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Sauber verbrannt: Emissionsminderung in Kleinfeuerungen

Sauber verbrannt: Emissionsminderung in Kleinfeuerungen

Etwa 45 % der erneuerbaren Wärme wird in Deutschland durch mit fester Biomasse wie Scheitholz oder Holzpellets beschickte Feuerungsanlagen im Haushaltsbereich erzeugt. In Zukunft soll Biomasse noch stärker zum Heizen genutzt werden.
Allerdings erzeugen die Biomasse-Kleinfeuerungen etwa 20 % der gesundheitsschädlichen Feinstaubemissionen. Aus diesem Grund unterstützt das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) mit dem Förderprogramm „Energetische Biomassenutzung“ seit fünf Jahren u. a. entsprechende Forschungsprojekte zur Weiterentwicklung wettbewerbsfähiger Technologien sowie systemflexibler Anlagenkonzepte für eine nachhaltige und effiziente Erzeugung von Wärme aus Biomasse.
Ein Vorhaben im Förderprogramm befasste sich die letzten drei Jahre mit der „Emissionsminderung durch integrierte und kombinierte Maßnahmen in Biomasse-Kleinfeuerungen“ (FKZ: 03KB051) und kann nun erste positive Ergebnisse vorweisen. Zur Entwicklung emissionsarmer Kleinfeuerungsanlagen wurden neue Regelungssysteme erprobt bzw. optimiert und katalytische sowie elektrostatische Verfahren der Abgasreinigung entwickelt.
Auf dem Prüfstand des DBFZ
Für einen Heizkessel vom Typ ÖKOTHERM® wurden vom Deutschen Biomasseforschungs-zentrum (DBFZ) in Leipzig verschiedene Maßnahmen entwickelt, um die bei der Verbrennung entstehenden gas- und partikelförmigen Schadstoffemissionen der Feuerungsanlage signifikant zu vermindern. Besonderes Augenmerk lag hierbei auf dem Einsatz anspruchsvoller Brennstoffe wie Industriepellets und Getreideausputzpellets, die nach dem Verbrennungsprozess einen höheren Ascheanteil als beispielsweise Holz aufweisen.
Bei den Versuchen auf dem Prüfstand des DBFZ fand zunächst die Integration eines Katalysators sowie eines vom Kooperationspartner BTU Cottbus-Senftenberg entwickelten Elektroabscheiders an einer Anlage mit 49 kW Nennleistung statt. Weiterhin konnten durch die Anpassung der Regelungssysteme für die Luftzufuhr, die Emissionen im Teillastbetrieb noch weiter reduziert werden.
Damit die Maßnahmen für den Nutzer auch praxistauglich sind und den Dauerbetrieb nachhaltig bestehen, werden derzeit Feld- und Demonstrationsmessungen an einem Kessel mit 120 kW Nennleistung an einem Gewerbestandort in Marienrachdorf (Rheinland-Pfalz) durchgeführt. Als Ergebnis der bisherigen Maßnahmen zeigt sich, dass die auf dem Prüfstand gemessenen Staubabscheidegrade sowohl in der letzten als auch diesjährigen Heizperiode auch am Feldmessstandort bestätigt wurden. Abhängig vom eingesetzten Brennstoff und der Kesselleistung liegen die Staubminderungsgrade hier zwischen 50 bis 90 %. Bei der Integration des Katalysators nach dem Elektroabscheider wurde keine Verstopfung des Katalysators beobachtet. Damit kann der Kessel samt erprobter Maßnahmen zur Emissionsminderung auch im Dauerbetrieb eingesetzt werden.
Da die Abbaugrade aufgrund zu geringer Prozesstemperaturen bisher noch nicht den Erwartungen entsprechen, wird derzeit die Wirksamkeit und Standzeit des Katalysators vor dem Elektroabscheider bei höheren Temperaturen aber auch erhöhter Staubbelastung untersucht. Mit den finalen Ergebnissen rechnet das Forscherkonsortium zum Ablauf des Vorhabens Ende März 2014.
Im Juni 2008 startete das vom Bundesministerium für Umwelt, Bau, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMUB) mit insgesamt 48 Mio. € unterstützte Förderprogramm zur Optimierung der energetischen Nutzung von Biomasse. Nach fünfjähriger Laufzeit werden 90 Projekte bzw. 225 Einzelprojekte mit rund 41,6 Mio. € gefördert. Das DBFZ ist für die wissenschaftliche Begleitung des Förderprogramms zuständig.
DBFZ

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