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Heizen mit Holz, effiziente und umweltfreundliche Feuerungen

Der Brennstoff Holz kann im Vergleich zu anderen Biobrennstoffen  verhältnismäßig einfach und umweltfreundlich genutzt werden. Die Verbrennung von Biomasse wie Holz ist etabliert und wird auch zukünftig eine bedeutende Rolle in der Nutzung erneuerbarer Energien spielen. Effizienz und Umweltfreundlichkeit bleiben die wichtigsten Anforderungen.

Besonders Waldbesitzer sollten über die Möglichkeit einer Holzheizung nachdenken. Die verfügbaren Techniken lassen mittlerweile hohe Funktionssicherheit und Lebensdauern erwarten. Je größer der Wärmebedarf ist, desto eher rechnet sich eine derartige Anlage. Im land- und forstwirtschaftlichen Bereich erscheinen Scheitholz- oder Holzhackschnitzelfeuerungen interessant, da im Vergleich zu Holzpellets eigene Brennstoffe genutzt werden können, um Wohnhäuser und Ställe zu beheizen.
Scheitholzkessel werden vorwiegend im Leistungsbereich bis 50 kW eingesetzt. Sie sind preisgünstiger als Holzhackschnitzelfeuerungen und stellen weniger große Anforderungen an die Brennstoffbereitung und -lagerung. Dafür ist manueller Aufwand für das Beschicken und Betreuen der Feuerung erforderlich. Bei einem Wärmebedarf von mehr als 50 kW oder einem Heizölverbrauch von jährlich mehr als 6.000 l sollte man über automatische Systeme, also Hackschnitzelfeuerungen nachdenken. Hier kann auch die Brennstoffbereitung gut mechanisiert werden. Durch die geringe Größe der Hackschnitzel kann der Wassergehalt durch aktive oder passive Trocknung schneller reduziert werden als bei Scheitholz. So kann auf mehrjährige Brennstofflagerung verzichtet werden.

Scheitholzkessel
Die meisten Scheitholzkessel arbeiten heute nach dem Unterbrand- oder Vergasungsprinzip. Bei diesen sind die Verbrennungsphasen, also die Erzeugung von Holzgasen und deren Verbrennung räumlich voneinander getrennt. Durch sog. „trockene Brennkammern“ und gezielte Luftzufuhr werden Temperaturen von über 1000° C erreicht, was zu sauberem Ausbrand der Schwelgase führt. Die Kessel sind als Spezialkessel nur für das Verbrennen von Scheitholz geeignet. Mit Hilfe elektronischer Regelungen und der Steuerung der Verbrennung über sog. Lambda- Sonden, erreichen die Kessel gute Verbrennungsqualitäten und Wirkungsgrade. Da die dabei freigesetzte Energie häufig nicht direkt genutzt werden kann, sind ausreichend bemessene Wärmespeicher, also gut wärmegedämmte Wasserbehälter einzusetzen (möglichst 80 – 100 l Wasser/kW). Hersteller bieten dazu gut gedämmte Speicher an, es können aber auch gebrauchte Behälter, z.B. ausrangierte Flüssiggastanks als Pufferspeicher verwandt werden.
Die feuerungstechnischen Wirkungsgrade moderne Feuerungen liegen heute bei 90% und darüber. Neben der Art der Feuerung sind Zustand und Form des Brennstoffes wichtig für eine umweltfreundliche und wirtschaftliche Holzverbrennung.

Holzhackschnitzel
Durch die homogene Form von Holzhackschnitzeln und eine so mögliche automatische,  bedarfsgerechte Zufuhr des Brennstoffes, werden gute Feuerungsqualitäten erreicht. Beim Hackschnitzelverfahren ist es wichtig, dass das gesamte System vom Hacken über Lagerung und Förderung bis zur Feuerung gut geplant und aufeinander abgestimmt ist. So muss ein entsprechendes Lager für die Hackschnitzel geschaffen werden, wo das Material möglichst vor Regen geschützt ist und ggf. auch noch trocknen kann.

