hrsg.): DIN 51 731(Prüfung fester Brennstoffe – Presslinge aus naturbelas-senem Holz – Anforderungen und Prüfung); Beuth,Berlin, 1996
/4-9/ Deutsches Institut für Normung (Hrsg.): DIN CEN/TS14961 (Feste Biobrennstoffe – Brennstoffspezifikationenund klassen), Beuth Verlag, Berlin 2005, 42 Seiten
/4-10/ Hartmann, H.: Analyse und Bewertung der Systemezur Hochdruckverdichtung von Halmgut; BayerischesStaatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft undForsten (Hrsg.), Eigenverlag, München, 1996, Reihe„Gelbes Heft“ 60
/4-11/ Hartmann, H.; Madeker, U.: Der Handel mit biogenenFestbrennstoffen – Anbieter, Absatzmengen, Qualitä-ten, Service, Preise. Landtechnik Bericht Nr. 28, Land-technik Weihenstephan (Hrsg.), Eigenverlag, Freising,1997, 65 S.
/4-12/ Hartmann, H.; Böhm, T., Maier, L.: Naturbelassene bio-gene Festbrennstoffe – Umweltrelevante Eigenschaftenund Einflussmöglichkeiten. Bayerisches Staatsministe-rium für Landesentwicklung und Umweltfragen(Hrsg.), München, 2000, Reihe „Materialien“, Nr. 154,155 S.
/4-13/ Hartmann, H.: Ernte und Aufbereitung. In: Kalt-schmitt, M.; Hartmann, H. (Hrsg.): Energie aus Bio-masse – Grundlagen, Techniken und Verfahren.Springer Verlag, Berlin, 2001, S. 155–196
/4-14/ Hartmann, H.: Grundlagen der Festbrennstoffnutzung –Brennstoffzusammensetzung und -eigenschaften. In:Kaltschmitt, M.; Hartmann, H. (Hrsg.): Energie aus Bio-masse – Grundlagen, Techniken und Verfahren. SpringerVerlag, Berlin, 2001, S. 248–272
/4-15/ Höldrich, A.; Hartmann, H.; Decker, T.; Reisinger, K.;Schardt, M.; Sommer, W.; Wittkopf, S.; Ohrner, G.:Rationelle Scheitholzbereitstellungsverfahren. Berichteaus dem TFZ, Nr. 11, Technologie- und Förderzentrum(TFZ), Selbstverlag, Straubing, 2006, 274 S. Download:www.tfz.bayern.de
/4-16/ Launhardt, T.; Hartmann, H.; Link, H.; Schmid, V.: Ver-brennungsversuche mit naturbelassenen biogenenFestbrennstoffen in einer Kleinfeuerungsanlage – Emis-sionen und Aschequalität. Bayerisches Staatsministe-rium für Landesentwicklung und Umweltfragen(Hrsg.), München, 2000, Reihe „Materialien“, Nr. 156,133 S.
/4-17/ Lohmann, U.: Handbuch Holz, DRW-Verlag, Stuttgart,1993, 4. Auflage, 312 S.
/4-18/ Marutzky, R.: Moderne Holzfeuerungsanlagen. Cen-trale Marketinggesellschaft der deutschen Agrarwirt-schaft (Hrsg.), Eigenverlag, Bonn, 1993
/4-19/ Mattsson, J. E.: Basic Handling Characteristics of WoodFuel: Angle of Repose, Friction Against Surfaces and
Quellenverzeichnis
183
Tendency to Bridge Building for Different Assortments.Scand. J. For. Res. 1990, 5, S.583–597
/4-20/ Noger, D.; Pletscher, E.: Brennstoffkriminalität –Schnelltest. In: siebtes Symposium Biobrennstoffe undumweltfreundliche Energietechnik, November 1998;OTTI-Technologie Kolleg, Eigenverlag, Regensburg,1998, S. 173–180
/4-21/ Nussbaumer, T.; Kaltschmitt, M. Grundlagen der Fest-brennstoffnutzung – Definitionen. In: Kaltschmitt, M.;Hartmann, H. (Hrsg.): Energie aus Biomasse – Grund-lagen, Techniken und Verfahren. Springer Verlag, Ber-lin, 2001, S. 239–247
/4-22/ Obernberger, I.: Nutzung fester Biomasse in Verbren-nungsanlagen unter besonderer Berücksichtigung desVerhaltens aschebildender Elemente; dbv, Graz, 1997
/4-23/ ÖNORM M7132: Energiewirtschaftliche Nutzung vonHolz und Rinde als Brennstoff – Begriffsbestimmungenund brennstofftechnologische Merkmale. Österreichi-sches Normungsinstitut (Hrsg.), Wien, Österreich, 1998
/4-24/ ÖNORM M 7133: Energiehackgut, Anforderungen undPrüfbestimmungen. Österreichisches Normungsinsti-tut (Hrsg.), Wien, Österreich, 1998, 7 S.
/4-25/ ÖNORM M 7135: Presslinge aus naturbelassenem Holzund naturbelassener Rinde – Pellets und Briketts,Anforderungen und Prüfbestimmungen. Österreichi-sches Normungsinstitut (Hrsg.), Wien, Österreich,2000, 10 S.
/4-26/ Oser, M.; Nussbaumer, T.; Müller, P.; Mohr, M., Figi, R.:Grundlagen der Aerosolbildung in Holzfeuerungen.Bundesamt für Energie (Hrsg.), Bern, Schweiz, 2003,95 S.
/4-27/ Spliethoff, H.; Siegle, V.; Hein, K.R.G.: ErforderlicheEigenschaften holz- und halmgutartiger Biomasse beieiner Zufeuerung in existierenden Kraftwerksanlagen;Tagung „Biomasse als Festbrennstoff – Anforderungen,Einflussmöglichkeiten, Normung“, Schriftenreihe„Nachwachsende Rohstoffe“ Band 6, Landwirtschafts-verlag, Münster, 1996, S. 155–175
/5-1/ Deutsches Institut für Normung (Hrsg.): DIN 51 720(Prüfung fester Brennstoffe - Bestimmung des Gehaltesan flüchtigen Bestandteilen); Beuth, Berlin, 1978
/5-2/ Hartmann, H.: Grundlagen der Festbrennstoffnutzung –Brennstoffzusammensetzung und -eigenschaften. In:Kaltschmitt, M.; Hartmann, H. (Hrsg.): Energie aus Bio-masse – Grundlagen, Techniken und Verfahren. SpringerVerlag, Berlin, 2001, S. 248–272
/5-3/ Hellwig. M.: Zum Abbrand von Holzbrennstoffenunter besonderer Berücksichtigung der zeitlichenAbläufe; Dissertation am Lehrstuhl für Landtechnikder Technischen Universität München, MEG-Schriften-reihe, Nr. 145, 1988, 141 S.
/5-4/ Nussbaumer, T.; Kaltschmitt, M. Grundlagen der Fest-brennstoffnutzung – Definitionen. In: Kaltschmitt, M.;Hartmann, H. (Hrsg.): Energie aus Biomasse – Grund-lagen, Techniken und Verfahren. Springer Verlag, Ber-lin, 2001, S. 239–247
/5-5/ Nussbaumer, T.: Direkte thermische Umwandlung –Grundlagen. In: Kaltschmitt, M.; Hartmann, H. (Hrsg.):Energie aus Biomasse – Grundlagen, Techniken undVerfahren. Springer Verlag, Berlin, 2001, S. 287–322
/5-6/ Launhardt, T.; Hurm, R.; Schmid, V.; Link, H.: Dioxin-und PAK-Konzentrationen in Abgas und Aschen vonStückholzfeuerungen. Bayerisches Staatsministeriumfür Landesentwicklung und Umweltfragen (BaySt-MLU) (Hrsg.), München 1998, Reihe Materialien 142,149 S.
/5-7/ Launhardt, T. Umweltrelevante Einflüsse bei der ther-mischen Nutzung fester Biomasse in Kleinanlagen –Schadstoffemissionen, Aschequalität und Wirkungs-grad. Dissertation am Lehrstuhl für Landtechnik derTechnischen Universität München, Juli 2002, Eigenver-lag, 195 S.
/5-8/ Neuenschwander, P.; Good, J.; Nussbaumer, T.: Grund-lagen der Abgaskondensation; Bundesamt für Energie,Bern, 1998
/6-1/ Bosy, B.; Doschko, W.; Helbig, K.; Hubrich, K.-D.;Rothenfelder, F.: Zentralheizungs- und Lüftungsbau.Verlag Gehlen, Bad Homburg, 2000; 428 S.
/6-2/ Brunner GmbH, D-84307 Eggenfelden (Firmenunter-lagen)
/6-3/ Centrale Marketinggesellschaft der deutschen Agrar-wirtschaft (Hrsg.): Holz als Energierohstoff; CMA,Eigenverlag, Bonn, 1988, 2. Auflage
/6-4/ Deutsches Institut für Normung (2001): DIN EN 12815:Herde für feste Brennstoffe – Anforderungen und Prü-fungen; Juni 2001 + A1: September 2004.
/6-6/ Deutsches Institut für Normung (2005): DIN EN 13240:Raumheizer für feste Brennstoffe – Anforderungen undPrüfungen; Deutsche Fassung EN 13240: 2001 + A2:2004.
/6-7/ Deutsches Institut für Normung e. V. (Hrsg.): DIN 4702(Teil 1: Heizkessel – Begriffe, Anforderungen, Prüfung,Kennzeichnung); Beuth, Berlin, 1990, 25 S.
/6-8/ Deutsches Institut für Normung (2001): DIN 51705:Prüfung fester Brennstoffe – Bestimmung der Schütt-dichte.
/6-9/ Deutsches Institut für Normung (2006): DIN 51730:Prüfung fester Brennstoffe – Bestimmung des Asche-Schmelzverhaltens.
/6-10/ Deutsches Institut für Normung e. V. (2006): DIN V 18160-1: Abgasanlagen – Teil 1: Planung und Ausführung.
/6-11/ Deutsche Vereinigung des Gas- und Wasserfaches e. V.,Technisches Regelwerk 551/2
/6-12/ Ebert, H.-P.: Heizen mit Holz in allen Ofenarten. Öko-buch Verlag, Freiburg 1998 (6. Aufl.), 133 S.
/6-13/ FNR (Hrsg.): Leitfaden Bioenergie – Planung, Betriebund Wirtschaftlichkeit von Bioenergieanlagen. Fach-agentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR), Gülzow,2000; ISBN 3-00-015389-6
/6-14/ Fröling Heizkessel- und Behälterbau GmbH, Industrie-straße 12, A-4710 Grieskirchen (Firmenunterlagen)
/6-15/ Gaderer, M.: Kleinst-Nahwärmenetze und MikronetzeIn Biowärme – Energie aus Holz, Schulungsunterlagen.
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
184
Bayerisches Zentrum für angewandte Energiefor-schung (ZAE), Garching, Eigenverlag 2002
/6-16/ Good, J.; Nussbaumer, T.: Regelung einer Stückholz-feuerung mit unterem Abbrand, Bundesamt für Ener-giewirtschaft, Zürich 1993
/6-17/ Guntamatic Heiztechnik GmbH, Bruck-Waasen 7,A-4722 Peuerbach (Firmenunterlagen)
/6-18/ Hansen, H.; Raab, K.; Pilz, B.: Marktübersicht – Pellet-Zentralheizungen und Pelletöfen. Broschüre der Fach-agentur Nachwachsende Rohstoffe FNR (Hrsg.), Gül-zow (2005), 3. Auflage, 123 S.
/6-19/ Hartmann, H.: Analyse und Bewertung der Systemezur Hochdruckverdichtung von Halmgut; BayerischesStaatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft undForsten (Hrsg.), Eigenverlag, München, 1996, Reihe„Gelbes Heft“ 60
/6-20/ Hartmann, H.: Feuerungsanlagen für biogene Fest-brennstoffe: Bedeutung der Bauarten und ihre Entwick-lung im Markt. Wärmetechnik 41 (4), 1996, S. 209–211
/6-21/ Hartmann, H.; Madeker, U.: Der Handel mit biogenenFestbrennstoffen – Anbieter, Absatzmengen, Qualitä-ten, Service, Preise. Landtechnik Bericht Nr. 28, Land-technik Weihenstephan (Hrsg.), Eigenverlag, Freising,1997, 65 S.
/6-22/ Hartmann, H.; Launhardt, T.; Schmid, H. (1997): Techni-sche Möglichkeiten und umweltrelevante Auswirkun-gen der Kombination von Holz- und Gasfeuerungenkleinerer Leistung. Forschungsbericht Nr. 1, Eigenver-lag Landtechnik Weihenstephan (Hrsg.), Freising, 76 S.
/6-23/ Hartmann, H.; Böhm, T., Maier, L.: Naturbelassene bio-gene Festbrennstoffe – Umweltrelevante Eigenschaftenund Einflussmöglichkeiten. Bayerisches Staatsministe-rium für Landesentwicklung und Umweltfragen(Hrsg.), München, 2000, Reihe „Materialien“, Nr. 154,155 S.
/6-24/ Hartmann, H.: Die energetische Nutzung von Strohund strohähnlichen Brennstoffen in Kleinanlagen. In:Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (Hrsg.):Tagungsband „Energetische Nutzung von Stroh, Ganz-pflanzengetreide und weiterer halmgutartiger Bio-masse“, Gülzower Fachgespräche, Band 17, Gülzow2001; S. 62–84.
/6-25/ Hartmann, H., Nussbaumer, T.: Handbeschickte Feue-rungen und Pelletöfen. In: Kaltschmitt, M.; Hartmann,H. (Hrsg.): Energie aus Biomasse – Grundlagen, Tech-niken und Verfahren. Springer Verlag, Berlin, 2001,S. 323-345
/6-26/ Hartmann, H.: Wärmeübertrager. In: Kaltschmitt, M.;Hartmann, H. (Hrsg.): Energie aus Biomasse – Grund-lagen, Techniken und Verfahren. Springer Verlag, Ber-lin, 2001, S. 363–366
/6-27/ Hartmann, H.; Roßmann, P.; Link, H.; Marks, A.: Erpro-bung der Brennwerttechnik bei häuslichen Holzhack-schnitzelfeuerungen mit Sekundärwärmetauscher.Berichte aus dem TFZ, Nr. 2, Technologie- und Förder-zentrum (TFZ), Selbstverlag, Straubing 2004, 49 S.Download: www.tfz.bayern.de
/6-28/ Heizomat Gerätebau GmbH, Maicha 21, 91710 Gunzen-hausen (Firmenunterlagen)
/6-29/ Herlt, An den Buchen, D-17194 Vielist (Firmenunter-lagen)
/6-30/ Herz Feuerungstechnik GmbH, Sebersdorf 138, A 8272Sebersdorf (Firmenunterlagen)
/6-31/ HOBAG Brienz AG, Lauenenstraße 51, CH-3855 Brienz/6-32/ Kahmann und Ellerbrock, Technischer Großhandel,
Feldstraße 60, D-33609 Bielefeld (Firmenunterlagen)/6-33/ Kaltschmitt, M; Hartmann, H. (Hrsg.): Energie aus Bio-
masse – Grundlagen, Techniken und Verfahren. Sprin-ger Verlag, Berlin, 2001, 770 S.
/6-34/ KSW Kachelofen GmbH, D-95666 Mitterteich (Firmen-unterlagen)
/6-35/ Launhardt, T.; Hurm, R.; Pontius, P.; Strehler, A.; Meie-ring, A.: Prüfung des Emissionsverhaltens von Feue-rungsanlagen für feste Brennstoffe. BayerischesStaatsministerium für Landesentwicklung undUmweltfragen (Hrsg.), Eigenverlag, München, 1994,Reihe Materialien, Nr. 109, 198 S
/6-36/ Launhardt, T.: Erfahrungen mit Klein-Holzfeuerungenin Prüfstandsmessungen und Ansätze zur Optimie-rung von Feuerungstechnik und Betrieb. In: Nussbau-mer T.; Gaegauf, C.; Völlmin, C. (Hrsg.): 3. KolloquiumKlein-Holzfeuerungen am 20. Nov. 1998 inKlus/Schweiz. Eigenverlag 1998, S. 17-35
/6-37/ Launhardt, T.; Hurm, R.; Schmid, V.; Link, H.: Dioxin-und PAK-Konzentrationen in Abgas und Aschen vonStückholzfeuerungen. Bayerisches Staatsministeriumfür Landesentwicklung und Umweltfragen (BaySt-MLU) (Hrsg.), München 1998, Reihe Materialien 142,149 S.
/6-38/ Launhardt, T.; Hartmann, H.; Link, H.; Schmid, V.: Ver-brennungsversuche mit naturbelassenen biogenenFestbrennstoffen in einer Kleinfeuerungsanlage – Emis-sionen und Aschequalität. Bayerisches Staatsministe-rium für Landesentwicklung und Umweltfragen(Hrsg.), München, 2000, Reihe „Materialien“, Nr. 156,133 S.
/6-39/ Marutzky, R.: Moderne Holzfeuerungsanlagen. Cen-trale Marketinggesellschaft der deutschen Agrarwirt-schaft (Hrsg.), Eigenverlag, Bonn, 1993
/6-40/ Mattsson, J. E.: Basic Handling Characteristics of WoodFuel: Angle of Repose, Friction Against Surfaces andTendency to Bridge Building for Different Assortments.Scand. J. For. Res. 1990, 5, S.583–597
/6-41/ Noger, D.; Pletscher, E.: Brennstoffkriminalität –Schnelltest. In: Siebtes Symposium Biobrennstoffe undumweltfreundliche Energietechnik, November 1998;OTTI-Technologie Kolleg, Eigenverlag, Regensburg,1998, S. 173–180
/6-42/ Nussbaumer, T., Hartmann, H.: Automatisch beschickteFeuerungen. In: Kaltschmitt, M.; Hartmann, H. (Hrsg.):Energie aus Biomasse – Grundlagen, Techniken undVerfahren. Springer Verlag, Berlin, 2001, S. 345–363
/6-43/ Nussbaumer, T., Good, J.: Regelung. In: Kaltschmitt, M.;Hartmann, H. (Hrsg.): Energie aus Biomasse – Grundla-
Quellenverzeichnis
185
gen, Techniken und Verfahren (Kapitel Feuerungsanla-gentechnik). Springer Verlag, Berlin, 2001, S. 366–374
/6-44/ Obernberger, I.; Hammerschmid, A.: Dezentrale Bio-masse-Kraft-Wärme-Kopplungstechnologien – Poten-tial, Einsatzgebiete, technische und wirtschaftlicheBewertung. Schriftenreihe Thermische Biomassenut-zung (4). dbv-Verlag, Graz, 1999, 299 S.
/6-45/ Obernberger, I.: Nutzung fester Biomasse in Verbren-nungsanlagen unter besonderer Berücksichtigung desVerhaltens aschebildender Elemente; dbv, Graz, 1997
/6-46/ ÖkoFen GmbH, Mühlgasse, A-4132 Lembach 9 (Fir-menunterlagen)
/6-47/ Ökotherm-Projekt GmbH, August-Bebel-Straße 24e,D-09453 Scharfenstein (Firmenunterlagen)
/6-48/ Österreichisches Normungsinstitut (Hrsg.): ÖNORMM7132 (Energiewirtschaftliche Nutzung von Holz undRinde als Brennstoff – Begriffsbestimmungen undbrennstofftechnologische Merkmale); Eigenverlag,Wien, 1998
/6-49/ Pfestorf, K.H. Kachelöfen und Kamine handwerksge-recht gebaut. Verlag Bauwesen, Berlin, 2000, 5. Aufl.;272 S.
/6-50/ Reber, W.: Kaminöfen (Teil I und II). Kachelofen undKamin (2001); 18 (Heft 9 und 11) S. 16-26 bzw. 28–38
/6-51/ Schmitz-Günther, T. (Hrsg.): Lebensräume – Der großeRatgeber für ökologisches Bauen und Wohnen. Köne-mann Verlagsgesellschaft mbH, Köln, 1998, 479 S.
