Klimakiller Ölheizung welche Alternativen gibt es, die sich rechnen?

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1 Klimakiller Ölheizung welche Alternativen gibt es, die sich rechnen? Vortragsreihe Energie & Klimaschutz für jedermann C. Letalik, Dipl. -Ing. agr., C.A.R.M.E.N. e. V. - am 21. März 2019 in Marktheidenfeld

2 Wer ist C.A.R.M.E.N. e. V.? Centrales Agrar Rohstoff Marketing und Energie Netzwerk ; eingetragener, gemeinnütziger Verein Koordinierungsbüro für Nachwachsende Rohstoffe in Bayern Gegründet 1992, 70 Mitgliedsfirmen, ca. 40 Beschäftigte Beratung, Öffentlichkeitsarbeit und Projektmanagement mit Schwerpunkt auf Energienutzung, Förder- u. Bankgutachten Projektentwicklung und -begleitung für das Bayerische Wirtschaftsministerium (StMWi) Weitere Informationen: Christian Letalik, cl@carmen-ev.de Mobil: C.A.R.M.E.N. feierte im Sommer 2017 sein 25-jähriges Jubiläum

3 Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe in SR Forschung und Lehre in den Bereichen Technologie Biogener Rohstoffe Chemie & Molekularbiologie Nachwachsender Rohstoffe Pflanzenphysiologie Biogene Werkstoffe Energietechnik & Maschinenbau Geothermie Marketing & Management, BWL Nachwachsender Rohstoffe Masterstudiengang Nachwachsende Rohstoffe Kooperation aus mehreren bayerischen Hochschulen Träger: Bayer. Staatsministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Technologie- und Förderzentrum Angewandte Forschung bei Energie- und Rohstoffpflanzen Biogenen Festbrennstoffen Biogenen Kraft-, Schmier- und Verfahrensstoffen Förderung von Projekten Energie aus Biomasse: Biomasseheizwerke Angewandte Forschung, Entwicklung u. Demonstration Wissenstransfer Seminare, Beratung, Internet Träger: Bayer. Staatsministerium für Landwirtschaft und Forsten C.A.R.M.E.N. e.v. mit ca. 70 Mitgliedern, 40 Mitarbeiter Seit 1992 Koordinationsstelle für Nachwachsende Rohstoffe Beratung und Koordinierung im Bereich Nachwachsende Rohstoffe f. d. bayer. StMELF Begutachtung, Betreuung und Evaluierung von Bioenergie- Projekten; BANKGUTACHTEN Öff-keitsarbeit, Fachgespräche Machbarkeitsstudien, Moderation, Mediation; Qualitätsmanagement Holzheizwerke (QM), Optimierung Schulungs- und Ausstellungszentrum für Nachwachsende Rohstoffe

4 Geförderte Biomasseheizwerke in Bayern Heizwerke Futtertrocknung Dampfkraftwerke ORC-Kraftwerke Holzvergaser bis 250 kw el. Leistung Mehr als 400 Biomasseheizwerke (0,1 MW th. 5 MW th. ) (mit Nahwärmenetz) in Bayern wurden vom Freistaat Bayern mit Investitionszuschüssen gefördert; die Anlagen werden über 7 bis 12 Jahre evaluiert technische und ökonomische Daten für Langzeitauswertungen

5 Stromerzeugung aus EE in D Charakteristik der Volllaststunden Biogas: 18% der 151 TWh = GWh mit 3,6 GWel = Volllaststunden Holzbiomasse: 8% v. 151 TWh = 12 TWh mit 1,6 GWel Volllaststunden PV: 20% der 151 TWh = GWh mit 36 GWel = 860 Volllaststunden Strom aus EE im Jahre 2013 Ca. 150 Milliarden Kilowattstunden Wasserkraft: 14% der 151 TWh = GWh mit 4,5 GWel = Volllaststunden Wind: 34% der 151 TWh = GWh mit 34 GWel = Volllaststunden Ein Drittel des Stroms aus EE kommt aus Biomasse, 18% aus Biogasanlagen, 8% fester Biomasse. Biomassekraftwerke laufen ca Volllaststunden Biogasanlagen laufen auch ca Volllaststunden. Grundlast und flexible Fahrweise möglich. Ein Drittel aus Windkraft onshore, Windenergie offshore steht noch am Anfang. Ein Drittel aus PV and Wasserkraft.

