Wärme-Contracting nutzt häufig Holzbrennstoffe. Der Vorteil: Der nachwachsende Energieträger ist preisgünstiger als Öl und Gas, verbrennt CO2-neutral und ist damit klimaschonend. Mit modernen, vollautomatisch zu betreibenden Holzfeuerungsanlagen mit hoher Leistung lassen sich größere Mehrfamilienhäuser und auch ganze Wohnviertel wirtschaftlich und zukunftssicher beheizen. Dabei gilt es einiges zu beachten.
Der automatische Betrieb einer Feuerungsanlage setzt voraus, dass der Brennstoff maschinell in der aktuell benötigten Dosierung von seinem Lagerort zur Feuerstätte transportiert werden kann. Bei den Holzbrennstoffen haben sich dazu besonders die rieselfähigen Pellets und Hackschnitzel bewährt. Vereinzelt werden aber auch unbehandelte Sägespäne und Mischungen aus Holzhackschnitzeln und Sägespänen verwendet. Holzpellets werden seit 2010 nach der europäischen Norm EN 14961 hergestellt und erreichen einen Heizwert von mindestens 4,5 Kilowattstunden pro Kilogramm. Damit entsprechen 2 Kilogramm Pellets etwa 1 Liter Heizöl beziehungsweise 1 Kubikmeter Erdgas. Die zwischen 3 und 40 Millimeter langen Zylinder bestehen aus trockenen, naturbelassenen Holzresten mit einem maximalen Wassergehalt von 10 Prozent. Es sind keine Bindemittel oder Zusatzstoffe enthalten. Hackschnitzel stammen aus der Waldpflege von eigens angelegten Plantagen oder werden aus Resten und Abfällen der holzverarbeitenden Industrie gewonnen. Das geschredderte, unbehandelte Holz ist ähnlich kleinteilig wie Pellets, die Größe kann jedoch von Stück zu Stück stark variieren. Heizwert und Wassergehalt der Hackschnitzel variieren je nach verarbeiteter Baumart und Trocknung. Waldfrische Hackschnitzel können einen Wassergehalt von 50 bis 60 Prozent enthalten. Hackschnitzel mit einem Wassergehalt von 20 Prozent haben je nach Holzart einen Heizwert von etwa 2 bis 4 Kilowattstunden pro Kilogramm.
Holzfeuerungsanlagen für jeden Leistungsbereich
Für Gebäude mit einer maximalen Heizlast von knapp 50 Kilowatt (nach DIN EN 12831) sind kompakte Pelletkessel verfügbar, die sich durch hohe Wirkungsgrade von 95 Prozent, modulierende Bauweise und eine zweifache Verbrennungsregelung auszeichnen. Die hohen Wirkungsgrade werden zum einen durch die zweifache Verbrennungsregelung aus Lambdasonde und Temperatursensor erzielt. Die Sonde kontrolliert den Abbrand der Pellets und passt Primär- und Sekundärluft sowie die Pelletmenge exakt an die aktuellen Betriebsbedingungen an. Zum anderen sorgt eine automatische Anpassung der Heizflächengröße dafür, dass die Wärmeübertragerfläche auf den aktuellen Wärmebedarf des Gebäudes abgestimmt ist. Dazu verschließen selbsttätige Klappen teilweise einzelne Heizgaszüge (Variopress-Technologie). So werden auch im Teillastbetrieb hohe Wirkungsgrade erreicht. Digitale Regelungen und selbsttätige Funktionen wie Pelletzuführun, Zündung, Heizflächenreinigung und Brennraument-aschung ermöglichen bei diesen modernen Pelletkesseln einen vollautomatischen Betrieb.
Vollautomatischer Pyrot-Heizkessel für Pellets oder Hackschnitzel mit Rotationsfeuerung
Holzheizkessel mit Rostfeuerung nach dem neuesten Stand der Technik (Grafiken: Viessmann)
Im Leistungsbereich zwischen 100 und 540 Kilowatt steht mit der Rotationsfeuerung eine neue Technologie zur Verfügung, die für Wirkungsgrade bis 92 Prozent und geringe Emissionen sorgt. Eine Einschubschnecke führt den Brennstoff kontinuierlich auf einen bewegten Rost, auf dem er unter genau gesteuerter Primärluftzufuhr vergast. Die Brenngase steigen von dort in den Rotationsfeuerraum auf, wo sie mit der mittels Rotationsgebläse in Drehbewegung versetzte Sekundärluft vermischt werden. Dadurch wird eine vollständige Verbrennung gewährleistet. Eine exakte Abbrandregelung erfolgt mit Lambdasonde und Temperatursensor. Die Emissionswerte sind ähnlich wie bei einer modernen Gasfeuerungsanlage.