/6-52/ Schramek, E.-R. (Hrsg.): Taschenbuch für Heizung und Kli-matechnik („Reknagel-Sprenger-Schramek“). R. Olden-bourg Verlag, München, 69. Aufl. (1999), 2010 S.
/6-53/ Strehler, A.: Wärme aus Holz und Stroh. DLG Arbeits-unterlagen, Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft e. V.(Hrsg.), Frankfurt, Eigenverlag, 1996, 80 S.
/6-54/ Spliethoff, H.; Siegle, V.; Hein, K.R.G.: ErforderlicheEigenschaften holz- und halmgutartiger Biomasse beieiner Zufeuerung in existierenden Kraftwerksanlagen;Tagung „Biomasse als Festbrennstoff – Anforderungen,Einflussmöglichkeiten, Normung“, Schriftenreihe„Nachwachsende Rohstoffe“ Band 6, Landwirtschafts-verlag, Münster, 1996, S. 155–175
/6-55/ Strehler, A.: Informationen zu Wärmegewinnung ausBiomasse – Sammelmappe zu den regelmäßigen Bera-tungsveranstaltungen an der Bayerischen Landesan-stalt für Landtechnik, Eigenverlag, überarbeiteteAuflage, Juni 2002
/6-56/ Tiba-Müller (Hrsg.): Firmenunterlagen; Tiba-MüllerAG; Bubendorf, Schweiz
/6-57/ Uth, J.: Marktübersicht – Scheitholzvergaserkessel,Scheitholz-Pellet-Kombinationskessel. Broschüre derFachagentur Nachwachsende Rohstoffe FNR (Hrsg.),Gülzow (2004), 4. Auflage, 128 S.
/6-58/ VDI Richtlinie 2067, Blatt 1: Wirtschaftlichkeit gebäude-technischer Anlagen – Grundlagen und Kostenberech-nung (Sept. 2000), Verein Deutscher Ingenieure,Düsseldorf, 51 S
/6-59/ Verordnung über Allgemeine Bedingungen für die Ver-sorgung mit Fernwärme, Bundesgesetzblatt, Ausgabe19. Januar 1989
/6-60/ Wärme GmbH Berlin, Kochstraße 22, D-10969 Berlin,www.waerme-gmbh.de
/6-61/ Wodtke GmbH, Rittweg 55-57, D 72170 Tübingen (Fir-menunterlagen)
/6-62/ EEG: Erneuerbare-Energien-Gesetz vom 21. Juli 2004(BGBl. I S. 1918), geändert durch Artikel 3 Absatz 35des Gesetzes vom 7. Juli 2005 (BGBl. I S. 1970)
/6-63/ Hofbauer, H.; Kaltschmitt, M.: ThermochemischeUmwandlung: Vergasung. In: Kaltschmitt, M.; Hart-mann, H. (Hrsg.): Energie aus Biomasse - Grundlagen,Techniken und Verfahren. Springer Verlag, Berlin, 2001,S. 427–476
/6-64/ Vogel, A., Bolhar-Nordenkampf, M.; Kaltschmitt, M.;Hofbauer, H.: Analyse und Evaluierung der thermo-chemischen Vergasung von Biomasse - Teil 1: Technolo-gische und verfahrenstechnische Untersuchungen.Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (Hrsg.), Schrif-tenreihe „Nachwachsende Rohstoffe“, Band 29, Land-wirtschaftsverlag, Münster 2006
/6-65/ Kaltschmitt, M.; Splithoff, H.: Stromerzeugungstechni-ken.. In: Kaltschmitt, M.; Hartmann, H. (Hrsg.): Energieaus Biomasse - Grundlagen, Techniken und Verfahren.Springer Verlag, Berlin, 2001, S. 391–408
/6-66/ Lautenbach, M.; Schlappa, F.: Der Stirlingmotor alsKleinkraftwerk bei Holzpelletfeuerungen. In: ZAE-Symposium 11.–12. Dezember 2006, Bayerisches Zen-trum für angewandte Energieforschung e. V. (Hrsg.),Freising (Download: www.zae-bayern.de)
/7-1/ Baumbach, G.; Struschka, M. (2005): Feinstäube ausBiomassefeuerungen – Herausforderungen an Anlagensowie an die Mess- und Regeltechnik. In: Arbeits-gruppe Luftreinhaltung der Universität Stuttgart(Hrsg.): Jahresbericht 2005, S. 16–27
/7-2/ BLT Wieselburg, schriftliche Mitteilung (Herr Lassels-berger, Herr Baumgartner), Bundesanstalt für Land-technik, Rottenhauser Straße 1, A-3250 Wieselburg,Österreich
/7-3/ DinCertco: Zertifizierungsprogramm: Kaminöfen fürfeste Brennstoffe mit schadstoffarmer Verbrennungnach DIN 18891 und DIN 18891/A2 (Stand: April 2005).DIN CERTCO, Berlin 2005, www.dincertco.de
/7-4/ DinCertco: Zertifizierungsprogramm: Kachelofen-und/oder Putzofen-Heizeinsätze für feste Brennstoffemit schadstoffarmer Verbrennung nach DIN EN 13229(Stand: April 2005). DIN CERTCO, Berlin,www.dincertco.de
/7-5/ DinCertco: Zertifizierungsprogramm: Kamineinsätzeund -kassetten für feste Brennstoffe mit schadstoffar-mer Verbrennung nach DIN 18895 (Stand: April 2005).DIN CERTCO, Berlin, www.dincertco.de
/7-6/ Hartmann, H.; Schneider, S.: Ökologische Analyse:Energetische Umwandlung (Festbrennstoffe). In: Hart-mann, H.; Kaltschmitt, M. (Hrsg.): Biomasse als erneu-erbarer Energieträger – Eine technische, ökologischeund ökonomische Analyse im Kontext der übrigenErneuerbaren Energien. Schriftenreihe „Nachwach-
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
186
sende Rohstoffe“, Band 3 (Neubearbeitung), Landwirt-schaftsverlag, Münster-Hiltrup, 2002.
/7-7/ Hartmann, H.; Launhardt, T.; Schmid, H.: TechnischeMöglichkeiten und umweltrelevante Auswirkungen derKombination von Holz- und Gasfeuerungen kleinererLeistung. Forschungsbericht Nr. 1, Eigenverlag Land-technik Weihenstephan (Hrsg.), Freising, 1997, 76 S.
/7-8/ Hartmann, H.; Schmid, V.; Link, H. (2003): Untersuchun-gen zum Feinstaubausstoß von Holzzentralheizungsan-lagen kleiner Leistung – Partikelgrößenverteilungen,Gesamtstaub und weitere Kenngrößen. Berichte ausdem TFZ, Nr. 4, Technologie- und Förderzentrum (TFZ),Selbstverlag, Straubing, 58 S. Download: www.tfz.bay-ern.de
/7-9/ Hartmann, H.; Roßmann, P.; Link, H.; Marks, A.: Erpro-bung der Brennwerttechnik bei häuslichen Holzhack-schnitzelfeuerungen mit Sekundärwärmetauscher.Berichte aus dem TFZ, Nr. 2, Technologie- und Förder-zentrum (TFZ), Selbstverlag, Straubing 2004, 49 S.Download: www.tfz.bayern.de
/7-10/ Launhardt, T.; Hurm, R.; Pontius, P.; Strehler, A.; Meie-ring, A.: Prüfung des Emissionsverhaltens von Feue-rungsanlagen für feste Brennstoffe. BayerischesStaatsministerium für Landesentwicklung undUmweltfragen (Hrsg.), Eigenverlag, München, 1994,Reihe Materialien, Nr. 109, 198 S
/7-11/ Launhardt, T.; Hurm, R.; Schmid, V.; Link, H.: Dioxin-und PAK-Konzentrationen in Abgas und Aschen vonStückholzfeuerungen. Bayerisches Staatsministeriumfür Landesentwicklung und Umweltfragen (BaySt-MLU) (Hrsg.), München 1998, Reihe Materialien 142,149 S.
/7-12/ Launhardt, T.; Hartmann, H.; Link, H.; Schmid, V.: Ver-brennungsversuche mit naturbelassenen biogenenFestbrennstoffen in einer Kleinfeuerungsanlage – Emis-sionen und Aschequalität. Bayerisches Staatsministe-rium für Landesentwicklung und Umweltfragen(Hrsg.), München, 2000, Reihe „Materialien“, Nr. 156,133 S.
/7-13/ Launhardt, T.; Hartmann, H.; Link, H.: Emissionsmes-sungen an 21 bayerischen Zentralheizungsanlagen fürHolzhackgut. Bayerisches Staatsministerium für Ernäh-rung, Landwirtschaft und Forsten (Hrsg.), München1999, Reihe Gelbes Heft, Nr. 65, 39 S.
/7-14/ Obernberger, I.: Aschen und deren Verwertung. In:Kaltschmitt, M.; Hartmann, H. (Hrsg.): Energie aus Bio-masse – Grundlagen, Techniken und Verfahren. Sprin-ger Verlag, Berlin, 2001, S. 413–426
/7-15/ Oser, M.; Nussbaumer, T.; Müller, P.; Mohr, M., Figi, R.:Grundlagen der Aerosolbildung in Holzfeuerungen.Bundesamt für Energie (Hrsg.), Bern, Schweiz, 2003,95 S.
/7-16/ Oser, M.; Nussbaumer, T.: Low-Particle-Pelletfeuerungim Leistungsbereich von 100 bis 500 kW. Bundesamtfür Energie (BFE), Bern 2004, Schweiz, 23 S.
/7-17/ Pischinger, F.; Sterlepper, J.; Ogrzewalla, J.: Studie:Emissionsvergleich „HEL und Erdgas“ – Vergleich derSchadstoffemissionen bei der Verbrennung von Erdgas
bzw. leichtem Heizöl in Wärmeerzeugern. Wärmetech-nik 39, Hefte Nr. 3, 4, 5, 6, 7 (1994), S.150–154; 215–218;276–282; 310–314; 369–373.
/7-18/ Wazula, H. Statistische Erhebungen des Bundesver-bands des Schornsteinfegerhandwerks – Zentralin-nungsverband (ZIV) für das Jahr 2005. Vortrag auf der10. Sitzung des TFZ Arbeitskreis Holzfeuerungen inStraubing, Mai 2006
/8-1/ Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungs-wesen (2002): MBO 2002 – Musterbauordnung.
/8-3/ Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz undReaktorsicherheit (2006): Richtlinien zur Förderungvon Maßnahmen zur Nutzung erneuerbarer Energien.
/8-4/ Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz undReaktorsicherheit (2002): Gesetz zum Schutz vor schäd-lichen Umwelteinwirkungen durch Luftverunreinigun-gen, Geräusche, Erschütterungen und ähnlicheVorgänge, BImSchG – Bundes Immissionsschutzgesetz;zuletzt geändert 25.6.2005, BGBI I, S. 1865.
/8-5/ Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz undReaktorsicherheit (2001): Erste Verordnung zur Durch-führung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes, Ver-ordnung über kleine und mittlere Feuerungsanlagen –1. BImSchV; Vollzug der Ausnahmegenehmigung nach§ 20; hier am Beispiel Bayern; Schreiben BayerischesStaatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Ver-braucherschutz vom 22. April 2005 an die Regierungen.
/8-6/ Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungs-wesen (2004): Verordnung über energiesparenden Wär-meschutz und energiesparende Anlagentechnik beiGebäuden – EnEV – Energieeinsparverordnung; BGBl.I Nr. 64 vom 7.12.2004 S. 3146; Gl.-Nr.: 754-4-9.
/8-7/ Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz undReaktorsicherheit (2002): Verordnung über Anforde-rungen an die Verwertung und Beseitigung von Alt-holz, AltholzV – Altholzverordnung; zuletzt geändert15.7.2006, Art. 9 G v., I 1619.
/8-8/ Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz undReaktorsicherheit (2002): Erste Allgemeine Verwal-tungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz(Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft – TALuft).
/8-9/ Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit; Bundes-ministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen(2004): Verordnung über energiesparenden Wärme-schutz und energiesparende Anlagentechnik beiGebäuden, EnEV – Energieeinsparverordnung; zuletztgeändert 7.12.2004, BGBI I, Nr. 64 S. 3146.
/8-10/ Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie(1969): Gesetz über das Schornsteinfegerwesen –Schornsteinfegergesetz – SchfG; zuletzt geändert24. Dezember 2003, Art. 3 G v. I 2934.
/8-11/ Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz undReaktorsicherheit (2001): Erste Verordnung zur Durch-führung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes, Ver-ordnung über kleine und mittlere Feuerungsanlagen –1. BImSchV.
Quellenverzeichnis
187
/8-12/ Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungs-wesen (2005): M-FeuVO – Muster-Feuerungsverord-nung; hier am Beispiel Bayern: BayerischesStaatsministerium des Inneren (1998): Verordnungüber Feuerungsanlagen, Wärme- und Brennstoffver-sorgungsanlagen – FeuV – Feuerungsverordnung;letzte Änderung 19.7.2005 S. 310; Gl.-Nr.: 2132-1-3-I.
/8-13/ Bayerisches Staatsministerium des Inneren (2002): Ver-ordnung über das Kehren und Überprüfen von Feue-rungs- und Lüftungsanlagen – Kehr- undÜberprüfungsordnung – KÜO.
/8-14/ Bayerisches Staatsministerium des Inneren (1993): Ver-ordnung über die Gebühren und Auslagen der Bezirks-kaminkehrermeister – Kehr- und Überprüfungs-gebührenordnung – KÜGebO; mit Einarbeitung derzehnten Verordnung zur Änderung der Kehr- und Über-prüfungsordnung vom 14. Dezember 2004.
/8-15/ Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Infra-struktur, Verkehr und Technologie; Bayerisches Staats-ministerium des Innern (Oberste Baubehörde) (2006):Energieeinsparung bei Gebäude und Heizung, 11 Seiten.
/8-16/ Deutsches Institut für Normung (1996): DIN 51731:Prüfung fester Brennstoffe – Presslinge aus naturbelas-senem Holz - Anforderungen und Prüfung.
/8-17/ Deutsches Institut für Normung e. V. (2003): DIN EN13384-2: Abgasanlagen – Wärme- und strömungstech-nische Berechnungsverfahren – Teil 2: Abgasanlagenmit mehrerer Feuerstätten; Deutsche Fassung EN13384-2:2003.
/8-18/ Deutsches Institut für Normung e. V. (2006): DIN V 18160-1: Abgasanlagen – Teil 1: Planung und Ausfüh-rung.
/8-19/ Deutsches Institut für Normung (1999): DIN EN 303-5:Heizkessel für feste Brennstoffe, hand- und automa-tisch beschickte Feuerungen, Nenn-Wärmeleistungenbis 300 kW; Begriffe, Anforderungen, Prüfungen undKennzeichnung.
/8-20/ Deutsches Institut für Normung (2005): DIN 18894:Feuerstätten für feste Brennstoffe – Pelletöfen – Anfor-derungen, Prüfung und Kennzeichnung.
/8-21/ Deutsches Institut für Normung (2005): DIN EN 13240:Raumheizer für feste Brennstoffe – Anforderungen undPrüfungen; Deutsche Fassung EN 13240: 2001 + A2:2004.
/8-22/ Deutsches Institut für Normung (2006): DIN EN 14785:Raumheizer zur Verfeuerung von Holzpellets – Anfor-derungen und Prüfverfahren; Deutsche Fassung EN14785: 2006.
/8-23/ Deutsches Institut für Normung (2001): DIN EN 12815:Herde für feste Brennstoffe – Anforderungen und Prü-fungen; Deutsche Fassung EN 12815: Juni 2001 + A1:September 2004.
/8-24/ Deutsches Institut für Normung (2005): DIN EN 13229:Kamineinsätze einschließlich offene Kamine für festeBrennstoffe – Anforderungen und Prüfungen; Deut-sche Fassung EN 13229 :2001 + A1: 2003 + A2: 2004.
/8-25/ Deutsches Institut für Normung (2000): DIN 18892:Kachelofen- und/oder Putzofen-Heizeinsätze für festeBrennstoffe.
/8-26/ Deutsches Institut für Normung (2005): DIN 18840:Feuerstätten für feste Brennstoffe – Speicherfeuerstät-ten – Anforderungen, Prüfung und Kennzeichnung.
/8-27/ Deutsches Institut für Normung (2003): DIN V 4701-10:Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischerAnlagen; Teil 10: Heizung, Trinkwassererwärmung,Lüftung.
/8-28/ Deutsches Institut für Normung (2005): DIN 18897-1:Feuerstätten für feste Brennstoffe – Raumluftunabhän-gige Feuerstätten – Teil 1: Raumheizer.
/8-29/ Hamburger Senat (2003): Verordnung über das Über-einstimmungszeichen – Übereinstimmungszeichen-Verordnung – ÜZVO.
/8-30/ Höldrich, A.; Hartmann, H.; Decker, T.; Reisinger, K.;Schardt, M.; Sommer, W.; Wittkopf, S.; Ohrner, G.:Rationelle Scheitholzbereitstellungsverfahren. Berichteaus dem TFZ, Nr. 11, Technologie- und Förderzentrum(TFZ), Selbstverlag, Straubing, 2006, 274 S. Download:www.tfz.bayern.de
/8-31/ Landesinnungsverband für das Bayerische Kaminkeh-rerhandwerk (2005): Merkblatt zum wechselseitigenBetrieb von Feuerstätten mit Gebläse (Heizkessel) undFeuerstätten ohne Gebläse (Einzelöfen) an einemgemeinsamen Kamin bei bestehenden Gebäuden.
/8-32/ Lasselsberger, L.: Kleinfeuerungen für Holz – Verbren-nungstechnik/Stand der Technik/Regelwerke/Entwick-lung. Bundeanstalt für Landtechnik (BLT), A 3250Wieselburg, Österreich
/8-33/ Österreichisches Normungsinstitut (2000): ÖNORM M7135: Presslinge aus naturbelassenem Holz oder natur-belassener Rinde – Pellets und Briketts, Anforderungenund Prüfbestimmungen.
/8-34/ Steiglechner, J. (TÜV Süddeutschland): Zertifizierungund sicherheitstechnische Prüfungen bei Holzheizkes-seln. In Biowärme – Energie aus Holz, Schulungsunter-lagen. Bayerisches Zentrum für angewandteEnergieforschung (ZAE), Garching, Eigenverlag 2001.
/8-35/ Verein zur Förderung von Maßnahmen für Feuersi-cherheit und Umweltschutz des Schornsteinfegerhand-werks e. V. (Hrsg.): Erste Verordnung zurDurchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes –Verordnung über Kleinfeuerungsanlagen, 1.BImSchV(kommentierte Fassung). Essen (ohne Datum); 116 S.
/9-1/ Brusche, R.: Hackschnitzel aus Schwachholz. KTBLSchrift 290, Landwirtschaftsverlag, Münster, 1983
/9-2/ Centrales Agrar-Rohstoff-Marketing- und Entwick-lungsnetzwerk (C.A.R.M.E.N. e. V.) Preisinformatio-nen, Webseite: www.carmen-ev.de
/9-3/ Hartmann, H.; Madeker, U.: Der Handel mit biogenenFestbrennstoffen – Anbieter, Absatzmengen, Qualitä-ten, Service, Preise. Landtechnik Bericht Nr. 28, Land-technik Weihenstephan (Hrsg.), Eigenverlag, 1997,Freising, 65 S.