6 Development of Prices for different Fuels Bruttostromerzeugung in Bayern 2014 insgesamt 88,3 TWh Steinkohle 4,7% Mineralölprodukte 0,7% Sonstige (nicht regenerativ) 1,5% Entwicklung PV Gase 8,9% Wasserkraft 12,8% Kernenergie 48,0% Erneuerbare Energien 36,2% Photovoltaik 11,8% Quelle: StMWi - LfStat Grafik: StMWi Datenbasis: LfStat; Bruttostromerzeugung in Bayern Biomasse 9,2% Windenergie 2,0% Sonstige (regenerativ) 0,4%

7 Wärmeverbrauch aus Erneuerbaren Energien in der BRD 75 % feste Biomasse 12 % Wärme aus Biogasanlagen 13 % Solarthermie und Geothermie Quelle: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie - auf Basis AGEE, statistische Zeitreihen

8 Asche bleibt übrig (ca. 1-3%, je nach Holzqualität). Die Verbrennung von Holz läuft in 3 Phasen ab 1. Phase Trocknung (bis 150 C) Das im Holz gebundene Wasser wird verdampft. Wärme wird verbraucht. Endothermer Prozess. 2. Phase Pyrolyse (150 bis 600 C) Die brennbaren Holzbestandteile (ca. 85 %) werden freigesetzt. Übrig bleibt Holzkohle (ca. 14 %). Wärme wird verbraucht. Endothermer Prozess. 3. Phase Oxidation (400 bis C) Die freigesetzten Gase werden verbrannt (Sauerstoffzufuhr) Die Holzkohle wird verbrannt (Sauerstoffzufuhr). Wärme wird freigesetzt. Exothermer Prozess.

9 Verbrennungsprinzipien bei Scheitholzfeuerungen Durchbrand 20 % 16 Kaminofen (Durchbrand) CO 2 CO 20 g/m³ 16 CO 2 -Gehalt CO-Gehalt 4 0 Brennstoffauflage min 240 Betriebszeit 4 0 Unterer Abbrand 20 % 16 Scheitholzkessel (Unterbrand) CO 2 CO 10 g/m³ 8 CO 2 -Gehalt CO-Gehalt 4 0 Brennstoffauflage min 240 Brenndauer, Betriebszeit 2 0

10 Kaminöfen - Durchbrandfeuerungen Technische Merkmale moderner Kaminöfen orientieren sich an der 3 T-Regel: Fotos: Wodtke schamottierte Brennraumauskleidung für hohe Temperaturen hohe, schlanke Brennräume für längere Gasverweilzeiten - Time Umlenkeinbauten zur Erzeugung von Turbulenzen gute Verwirbelung und Durchmischung der Brenngase mit der Verbrennungsluft Einhebelmechanik für Veränderung der Verbrennungsluftzuführung (Sauerstoff) Wirkungsgrad ca % (Kaminöfen) Quelle: Bruhn, Reisinger, TFZ

11 Richtiges Anzünden eines Kaminofens Anzündhölzchen (z.b. ca. 3 x 3 x 20 cm) und Anzündhilfe (z. B. wachsgetränkten Holzwollepressling) bereitlegen. Anzündhölzchen kreuzweise auf die Holzscheite legen und Anzündhilfe mittig anordnen. Anzündmodul im Kaminofen mit der Anzündhilfe zünden. Klappen vorher einstellen (s. Bedienungsanleitung des Ofens). Möglichst kein Papier zum Anzünden verwenden Nur trockenes, naturbelassenes Holz verwenden Quelle: TFZ: Richtiges Anzünden eines Kaminofens

12 Scheitholzkessel mit unterem Abbrand Merkmale moderner Scheitholzkessel: Leistungsregelung und abgasgeführte Verbrennungsregelung einfache Wärmetauscherreinigung (gut zugängliche Wärmetauscher bzw. Einhebelmechanik für Turbulatoren) Lastvariabilität von ca. 50 bis 100 % einfache Entaschung ca. alle 2 bis 4 Wochen Durchschnittlicher Wirkungsgrad bei Typprüfungen: 92 % Foto: HDG; System Navora Quelle: Bruhn, Reisinger, TFZ Unverzichtbarer Systembaustein: Pufferspeicher: mind. 55 l/kw (besser: 100l)

13 Scheitholz - Pellet - Kombikessel Merkmale moderner Kombikessel Foto/System: Fröling Quelle: Bruhn, Reisinger, TFZ Verbindet den Komfort eines Pelletkessels mit einer Scheitholzfeuerung Leistungsregelung und abgasgeführte Verbrennungsregelung automatische oder manuelle Reinigung der Wärmetauscher mittels Wirbulatoren automatisches Umschalten einstellbar automatischer Ascheaustrag für die Pelleteinheit Fördervoraussetzung: Pufferspeicher 55 l/kw Nennwärmeleistung für den handbeschickten Teil Förderung wie Pelletkessel oder Scheitholzkessel je nach System

14 Hackgut Quereinschub - Feuerung Merkmale moderner Hackgutkessel: Foto/System: ETA HACK Leistungsregelung und abgasgeführte Verbrennungsregelung vollautomatische Reinigung der Wärmetauscher mit Wirbulatoren Lastvariabilität von ca. 30 bis 100 % (unterhalb 30 % Ein-Aus-Betrieb mit automatischer Zündung) automatischer Ascheaustrag Durchschnittlicher Wirkungsgrad bei Typprüfungen: 92% Pufferspeicher: 30 l/kw Nennwärmeleistung Quelle: Bruhn, Reisinger, TFZ