Automatische Holzhackschnitzelfeuerungen holen sich den benötigten Brennstoff bedarfsgerecht aus entsprechenden Vorratsbehältern. Dies sind entweder Metallbehälter oder gemauerte oder aus Bohlen und Doppel-T-Trägern geschaffene Räume mit entsprechenden Austrageinrichtungen. Bei letzteren werden meistens Austragkreisel mit Blattfedern verwandt. Größere Anlagen mit Leistungen von über 200 kW arbeiten häufig mit Schubböden, wo der Raum auf ganzer Fläche ausgetragen wird.
Da die Hackschnitzelqualität abgesehen von gesiebter Ware stark schwanken kann, sollten robuste Zuführelemente installiert werden, die auch längere Splitter sicher zuführen und nicht so schnell verklemmen. Die Hackschnitzelqualität sollte den Angaben des Herstellers entsprechen. Ausnahmen sollten mit dem Hersteller besprochen werden.
Sprinkleranlagen, Brandschutzklappen, Fall- oder Zellenradschleusen in den Zuführkanälen vermeiden Rückbrände aus den Feuerzonen in den Vorratsbereich.

Welche Art der Feuerung
Bei der Wahl der Feuerung stellt sich zunächst die Frage, wie aufwendig oder komfortabel die Anlage sein soll, bzw. welche Brennstoffe langfristig eingesetzt werden sollen. So bieten einige Hersteller, meistens aus Deutschland, der Schweiz oder Österreich, reine Holzhackschnitzelfeuerungen an, in denen dann vielleicht noch Holzpellets verfeuert werden können. Einige Hersteller haben ihre Feuerungen auch z.B. für Miscanthus freigegeben. Die Fabrikate skandinavischer Hersteller sind meistens für ein größeres Spektrum von Biobrennstoffen freigegeben, die durch geringfügige Veränderungen dann auch Getreide, Strohpellets oder auch Rapskuchen verbrennen können. Wer also langfristig plant, auch andere Biobrennstoffe als Holz zu nutzen, sollte dies bei der Wahl der Feuerung berücksichtigen. Hier sind dann aber jeweils die geltenden Emissionsbestimmungen zu beachten. Sollen abweichende Brennstoffsortimente wie geschreddertes Material eingesetzt werden, das zu einem Großteil aus langen Splittern besteht, sollte dies vor dem Kauf der Anlage mit dem Hersteller oder Lieferanten besprochen werden. 

Was ist bei Installation zu bedenken?
Bei der Wahl Standortes sollte berücksichtigt werden, dass keine langen Wege von einem Hauptlager zum Vorratsbehälter oder -raum zurückzulegen sind und dass die Anlage für die Transportfahrzeuge oder Geräte gut zugänglich ist. Eine Holzfeuerung erfordert größeren Wartungs-, Betreuungs- und Beobachtungsaufwand als Feuerungen für fossile Brennstoffe. Auch weitgehend automatisierte Feuerungen für Pellets oder Holzhackschnitzel müssen betreut, zumindest beobachtet werden, um Störungen vorzubeugen. So sollte die Anlage nicht im hintersten Keller versteckt werden, sondern auch aus diesem Grunde gut zugänglich sein.
Eine Holzhackschnitzelfeuerung ist ein offenes System, sodass Fremdkörper in den Vorratsbehälter gelangen können, die dann Störungen der Zuführung verursachen. Auch aus diesem Grunde sollte man den Vorratsbehälter turnusmäßig kontrollieren, um Fremdkörper zu erkennen, bevor sie in die Zuführelemente gelangen.
Ferner sollte berücksichtigt werden, dass die Zuführtechnik zugänglich sein sollte und bei erforderlichen Reparaturen nur begrenzte Mengen Hackschnitzel aus dem Vorratsbehälter herausgeräumt werden müssen. Aus diesem Grunde sollte die Brennstoffmenge in Vorratsräumen auf Schütthöhen von vielleicht 1 bis 1,5 m Höhe begrenzt werden.