/9-4/ Hartmann, H.: Kosten der Energiegewinnung aus Bio-masse. In: Hartmann, H.; Kaltschmitt, K. (Hrsg.) Bio-masse als erneuerbarer Energieträger – Eine technische,ökologische und ökonomische Analyse im Kontext derübrigen erneuerbaren Energien. Schriftenreihe „Nach-
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
188
wachsende Rohstoffe“, Band 3 (Neubearbeitung), Land-wirtschaftsverlag, Münster-Hiltrup, 2002, S. 486–527
/9-5/ Hartmann, H.; Reisinger, K. Höldrich, A., Turowski, P.Evaluierung des BMU-Marktanreizprogramms für denZeitraum September 2004 bis Dezember 2005, Teilbe-reich kleine Biomassekessel bis 100 kW. Teilbericht imAuftrag Bundesministeriums für Umwelt, Natur-schutz und Reaktorsicherheit (BMU) und in Zusam-menarbeit mit Zentrum für Sonnenenergie undWasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW).Technologie- und Förderzentrum Straubing, 2006 (nochunveröffentlicht)
/9-6/ Höldrich, A.; Hartmann, H.; Decker, T.; Reisinger, K.;Schardt, M.; Sommer, W.; Wittkopf, S.; Ohrner, G.:Rationelle Scheitholzbereitstellungsverfahren. Berichteaus dem TFZ, Nr. 11, Technologie- und Förderzentrum(TFZ), Selbstverlag, Straubing, 2006, 274 S. Download:www.tfz.bayern.de
/9-7/ Landesinnungsverbandes für das Bayerische Kamin-kehrerhandwerk, München (Herr H. Wazula)
/9-10/ VDI-Gesellschaft Technische Gebäudeausrüstung: VDI-Richtlinie 2067, Blatt 1: Berechnung der Kosten vonWärmeversorgungsanlagen – Betriebtechnische undwirtschaftliche Grundlagen. Verein Deutscher Inge-nieure (Hrsg.), Beuth Verlag, Berlin, 1983
/9-11/ ZMP Zentrale Markt- und Preisberichtstelle (2006):Getreidepreise in Bayern
/10-1/ Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Wasserhaus-haltsgesetz über die Einstufung wassergefährdenderStoffe in Wassergefährdungsklassen VwVwS – Verwal-tungsvorschrift wassergefährdende Stoffe vom17.05.1999 (BAnz. Nr. 98 vom 29.05.1999), zuletzt geän-dert am 27.07.2005 (BAnz. Nr. 142a vom 30.7.2005)
/10-2/ Bayerische Bauordnung (BayBO), Fassung vom4. August 1997 (GVBl. S.434, ber.1998, S.270), zuletztgeändert am 10.03.2006 (GVBl. Nr. 5, S.120)
/10-3/ BMU: „Erste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zumBundes-Immissionsschutzgesetz (Technische Anleitungzur Reinhaltung der Luft – TA Luft), Novellierte Fas-sung vom 24. Juli 2002, Inkrafttreten: 1. Okt. 2002, Bun-desministerium für Umwelt, Naturschutz undReaktorsicherheit (BMU), Bonn.
/10-4/ Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reak-torsicherheit: Gesetz zur Ordnung des Wasserhaushalts –WHG-Wasserhaushaltsgesetz vom 19.08.2002 (BGBl. INr. 59 vom 23.08.2002, S. 3245 ff) zuletzt geändert am25.06.2005
/10-5/ Deutsches Institut für Normung (Hrsg.): DIN EN 14 214:Kraftstoffe für Kraftfahrzeuge – Fettsäure-Methylester(FAME) für Dieselmotoren – Anforderungen und Prüf-verfahren. Beuth, Berlin, 2003
/10-6/ Deutsches Institut für Normung (Hrsg.): DIN V 51605:Kraftstoffe für pflanzenöltaugliche Motoren – Rapsöl-kraftstoff – Anforderungen und Prüfverfahren. Beuth,Berlin, 2006
/10-7/ EnergieStG – Energiesteuergesetz vom 15. Juli 2006(BGBl. I Nr. 33 vom 19.7.2006 S.1534)
/10-8/ Gailfuß, M.: BHKW-Infozentrum: www.bhkw-infozen-trum.de/
/10-9/ Gesetz zur Neuregelung des Rechts der ErneuerbarenEnergien im Strombereich (Erneuerbare-Energien-Gesetz) vom 21.07.2004 (BGBl. I, Nr. 40, vom 31.07.2004,S.1918–1930)
/10-10/ Hartmann, H.; Kaltschmitt, M. (Hrsg.): Biomasse alserneuerbarer Energieträger – Eine technische, ökologi-sche und ökonomische Analyse im Kontext der übrigenerneuerbaren Energien. Schriftenreihe „Nachwach-sende Rohstoffe“, Band 3 (Neubearbeitung), Landwirt-schaftsverlag, Münster-Hiltrup, 2002, 692 S.
/10-11/ Institut für Energetik und Umwelt gGmbH Leipzig(IE): „Monitoring zur Wirkung des novellierten Erneu-erbare-Energien-Gesetzes (EEG) auf die Entwicklungder Stromerzeugung aus Biomasse“ – 2. Zwischenbe-richt im Auftrag des BMU, Eigenverlag, Leipzig, 2006
/10-12/ Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Land-wirtschaft e. V. (KTBL): Dezentrale Ölsaatenverarbei-tung. KTBL-Schrift, Nr. 427, KTBL, Darmstadt, 2005,164 S.
/10-13/ Mollenhauer, K. (1997): Handbuch Dieselmotoren.Springer-Verlag, Berlin, 1029 S.
/10-14/ Ortmaier, E.: Betriebswirtschaftliche Aspekte vonBlockheizkraftwerken auf Pflanzenölbasis. In: VDI-Gesellschaft Energietechnik (Hrsg.): Pflanzenöle alsKraftstoffe für Fahrzeugmotoren und Blockheizkraft-werke; VDI-Berichte 1126, VDI-Verlag, Düsseldorf,1994, S. 239–252
/10-15/ Remmele, E., Thuneke, K., Widmann, B., Wilharm, T.;Schön H.: Begleitforschung zur Standardisierung vonRapsöl als Kraftstoff für pflanzenöltaugliche Dieselmo-toren in Fahrzeugen und BHKW. Abschlussbericht fürdas Bayerische Staatsministerium für Ernährung,Landwirtschaft und Forsten; Landtechnik Weihenste-phan (Hrsg.) für das Bayerische Staatsministerium fürLandwirtschaft und Forsten (Hrsg.), München, 2000,Reihe „Gelbes Heft“, Nr. 69.
/10-16/ Sechste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bun-des-Immissionsschutzgesetz (Technische Anleitungzum Schutz gegen Lärm – TA Lärm) Vom 26. August1998 (GMBl. 1998 S. 503)
/10-17/ StromStG – Stromsteuergesetz vom 24.03.1999 (BGBl. IS. 378); zuletzt geändert am 15.07.2006 (BGBl. I Nr. 33vom 19.7.2006 S. 1534)
/10-18/ Thuneke, K.: Emissionen Rapsöl betriebener Dieselmo-toren. Landtechnik 54 (1999), Nr. 3, S. 176-177
/10-19/ Thuneke, K.; Kern, C.: Pflanzenölbetriebene Blockheiz-kraftwerke –Teil I. Forschungsbericht der BayerischenLandesanstalt für Landtechnik, Freising, für das Baye-rische Staatsministerium für Landesentwicklung undUmweltfragen (Hrsg.), München, 2002, Reihe „Materia-lien“, Nr. 171.
/10-20/ Thuneke, K.; Widmann, B.; Schön, H.: Betriebs- undEmissionsverhalten von Pflanzenöl-BHKW. In: OTTI-Energie-Kolleg (Hrsg.): Zehntes Symposium „Energieaus Biomasse – Biogas, Pflanzenöl, Festbrennstofe“.Eigenverlag, Regensburg, 2001, S. 253-258
Quellenverzeichnis
189
/10-21/ Thuneke, K.; Link, H.; Widmann, B.; Remmele, E.: Pflan-zenölbetriebene Blockheizkraftwerke – Abschlussbe-richt. Forschungsbericht der Bayerischen Landesanstaltfür Landtechnik, Freising, für das BayerischeStaatsministerium für Landesentwicklung und Umwelt-fragen (Hrsg.), München, 2002, Reihe „Materialien“,Nr. 175.
/10-22/ Thuneke, K.; Widmann, B.: Operation and emissioncharacteristics of CHP units, fuelled with rapeseed oil.Proceedings of the 12th European Conference andTechnology Exhibition on Biomass for Energy, Industryand Climate Protection. 17–21 June, Amsterdam 2002,pp 703–705
/10-23/ Verordnung zum Schutz vor Gefahrstoffen, GefStoffV -Gefahrstoffverordnung vom 23. Dezember 2004 (BGBl.I Nr. 74 vom 29.12.2004 S. 3758), zuletzt geändert am11.7.2006 (BGBl. I, Nr. 33 vom 19.7.2006 S.1575)
/10-24/ VDI-Gesellschaft Energietechnik: VDI Richtlinie 3985:Grundsätze für Planung, Ausführung und Abnahmevon Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen mit Verbren-nungskraftmaschinen. Verein Deutscher Ingenieure(Hrsg.), Beuth Verlag, Berlin, 2004
/10-25/ VDI-Gesellschaft Technische Gebäudeausrüstung: VDI-Richtlinie 2067, Blatt 7: Berechnung der Kosten vonWärmeversorgungsanlagen – Blockheizkraftwerke. Ver-ein Deutscher Ingenieure (Hrsg.), Beuth Verlag, Berlin,1988
/10-26/ VDI-Gesellschaft Energietechnik (Hrsg.): RationelleEnergieversorgung mit Verbrennungs-Motoren-Anla-gen, Teil II: BHKW-Technik. Verein Deutscher Inge-nieure, Düsseldorf, VDI-Verlag, 1991, 44 S.
/10-27/ Widmann, B.; Stelzer, T.; Remmele, E.; Kaltschmitt, M.:Produktion und Nutzung von Pflanzenölkraftstoffen.In: Kaltschmitt, M.; Hartmann, H. (Hrsg.): Energie ausBiomasse – Grundlagen, Techniken und Verfahren.Springer Verlag, Berlin, 2001, S. 537–584
/10-28/ Zell, B., Bayerisches Landesamt für Umweltschutz„Emissionsauflagen und Genehmigungspraxis bei Bio-gas- und Pflanzenöl-BHKW“, Zweites AnwenderforumEnergetische Nutzung von Pflanzenöl und Biogas; Ost-bayerisches Technologie-Transfer-Institut e. V. (OTTI)Regensburg; 23. November 2000 in Kloster Banz, Staf-felstein
190
AAAA12
Anhang
Anhang A Bauarten von Kreissägen, Holzspaltern und Schneid-Spaltgeräten
Anhang B Bauarten von mobilen Holzhackern
Anhang C Bauarten von Einzelfeuerstätten für Holzbrennstoffe
Anhang D Bauarten von Zentralheizungskesseln für Festbrennstoffe
Anhang E Bauarten von Vergasungsanlagen für Biomasse (Kleinanlagen)
Anhang F Bauarten von Stirlingtechnologien für Biomassefeuerungen
Anhang G Adressenlisten zu den Herstellerverzeichnissen in Anhang A bis F und zum Thema Pflanzenöl
Anhang H Informationsstellen für öffentliche Fördermaßnahmen
Anhang I Weiterführende Literatur (Bücher und andere Quellen)
Anhang J Energieeinheiten und Umrechnungsfaktoren
Anhang K Faktoren (F) zur Umrechnung von normierten Massenkonzentrationen auf energiemengenbezogene Emissionen
Anhang L Faktoren (F) zur Umrechnung von Emissionsangaben bei unterschiedli-chem Bezugssauerstoffgehalt
Hinweis: Die nachfolgenden Listen beruhen auf Herstellerangaben (Stand: ca. Oktober 2006). Sie erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit und stellen weder eine Empfehlung noch einen Leistungsausweis dar.
Anhang
191
Anhang A: Bauarten von Kreissägen, Holzspaltern und Schneid-Spaltgeräten (zu den Adressen und Kontaktmöglichkeit siehe Adressenliste in Anhang G)
Fabrikat/Hersteller
Sägen Holzspalter Schneid-Spaltgeräte
Wip
pk
reis
säge
Wip
pti
sch
kre
issä
ge
Rol
ltis
chk
reis
säge
Ban
dsä
ge
Spaltengeeignete Holzlänge
Schneiden Spalten
Hyd
rau
lisc
h
Hor
izon
tal
Ver
tik
al
Mec
han
isch
50 c
m
100
cm
Kre
issä
ge
Ket
ten
säge
Mes
ser
hyd
r.
Mes
ser
mec
h.
hyd
rau
lisc
h
mec
han
isch
Ammboss x x x x x x x
AMR - Vogesenblitz x x x x x
Bayerwald x x x
Bell x x x x x
BGU x x x x x x x x x x x x x
Binderberger x x x x x x x x x x
Boschert x x x x x
Briol x x x x
Brune x x x x x x x x x x
Bugnot x x x x x x x x
Diemer x x x x
Diezinger x x x
Eder x x x x
Elektra Beckum x x x x x x
Einhell x x x x
Einsiedler x x x x x x x
GEBA x x x x
GROWI x x x x x
Grube x x x x x x x x x
GÜDE x x x x x x x x x x x
Hejo x x x x x x x
Hercules x x x x x
HMG x x x x x x x x x
Kienesberger x x x x x x x x x
Kisa x x
Kolster x x x x x x x
Kretzer x x x x x x x
Maaselän x x x x
MRH x x x x x x x x x x x
Miltec x x x x x x x x
Nagel / Evoluze x x x x x x x x
Oehler x x x x x x x x
Palax x x x
Pezzolato x x x x x x x
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
192
Pinosa x x
Posch x x x x x x x x x x
Prader x x x x x x x
Rabaud x x x x x
Rekord x x x
Ricca Andrea x x x x
S+R x x x
Scheifele x x x x x x x x x x x x x x x
Scheppach x x x x x x x x
Schmidt x x x x x x x x x x x
Spaltblitz x x x x x
Starfort x x x x
Stockmann x x x x x
Tajfun x x
Trautmann x x x x
TSC x x x x x
Vielitz x x x x x x x x
Widl x x x x x x x
Woodline x x x x x
Zöma x x x x x
Anhang A: Bauarten von Kreissägen, Holzspaltern und Schneid-Spaltgeräten (zu den Adressen und Kontaktmöglichkeit siehe Adressenliste in Anhang G) (Forts.)
Fabrikat/Hersteller
Sägen Holzspalter Schneid-Spaltgeräte
Wip
pk
reis
säge
Wip
pti
sch
kre
issä
ge
Rol
ltis
chk
reis
säge
Ban
dsä
ge
Spaltengeeignete Holzlänge
Schneiden Spalten
Hyd
rau
lisc
h
Hor
izon
tal
Ver
tik
al
Mec
han
isch
50 c
m
100
cm
Kre
issä
ge
Ket
ten
säge
Mes
ser
hyd
r.
Mes
ser
mec
h.
hyd
rau
lisc
h
mec
han
isch
Anhang
193
Anhang B: Bauarten von mobilen Holzhackern(zu den Adressen und Kontaktmöglichkeit siehe Adressenliste in Anhang G)
Fabrikat / Hersteller
Anbau bzw. Aufbau Antrieb Hackwerkzeug Einzug
3-P
un
kta
nb
au
Fron
tan
bau
Fah
rwer
k
Au
fbau
Sel
bst
fah
rer
Zap
fwel
le
Au
fbau
mot
or
Sch
eib
e
Tro
mm
el
Sch
nec
ke
Wal
zen
Sta
hlg
lied
erb
and
Berkili x x x x x x
BGU x x x x x x
Bruks x x x x x x x x
CP x x x x x x x
Cramer x x x x x x
Doppstadt x x x x x
Dücker x x x x x x x
Erjo x x x x
Eschlböck x x x x x x x x
Farmi x x x x x x x x
GUT x x x x x x x x
Hackschnitzel v. Schönfels x x x x x x x
Heizohack x x x x x x
Husmann x x x x x x x
JBM x x x x x x x
Jensen x x x x x x x x x x x
Jenz x x x x x x x
Junkkari x x x x x x x x
Klöckner x x x x x
Laimet x x x x x x x x
LGU x x x x x x x x x x x
Matec x x x x x x x x x
MUS-MAX x x x x x x x x
NHS x x x x x x x
Pezzolato x x x x x x x x x
Posch x x x x x x x x x x x
Rudnik + Enners x x x x x x x x
Schliesing x x x x x x x x x
Silvatec x x x x
Starchl x x x x x x x
TP Lindana x x x x x x x x x x x
Tünnißen x x x x x x x x
Vermeer x x x x x x x x
Weiss x x x x x x
Wellink x x x x x x x x x x
Wüst x x x x x x
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
194
Anhang C: Bauarten von Einzelfeuerstätten für Holzbrennstoffe(zu den Adressen und Kontaktmöglichkeit siehe Adressliste in Anhang G)
Anbieter
Offene Kamine
KamineinsätzeKachelofen-
einsätze
Au
ssen
ber
eich
Inn
enb
erei
ch
Fert
igk
amin
e
Kam
inöf
en
Sp
eck
stei
nöf
en
Pel
letö
fen
aus
Bet
on/f
euer
fest
aus
Sch
amot
te
aus
Gu
ssei
sen
aus
Sta
hl
mit
Tü
ren
mit
Was
sert
asch
en
Hol
z
Pel
lets
mit
Was
sert
eil
Kac
hel
gru
nd
öfen
War
mlu
ftöf
en
Accent Kamine x x
Antike Kachelöfen x
Attika Feuerkultur x x
Austroflamm x x x x x x x x
Bachmann x x x x x x
Blank x x x x x x
Boley x x x x x x x x
Brombacher Keramik x x x x x x x
Brunner x x x x x x x x x x x
Buderus x x x x x x
Calimax x x
Camina x x x x x x x x x
Caminetti x x x x
Capito x
Cera x x x x x x x x
Creatherm x x x x x x x x x x x x x
Cronspisen x x
Dan-Skan x x
Denk x x x x x x x x x x x
Dovre x x x x
Ebinger x x x x x
Energetec x x x x x
Form-TEQ x x x x x x
Ganz x x x x x x
Gast x x x x x x
Gerco x x x x x x x
Glökkel & Ruckwid x x x
Grotherm x x x x
Gutbrod Keramik x x
Haas & Sohn x x
Hagos x x x x x x x x x x x x x x x
Harbeck x
Hark x x x x x x x x x x x x x x x x
Hase x x x x
Heinrichs x x x x
Anhang
195
Hilpert x x x x x x x x x x x x x x x
HWAM x x x
Iversen x x x
Jasba x x x
Jydepejsen A/S x x
Kago x x x x x x x x x x x x x x x x
Kaminfeuer direkt x
Kaschütz x x x
Keramik Art x x x x x
Klass x x x x x x x
Koppe x x x x
Kretzschmar x x x x
KSW x
KVK x x x x
Lechnerhof x x x
Leda x x x x x x x x x
Märchenofen x x x
Marggraf x x x x x x x x x x x
Matten x x x x x
MEZ x
Morsø x x x x x
Mylin x x x
Nibe x x x x x
Nunna Uuni x
Olsberg x x x x x x x x
Openfire Rösler x x x x x x x x x x
Oranier x x x x x x
Poli Keramik x x
pro Solar x
Rembserhof x x x x
Rika x x
Rink x x x
Scanfire x
Schätzle x x x x x x x x x x x x x x
Schipp x x x x x x x x x x
Anhang C: Bauarten von Einzelfeuerstätten für Holzbrennstoffe(zu den Adressen und Kontaktmöglichkeit siehe Adressliste in Anhang G) (Forts.)
Anbieter
Offene Kamine
KamineinsätzeKachelofen-
einsätze
Au
ssen
ber
eich
Inn
enb
erei
ch
Fert
igk
amin
e
Kam
inöf
en
Sp
eck
stei
nöf
en
Pel
letö
fen
aus
Bet
on/f
euer
fest
aus
Sch
amot
te
aus
Gu
ssei
sen
aus
Sta
hl
mit
Tü
ren
mit
Was
sert
asch
en
Hol
z
Pel
lets
mit
Was
sert
eil
Kac
hel
gru
nd
öfen
War
mlu
ftöf
en
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
196
Schmid x x x x x x x x
Scholl x x x x x
sht x x
Solution x
Sommerhuber x x x
Spartherm x x x x x x x x x
Specht x x
Stegemann x x x x x x x x x x
Superfire x x
Supra x x x x x x x x
Tekon x x x x x x x x x x
Thermorossi x x
Tonangebend x x x x x x x x
Tonart x x x x x x x
Tonwerk Lausen x
Tulikivi x x
Wamsler x x x x x
Wanders x x x x x x
Wodtke x x x x x x x x x x x x x x x
Wolfshöher Tonwerke x x
Wotan x x
Ziegler x x x x x x x x x x x
Anhang C: Bauarten von Einzelfeuerstätten für Holzbrennstoffe(zu den Adressen und Kontaktmöglichkeit siehe Adressliste in Anhang G) (Forts.)