Für Heizlasten bis 1250 Kilowatt haben sich Holzkessel mit modernen Rostfeuerungen bewährt. Eine Einschubschnecke führt den Brennstoff in eine Feuermulde. Dort wird er vorgetrocknet. So können auch Holzbrennstoffe mit einem Wassergehalt von maximal 50 Prozent genutzt werden. Auf einem Außenrost und dem bewegten Vorschubrost wird das Holz vollständig entgast. Anschließend werden die Holzgase unter geregelter Zufuhr von Sekundärluft verbrannt. Holzfeuerungen erreichen insbesondere bei CO und NOx niedrige Emissionswerte.
Systemtechnik für den automatischen Betrieb
Effiziente Heiztechnik ist immer auch Systemtechnik mit exakt aufeinander abgestimmten Komponenten. Nur so kann das ganze Leistungspotenzial einer Anlage ausgeschöpft werden. Für den automatischen, zuverlässigen und wartungsarmen Betrieb einer Holzfeuerungsanlage sind neben dem Wärmeerzeuger weitere Einrichtungen wie Lager- und Zufuhrsysteme für den Brennstoff, Reinigungssystem für die Heizflächen, Einrichtungen zur Entaschung des Kessels sowie Regelungen für ein umfassendes Energiemanagement erforderlich.
Zur Lagerung und zum Transport der Pellets und Hackschnitzel sind am Markt eine Vielzahl unterschiedlicher Systeme verfügbar. Eigens errichtete Bunker oder umgebaute Kellerräume können je nach Ausführung Pellets oder Hackschnitzel bevorraten. Bei kleineren Pelletanlagen haben sich insbesondere Gewebetanks, sogenannte Pelletsilos, als preiswerte Lösung etabliert. Bei relativ großen Distanzen vom Lagerort zum Heizkessel lassen sich Pellets über Vakuum-Saugsysteme transportieren, bei kürzeren Wegen durch Transportschnecken. Für größere Holzfeuerungsanlagen bis etwa 1250 Kilowatt Wärmeleistung werden entsprechende Pelletsaugsysteme auf den Markt kommen. Hackschnitzel werden häufig mit einer Schubbodenaustragung aus dem Lagerraum zu einer Förderschnecke bewegt, von wo aus sie dosiert zugeführt werden. Je nach Geometrie des Lagerraums kommen auch sogenannte Federkernaustragungen oder Trichter mit Pendelschnecke zum Einsatz. Wichtig ist das reibungslose Zusammenwirken aller Austragungs- und Zuführkomponenten mit dem Kessel. Am besten ist dies gewährleistet, wenn alle Bauteile aus einer Hand stammen.
Eine saubere Heizfläche ist ausschlaggebend für die Nutzungsdauer und Effizienz eines Holzkessels. Während in kleineren Pelletkesseln die Heizfläche üblicherweise mechanisch mittels Schubstangen gereinigt werden, kommen in Wärmeerzeugern größerer Leistung häufig pneumatische Einrichtungen zum Einsatz. Sie entfernen mit kurzen Druckstößen regelmäßig die Asche aus dem Wärmetauscher.
Die saubere Verbrennung lässt nur die im Holz eingelagerten Mineralstoffe als Asche zurück. Ein Rost mit beweglichen Rostelementen extrahiert die Asche aus dem Feuerraum und leitet sie in einen Aschebehälter. Sobald sie abgekühlt ist, leitet eine Ascheaustragungsschnecke die Asche in einen großvolumigen Aschecontainer.
Regelungen für ein Energiemanagement
Moderne Kesselregelungen für Holzfeuerungsanlagen ermöglichen eine modulierende Betriebsweise des Wärmeerzeugers und damit eine genaue Anpassung der Leistung an den jeweiligen Wärmebedarf. Darüber hinaus überwachen sie in Verbindung mit Lambdasonden und Temperatursensoren den Abbrand und steuern die Zufuhr von Brennstoff und Luft. Insbesondere bei größeren Anlagen werden bei der Ausstattung der Regelung kundenspezifische Wünsche wie zum Beispiel eine Kaskadenregelung für mehrere Heizkessel und die Einbindung von Wärmeerzeugern für andere Energieträger (Öl, Gas, solare Wärme) berücksichtigt. Standardisierte Schnittstellen zu einer übergeordneten Gebäudeleittechnik sind ebenso erhältlich wie Internet-gestützte Einrichtungen zur Fernüberwachung und Fernparametrierung der Anlagen.
www.viessmann.de
Wolfgang Rogatty
