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Das automatische Beschickungssystem sowie die Zündautomatik sind optional.

Frühwarnsystem für Heizkessel reduziert Feinstaub

Forscher am Fraunhofer Institut für Bauphysik (IBP) entwickelten gemeinsam mit den Unternehmen HDG Bavaria und LAMTEC ein Kombinationssystem zur Früherkennung von Bedienungsfehlern durch die Betreiber von Heizkesselanlagen. Die Verbesserung der Verbrennung bei kontinuierlicher Prozessüberwachung reduziert schädliche Emissionen und erhöht den Wirkungsgrad im Praxisbetrieb auf über 93 %.

In Deutschland erzeugen etwa 11 Mio. Holzkamine und 0,7 Mio. Heizkessel einen hohen Anteil an erneuerbarer Wärme und tragen zum Klimaschutz bei. Auf der anderen Seite verursachen Holzfeuerungsanlagen bei einer unvollständigen Verbrennung einen vergleichsweise hohen Ausstoß an Schadstoffen. Mit Blick auf den Trend zum Ausbau der Erneuerbaren durch Wärmegewinnung aus Biomasse werden dringend Lösungen für saubere Feuerungsanlagen gesucht.

In dem Forschungsprojekt „Kombinationssystem“ (FKZ-Nr. 03KB109) liegt der Fokus des Vorhabens speziell auf Heizkesseln, die ganze Wohnanlagen beheizen. „Unsere Idee war, dass neben den konstruktiven Gegebenheiten der Verbrennungstechnik, vor allem das Verhalten des Betreibers von entscheidender Bedeutung für die Verbrennungsqualität und somit die Feinstaubemissionen ist“, so Dr. Mohammad Aleysa, Projektleiter am IBP.

VREM – Verbrennungsregelungs- und Emissionsmonitoringsystem

Denn nur durch eine gute Auswahl des Brennstoffs und die richtige Bedienung der Verbrennungstechnik kann ein effizienter und schadstoffarmer Betrieb des Kessels gewährleistet werden. Das nun von den Forschern entwickelte VREM-System (Verbrennungsregelungs- und Emissionsmonitoringsystem) zur kombinierten regelungstechnischen Optimierung der Verbrennung bei gleichzeitiger Überwachung der Prozesse soll künftig eine Fehlbedienung der Biomasseheizkessel vermeiden.

Die Regelung des Verbrennungsprozesses ermöglicht eine präzise Luftzufuhr, welche wiederum eine optimale Verbrennung gewährleistet – ganz unabhängig vom eingesetzten Brennstoff. Beim Auftreten von Komplikationen bzw. Betriebsstörungen, die sich regelungstechnisch nicht beheben lassen wie z. B. beim Einsatz illegaler Brennstoffe wie Haushaltsabfälle und Althölzer oder technischen Defekten, wird der Betreiber per E-Mail und SMS informiert. Durch diese frühzeitige Fehlererkennung und ihre Beseitigung können gefährliche Schadstoffe wie bspw. Feinstaub, CO, Kohlenwasserstoffe bzw. polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe vermieden werden. Darüber hinaus werden durch das VREM-System nicht nur Emissionen erheblich reduziert, sondern auch der Wirkungsgrad auf über 93 % erhöht.

Praxistest

Die Überwachungsalgorithmen mit der O2/COe-Sonde wurden nach der Erprobung auf dem Prüfstand erfolgreich in zwei in der Praxis befindlichen Biomasseheizkesseln der Firma HDG Bavaria über eine Heizperiode dauererprobt. Hierbei handelte es sich um hand- und automatisch beschickte Heizkessel für die Verbrennung von Scheitholz und Holzpellets. Sowohl die O2/COe-Sonde, als auch die Überwachungsalgorithmen haben eine sehr gute Eignung für den Dauereinsatz in der Praxis gezeigt.

Nachfolgeprojekt

Das Projekt hat sehr gute Erkenntnisse hervorgebracht, wie der Betrieb von Biomasseheizkesseln energetisch und wirtschaftlich optimiert sowie umweltverträglicher gestaltet werden kann. Entscheidend für die Umsetzung der Projektergebnisse ist die Entwicklung einer kompakten für den Einsatz in Biomasseheizkesseln angepassten Elektronik für die O2/COe-Sonde, welche im Rahmen eines laufenden ZIM-Projekts (Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand, BMWi) in Kooperation mit der Firma SABO Elektronik GmbH seit eineinhalb Jahren erfolgt. Auf Basis der beiden Projekte soll in einem Nachfolgeprojekt eine hard- und softwaremäßig praxistaugliche O2/COe-Regelung entwickelt werden. Diese soll anschließend im Praxisbetrieb an fünf Heizkesseln unterschiedlicher Hersteller über zwei Heizperioden erprobt werden. Die Beantragung des Folgeprojekts soll bis April 2020 erfolgen.

Informationen zur genauen Funktionsweise des VREM-Systems bietet der Endbericht des Projektes „Kombinationssystem“ (PDF 6,6, MB).

IBP/Red.

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