Anbieter
Offene Kamine
KamineinsätzeKachelofen-
einsätze
Au
ssen
ber
eich
Inn
enb
erei
ch
Fert
igk
amin
e
Kam
inöf
en
Sp
eck
stei
nöf
en
Pel
letö
fen
aus
Bet
on/f
euer
fest
aus
Sch
amot
te
aus
Gu
ssei
sen
aus
Sta
hl
mit
Tü
ren
mit
Was
sert
asch
en
Hol
z
Pel
lets
mit
Was
sert
eil
Kac
hel
gru
nd
öfen
War
mlu
ftöf
en
Anhang
197
Anhang D: Bauarten von Zentralheizungskesseln für Festbrennstoffe (Kleinanlagen)(zu den Adressen und Kontaktmöglichkeit siehe Adresslisten in Anhang G)
Fabrikat / Vertrieb Nennwärme-
Leistungsbereich (kW)
Han
db
esch
ick
t
Bauarten/Feuerung geeignete Brennstoffe
Automatisch beschickte Anlagen Holz Halmgut etc.
Pel
letf
euer
un
g
Vor
ofen
Un
ters
chu
b
Stu
fen
rost
Qu
erei
nsc
hu
b
Vor
sch
ub
rost
Son
stig
e
Sch
eith
olz
Hac
kgu
t
Pel
let
Häc
kse
lgu
t
Bal
len
Pel
let/
Get
reid
e
Agroflamm 40-50 x x x x x x x
Ala Talkkari 30-300 x x
AM Energy 18-43 x x
ARCA 12-70 8-35
x x
x x
Atmos 15-50 15-22
x x
x x
Austroflamm 6-15 x x
Axiom 15-23 x x x
Baxi 20-50 15-40 23-37
x x
x
x
x x
x
BBT Buderus 15-52 20-90
15
x
x x
x x
x
BGF 15-35 25-80 x
x x
x
Binder 10-3000 10-10000
8-75 x
x x x
x x
x x
Biogen Heiztechnik 35-120 x x x x x
Biotech 8-40 x x
Brötje 20-48 14-28
x x
x x
Brunner 5-14 x x
Capito 15-80 15-31
x x
x x
CN Maskinfabrik 15-110 20-35 x
x x
x
Compello 15 x x
Cormall 56-120 x x x x x
CTC Heizkessel 14,5-35 14,5
40-99
x x
x
x x
Dan Trim 25-1750 x x x x x
De Dietrich 22-54 x x
EcoTec 15-25 x x x x
Eder 15-75 15-30
12-120
x x x
x
x
x x
ELCO Klöckner 20-70 x x
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
198
Endreß 50-250 x x x x
Energietechnik Ebert 30 x x
Enickl 20-120 x x x
En-Tech 15-45 60-500
x x x
x
Eszmeister 25-350 x x x
ETA 20-60 14,5-30 25-90
x xx x
x
x xx x
Ferro 15-75 15-306-1160
x x
x
x
x x
x
x
Fischer 15-52 15
x x
xx
x x
Forster 12-45 14.5
x x
x x
Fröling / A 15-70 15-130
28-1000 10-25
x
x
x x x
xxx
x x
Gerco 13-30 x x
Gerlinger 25-130 15 x
x x x
x
Gilles 15-60 20-850
x x x x
x
Graner 22-32 15-25
x x
x x x
Grimm 30-45 15-70
15
x
x x
x x x
x
Guntamatic 15-233 12-23
25
x x
x
x x x x x
Hager 15-25 25-180
x x x
x
Hamech 55-1000 x x
Hargassner 15-140 12-45 x
x x
x x
HDG Bavaria 12-250 50-200 15-25
x
x xx
xx x
x x x
Heitzmann 30-45 x x
Anhang D: Bauarten von Zentralheizungskesseln für Festbrennstoffe (Kleinanlagen)(zu den Adressen und Kontaktmöglichkeit siehe Adresslisten in Anhang G) (Forts.)
Fabrikat / Vertrieb Nennwärme-
Leistungsbereich (kW)
Han
db
esch
ick
t
Bauarten/Feuerung geeignete Brennstoffe
Automatisch beschickte Anlagen Holz Halmgut etc.
Pel
letf
euer
un
g
Vor
ofen
Un
ters
chu
b
Stu
fen
rost
Qu
erei
nsc
hu
b
Vor
sch
ub
rost
Son
stig
e
Sch
eith
olz
Hac
kgu
t
Pel
let
Häc
kse
lgu
t
Bal
len
Pel
let/
Get
reid
e
Anhang
199
Heizomat 30-850 x x x
Herlt 15-230 85-400
x x
x x x
Herz-Feuerungs-technik
12-50 15-150 30-200
x x
x
x
x x
Hestia 40-4000 x x x x
HMS 14 x x
Hobag 25-110 x x x
Hofmeier 15-30 x x
Hohmann 25-90 x x
Hoval 15-50 15-26
x x
x x
HS Tarm 20-50 15-40 23-37
x x
x
x
x x
x
HT Engineering 10-20 x x
IMB 23-140 x x
Iwabo 22-30 49-250
x x x
x
Janfire 3-600 x x
Jämä 30-40 x x
KÖB & Schäfer 25-170 45-1000
x x x
x x x
Künzel 15-50 15-25
x x
x x x
KWB 15-150 10-30 x
x x x x x
Lignotherm 15-30 12-40
x x
x x
Limbacher 20-200 x x x
Lopper 18-800 40-450
x x
x x x
Mangelberger 14-28 x x
Mbio 15 x x
Müller 20-15000 x x x x
Nolting 45-149 45-2500
x x x
x x x x
Oertli Rohleder 15-40 x x
Anhang D: Bauarten von Zentralheizungskesseln für Festbrennstoffe (Kleinanlagen)(zu den Adressen und Kontaktmöglichkeit siehe Adresslisten in Anhang G) (Forts.)
Fabrikat / Vertrieb Nennwärme-
Leistungsbereich (kW)
Han
db
esch
ick
t
Bauarten/Feuerung geeignete Brennstoffe
Automatisch beschickte Anlagen Holz Halmgut etc.
Pel
letf
euer
un
g
Vor
ofen
Un
ters
chu
b
Stu
fen
rost
Qu
erei
nsc
hu
b
Vor
sch
ub
rost
Son
stig
e
Sch
eith
olz
Hac
kgu
t
Pel
let
Häc
kse
lgu
t
Bal
len
Pel
let/
Get
reid
e
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
200
ÖkoFen 20-70 10-32 x
x x x
Olymp 25-45 15-45 23-45
x x
x
x
x x
x
Palazzetti 10-15 x x
Paradigma 15-35 x x
Passat 32-140 23-185
x x
x x x x
x x
x
Pellx 14-28 x x
Perhofer-Biomat 35-80 15-22 x
x x x
P & H Energy A/S 12-47 x x x x x
Ponast 17-29 x x
Pro Solar 8-32 x x
REKA 20-3500 x x x x x x x x
Rennergy 12-45 15-140 20-60 x
x x
x x
x
SBS 15-30 x x
Schmid 20-30 30-2400
8-25
x
x x x
x x
x
sht 15-50 15-31
x x
x x
Sieger 23-50 22
x x
x x
Solarfocus 15 20-60 x
x x x x
x x
Solarvent 12-27 x x
Solvis 10-30 x x
Sommerauer & Lindner
8-25 30-150
x x x
x
Sonnergie 15 x x
Sonnig 14-30 15-30 x
x x
x
Sonnys 24-65 x x
Spänex 40-130 60-3000
x x x
Strebel 12,5-70 14-30
x x
x x
Anhang D: Bauarten von Zentralheizungskesseln für Festbrennstoffe (Kleinanlagen)(zu den Adressen und Kontaktmöglichkeit siehe Adresslisten in Anhang G) (Forts.)
Fabrikat / Vertrieb Nennwärme-
Leistungsbereich (kW)
Han
db
esch
ick
t
Bauarten/Feuerung geeignete Brennstoffe
Automatisch beschickte Anlagen Holz Halmgut etc.
Pel
letf
euer
un
g
Vor
ofen
Un
ters
chu
b
Stu
fen
rost
Qu
erei
nsc
hu
b
Vor
sch
ub
rost
Son
stig
e
Sch
eith
olz
Hac
kgu
t
Pel
let
Häc
kse
lgu
t
Bal
len
Pel
let/
Get
reid
e
Anhang
201
Thermorossi 30-82 32
x x
x x
Twin Heat 24-80 x x
Viessmann 26-40 15
x x
x x
Vigas 25-92 x x
Viva Solar 15-50 x x
Wagner 15-45 x x
Wallnöfer 15 x x
Windhager 15-40 15-26
x x
x x
Wolf 22-48 15
x x
x x
WVT 30-100 35-2200
x x x
x x x x
Xolar 14-28 20-50 x
x x
x
Zima 40-900 x x x x
ZWS 15-45 12-50 x
x x
x
Anhang D: Bauarten von Zentralheizungskesseln für Festbrennstoffe (Kleinanlagen)(zu den Adressen und Kontaktmöglichkeit siehe Adresslisten in Anhang G) (Forts.)
Fabrikat / Vertrieb Nennwärme-
Leistungsbereich (kW)
Han
db
esch
ick
t
Bauarten/Feuerung geeignete Brennstoffe
Automatisch beschickte Anlagen Holz Halmgut etc.
Pel
letf
euer
un
g
Vor
ofen
Un
ters
chu
b
Stu
fen
rost
Qu
erei
nsc
hu
b
Vor
sch
ub
rost
Son
stig
e
Sch
eith
olz
Hac
kgu
t
Pel
let
Häc
kse
lgu
t
Bal
len
Pel
let/
Get
reid
e
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
202
Anhang E: Bauarten von Vergasungsanlagen für Biomasse (Kleinanlagen)(zu den Adressen und Kontaktmöglichkeit siehe Adresslisten in Anhang G)
Fabrikat / Vertrieb Verfahren Leistung elektrisch Pel (kW) Leistung thermisch Pth (kW)
A.H.T. Doppelvergasung 50–500 300–2.500
Ankur Festbettvergaser 10–40 bis 100
Biomass Heatpipe Reformer Wirbelschichtvergaser 26–100 70–230
DreBe Röhrenvergaser 25–60 25–120
Gürtner Festbettvergaser 50–500 k. A.
Hörmann Mehrstufiger Vergaser 220–440 210–400
Joos Festbettvergaser 40 k. A.
Kuntschar + Schlüter Festbettvergaser 150 k. A.
Mastergas Festbettvergaser 435 600
Mothermik Festbettvergaser 160–265 155–244
NRP Doppelrohrvergaser 100 k. A.
Pyroforce Gleichstrom-Festbettvergaser 80–600 k. A.
T & M Festbett-Röhrenvergaser 110 k. A.
k. A.: keine Angaben
Anhang
203
Anhang F: Bauarten von Stirlingtechnologien für Biomassefeuerungen(zu den Adressen und Kontaktmöglichkeit siehe Adresslisten in Anhang G)
Fabrikat / Vertrieb Brennstoff Leistung elektrisch Pel (kW) Leistung thermisch Pth (kW)
Epas Holzpellets 1 k. A.
Hoval Holzpellets, Stückholz 1 20P50
KWB Holzpellets 1 15
Mawera Hackschnitzel, Sägespäne, Holzpellets 35–75 200–450
Solo Holzpellets,Stückholz 10 k. A.
Stirling Power Holzpellets 1 15
Sunmachine Holzpellets 3 15
k. A.: keine Angaben
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
204
Anhang G: Adressenlisten zu den Herstellerverzeichnissen in Anhang A-F und zum Thema Pflanzenöl
Fabrikat- Firma, Anschrift, Postleitzahl, Ort - Telefon , Fax, Internet
Kreissägen, Holzspalter und Schneid-Spaltgeräte (Anschriften zu Herstellerverzeichnis in Anhang A):
Ammboss Ammboss Holzspalter, 84057 Ergoldsbach Tel.: 08771/910980, Fax: 08771/910978, Internet: www.AMMBOSS.de
AMR - Vogesenblitz HJF-Vertrieb, Franken Fielenbach, Hardt 2, 53804 Much Tel.: 02245/3051, Fax: 02245/1021, Internet: www.HJF-Vertrieb.de Gert Unterreiner, Forstgeräte GmbH, Fährmannweg 11, 84533 Stammham/Inn Tel.: 08678/7494-0, Fax: 08678/7494-29, Internet: www.gert-unterreiner.de
Bayerwald Gert Unterreiner, Forstgeräte GmbH, Fährmannweg 11, 84533 Stammham/Inn Tel.: 08678/7494-0, Fax: 08678/7494-29, Internet: www.gert-unterreiner.de
Bell Bell, Via F. De Pisis, 5 – Z.I.Mancasale – 42100 Reggio Emilia – Italy Tel.: (+39)522505911, Fax: (+39)522514204, Internet: www.bell.it
BGU Südharzer Maschinenbau GmbH, Helmestraße 94, 99734 Nordhausen/Harz Tel.: 03631/6297-106, Fax: 03631/6297-111, Internet: www.bgu-maschinen.de Feige Forsttechnik, Büddelhagen 25, 51674 Wiehl-Drabenderhöhe Tel.: 02262/2727, Fax: 02262/68850, Internet: www.feige-forsttechnik.de
Binderberger Binderberger Maschinenbau GmbH, Am Fillmannsbach 9, A-5144 St. Georgen am Fillmannsbach Tel.: (+43)7748/8620-0, Fax: (+43)7748/8620-20, Internet: www.binderberger.com
Boschert Boschert GmbH & Co KG, Mattenstraße 1, 79541 Lörrach 8 Tel.: 07621/95930, Fax: 07621/55184, Internet: www.boschert.de
Briol Briol Gerätebau, Auf der Kuhlen 15, 21726 Oldendorf Tel.: 04144/7278, Fax: 04144/7488, Internet: www.briol.de
Brune Bernd Brune, Rumbeck-Röthstraße 38, 31840 Hessisch Oldendorf Tel.: 05152/ 1774, Fax: 05152/526299
Bugnot ETS Bugnot Deutschland, Nr. 46, 06648 Braunsroda Tel.: 034467/4040-65, Fax: 034467/4040-66, Internet: www.bugnot.com
Diemer Diemer automat GmbH, Postfach 468, 72425 Albstadt Tel.: 07431/1324-0, Fax: 07431/1324-30, Internet: www.diemer-automat.de
Diezinger Günther Diezinger, Jochsberg, Burgweg 3, 91578 Leutershausen Tel.: 09823/911-80, Fax: 09823/911-82, Internet: www.diezinger.com
Eder Eder-Maschinenbau, Schweigerstr. 6, 38302 Wolfenbüttel Tel.: 05331/76046, Fax: 05331/76048, Internet: www.eder-maschinenbau.de
Elektra Beckum Metabowerke GmbH, Business Unit Elektra Beckum, Daimlerstraße 1, 49716 Meppen Tel.: 05931/802-0, Fax: 05931/802-365, Internet: www.elektra-beckum.de, Internet: www.metabo.de
Einhell Hans Einhell AG, Wiesenweg 22, 94405 Landau Tel.: 09951/942-0, Fax: 09951/1702, Internet: www.einhell.de
Einsiedler Forsttechnik Einsiedler, Darast 2a, 87730 Bad Grönenbach Tel.: 08334/989890, Fax: 08334/9898998, Internet: www.forsttechnik-einsiedler.de
GEBA Bauer GmbH, Röhren- und Pumpenwerk, Kowaldstraße 2, A-8570 Voitsberg Tel.: (+43)3142-200-0, Fax: (+43)3142-200-320, Internet: www.bauer-at.com
GROWI GROWI-Maschinenbau, Thingaustraße 8, 87647 Oberthingau Tel.: 08377/619, Fax: 08377/1462, Internet: www.growi-maschinenbau.de
Grube Grube KG, Forstgerätestelle, Zum Hützelerdamm 38, 29646 Hützel Tel.: 05194/900-0, Fax: 05194/900-270, Internet: www.grube.de
GÜDE GÜDE GmbH & Co.KG, Birkichstrasse 6, 74549 Wolpertshausen Tel.: 07904/700-0, Fax: 07904/700-250, Internet: www.guede.com
Hejo Josef Hechenblaickner, Bruckerberg 1b, A-6262 Schlickers Tel.: (+43)5288/72674, Fax: (+43)5288/726744
Hercules Clauss Maschinenbau+Handels GmbH & Co., 73312 Geislingen-Türkheim Tel.: 07331/41079, Fax: 07331/44409
Anhang
205
HMG HMG Hess GmbH, Holzspalt und Sägetechnik, Dingolfinger Straße 54 94419 Griesbach bei Reisbach Tel.: 08734/9384-0, Fax: 08734/9384-25, Internet: www.hmg-maschinen.de
Kienesberger Kienesberger Maschinen Erzeugungs- und Handels GmbH, Gewerbestr. 7, A-4963 St. Peter Tel.: (+43)7722/84329, Fax: (+43)7722/68402, Internet: www.kienesberger.at
Kisa Interforst KS, Blakildevej 8, Stubberup, DK-5610 Assens Tel.: (+45)6479/1075, Fax: (+45)6479/1175, Internet: www.interforst.dk
Kolster FCS Kolster GmbH, Stuhler Strasse 2, 99885 Ohrdruf Tel.: 03624/3746-0, Fax: 03624/3746-20
Kretzer TBS Torbau Schwaben GmbH, Säge- u. Spalttechnik, Enzianstraße 14, 88436 Oberessendorf Tel.: 07355/9310-90, Fax: 07355/9310-93, Internet: www.wkretzer.de
Maaselän Forsttechnik Einsiedler, Darast 2a, 87730 Bad Grönenbach Tel.: 08334/989890, Fax: 08334/9898998, Internet: www.forsttechnik-einsiedler.de
MRH Matthias Rau GmbH, Land – Forst- Kommunaltechnik, Gewerbegebiet, 73110 Hattenhofen Tel.: 07164/9413-0, Fax: 07164/9413-13, Internet: www.rau-forsttechnik.de
Miltec Milde GmbH, Am Weingarten 5, 92274 Gebenbach Tel.: 09622/7006-0, Fax: 09622/7006-40, Internet: www.milde-gmbh.de
Nagel / Evoluze Jakob Nagel Jun. Metallbautechnik, Lange Str. 45, 89174 Altheim/Alb Tel.: 07340/595, Fax: 07340/7311
Oehler Oehler Maschinen EK, Windschlägerstr. 105-107, 77652 Offenburg Tel.: 0781/9139-0, Fax: 0781/913930, Internet: www.oehlermaschinen.de
Palax Hans Seibold, Lehrer-Vogl-Weg 24, 83623 Baiernrain Tel.: 08027/7708, Fax: 08027/7317, Internet: www.palax.de
Pezzolato Pezzolato Technisches Büro Deutschland, Schönecker Str. 33, 56283 Gondershausen Tel.: 06745/416, Fax: 06745/505, Internet: www.pezzolato.de
Pinosa Pinosa S.r.l., Via Udine 93, I-33017 Tarcento Tel.: (+39)432/783298, Fax: (+39)432/783416, www.pinosa.net
Posch Posch GmbH, Preysingallee 19, 84149 Velden/Vils Tel.: 08742/2081, Fax: 08742/2083, Internet: www.posch.com
Prader Prader Maschinenbau KG, Industriezone Süd 38/C, I-39043 Klausen (BZ) Chiusa (BZ) Tel.: (+39)472/847-156, Fax: (+39)472/847-093, Internet: www.prader-maschinen.it
Rabaud Rabaud, Bellevue, F-85110 Sainte Cecile Tel.: (+33)251/485151, Fax: (+33)251/402296, Internet: www.rabaud.com
Rekord Handelsagentur Bromberger GbR, Neue Gasse 7, 91583 Schillingsfürst Tel.: 09868/5220, Fax: 09868/5520, Internet: www.bromberger.de
Ricca Andrea Matthias Rau GmbH, Land – Forst- Kommunaltechnik, Gewerbegebiet, 73110 Hattenhofen Tel.: 07164/9413-0, Fax: 07164/9413-13, Internet: www.rau-forsttechnik.de
S+R Forsttechnik, Schlang & Reichart, Micheletalweg 9, 87616 Marktoberdorf Tel.: 08342/9633-0, Fax: 08342/963333, Internet: www.s-und-r-forsttechnik.de
Scheifele Scheifele GmbH, Forsttechnik, Schwabenstr. 25, 74626 Bretzfeld-Schwabbach Tel.: 07946/9200-11, Fax: 07946/9200-50, Internet: www.scheifele.de
Scheppach Scheppach Fabrikation von Holzbearbeitungsmaschinen GmbH, Günzburger Straße 69, 89335 Ichenhausen Tel.: 08223/4002-0, Fax: 08223/4002-20, Internet: www.scheppach.com
Schmidt Schmidt-Maschinenvertrieb, Breslauerstr. 6, 75417 Mühlacker Tel.: 07041/41212, Fax: 07041/7865, Internet: www.schmidt-einkaufen.de
Spaltblitz Feige Forsttechnik, Büddelhagen 25, 51674 Wiehl-Drabenderhöhe Tel.: 02262/2727, Fax: 02262/68850, Internet: www.feige-forsttechnik.de
Starfort Starfort, Julius Durst 6, I-39042 Brixen Tel.: (+39)472835776, Fax: (+39)472831124, Internet: www.starfort.it
Anhang G: Adressenlisten zu den Herstellerverzeichnissen in Anhang A-F und zum Thema Pflanzenöl (Forts.)