Pellet- und Hackschnitzelfeuerungen werden zunehmend mit automatischen Zündungen angeboten. So können Schwachlastphasen oder sog. Erhaltungsbrand umgangen werden, wo die Anlage mit schlechten Verbrennungsqualitäten arbeitet.  Der Kessel sollte möglichst über eine so genannte Rücklaufanhebung in das  Heizsystem eingebunden werden. So wird erreicht, dass der Kessel schnell auf Temperatur kommt und mangelhafte Verbrennungsqualitäten und Kondensatbildung während der Anheizphasen reduziert oder vermieden werden. Zudem kann kaltes Rücklaufwasser zu Spannungen im Material führen und so die Lebensdauer der Anlage mindern.
Hochwertige Regelungen lassen gute Verbrennungsqualitäten erreichen. Lambdasonden im Rauchgasstrom messen die Sauerstoffkonzentration der Abgase. So kann die erforderliche Verbrennungsluft optimal dosiert und die Anlage mit geringen Emissionen gefahren werden. Eine separate  Regelung von Primär- und Sekundärluft ist üblich.     

Pufferspeicher, also größere Wasserbehälter zur Leistungsregelung zwischen Kessel und Heizsystem sind bei automatischen Feuerungen nicht unbedingt erforderlich. Ein entsprechender Speicher zeigt aber bei jeder Biomassefeuerung positive Wirkung, da die Regelbarkeit von Holzhackschnitzelfeuerungen schon sehr gut ist, aber noch nicht ganz die Qualität von Öl- oder Gasfeuerungen erreicht. Besonders sinnvoll erscheint ein Speicher, wenn im Sommer auch die Brauchwasserbereitung eines Haushaltes über die Hackschnitzelfeuerung erfolgen soll. Dann können die Heizintervalle doch deutlich gestreckt und häufiger Schwachlastbetrieb der Anlage mit entsprechend schlechteren Verbrennungsqualitäten umgangen werden. Ein Volumen von 30 l/kW ist bei automatischen Anlagen sicher ausreichend, wird auch in Förderprogrammen gefordert.   

Bezüglich der Wirtschaftlichkeit sind neben den Investitionskosten und den Fördermöglichkeiten die Brennstoffkosten von wesentlicher Bedeutung für den wirtschaftlichen Betrieb einer Anlage. Da Holz als Brennstoff im Vergleich zu anderen Energien recht preisgünstig ist, rechnen sich Holzfeuerungen umso besser, je höher der Wärmebedarf ist. Förderprogramme können die Wirtschaftlichkeit entsprechender Anlagen verbessern.

Holzpellets
Während im land- und forstwirtschaftlichen Bereich eher auf eigene Brennstoffe wie Waldholz zurückgegriffen wird, bieten sich über Holzpellets auch für andere Bereiche Möglichkeiten, Holz als nachwachsenden Brennstoff in komfortablen Feuerungen zu nutzen. Zur Lagerung können Kellerräume, oftmals auch die bisherigen Heizöllagerräume genutzt werden. Es werden aber auch komplette Systeme für den Innenaufbau wie Metall- oder Gewebebehälter oder auch Erdtanks angeboten. Pellets können als homogenes Schüttgut in recht kleinen Feuerungsanlagen mit automatischer Brennstoffzufuhr problemlos dosiert und verbrannt werden. Die Feuerungen gibt es als automatisch beschickte Öfen für einzelne Räume oder als Kessel, die Zentralheizsysteme mit Wärme versorgen. Die Kessel oder Öfen sind meistens Spezialfeuerungen, die nur für Holzpellets geeignet sind.
 


Kontakt:
Carsten Brüggemann
Berater Energietechnik
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Stand: 08.12.2014