Fabrikat- Firma, Anschrift, Postleitzahl, Ort - Telefon , Fax, Internet
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
206
Stockmann Stockmann Maschinenbau und Landtechnik, Vorberg 13, 84513 Erharting Tel.: 08631/91234, Fax: 08631/95540, Internet: www.stockmann-landtechnik.de
Tajfun Gert Unterreiner, Forstgeräte GmbH, Fährmannweg 11, 84533 Stammham/Inn Tel.: 08678/7494-0, Fax: 08678/7494-29, Internet: www.gert-unterreiner.de Feige Forsttechnik, Büddelhagen 25, 51674 Wiehl-Drabenderhöhe Tel.: 02262/2727, Fax: 02262/68850, Internet: www.feige-forsttechnik.de
Trautmann Farmtec Trautmann-Biberger, Landshuter Str. 25, 84051 Altheim Tel.: 08703/2550, Fax: 08703/8341, Internet: www.farmtec.de
TSC Hans Rumsauer GmbH, Kemnather Str. 7, 95469 Speichersdorf Tel.: 09275/989-0, Fax: 09275/989-19, Internet: www.rumsauer.org
Vielitz Vielitz GmbH, 28790 Bremen-Leuchtenburg, Tel.: 0421/633025, Fax: 0421/6363498, Internet: www.vielitz.de
Widl Widl GmbH, Donaustr. 20, 94491 Hengersberg Tel.: 09901/9306-0, Fax: 09901/9306-30, Internet: www.widl.com
Woodline Feige Forsttechnik, Büddelhagen 25, 51674 Wiehl-Drabenderhöhe Tel.: 02262/2727, Fax: 02262/68850, Internet: www.feige-forsttechnik.de
Zöma ZÖMA Zöschener Maschinen und Anlagen GmbH, Am Schachtteich, 06254 Zöschen Tel.: 034638/2043-8, Fax: 034638/2043-9, Internet: www.holzspalter-zoema.de
Holzhackmaschinen (Anschriften zu Herstellerverzeichnis in Anhang B):
Berkili SGM GmbH, Heidberg 15, 59602 Rüthen Tel.: 02952/9749 70, Fax: 0 29 52 / 97 49 718, Internet: www.berkili.de
BGU Südharzer Maschinenbau GmbH, Helmestraße 94, 99734 Nordhausen/Harz Tel.: 03631/6297-106, Fax: 03631/6297-111, Internet: www.bgu-maschinen.de
Bruks WFW Waldburg Forstmaschinen Wolfegg, Grimmenstein 15, 88364 Wolfegg Tel.: 07527/968-190, Fax: 07527/968-196, Internet: www.wfw.net
CP CP Maschinenbau AG, Schleswiger Str. 72, 24941 Flensburg Tel.: 0461/1687888, Fax: 0461/1687880, Internet: www.holzhackmaschinen.de
Cramer Cramer GmbH & CO.KG, Reimersstraße 36-40, 26789 Leer Tel.: 0491/6095-0, Fax: 0491/6095200, Internet: www.cramer-technik.de
Doppstadt Doppstadt Calbe GmbH, Barbyer Chaussee 3, 39240 Calbe Tel.: 039291/55-0, Fax: 039291/55-350, Internet: www.doppstadt.com
Dücker Dücker GmbH & Co. KG, Wendfeldstraße 9, 48703 Stadtlohn Tel.: 02563/9392-0, Fax: 02563/939290, Internet: www.duecker.de
ERJO Bührer & Richter AG, Hauptstrasse, CH-8242 Bibern Tel.: (+41)526450030, Fax: (+41)526450039, Internet: www.buehrer-richter.ch
Eschlböck Eschlböck Maschinenbau GmbH, Grieskirchner Straße 5, A-4731 Prambachkirchen Tel.: (+43)7277/2303-0, Fax: (+43)7277/230313, Internet: www.eschlboeck.at
Farmi Meier Land- und Forstmaschinen GmbH, Helmut-Hückmann-Platz 1, 92694 Etzenricht Tel.: 0961/43117, Fax: 0961/43543, Internet: www.meier-forsttechnik.de HJF-Vertrieb, Franken Fielenbach, Hardt 2, 53804 Much Tel.: 02245/3051, Fax: 02245/1021, Internet: www.HJF-Vertrieb.de
GUT GUT Umwelttechnik GmbH, Niebraer Str. 10, 07551 Gera Tel.: 0365/730-7110, Fax: 0365/730-7113, Internet: www.korn-umwelttechnik.de
Hackschnitzel von Schönfels
Hackschnitzel von Schönfels GmbH, Westerdor 2, 23769 Fehmarn Tel.: 04371/5010-13, Fax: 04371/5010-15, Internet: www.hackschnitzel-oh.de
Heizohack Heizomat GmbH, Maicha 21, 91710 Gunzenhausen Tel.: 09836/9797-0, Fax: 09836/9797-97, Internet: www.heizomat.de
Husmann Husmann Umwelt – Technik GmbH, Am Bahnhof, 26892 Dörpen Tel.: 04963/9110-0, Fax: 04963/9110-50, Internet: www.husmann-web.com
Anhang G: Adressenlisten zu den Herstellerverzeichnissen in Anhang A-F und zum Thema Pflanzenöl (Forts.)
Fabrikat- Firma, Anschrift, Postleitzahl, Ort - Telefon , Fax, Internet
Anhang
207
JBM JBM Müllers & Backhaus GmbH & CO.KG, Heiderstraße 22, 41844 Wegberg-Arsbeck Tel.: 02436/2027, Fax: 02436/2010, Internet: www.jbm-maschinenbau.de
Jensen Jensen Holzhackmaschinen GmbH, Bahnhofstraße 20-22, 24975 Maasbüll Tel.: 04634/9370-0, Fax: 04634/1025, Internet: www.holzhackmaschinen.com
Jenz Jenz GmbH Maschinen & Fahrzeugbau, Wegholmer Straße 14, 32469 Petershagen Tel.: 05704/9409-0, Fax: 05704/940947, Internet: www.jenz.de
Junkkari Hans Seibold, Lehrer-Vogl-Weg 24, 83623 Baiernrain Tel.: 08027/7708, Fax: 08027/7317, Internet: www.palax.de
Klöckner Klöckner Wood Technology GmbH, Grabenstraße 3, 57647 Hirtscheid Tel.: 02661/28-0, Fax: 02661/28180, Internet: www.bruks-klockner.com
Laimet Gürtner GmbH Natur - Energiesysteme, Ellenbach 1, 86558 Hohenwart Tel.: 08443/327, Fax: 08443/8471, Internet: www.holzgas-guertner.de
LGU LGU Deutschland GmbH, Hauptstraße 52, 83075 Au / Bad Feilnbach Tel.: 08064/90880, Fax: 08064/8129, Internet: www.lgu-deutschland.de
Matec MATEC System + Technik GmbH, Mühle 52 a, CH-4952 Eriswil Tel.: (+41)62/9661832, Fax: (+41)62/9662112
MUS-MAX MUS-MAX Landtechnik Urch GmbH, Oberer Markt 8, A-8522 Groß-St. Florian 184 Tel.: (+43)3464/2252, Fax: (+43)3464/2278, Internet: www.mus-max.at
NHS Vogt GmbH & Co. KG Werksvertretungen, Alte Str. 3, 57392 Schmallenberg-Felbecke Tel.: 02972/9762-0, Fax: 02972/9762-20, Internet: www.vogt-schmallenberg.de
Pezzolato Mathias Rau GmbH, Gewerbegebiet, 73110 Hattenhofen Tel.: 07164/9413-0, Fax: 07164/941313, Internet: www.rau-forsttechnik.de
Posch Posch GmbH, Preysingallee 19, 84149 Velden/Vils Tel.: 08742/2081, Fax: 08742/2083, Internet: www.posch.com
Rudnik + Enners Rudnik & Enners Maschinen- u. Anlagenbau GmbH, Industriegebiet, 57642 Alpenrod Tel.: 02662/80070, Fax: 02662/2613, Internet: www.rudnik-enners.de
Schliesing Hans Schliesing GmbH, St. Huberter Str. 103, 47906 Kempen Tel.: 02152/9140-0, Fax: 02152/9140-50, Internet: www.holzzerkleinerer.de
Silvatec Silvatec A/S, Fabriksvej 6, DK-9640 Farso Tel.: (+45)98632411, Fax: (+45)98632522, Internet: www.silvatec.com
Starchl Helmut Starchl Hackmaschinen, Eppenstein 30, A-8741 Weißkirchen Tel.: (+43)3577/81509, Fax: (+43)3577/81405, Internet: www.members.aon.at/starchl/
TP Lindana MHD-Forsttechnik, Böminghausen 12, 57399 Kirchhundem 1 Tel.: 02723/72524, Fax: 02723/73044, Internet: www.mueller-habbel.de
Tünnißen Tünnißen Spezialmaschinen GmbH, Weserstraße 2, 47506 Neukirchen-Vluyn Tel.: 02845/9292-0, Fax: 02845/9292-28, Internet: www.ts-tuennissen.de
Vermeer Vermeer Deutschland GmbH, Puscherstr. 9, 90411 Nürnberg Tel.: 0911/54014-0, Fax: 0911/54014-99, Internet: www.vermeer.de
Weiss Georg Weiss GmbH, Wurzach 1, 83135 Schechen Tel.: 08039/1081, Fax: 08039/3415, Internet, www.weiss-schechen.de
Wellink Wellink Machinetechniek, Meddoseweg 11, NL-7152 EM Eibergen Tel.: (+31)544475080, Fax: (+31)544464892, Internet: www.wellink.org
Wüst Wüst Maschinen + Fahrzeugbau AG, Holzmatt, CH-3537 Eggwil Tel.: (+41)344911712, Fax: (+41)344912148
Einzelfeuerstätten (Anschriften zu Herstellerverzeichnis in Anhang C):
Accent Accent Kamine GmbH, in der Zikkurat, 53894 Firmenich Tel.: 0 22 56 / 95 00 59, Fax: 0 22 56 / 95 00 57, Internet: www.accent-kamine.de
Antik Antike Kachelöfen – Theo Holtebrinck, Mürnsee 13, 83670 Bad Heilbrunn Tel.: 08046/1748, Fax: 08046/8046, Internet: www.antike-kacheloefen.de
Anhang G: Adressenlisten zu den Herstellerverzeichnissen in Anhang A-F und zum Thema Pflanzenöl (Forts.)
Fabrikat- Firma, Anschrift, Postleitzahl, Ort - Telefon , Fax, Internet
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
208
Attika Attika Feuer AG, Brunnmatt 16, CH-6330 Cham Tel.: (+41)417848080, Fax: (+41)417848084, Internet: www. attika.ch
Austroflamm Austroflamm GmbH, Austroflamm-Platz 1, A-4631 Krenglbach Tel.: (+43)7249/46443-0, Fax: (+43)7249/46636, Internet: www.austroflamm.com
Bachmann Bachmann GmbH, Hauptstraße 32, 63825 Westerngrund Tel.: 06024/6713-0, Fax: 06024/671333, Internet: www.bachmann-info.de
Blank Max Blank GmbH, Klaus-Blank-Straße 1, 91747 Westheim Tel.: 09082/1001, Fax: 09082/2002, Internet: www.maxblank.com
Boley Boley GmbH, Exklusive Kamine, Oststraße 58, 40667 Meerbusch Tel.: 02132/76161, Fax: 02132/77144, Internet: www.boley.nl
Brombacher Keramik
Brombacher Keramik, Münklinger Straße 52-1, 71263 Weil der Stadt (Merklingen) Tel.: 07033/13592, Fax: 07033/32851, Internet: www.brombacher-keramik.de
Brunner Ulrich Brunner GmbH, Zellhuber Ring 17-18, 84307 Eggenfelden Tel.: 08721/771-0, Fax: 08721/77110, Internet: www.brunner.de
Buderus BBT Thermotechnik GmbH, Buderus Deutschland, Sophienstraße 30-32, 35576 Wetzlar Tel.: 06441/418-0, Fax: 06441/4181633, Internet: www.heiztechnik.buderus.de
Calimax Calimax, Entwicklungs- u. Vertriebs-GmbH, Bundessrasse 102, A-6830 Rankweil Tel.: (+43)5522/83677, Fax: (+43)5522/83677-6, Internet: www.climax.cc
Camina Camina Feuerungssysteme GmbH & Co. KG, Betonstraße 9, 49324 Melle Tel.: 05422/958458, Fax: 05422/958459, Internet: www.camina.de
Caminetti Caminetti, Kamin Handelsges. mbH, Mittelweg 143, 20148 Hamburg Tel.: 040/4105580, Fax: 040/418676
Capito Capito GmbH, Mühlenbergstr. 12, 57290 Neunkirchen Tel.: 02735/760120, Fax: 02735/770908, Internet: www.capito-gmbh.de
CERA CERA-Design by Britta von Tasch GmbH, Am Langen Graben 28, 52353 Düren Tel.: 02421/12179-0, Fax: 02421/12179-17, Internet: www.cera.de
Creatherm Creatherm Kachelofensysteme, Innstraße 24, 84359 Simbach/Inn Tel.: 08571/3653, Fax: 08571/3670, Internet: www.creatherm.de
Cronspisen Skanwood GmbH, Steinbacher Straße 1, 97816 Lohr am Main Tel.: 09352/80550, Fax: 09352/80552, Internet: www. skanwood.de
DAN-SKAN DAN-SKAN-Zentrale, Burgwedeler Straße 7-8, 30657 Hannover Tel.: 0511/2794880, Fax: 0511/6497881, Internet: www.danskan.de
Denk Denk Keramische Werkstätten KG, Neershofer Straße 123-125, 96450 Coburg Tel.: 09563/2028, Fax: 09563/2020, Internet: www.denk-keramik.de
Dovre Dovre GmbH, Valenciennerstraße 193, 52355 Düren-Gürzenich Tel.: 02421/961530, Fax: 02421/961531
Ebinger Ebinger GmbH, Baukeramik, Lindenbach 2, 56130 Bad Ems Tel.: 02603/2196, Fax: 02603/2993
Eisenschmid Eisenschmid GmbH, Kaminöfen, Zargesstraße 5, 86971 Peiting Tel.: 08861/68300, Fax: 08861/69790, Internet: www.eisenschmid1.de
Energetec Energetec Gesellschaft für Energietechnik mbH, Neuwarmbüchener Str. 2, 30916 Isernhagen Tel.: 05136/9775-0, Fax: 05136/9775-10, Internet: www.bullerjan.de
Flam Clever Kamintechnik, Westerkappelnerstr. 62a, 49497 Mettingen Tel.: 05452/935890, Fax: 05452/935891, Internet: www.clever-kamine.de
Form-TEQ Sascha Becher, Ofenbaumeister, Ahornstraße 21, 58300 Wetter Tel.: 02335/71184, Fax: 02335/71184, Internet: www.formteq.de
Ganz Ganz Baukeramik AG, Dorfstraße 107, CH-8424 Embrach/ZH. Tel.: (+41)44866/4444, Fax: (+41)44866/4422, Internet: www.ganz-baukeramik.ch
Anhang G: Adressenlisten zu den Herstellerverzeichnissen in Anhang A-F und zum Thema Pflanzenöl (Forts.)
Fabrikat- Firma, Anschrift, Postleitzahl, Ort - Telefon , Fax, Internet
Anhang
209
Gast Gast Herd und Metallwarenfabrik, Ennserstr. 42, A-4407 Steyr Tel.: (+43)7252/72301-0, Fax: (+43)7252/72301-24, Internet: www.gast.co.at
Gerco Gerco Apparatebau GmbH, Zum Hilgenbrink 50, 48336 Sassenberg Tel.: 02583/9309-0, Fax: 02583/930999, Internet: www.gerco.de
Glöckel Glöckel & Rukwid, Keramik GmbH, Bahnhofstraße 25, 91634 Wilburgstetten Tel.: 09853/3839-0, Fax: 09853/383990, Internet: www.gloeckel-rukwid.de
Grotherm S & P Kamine GmbH, Lise-Meitner-Straße 5-7, 48599 Gronau Tel.: 02562/5042, Fax: 02562/5045, Internet: www.sp-kamine.com
Gutbrod Gutbrod Keramik GmbH, Medlinger Straße, 89423 Gundelfingen Tel.: 09073/2038, Fax: 09073/2030, Internet: www.gutbrod-keramik.de
Haas Haas+Sohn Ofentechnik GmbH, Herborner Straße 7-9, 35764 Sinn Tel.: 02772/501-0, Fax: 02772/501455, Internet: www.haassohn.com
Hagos Hagos, Industriestraße 62, 70565 Stuttgart Tel.: 0711/78805-0, Fax: 0711/78805-99/49, Internet: www.hagos.de
Harbeck Harbeck Metallbau GmbH, Hauptstraße 58, 94167 Tettenweis Tel.: 08534/9708-0, Fax: 08534/9708-18, Internet: www.harbeck-metallbau.de
Hark Hark GmbH & Co. KG, Hochstraße 197-215, 47228 Duisburg Tel.: 02065/9970, Fax: 02065/997199, Internet: www.hark.de
Hase Hase Kaminofenbau GmbH, Niederkircher Straße 14, 54294 Trier Tel.: 0651/826900, Fax: 0651/826948, Internet: www.kaminofen.de
Heinrichs Heinrichs Architekturkeramik, Flutgraben 6, 65205 Wiesbaden Tel.: 0611/7119448, Fax: 0611/7119459, Internet: www.designundkeramik.de
Hilpert Hilpert GmbH, Keramik & Design, Nobelstraße 4, 36041 Fulda Tel.: 0661/928080, Fax: 0661/9280870, Internet: www.hilpert-fulda.de
HWAM HWAM Heat Design AS, Nydamsvej 53-55, DK-8362 Horning Tel.: (+45)87682000, Fax: (+45)86922218, Internet: www.hwam.com
Jasba Jasba Ofenkachel GmbH, Rheinstraße 100, 56235 Ransbach-Baumbach Tel.: 02623/84-0, Fax: 02623/842884, Internet: www.jasba-ofenkachel.de
Jøtul Jotul Deutschland GmbH, Am Westbahnhof 37, 40878 Ratingen Tel.: 02102/70063-3, Fax: 02102/70063-45, Internet: www.jotul-deutschland.de
Jydepejsen Jydepejsen A/S, Ahornsvinget 3-7, Nr. Felding, DK-7500 Holstebro Tel.: (+45)96101200, Fax: (+45)97425216, Internet: www.jydepejsen.com
Kago Kago – Kamine – Kachelofen GmbH & Co. – Deutsche Wärmesysteme KG, Kago-Platz 1-6, 92353 Postbauer-Heng Tel.: 09188/9200, Fax: 09188/920130, Internet: www.kago.de
Kaminfeuer direkt Kaminfeuer direkt, Königstraße 73, 72108 Rottenburg Tel.: 07472/948272, Fax: 07472/948273
Kaschütz Kaschütz Gesellschaft mbH, Dreikreuzstraße 42, A-3163 Rohrbach/Gölsen Tel.: (+43)2764/2401, Fax: (+43)2764/7682, Internet: www.kaschuetz.at
Keramik Art Keramik Art, Stadler Straße 2, 86932 Stoffen Tel.: 08196/1713, Fax: 08196/998795, Internet: www.scherer-keramik.de
Klass Klass Ofen Design, Bussenstr. 6, 88677 Markdorf Tel.: 07544/71378, Fax: 07544/71378
Koppe Koppe GmbH, Industriegebiet, Stegenthumbach 4-6, 92676 Eschenbach Tel.: 09645/88100, Fax: 09645/1048, Internet: www.ofenkoppe.de
Kretzschmar Kretzschmar, Töpferei & Kachelofenbau, Beurener Straße 24, 72660 Beuren-Balzholz Tel.: 07025/5655
KSW KSW Kachelofen GmbH, Hübelteichstraße 7, 95666 Mitterteich Tel.: 09633/92301-0, Fax: 09633/4640, Internet: www.ksw-kachelofen.de
Anhang G: Adressenlisten zu den Herstellerverzeichnissen in Anhang A-F und zum Thema Pflanzenöl (Forts.)
Fabrikat- Firma, Anschrift, Postleitzahl, Ort - Telefon , Fax, Internet
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
210
KVK KVK – Speckstein GmbH & Co.KG, Am Königsweg 7, 48599 Gronau-Epe Tel.: 02565/406440, Fax: 02565/406464, Internet: www.kvk-kamine.de
Lechnerhof Lechnerhof, Christel Lechner, Stoltenbergstraße 15, 58456 Witten Tel.: 02302/79364, Fax: 02302/72208, Internet: www.lechner-hof.de
Leda Leda-Werk GmbH & Co. KG Boekhoff & Co., Postfach 1160, 26761 Leer Tel.: 0491/609901, Fax: 0491/6099290, Internet: www.leda.de
Märchenofen Märchenofen, Staufenbergstraße 5, 89233 Neu-Ulm Tel.: 0731/713792, Fax: 0731/714103, Internet: www.maerchenofen.de
Marggraf Ofenbach Ulrich Marggraf, Rodbachhof 10, 74397 Pfaffenhofen Tel.: 07046/930091, Fax: 07046/930092, Internet: www.ofenbau-marggraf.de
Matten Matten GmbH Feuerstätten aus Stahl, Wiesenstraße 9, 56479 Niederroßbach Tel.: 02664/7992, Fax: 02664/6193
MEZ MEZ Keramik GmbH, Hauptstraße 42, 56307 Dernbach Tel.: 02689/9411, Fax: 02689/3850, Internet: www.1a-kachelofen.de
Morsø Morsø Jernstøberi A/S, Furvej 6, DK-7900 Nykøbing Mors Tel.: (+45)96691900, Fax: (+45)97722169, Internet: www.morsoe.com
Mylin Mylin, Dorfstraße 223, 25920 Risum-Lindholm Tel.: 04661/3560, Fax: 04661/1042
Nibe Nibe Systemtechnik GmbH, Am Reiherpfahl 3, 29223 Celle Tel.: 05141/7546-0, Fax: 05141/7546-99, Internet: www.nibe.se
Olsberg Olsberg Hermann Everken GmbH, Hüttenstraße 38, 59939 Olsberg Tel.: 02962/805-0, Fax: 02962/805180, Internet: www.olsberg.com
Openfire Rösler Openfire Rösler-Kamine GmbH, Behringerstr. 1-3, 63303 Dreieich-Offenthal Tel.: 06074/8403-0, Fax: 06074/8403-12, Internet: www.rösler-kamine.de
Oranier Oranier Heiz-und Kochtechnik GmbH, Weidenhäuser Straße 1-7, 35075 Gladenbach Tel.: 06462/923-0, Fax: 06462/923349, Internet: www.oranier.com
Poli Keramik Poli Keramik GmbH, Obere Lend 24, A-6060 Hall i.T. Tel.: (+43)5223/56870-0, Fax: (+43)5223/56836, Internet: www.poli-keramik.com
pro Solar pro Solar Energietechnik GmbH, Kreuzäcker 12, 88214 Ravensburg Tel.: 0751/36100, Fax: 0751/361010, Internet: www.pro-solar.de
Rembserhof Rembserhof Keramik, Forsthaus Rembserhof, 56235 Ransbach-Baumbach Tel.: 02623/2648, Fax: 02623/4712, Internet: www.rembserhof.de
Rika Rika Metallwarenges. mbH & Co.KG, Müllerviertel 20, A-4563 Micheldorf Tel.: (+43)7582/686-41, Fax: (+43)7582/686-43, Internet: www.rika.at
Rink Rink-Kachelofen GmbH, Am Klangstein 18, 35708 Haiger Tel.: 02771/30030-0, Fax: 02771/3003029, Internet: www.rink-kachelofen.de
Rüegg Rüegg Cheminée AG, Schwäntenmos 4, CH-8126 Zumikon/Zürich Tel.: (+41)449198282, Fax: (+41)449198290, Internet: www.ruegg-cheminee.com
Scanfire Scanfire Exclusive Feuerstätten GmbH & Co., Weidengrund 10, 32584 Löhne Tel.: 05732/994-0, Fax: 05732/994450, Internet: www.scanfire.de
Schätzle Schätzle Creativ Ofenbau GmbH, Hebelstraße 1, 79183 Waldkirch Tel.: 07681/22526, Fax: 07681/6695, Internet: www.ofenbau.com
Schipp Theo Schipp, August-Jeanmaire-Straße 24, 79183 Waldkirch-Kollnau Tel.: 07681/409320, Fax: 07681/409342, Internet: www.theoschipp.de
Schmid Schmid Feuerungstechnik GmbH & Co.KG, Betonstraße 9, 49324 Melle Tel.: 05422/92279-0, Fax: 05422/92279-79, Internet: www.schmid.st
Scholl Scholl keramik, Kurpfalzstraße 141, 67435 Neustadt/Weinstraße Tel.: 06321/66587, Fax: 06321/66575, Internet: www.scholl-kamine.de
Anhang G: Adressenlisten zu den Herstellerverzeichnissen in Anhang A-F und zum Thema Pflanzenöl (Forts.)
Fabrikat- Firma, Anschrift, Postleitzahl, Ort - Telefon , Fax, Internet
Anhang
211
sht sht – Heiztechnik aus Salzburg GmbH, Rechtes Salzachufer 40, A-5101 Salzburg-Bergheim Tel.: (+43)662/450444-9, Internet: www.sht.at
Skantherm Skantherm GmbH & Co. KG, Lümernweg 188 a, 33378 Rheda-Wiedenbrück Tel.: 05242/9381-0, Fax: 05242/9381-49, Internet: www. skantherm.com
Solution Solution Solartechnik GmbH, Hauptstr. 27, A-4642 Sattledt Tel.: (+43)7244/20280, Fax: (+43)7244/20280-18, Internet:www.sol-ution.com
Sommerhuber Sommerhuber, Resthofstraße 69, A-4400 Steyr Tel.: (+43)7252/893-0, Fax: (+43)7252/893210, Internet: www.sommerhuber.co.at
Spartherm Spartherm Feuerungstechnik GmbH, Maschweg 38, 49324 Melle Tel.: 05422/9441-0, Fax: 05422/944114, Internet: www.spartherm.de
Specht Specht Modulare Ofensysteme GmbH & Co. KG, Bahnhofstr. 2, 35116 Harzfeld-ReddighausenTel.: 06452/929880, Fax: 06452/9298820, Email: [email protected], Internet: www.specht-ofen.de
Stegemann Stegemann, Appelhülsener Str. 39, 48301 Nottuln Tel.: 02502/2315-0, Fax: 02502/6914, Internet: www. kaminbau-stegemann.de
Supra Supra S.A., 28, rue du Général Leclerc, F-67216 Obernai Cedex Tel.: (+33)88951200, Fax: (+33)88951240, Internet : www.supra.fr
Tekon Tekon, Midlicher Straße 70, 48720 Rosendahl Tel.: 02547/311 + 312, Fax: 02547/314, Internet: www.tekon.de
Thermorossi Thermorossi s.p.a. 36011 Arsiero (VI) Italy – Via Grumolo, 4 (Zona Ind.) Fax: (+39)0445/741657, Internet: www.thermorossi.com
Tonangebend Tonangebend Keramikwerkstatt, Vormholzer Straße 9 A, 58456 Witten Tel.: 02302/72386, Fax: 02302/27721, Internet: www.tonangebend.de
Tonart Tonart, Tränkgasse 20, 55278 Undenheim Tel.: 06737/9278, Fax: 06737/9101
Tonwerk Lausen Tonwerk Lausen AG, Hauptstraße 74, CH-4415 Lausen Tel.: (+41)619279555, Fax: (+41)619279558, Internet: www.twlag.ch
Tulikivi Tulikivi Oy Niederlassung Deutschland, Wernher-v.-Braun-Straße 5, 63263 Neu-Isenburg Tel.:0180/5789005, Fax: 06102/741414, Internet: www.tulikivi.de
Wamsler Wamsler Haus- und Küchentechnik GmbH, Gutenbergstraße 25, 85748 Garching Tel.: 089/32084-0, Fax: 089/32084-238, Internet: www.wamsler-web.de
Wanders H.A. Wanders B.V., Amtweg 4, 7077 AL Netterden Tel.: (+31)315/386414, Fax: (+31)315/386201, Internet: www.wanders.com
Waterford Waterford Stanley Ldt, Bilberry, IRL Waterford - Ireland Tel.: (+35)351302300, Fax: (+35)351302375 Internet: [email protected]
Willach Willach KG, Koblenzer Straße 21, 57482 Wenden-Gerlingen Tel.: 02762/5059, Fax: 02762/5140, Internet: www.speckstein.de
Wodtke Wodtke GmbH, Rittweg 55-57, 72070 Tübingen Tel.: 07071/7003-0, Fax: 07071/7003-50, Internet: www.wodtke.com
Wolfshöher Wolfshöher Tonwerke GmbH, Wolfshöhe, 91233 Neunkirchen a. Sand
Wotan Wotan Heizeinsätze GmbH, Heinrich-Hertz-Straße 13, 48599 Gronau Tel.: 02562/818580, Fax: 02562/818578, Internet: www.wotan-heizeinsaetze.de
Ziegler Ziegler Ofen, Wetzawinkel 33, A-8200 Gleisdorf Tel.: (+43)3112/2977, Fax: (+43)3112/29774, Internet: www.zieglerofen.at
Hersteller von Zentralheizungskesseln (Anschriften zu Herstellerverzeichnis in Anhang D):
Agroflamm Agroflamm Feuerungstechnik GmbH, Bahnhofstrasse 55 – 59, 51491 Overath – Untereschenbach Tel.: 02204 / 974414, Fax: 02204 / 974426, Internet: www.agroflamm.de
Ala Talkkari Ala Talkkari cy. Büro Deutschland, Lindenallee 11, 39646 Oebisfelde Tel.: 0179/6777164, Fax: 039002/98582
Anhang G: Adressenlisten zu den Herstellerverzeichnissen in Anhang A-F und zum Thema Pflanzenöl (Forts.)
Fabrikat- Firma, Anschrift, Postleitzahl, Ort - Telefon , Fax, Internet
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
212
AM Energy Agromechanika v.o.s., Netolická ul., 38402 Lhenice Tel.: (+42) 0388321280, Fax: (+42) 0388321280, Internet: www.agromechanika.cz
Arca Arca Heizkessel GmbH, Sonnenstraße 9, 91207 Lauf Tel.: 0 91 23 / 84 581, Fax: 0 91 23 / 84 582, Internet: www.arca-heizkessel.de
Atmos Atmos Vertrieb – Deutschland, Eichenring 66, 84562 Mettenheim Tel.: 08631/379612, Fax: 08631/15862, Internet: www.atmos.cz
Austroflamm Austroflamm, Gfereth 101, A-4631 Krenglbach Tel.: (+43)7249/464430, Fax: (+43)7249/46636, Internet: www.austroflamm.com
Axiom Axiom e.K., Antdorferstr. 2, 82362 Weilheim Tel.: 0881/9279194, Fax: 0881/9279195, Internet: www.axiom-wt.de
Baxi Smedevej, DK 6880 Tarm Tel.: (+45)97371511, Fax: (+45)97372434, Internet: www.baxi.dk
BBT Buderus BBT Thermotechnik GmbH, Buderus Deutschland, Postfach 1220, 35522 Wetzlar Tel.: 06441/418-0, Fax: 06441/45602, Internet: www.heiztechnik.buderus.de
BGF BGF Heizsysteme GmbH, Oberfeistritz 9, A-8184 Anger Tel.: (+43)3175/30088, Fax: (+43)3175/30088-75, Internet: www.bgf.at
Binder Binder Josef, Maschinenbau und Handelsges. m.b.H., Mitterdorfer Str. 5, A-8572 Bärnbach Tel.: (+43)3142/22544-0, Fax: (+43)3142/22544-16, Internet: www.binder-gmbh.at
Biogen Biogen Heiztechnik GmbH, Plainburgerstraße 503, A-5084 Großgmain Tel.: (+43)6247/7259, Fax: (+43)6247/8796
Biotech Biotech Energietechnik GmbH, Furtmühlstr. 32, A-5101 Bergheim bei Salzburg Tel.: (+43)662/454072-0, Fax: (+43)662/454072-50, Internet: www.biotech.or.at
Brötje August Brötje GmbH, August-Brötje-Str. 17, 26180 Rastede Tel.: 04402/80-0, Fax: 04402/80-583, Internet: www.broetje.de
Brunner Ulrich Brunner GmbH, Zellhuber Ring 17-18, 84307 Eggenfelden Tel.: 08721/771-0, Fax: 08721/77110, Internet: www.brunner.de
Capito Capito Verwaltungs GmbH, Mühlenbergstr. 12, 57290 Neunkirchen Tel.: 02735/760120, Fax: 02735/770908, Internet: www.capito-gmbh.de
CN Maskinfabrik CN Maskinfabrik A/S, Internet: www.cn-maskinfabrik.dk Deutsche Vertretung: Frank Christiansen, Schiol 9, 24972 Steinbergkirche Tel.: 04632/876905, Fax: 04632/8765905, Internet: www.mit-holz-heizen.de
Compello Sonnenkraft GmbH, Industriepark, A-9300 St. Veit/Glan Tel.: (+43)4212/45010, Fax: (+43)4212/45010-377, Internet: www.sonnenkraft.com
Cormall Cormall A/S Maskinfabrikken, Tornholm 3, DK-6400 Sønderborg Tel.: (+45)74486111, Fax: (+45)74486120, Internet : www.cormall.dk
CTC CTC Heizkessel Wärmetechnik K. Berthold, Friedhofsweg 8, 36381 Schlüchtern-Wallroth Tel.: 06661/4697, Fax: 06661/71114, Internet: www.ctc-heizkessel.de
Dan Trim DanTrim A/S, Bødkervej 2, DK-7480 Vildbjerg Tel.: (+45)97133400, Fax: (+45)97133466, Internet: www.dantrim-dk
De Dietrich De Dietrich GmbH, Rheiner Str. 151, 48282 Emsdetten Tel.: 02572/23-5, Fax: 02572/23-102, Internet: www.dedietrichheiztechnik.de
EcoTec EcoTec värmesystem AB, Box 2103, SE-51102 Skene Tel.: (+46)320/209340, Internet: www.ecotec.net
Eder Eder GmbH, A-5733 Bramberg, Weyer Straße 350 Tel.: +43(0) 65667366, Fax: +43(0) 6566/8127, Internet: www.eder-kesselbau.at
ELCO ELCO GmbH, Dreieichstr. 10, 64546 Mörfelden-Walldorf Tel.:06105/968-0, Fax: 06105/968-119, Internet: www.elco.net
Endreß Endreß Metall- und Anlagenbau GmbH, Industriestr. 18, 91593 Burgbernheim Tel.: 09843/988244, Fax: 09843/988246, Internet: www.endress-feuerungen.de
Anhang G: Adressenlisten zu den Herstellerverzeichnissen in Anhang A-F und zum Thema Pflanzenöl (Forts.)
Fabrikat- Firma, Anschrift, Postleitzahl, Ort - Telefon , Fax, Internet
Anhang
213
Energietechnik Ebert Inhaber: Sven Ebert, Am Weiher 13, 17121 Trantow OT ZarrentinTel.: 039998/10258, Fax: 039998/31372, Internet: www.energietechnik-ebert.de
Enickl Ing. Friedrich Enickl, Nöckhamstraße 3, A-4407 Dietachdorf Tel.: (+43)7252/38267, Fax: (+43)7252/38267-13, Internet: www.hackschnitzelheizung.com
En-Tech En-Tech GmbH, Gewerbezone 3, A-9300 St. Veit/Glan Tel.: (+43)4212/72299-0, Fax: (+43)4212/72299-30, Internet: www.en-tech.at
Eszmeister Eszmeister GmbH, Seuttergasse 50, A-2492 Eggendorf Tel.: (+43)2622/73458, Fax: (+43)2622/73458-19, Internet : www.eszmeister.at
ETA ETA Heiztechnik GmbH, Gewerbepark 1, A-4716 Hofkirchen an der Trattnach Tel.: (+43)734/2288-0, Fax: (+43)7734/228822, Internet: www.eta.co.at
Ferro Ferro Wärmetechnik, Am Kiefernschlag 1, 91126 Schwabach Tel.: 09122/9866-0, Fax: 09122/986633, Internet: www.ferro-waermetechnik.de
Fischer Georg Fischer GmbH & Co., Heidenheimer Straße 63, 89302 Günzburg Tel.: 08221/9019-0, Fax: 08221/901968, Internet: www.fischer-heiztechnik.de
Forster Forster Heiztechnik, HWS R. Dörl, Inselstraße 4, 03149 Forst (Lausitz) Tel.: 03562/662072, Fax: 03562/662050, Internet: www.forsterheiztechnik.de
Fröling /A Fröling Heizkessel- und Behälterbau GmbH, Industriestraße 12, A-4710 Grieskirchen Tel.: (+43)7248/606, Fax: (+43)7248/606600 Internet: www.froeling.com
Gerco Gerco Apparatebau GmbH, Zum Hilgenbrink 50, 48336 Sassenberg Tel.: 02583/9309-0, Fax: 02583/930999, Internet: www.gerco.de
Gerlinger Biokompakt Heiztechnik GmbH, Froschau 79, A-4391 Waldhausen Tel.: (+43)7260 4530, Fax: (+43)7260 45309, Internet: www.biokompakt.com
Gilles Gilles Energie- und Umwelttechnik GmbH, Koaserbauer Straße 16, A-4810 Gmunden Tel.: (+43)7612/737600, Fax: (+43)7612/7376017, Internet: www.gilles.at
Graner Graner Kesselbau, Holderäckerstraße 3, 70839 Gerlingen Tel.: 07156/21058, Fax: 07156/27156, Internet: www.graner-kesselbau.de
Grimm Fritz Grimm Heizungstechnik GmbH, Bäumlstraße 26, 92224 Amberg Tel.: 09621/81267, Fax: 09621/85057, Internet: www.grimm-heizung.de
Guntamatik Guntamatic Heiztechnik GmbH, Bruck-Waasen 7, A-4722 Peuerbach Tel.: (+43)7276/2441-0, Fax: (+43)7276/3031 Internet: www.guntamatic.com
Hager Hager Energietechnik GmbH, Laaer Straße 110, A-2170 Poysdorf Tel.: (+43)2552/2110-0, Fax: (+43)2552/2110-6, Internet: www.hager-heizt.at
Hamech Zaklady Maszynowe Hamech, 17-200 Hajnòwka UL. A. Krajowej 3 Tel.: (+48) 856826264, Fax: (+48)856822207, Internet: www.hamech.pl
Hargassner Hargassner Holzverbrennungsanlage, Gunderding 8, A-4952 Wenig Tel.: (+43)7723/5274, Fax: (+43)7723/52745, Internet: www.hargassner.at
HDG Bavaria HDG Bavaria GmbH, Heizsysteme für Holz, Siemensstraße 6 und 22, D-84323 Massing Tel.: 08724/897-0, Fax: 08724/8159, Internet: www.hdg-bavaria.com,
Heitzmann Heitzmann AG Energietechnik, Gewerbering, CH-6105 Schachen Tel.: (+41)41/4996161, Fax: (+41)41/4996162, Internet: www.heitzmann.ch
Heizomat Heizomat-Gerätebau GmbH, Maicha 21, 91710 Gunzenhausen Tel.: 09836/9797-0 , Fax: 09836/9797-97 Internet: www.heizomat.de
Herlt Christian Herlt Dipl.-Ing., An den Buchen, 17194 Vielist Tel.: 03991/167995, Fax: 03991/167996 Internet: www.herlt.eu
Herz Herz Feuerungstechnik GmbH, Sebersdorf 138, A-8272 Sebersdorf Tel.: (+43)3333/2411-0, Fax: (+43)3333/241173, Internet: www.herz-feuerung.com
Hestia Hestia GmbH Zillenberg, Kappelstr. 12, 86510 Ried bei Mering Tel.: 08208/1264, Fax: 08208/1514, Internet: www.hestia.de
Anhang G: Adressenlisten zu den Herstellerverzeichnissen in Anhang A-F und zum Thema Pflanzenöl (Forts.)
Fabrikat- Firma, Anschrift, Postleitzahl, Ort - Telefon , Fax, Internet
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
214
HMS HMS Heiztechnik, Eichbichl, A-5121 Tarsdorf Tel.: (+43)6278/20345, Fax: (+43)6278/20345-67, Internet: www.hms-heiztechnik.at
HOBAG HOBAG-Brienz AG, Lauenenstraße 51, CH-3855 Brienz Tel.: (+41)33/9521220, Fax: (+41)33/9521229, Internet: www.hobag.ch
Hofmeier Hofmeier Heizkessel, Schlickelder Str. 76, 49479 Ibbenbüren Tel.: 05451/4001, Fax: 05451/4002, Internet: www.hofmeier-heizkessel.de
Hohmann Hohmann Klose GmbH, Dorfstraße 36, 77767 Appenweier Tel.: 07805/910820, Fax: 07805/2078, Internet: www.hohmann-klose.de
Hoval Hoval Deutschland GmbH, Karl-Hammerschmidt-Str. 45, 85609 Aschheim-DornachTel.: 089/922097-0, Fax: 089/922097-77, Internet: www.hoval.de
HS-Tarm HS-Tarm, Sandstraße 30, 04860 Torgau/Süptitz Tel.: 03421/902611, Fax: 03421/714872, Internet: www.holzheizkessel.info
HT Engineering Ottowitz Biomassetechnik, Im Winkel 15, A-6850 Dornbirn Tel.: (+43)5572/33025, Fax: (+43)5572/330254
IMB IMB Industrieofen- und Maschinenbau Jena GmbH, Camburger Str. 68, 07743 Jena Internet: www.imb-jena.com
Iwabo Naturwärme GmbH Mühlau, Chemnitzer Str. 71, 09212 Limbach-Oberfrohne Tel.: 03722/505700, Fax: 03722/505702, Internet: www. naturwaermetechnik.de
Janfire Janfire AB, Factory: slättertorpsgatan 3, Box 194, 66224 Åmål Internet: www.janfire.com
Jämä Jämä Werksvertretung Deutschland, 02763 Zittau Tel.: 03583/510508, Fax: 03583/514599, Internet: www.jamatek.de
KÖB & Schäfer KÖB & Schäfer GmhH, Flotzbachstr. 33, A-6922 Wolfurt Tel.: (+43)5574/6770-0, Fax: (+43)5574/65707, Internet: www.koeb-schaefer.com
Künzel Paul Künzel GmbH & Co, Ohlrattweg 5, 25497 Prisdorf Tel.: 04101/7000-0, Fax: 04101/700040, Internet: www.kuenzel.de
KWB KWB – Kraft und Wärme aus Biomasse GmbH, Industriestr. 235, A-8321 St. Margarethen/Raab Tel.: (+43)3115/6116-0, Fax: (+43)3115/61164, Internet: www.kwb.at
Lignotherm Lignotherm Heizsysteme GmbH, Gewerbestraße 5, A-9851 Lieserbrücke Tel.: (+43)4762/36880, Fax: (+43)4762/36886, Internet: www.lignotherm.at
Limbacher Limbacher Maschinen- und Anlagenbau, Schulstr. 39, 91608 Geslau Tel.: 09867/9789532, Fax: 09867/978534, Internet: www.hackschnitzelfeuerungen.de
Lopper Lopper Kesselbau GmbH, Rottenburger Straße 7, 93352 Rohr/Alzhausen Tel.: 08783/9685-0, Fax: 08783/968520, Internet: www.lopper.ch
Manglberger Manglberger Heizungsbau GmbH, Unterweitzberg 8, A-5188 Hochburg-Ach Tel.: (+43)7727/35167, Fax: (+43)7727/35185
Mbio MBIO – energiteknik AB, Industrivägen 18, 36032 Gemla Tel.: 0470/67100, Fax: 0470/67150, Internet: www.mbio.se
Müller Müller AG Holzfeuerungen, Bechburgerstraße 21, CH-4710 Balsthal Tel.: (+41)62/3861616, Fax: (+41)62/3861615, Internet: www.mueller-holzfeuerungen.ch
Nolting Nolting Holzfeuerungstechnik GmbH, Wiebuschstr. 15, 32760 Detmold Tel.: 05231/9555-0, Fax: 05231/955555, Internet: www.nolting-online.de
Oertli Rohleder Oertli Rohleder Wärmetechnik GmbH, Raiffeisenstraße 3, 71696 Möglingen Tel.: 07141/2454-0, Fax: 07141/2454-88, Internet: www.oertli.de
Olymp Olymp – OEM Werke GmbH, Olympstr. 10, A-6430 Ötztal-Bahnhof Tel.: (+43)5266/8910-0, Fax: (+43)5266/8910-825, Internet: www.olymp.at
ÖkoFen ÖkoFen GmbH, Mühlgasse 9, A-4132 Lembach Tel.: (+43)7286/7450, Fax: (+43)7286/7450-10, Internet: www.pelletsheizung.at
Anhang G: Adressenlisten zu den Herstellerverzeichnissen in Anhang A-F und zum Thema Pflanzenöl (Forts.)
Fabrikat- Firma, Anschrift, Postleitzahl, Ort - Telefon , Fax, Internet
Anhang
215
Palazzetti Palazzetti Lelio spa, Via Roveredo 103, I-33080 Porcia (PN) Tel.: (+39)434/922922, Fax: (+39)434/922355, Internet: www.palazzetti.it
Paradigma Energie- und Umwelttechnik GmbH & Co. KG, Ettlinger Straße 30, 76307 Karlsbad Tel.: 07202/922-0, Fax: 07202/922-100, Internet: www.paradigma.de
Passat Deutsche Kornkraft GmbH, Erbpachtstr. 29, 44287 Dortmund Tel.: 0231/959857-0, Fax: 0231/95985-80, Internet: www.passat.dk
Pellx pel-lets Innovative Heiztechnik GmbH, Theodor-Neutig-Str. 37, 28757 Bremen Tel.: 0421/654400, Fax: 0421/663361, Internet: www.pellx.net
Perhofer Perhofer GesmbH, Waisenegg 115, A-8190 Birkfeld Tel.: (+43)3174/3705, Fax: (+43)3174/37058, Internet: www.biomat.at
P & H Energy P & H Energy A/S, Bjôrnevej 8, DK-7800 Skive Tel.: (+45)7023/8811, Fax: (+45)7023/8812, Internet: www.ph-energy.dk
Ponast Ponast spol. sr.o., Na Potüèkách 163, 75701 Valašskè Meziøièi Tel.: (+42)571/688111, Fax: (+42)571/688115, Internet: www.ponast.cz
Pro Solar Pro Solar Energietechnik GmbH, Kreuzäcker 12, 88214 Ravensburg Tel.: 0751/36100, Fax: 0751/361010, Internet: www.pro-solar.de
Reka Maskinfabrikken REKA A/S, Vestvej 7, DK-9600 Åars Tel.: (+45)98624011, Fax: (+45)98624071, Internet: www.reka.com
Rennergy Rennergy Systems AG, Einöde 50, 87474 Buchenberg Tel.: 08378/9236-0, Fax: 08378/9236-29, Internet: www.rennergy.de
SBS SBS Heizkessel GmbH, Carl-Benz-Straße 17-21, 48268 Greven Tel.: 02575/3080, Fax: 02575/30829, Internet: www.sbs-heizkessel.de
Schmid Schmid AG, Hörnlistr. 12, CH-8360 Eschlikon Tel.: (+41)719737373, Fax: (+41)719737370, Internet: www.holzfeuerung.ch
sht sht – Heiztechnik aus Salzburg GmbH, Rechtes Salzachufer 40, A-5101 Salzburg-Bergheim Tel.: (+43)662/450444-0, Fax: (+43)662/450444-9, Internet: www.sht.at
Sieger Sieger Heizsysteme GmbH, Eiserfelder Str. 98, 57072 Siegen Tel.: 0271/2343-0, Fax: 0271/2343-222, Internet: www.sieger.net
Solarfocus Solarfocus GmbH, Werkstraße 1, A-4451 St. Ulrich/Steyr Tel.: (+43)7252/50002-0, Fax: (+43)7252/50002-10, Internet: www.solarfocus.at
Solarvent Solarvent Biomasse-Heizsysteme GmbH, Aschaffenburger Str. 57, 63743 Aschaffenburg Tel.: 06021/4464225, Fax: 06021/4464220, Internet: www.solarvent.de
Solvis Solvis GmbH & Co.KG, Grotrian-Steinweg-Str. 12, 38112 Braunschweig Tel.: 0531/28904-0, Fax: 0531/28904-100, Internet: www.solvis.de
Sommerauer SL – Technik GmbH, Trimmelkam 113, A-5120 St. Pantaleon Tel.: (+43)6277/7804, Fax: (+43)6277/7818, Internet: www.sl-heizung.at
Sonnergie Sonnergie GmbH, Panoramastr. 3, 72414 Rangendingen-Höfendorf Tel.: 07478/9313100, Internet: www.sonnergie.de
Sonnig Sonnig – solar GmbH, Energiepark 10-14, 91732 Merkendorf Tel.: 01805/7666-44, Fax: 01805/7666-22, Internet: www.sonnig-solar.de
Sonnys Sonnys Maskiner AB, S-46740 Grästorp Tel.: 0514/10505, Fax: 0514/51878, Internet: www.sonnys.se
Spänex Spänex GmbH, Otto-Brenner-Str. 6, 37170 Uslar Tel.: 05571/304-0, Internet: www.spaenex.de
Strebel Strebelwerk GmbH, Wiener Str. 118, A-2700 Wiener Neustadt Tel.: (+43)2622/23555-0, Fax: (+43)2622/23555-64, Internet: www.strebel.at
Thermorossi Thermorossi s.p.a. – 36011 Arsiero (VI) Italy – Via Grumolo, 4 (Zona Ind.) Fax: (+39)445741657, Internet: www.thermorossi.com
Anhang G: Adressenlisten zu den Herstellerverzeichnissen in Anhang A-F und zum Thema Pflanzenöl (Forts.)
Fabrikat- Firma, Anschrift, Postleitzahl, Ort - Telefon , Fax, Internet
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
216
Twin Heat Twin Heat, Hans-Jürgen Helbig GmbH, Pappelbreite 3, 37176 Nörten-Hardenberg Tel.: 05503/9974-0, Fax: 05503/9974-74, Internet: www.helbig-gmbH.de
Viessmann Viessmann Werke, Viessmannstr. 1, 35105 Allendorf Tel.: 06452/70-0, Fax: 06452/702780, Internet: www.viessmann.de
Vigas Vigas, RS Immo Pro GmbH, Im Eichengrund 28, 46414 Rhede Tel.: 02872/949091, Fax: 02872/949023, Internet: www.vigas.de
Viva Solar Viva Solar Energietechnik GmbH, Otto-Wolff-Str. 12, 56626 Andernach Tel.: 02632/96630, Fax: 02632/96632, Internet: www.vivasolar.de
Wagner Wagner & Co Solartechnik GmbH, Zimmermannstr. 12, 35091 Cölbe Tel.: 06421/8007-0, Fax: 06421/8007-22, Internet: www.wagner-solartechnik.de
Wallnöfer H.F. Gmbh
Gewerbezone 110, I-39026 Prad am Stj., Italy (BZ)Tel.: (+39)0473/616361, Fax: (+39)0473/617141, E-Mail: [email protected]
Windhager Windhager Zentralheizung, Deutzring 2, 86405 Meitingen Tel.: 08271/8056-0, Fax: 08271/805630, Internet: www.windhager.com
Wolf Wolf Klimatechnik GmbH, Eduard Haas-Str. 44, A-4034 Linz, Tel.: (+43)732/385041-0, Fax: (+43)732/385041-27
WVT WVT Wirtschaftliche Verbrennungs-Technik GmbH, Bahnhofstraße 55-59, 51491 Overath-Untereschbach Tel.: 02204/9744-0, Fax: 02204/974427, Internet: www.bioflamm.de
Xolar Xolar Öko-Haustechnik, Ganghofer Str. 5, 93087 Alteglofsheim Tel.: 09453/9999317, Internet: www.xolar.at
Zima Zimatech GmbH, Lochmatt 6, 77880 Sasbach Tel.: 07841/64077-0, Fax: 07841/5687
ZWS ZWS GmbH, Pascalstr. 4, 47504 Neukirchen-Vluyn Tel.: 02845/80600, Fax: 02845/8060600, Internet: www.zws.de
Hersteller von Vergasungsanlagen (Anschriften zu Herstellerverzeichnis in Anhang E):
A.H.T. A.H.T. Pyrogas, Technologie Park Bergisch Gladbach, Friedrich-Ebert-Strasse Haus 56, 51429 Bergisch Gladbach Tel.: 02204/842130, Fax: 02204/842131, E-Mail: [email protected], Internet: www.pyrogas.de
Ankur Ankur-Vergaser, Vertrieb über BME GmbH, Deimel 1, 84329 Wurmannsquick Tel.: 09954/90240, E-Mail: [email protected]
Biomass Heatpipe Reformer
HS Energieanlagen GmbH, Am Lohmühlbach 21, 85356 Freising Tel.: 08161/9796-0, Fax: 08161/9796-49, Internet: www.heatpipe-reformer.de
DreBe DreBe GmbH, Ruderatshofener Straße 4, 87640 Altdorf / Biessenhofen Tel.: 08342/897974, Fax: 08342/918144, Internet: www.drebegmbh.de
Gürtner Gürtner GmbH, Holz- und Biogastechnik, Ellenbach 1, 86558 Hohenwart Tel.: 08443/327, Fax: 08443/8471, Internet: www.guertnernaturenergie.de
Hörmann Hörmann Energietechnik GmbH & Co.KG, Rudolf-Hörmann-Straße 1, 86807 Buchloe Tel.: 08241/9682-80, Fax: 08241/9682-89, Internet: www.hoermann-energie.de
Joos Kontakt: SES - Sustainable Engineering Solutions, Waldhornstraße 30, 76131 Karlsruhe Tel.: 0721/359110, Fax: 0721/359110, Internet: www.sesolutions.de
Kuntschar + Schlüter Energietechnik Kuntschar + Schlüter GmbH, Unterm Dorfe 8, 34466 Wolfhagen-Ippinghausen Tel.: 05692/9880-0, Fax: 05692/9880-20, Internet: www.kuntschar-schlueter.de
Mastergas Mastergas GbR, Im Knick 1c, 27777 Ganderkesee Tel.: 04222/807865, Fax: 04222/946335, Internet: www.mastergas.de
Mothermik Mothermik GmbH, Industriestraße 3, 56291 Pfalzfeld Tel.: 06746/8003-0, Fax: 06746/8003-13, Internet: www.mothermik.de
NRP NRP Natur-Rohstoff-Pyrolyse GmbH, An der Aitrangerstraße 7, 87647 Unterthingau Tel.: 08377/1590, Fax: 08377/1599, Internet: www.holzvergaser-nrp.de
Anhang G: Adressenlisten zu den Herstellerverzeichnissen in Anhang A-F und zum Thema Pflanzenöl (Forts.)
Fabrikat- Firma, Anschrift, Postleitzahl, Ort - Telefon , Fax, Internet
Anhang
217
Pyroforce Pyroforce Energietechnologie AG, CH-6020 Emmenbrücke Tel.: 0041/4142044-33, Internet: www.pyroforce.ch
T & M T & M Engineering GmbH, T & M consulting, GW Seehäuserstrasse, 06567 Bad Frankenhausen Tel.: 034671/62000, Fax: 034671/62001, Internet: www.TMEngineering.de
Hersteller von Stirlingtechnologien (Anschriften zu Herstellerverzeichnis in Anhang F):
Epas Epas ressourcenschonende Produkte GmbH, Zweinaundorfer Str. 207, 04316 Leipzig Tel.: 0341/990-3843, Fax: 0341/990-4003, Internet: www.epas-gmbh.com
Hoval Hoval GmbH, Karl Hammerschmidt-Str. 45, 85609 Aschheim-Dornach Tel.: 089/922097-0, Fax: 089/922097-77, Internet: www.hoval.de
KWB KWB Kraft und Wärme aus Biomasse GmbH, Industriestraße 235, A-8321 St. Margarethen/Raab Tel.: +43(0)3115/6116-0, Fax: +43(0)3115/6116-4, Internet: www.kwb.at
Mawera Mawera Holzfeuerungsanlagen Gesellschaft mbH, Neulandstraße 30, A-6971 Hard am Bodensee Tel.: +43(0)5574/74301-0, Fax: +43(0) 5574/74301-20, Internet: www.mawera.com
Solo Solo Stirling GmbH, Stuttgarter Str. 41, Postfach 600152, 71050 Sindelfingen Tel.: 07031/301-0, Internet: www.stirling-engine.de
Stirling Power Stirling Power Module Energieumwandlungs GmbH, Nikolaus Schönbacher Strasse 7, A-8052 Graz Tel.: +43(0)316/581427, Fax: +43(0) 316/581427, Internet: www.stirlingpowermodule.com, arbeitet mit Fa. KWB zusammen
Sunmachine Sunmachine Vertriebsgesellschaft MbH, Am Riedbach 1, 87499 Wildpoldsried Tel.: 08304/92933-20, Fax: 08304/92933-21. Internet: www.sunmachine.com
BHKW-Module:
AETRA AETRA GmbH Pflanzenöltechnik, Fürstenweg 1, D-33102 Paderborn Tel.: 03030/689-277, Internet: www.aetra.de
BesT BesT BioEnergieTann GmbH, Eiberger Str. 2, D-84367 Zimmern Tel.: 08572/9606-50, Fax: 08572/960666, Internet: www.bausem.de
BIOteck-Nord BIOteck-Nord, Altes Moor 2, D-49179 Ostercappeln Tel.: 05475/9599996, Fax: 05475/9599997,Internet: bioteck.de
Burkhardt Burkhardt GmbH, Kreutweg 2, D- 92360 Mühlhausen Tel.: 09185/9401-0, Fax: 09185/9401-50, Internet: www.burkhardt-gmbh.de
EVG Sulzberg EVG Sulzberg, Ried 8, D-87477 Sulzberg Tel.: 08376/920721, Fax: 08376/920723, Internet: www.Pflanzenoeltreibstoffe.de
Euroenergie Euroenergie AG, Billstrasse 28, D-20539 Hamburg Tel.: 04081978466, Fax: 04081978467, Internet: www.euroenergie.de
Giese Giese Energie- und Regeltechnik GmbH, Huchenstr. 3, D-82178 Puchheim Tel.: 089/8001551, Fax: 089/801849, Internet: www.giese-gmbh.de
Greenpower Greenpower, Kreuzleweg 22, D-87459 Pfronten Tel.: 08363/928836, Fax: 08363/928762, Internet: www.greenpower-compact.de
Hausmann Hausmann, Lackiererei Karosserie, Am Angertor 3, D-97618 Wülfershausen Tel.: 09762/506, Fax: 09762/506
Henkelhausen Henkelhausen GmbH & Co. KG, Hafenstr. 51, D-47809 Krefeld Tel.: 02151/574-207, Fax: 02151/574-112, Internet: www.henkelhausen.com
Ineatec Ineatec GmbH, Heßheimer Weg 3, D-97753 Karlstadt Tel.: 09353/9830-0, Fax: 09353/983-11, Internet: www.ineatec.de
KPM KPM, Pflanzenöl-Marine-Motoren Krahwinkel, Ahlershof 18, D-56112 Lahnstein Tel.: 02621/40550, Fax: 02621/18398, Internet: www.krahwinkel-kpm.de
KSW Bioenergie KSW Bioenergie GmbH, Herkulesstrasse 1-7, D-45127 Essen Tel.: 0228/987700, Fax: 0228/9877020
Anhang G: Adressenlisten zu den Herstellerverzeichnissen in Anhang A-F und zum Thema Pflanzenöl (Forts.)
Fabrikat- Firma, Anschrift, Postleitzahl, Ort - Telefon , Fax, Internet
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
218
Alfred Kuhse Alfred Kuhse GmbH, An der Kleinbahn 39, D-21423 Winsen Tel.: 04171/798-0, Fax: 04171/798-117, Internet: www.kuhse.de
KW Energie Technik KW Energie Technik, Neumarkter Str.157, D-92342 Freystadt Tel.: 09179/96434-0, Fax: 09179/96434-29, Internet: www.kw-energietechnik.de
Lambda Lambda GmbH & Co. KG Gewerbestr. 22, D-83404 Ainring Tel.: 08654/77161-50, Fax: 08654/77161-40, Internet: www.lambda-gmbh.de
Lindenberg-Anlagen Lindenberg-Anlagen GmbH, Auf der Grefenfurth 25-27, 51503 Rösrath, Tel.: 02205/8009-0, Fax: 02205/8009-109, Internet: www.lindenberg-anlagen.de
MANN Naturenergie
MANN Naturenergie GmbH & Co. KG, Schulweg 8-14, D-57520 Langenbach/Westerwald Tel.: 02661/6262-0, Fax: 02661/6262-12, Internet: www.mann-energie.de
Mühlenheider Energieanlagen
Mühlenheider Energieanlagen, Mühlheide 14, D-32351 Stemwede Tel.: 05773/9114-0, Fax: 05773/9114-11, Internet: www.muehlenheider-energie.de
MWS MWS Löschenkohl & Mitter Motorenwerk Schönebeck GmbH, Barbarastraße 9, D-39218 Schönebeck Tel.: 03928/454 250, Fax: 03928/454 613
Natur-Energie-Technik
Natur-Energie-Technik, Dosch & Stumpf G.b.R., Bocksbeutelstraße 2, D-97337 Dettelbach Tel.: 09324/980-899, Fax: 09324/980-811
Naturpower Naturpower Pflanzenöltechnik, Weinberge 26, D-15806 Zossen Tel.: 03377/302307, Fax: 03377-302308, Internet: www.naturpower.de
ÖkoTec-Europe ÖkoTec-Europe GmbH, Rosengartenweg 6, D-34582 Borken-Großenenglis Tel.: 05682/731895, Fax: 05682/5868, Internet: www.oekotec-europe.de
Optimess Optimess GmbH, Gewerbepark Keplerstr. 33, D-07549 Gera Tel.: 0365/5516572, Fax: 0365/5526334 Internet: www.optimess.net
Riemag Riemag, Parksteiner Str. 13, Industriegebiet Hütten, D-92655 Grafenwöhr Tel.: 09641/9260030, Fax: 09641/9260036
SEVA SEVA Energie AG, Europa-Allee 14, D-49685 Emstek Tel.: 04473/9281-0, Fax: 04473/9281-10, Internet: www.seva.de
SKL Motor SKL Motor GmbH, Friedrich-List-Strasse 8, D-39122 Magdeburg Tel.: 0391/4032-0, Fax: 0391/4032-382, Internet: www.skl-motor.de
StarmoTec StarmoTec Energie Systeme, Rosenstraße 1, D- 86495 Eurasburg Tel.: 08208/9599511, Fax: 08208/9599525, Internet: www.starmotec.de
Storimpex Storimpex Bioenergie, Oher Weg 3, D-21509 Glinde Tel.: 040/64226422, Fax: 040/64226416, Internet: www.storimpex.de
Tippkötter Hubert Tippkötter GmbH Energietechnik ,Velsen 49, D-48231 Warendorf Tel.: 02584/9302-0, Fax: 02584/9302-50, Internet: www.tippkoetter.de
VG Diesel- und Gasmotoren Service Guggemos
VG Diesel- und Gasmotoren Service GmbH Guggemos, Ettenkofen 20, D-84152 Mengkofen Tel.: 08733/8353, Fax: 08733/8369, Internet: www.motoren-guggemos.de
Völkl Völkl Motorentechnik, Einsteinstr. 6, D-95643 Tirschenreuth Tel.: 09631/7024-0, Fax: 09631/7024-40, Internet: www.voelkl.net
VWP VWP, Vereinigte Werkstätten für Pflanzenöltechnologie GbR, Am Steigbühl 2, D-90584 Allersberg Tel.: 09174/2862, Fax: 09174/2621, Internet: www.pflanzenoel-motor.de
Wärtsilä Wärtsilä Deutschland GmbH, Schlenzigstr. 6, D-21107 Hamburg Tel.: 040/75190153, Fax: 040/75190194, Internet: www.wartsila.com
Würz Würz Energietechnik GmbH, Dortmunder Str. 23, D-57234 Wilnsdorf Tel.: 02739/4037-0, Fax: 02739/4037-101, Internet: www.wuerz.com
3 E 3 E GmbH, Schotten 6, D-25554 Nortorf/Wilster Tel.: 04823/92964, Fax: 04823/920761, Internet: www.dreiegmbh.de
Anhang G: Adressenlisten zu den Herstellerverzeichnissen in Anhang A-F und zum Thema Pflanzenöl (Forts.)
Fabrikat- Firma, Anschrift, Postleitzahl, Ort - Telefon , Fax, Internet
Anhang
219
Pflanzenöltaugliche Heizungsbrenner:
Bayerische Ray Bayerische Ray Energietechnik GmbH & Co KG, Dirnismaning 348, D-85738 Garching Tel.: 089/329004-0, Fax: 089/329004-40, Internet: www.bayray.de
Donner Donner – Energiesparende Systeme, Neue Steige 109, D-72138 Kirchentellinsfurt Tel.: 07121/907689, Internet: www.rapsoelbrenner.de
Enertech Enertech GmbH, Adjutantenkamp 18, D-58675 Hemer Tel.: 02372/965-0, Fax: 02372/61240, Internet: www.giersch.de
Kroll Kroll GmbH, Pfarrgartenstraße 46, D-71737 Kirchberg/Murr Tel.: 07144/830-200, Fax: 07144/830-201, Internet: www.kroll.de
Max Weishaupt Max Weishaupt GmbH, Max-Weishaupt-Str. 14, D-88475 Schwendi Tel.: 07353-830, Fax: 07353-83358, Internet: www.weishaupt.de
Ruhr Brenner Ruhr Brenner GmbH, Reichshofstraße 3, D-58239 Schwerte-Westhofen Tel.: 02304/68051, Fax: 02304/63251, Internet: www.ruhrbrenner-online.de
RyllTech RyllTech GmbH, Ryllstraße 1, D-14348 Perleberg Tel.: 08442/958037, Fax: 08442/958038, Internet: www.ryll-tech.de
Saacke Saacke GmbH & Co. KG, Südweststraße 13, D-28237 Bremen Tel.: 0421/6495-0, Fax: 0421/6495-224, Internet: www.saacke.de
Tempratec Tempratec Ltd., Karpfengasse3, D-88400 Biberach Tel.: 07351/58799-0, Fax: 07351/58799-20, Internet: www.tempratec.de
Bezugsquellen für Pflanzenöl (auf Grund der höheren Aktualität wird hier auf laufend ergänzte Internet-Anbieterlisten verwiesen):
www.biokraftstoff-portal.de (→ Adressen, → Händler bzw. → Produzenten bzw. → Tankstellen)
www.biotanke.de (→ Tankstellen, bzw. → Lieferanten)
www.carmen-ev.de (→ Energie, → Bezugsquellen, → Pflanzenöl)
www.fnr.de (→ Adressen, → Grundstoffproduzenten, → Fette, Öle und Biodiesel)
www.rerorust.de (→ Lieferanten für Pflanzenöl, → Tankstellenverzeichnis)
www.tankhexe.de (→ Pöler-Liste, → Tankstellen bzw. → Ölmühlen)
Anhang G: Adressenlisten zu den Herstellerverzeichnissen in Anhang A-F und zum Thema Pflanzenöl (Forts.)
Fabrikat- Firma, Anschrift, Postleitzahl, Ort - Telefon , Fax, Internet
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
220
Anhang H: Informationsstellen für öffentliche Fördermaßnahmen
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR), Hofplatz 1, D-18276 Gülzow, Tel. 03843-6930-0, Fax: 03843-6930-102, Email: [email protected], Internet: www.fnr.de
Technologie- und Förderzentrum (TFZ) im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe, Schulgasse 18, D-94315 Straubing, Tel.: 09421-300-210, Fax.: 09421-300-211, Email: [email protected], Internet: www.tfz.bayern.de
CARMEN e. V. im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe, Schulgasse 18, D-94315 Straubing, Tel.: 09421-960-300, Email: [email protected], Internet: www.carmen-ev.de
Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle, Frankfurter Str. 29-35, D-65760 Eschborn, Tel.: 06196-908-0, Fax: 06196-908-800, Email: [email protected], Internet: www.bafa.de
Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW), Informationszentrum, Palmengartenstraße 5–9, D-60325 Frankfurt am Main,Tel.: 01801/335577, Fax: 069/74312944, Internet: www.kfw-foerderbank.de
Anhang
221
Anhang I: Weiterführende Literatur (Bücher und andere Quellen)
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR): Marktübersicht Pellet-Zentralheizungen und Pelletöfen; 4. Auflage 2007, 123 S.
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR): Marktübersicht Scheitholzvergaserkessel, Scheitholz-Pellet-Kombinationskessel; 5. Auflage 2007, 128 S.
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR): Leitfaden Bioenergie – Planung, Betrieb und Wirtschaftlichkeit von Bioenergieanlagen; 2. Auflage 2005, ISBN 3-00-015389-6; 353 S.
Hartmann, H.; Kaltschmitt, M. (Hrsg.): Biomasse als erneuerbarer Energieträger - Eine technische, ökologische und öko-nomische Analyse im Kontext der übrigen erneuerbaren Energien. Schriftenreihe Nachwachsende Rohstoffe (Band 3, Neubearbeitung), Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (Hrsg.), Landwirtschaftsverlag, Münster-Hiltrup, 2002.
Kaltschmitt, M.; Hartmann, H. (Hrsg.): Energie aus Biomasse - Grundlagen, Techniken und Verfahren. Springer Verlag, Berlin, 2001, 770 S.
Marutzky, R.; Seeger, K.: Energie aus Holz und anderer Biomasse; DRW, Stuttgart, 1999
Nussbaumer, T.; Good, J.; Jenni, A.; Bühler, R.: Automatische Holzheizungen - Grundlagen und Technik. Schweizeri-sches Bundesamt für Energie (Hrsg.), Eigenverlag, Bern 2001; 110 S.
Nussbaumer, T.; Good, J.; Jenni, A.; Bühler, R.; Gabathuler, H. Automatische Holzheizungen - Planung und Ausführung. Schweizerisches Bundesamt für Energie (Hrsg.), Eigenverlag, Bern 2001; 175 S.
Obernberger, I.: Nutzung fester Biomasse in Verbrennungsanlagen unter besonderer Berücksichtigung des Verhaltens aschebildender Elemente; dbv Verlag, Graz, 1997, 348 S.
Pfestorf, K.H.: Kachelöfen und Kamine handwerksgerecht gebaut. Verlag Bauwesen, Berlin, 2000, 5. Aufl.; 272 S.
Remmele E.; Stotz K.: Qualitätssicherung bei der dezentralen Pflanzenölerzeugung - Erhebung der Ölqualität und Umfrage in der Praxis; Berichte aus dem TFZ Nr. 1; 2003, 115 S. (www.tfz.bayern.de)
Hartmann H.; Rossmann P.; Link H.; Marks A.: Erprobung der Brennwerttechnik bei häuslichen Holzhackschnitzel-feuerungen mit Sekundärwärmetauscher; Berichte aus dem TFZ Nr. 2; November 2004, 49 S. (www.tfz.bayern.de)
Stotz K.; Remmele E.: Daten und Fakten zur dezentralen Ölgewinnung in Deutschland; Berichte aus dem TFZ Nr. 3; Januar 2005, 53 S. (www.tfz.bayern.de)
Hartmann H.; Schmid V.; Link H.: Untersuchungen zum Feinstaubausstoß von Holzzentralheizungsanlagen kleiner Leistung; Berichte aus dem TFZ Nr. 4; 2003, 58 S. (www.tfz.bayern.de)
Thuneke K.; Wilharm T.; Stotz K.: Wechselwirkungen zwischen Rapsölkraftstoff und Motorenöl; Berichte aus dem TFZ Nr. 7; Juni 2005, 109 S.
Reisinger K.; Hartmann H.: Wärmegewinnung aus Biomasse - Begleitmaterialen zur Informationsveranstaltung (regelmäßige Beratungsveranstaltung am Technologie und Förderzentrum (TFZ) Straubing; Berichte aus dem TFZ Nr. 8; Juli 2005, 78 S.
Höldrich A.; Hartmann H.; Decker T.; Reisinger K.; Sommer W.; Schardt M.; Wittkopf S.; Ohrner G.: Rationelle Scheitholzbereitstellungsverfahren; Berichte aus dem TFZ Nr. 11; Juli 2006, 274 S. (www.tfz.bayern.de)
Thuneke, K.; Remmele. E.: (2002): Pflanzenölbetriebene Blockheizkraftwerke - Leitfaden. Bayerisches Staatsministerium für Landesentwicklung und Umweltfragen (Hrsg.), München, 2002, Reihe "Materialien", Nr. 170.
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
222
Anhang J: Energieeinheiten und Umrechnungsfaktoren
Vorsätze und VorsatzzeichenKilo k 103 TausendMega M 106 MillionGiga G 109 MilliardeTera T 1012 BillionPeta P 1015 BilliardeExa E 1018 Trillion
Einheiten für Energie und LeistungJoule (J): Energie, Arbeit und WärmemengeWatt (W): Leistung, Energiestrom und Wärmestrom
1 Joule (J) = 1 Newtonmeter (Nm) = 1 Wattsekunde (Ws) = 1 kg m2/s2
Umrechnungsfaktoren(Die Zahlenangaben beziehen sich grundsätzlich auf den Heizwert (Hu))
Häufig gebrauchte Umrechnungsfaktoren:1 PJ = 0,0341 Mio. t SKE1 TWh = 3,6 PJ1 Mio. t SKE = 29,3 PJ
Energieeinheita
a. nicht mehr gebräuchlich: 1 kcal (Kilokalorie) = 4,186 kJ
MJ kWh t SKE kg OE
1 Megajoule (MJ) – 0,278 0,0000341 0,0235
1 Kilowattstunde (kWh) 3,6 – 0,000123 0,00065
1 t Steinkohleneinheit (t SKE) 29.308 8.140 – 689,655
1 kg Öläquivalent (kg OE) (Heizöl) 42,5 11,81 0,00145 –
Anhang
223
Anhang K: Faktoren (F) zur Umrechnung von normierten Massenkonzentrationen auf energiemengenbezogene Emissionen
Berechnungsbeispiel:
gegeben: Emission bei 13 % O2: 200 mg/Nm3
Brennstoff: LaubholzWassergehalt des Brennstoffs: 20 %
gesucht: energiemengenbezogene Emission
Ergebnis: Umrechnungsfaktor: 0,6485 m3/MJ200 mg/Nm3 x 0,6485 m3/MJ = 130 mg/MJ
Umrechnung von MJ auf kWh: 1 kWh = 3,6 MJ
Die Faktoren wurden auf Basis der mittleren Brennstoffzusammensetzung für Laub-/Nadelholz berechnet.
Wassergehaltw
(%)(bezogen auf
Gesamtmasse)
Faktor F
(Nm3/MJ)
Brennstoff:
Laubholz Nadelholz
Bezugssauerstoffgehalt
13 % O2 11 % O2 13 % O2 11 % O2
1012141618202224262830323436384042444648505254565860
0,63640,63850,64080,64320,64580,64850,65140,65440,65760,66110,66480,66870,67300,67750,68250,68780,69360,69990,70690,71450,72290,73220,74260,75430,76760,7827
0,50910,51080,51270,51460,51660,51880,52110,52350,52610,52890,53180,53500,53840,54200,54600,55020,55490,55990,56550,57160,57830,58580,59410,60350,61410,6262
0,66210,66430,66660,66910,67170,67440,67730,68040,68370,68720,69090,69490,69920,70390,70890,71430,72010,72650,73350,74120,74970,75910,76970,78150,79480,8100
0,52970,53140,53330,53520,53730,53950,54180,54430,54690,54970,55270,55590,55940,56310,56710,57140,57610,58120,58680,59300,59980,60730,61570,62520,63580,6480
Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen
224
Anhang L: Faktoren (F) zur Umrechnung von Emissionsangaben bei unterschiedlichem Bezugssauerstoffgehalt
Anwendung:
Eneu = F x Ealt
Berechnungsbeispiel:
gegeben: COalt bei 13 % O2 = 150 mg/Nm3
gesucht: COneu bei 11 % O2
Ergebnis: Umrechnungsfaktor F = 1,250COneu = 1,250 x 150 mg/Nm3 = 188 mg/Nm3
Bezugs-O2-Gehalt
(%)
Emission Eneu
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Em
issi
on E
alt
4 - 0,941 0,882 0,824 0,765 0,706 0,647 0,588 0,529 0,471
5 1,063 - 0,938 0,875 0,813 0,750 0,688 0,625 0,563 0,500
6 1,133 1,067 - 0,933 0,867 0,800 0,733 0,667 0,600 0,533
7 1,214 1,143 1,071 - 0,929 0,857 0,786 0,714 0,643 0,571
8 1,308 1,231 1,154 1,077 - 0,923 0,846 0,769 0,692 0,615
9 1,417 1,333 1,250 1,167 1,083 - 0,917 0,833 0,750 0,667
10 1,545 1,455 1,364 1,273 1,182 1,091 - 0,909 0,818 0,727
11 1,700 1,600 1,500 1,400 1,300 1,200 1,100 - 0,900 0,800
12 1,889 1,778 1,667 1,556 1,444 1,333 1,222 1,111 - 0,889
13 2,125 2,000 1,875 1,750 1,625 1,500 1,375 1,250 1,125 -
mit F =
21 - O2 neu
21 - O2 alt
Recommended