15 HACKGUT - AUSTRAGUNGSSYSTEME Hackgutbunker nicht für den gesamten Jahresbrennstoffbedarf dimensionieren, besser den kesselnahen Bunker öfter nachfüllen, etwa ein- zweimal im Monat (Winter) Gängiges Austragssystem ist die Federarmaustragung mit Förderschnecke; >500 kw mit hydraulischem Schubboden Jahreshackgutbedarf: ca. 2 3 m³/kw; Bsp.: 70 kw, Mikronetz mit 4 Häusern 70 x 2,5m x 800 kwh = kwh ergibt kwh/haus bezogen auf Anschlussleistung Volllaststunden 20 kw EFH cbm/a Bunker netto cbm Bild: HDG

16 ÜBLICHE BRENNSTOFFAUSTRAGUNG: SCHNECKE Federarmaustragung mit Schneckenzuführung

17 ROBUSTE BRENNSTOFFAUSTRAGUNG Vollhydraulisches Schubbodensystem in größeren Heizwerken

18 Pellet - Abwurffeuerung Merkmale moderner Pelletkessel: Foto/System: Windhager Quelle: Bruhn, Reisinger, TFZ Komfort ähnlich Öl- oder Gasfeuerung Leistungsregelung und abgasgeführte Verbrennungsregelung vollautomatische Reinigung der Wärmetauscher mittels Wirbulatoren Lastvariabilität von ca. 30 bis 100 % (unterhalb 30 % Ein-Aus-Betrieb mit automatischer Zündung) vollautomatische Reinigung des Verbrennungsrostes Voll autom. Ascheaustrag; wenig Asche Durchschnittlicher Wirkungsgrad bei der Typprüfung: 92 % Pufferspeicher: 30 l/kw Kesselleistung

19 Lagerraumgröße für den Jahres-Pelletbedarf in m³: Faustwert bis zu 1 m³ pro kw Heizlast BRUTTO; Wichtige Anforderungen an den Lagerraum trocken staubdicht verschließbar stabil, um auftretende Wandlasten auszuhalten Einfüllstutzen von außen gut zugänglich Stromanschluss (230 V) nahe dem Einfüllstutzen mind. 50 cm System Biotech (oben), Ökofen (rechts)

20 Berechnung Lagerraumgröße für Pelletsbunker - 3,4 to pellets = kwh Energiegehalt; Wirkungsgrad 90% kwh Nutzwärme 10 kw Pelletkessel mit Vbh 3,4 to Pellets entsprechen ca. 5,25 cbm (650 kg/cbm)

21 Pelletproduktion - Pelletlogistik - Anlieferung

22 Wirkungsgrad % Entwicklung der Wirkungsgrade von Kesselwirkungsgrade von hand- und automatisch beschickten Holzfeuerungen seit 1980 Typenprüfungen Holzfeuerungen seit Typenprüfungen Festbrennstoffkessel Scheitholzkessel Hackschnitzelkessel Pelletkessel Pelletbrennwertkessel Quelle: TFZ nach Marktübersichten der FNR, Datensätzen der BAFA (Neuere Pelletkessel) und BLT Wieselburg

23 1. BImSchV FAZIT HOLZFEUERUNG Anlagenleistung Emissionsbegrenzung bei Errichtung ab ab ** CO g/nm³ Staub mg/nm³ CO g/nm³ Staub mg/nm ³ Emissionsgrenzwerte für die Verbrennung von naturbelassenem stückigem Holz, z. B. Scheitholz, Hackschnitzel kw 1, ,4 20 > 500 kw < 1 MW 0, ,4 20 Emissionsgrenzwerte für die Verbrennung von naturbelassenen Holzpresslingen kw 0,8 60 0,4 20 > 500 kw < 1 MW 0,5 60 0,4 20 Emissionsgrenzwerte für die Verbrennung von Agrarbrennstoffen, z. B. Stroh, strohähnliche Biomassen, Getreide (auch als Pellets)* 4 < 100 kw 1, ,4 20

24 Förderprogramme für Biomasseheizwerke in BY (eine Auswahl) Bezeichnung Förderprogramm BioKlima zur Förderung von automatisch beschickten Biomasseheizanlagen (Hackschnitzel/Pellets) Marktanreizprogramm (MAP): Förderung von Maßnahmen zur Nutzung erneuerbarer Energien im Wärmemarkt Mittelherkunft StMWi Bayern Bund Bund Information und Antragstellung Technologie und Förderzentrum (TFZ) Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) (Anlagen > 100 kw NWL) Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) (Anlagen <100 kw NWL)

25 MAP - BAFA Förderübersicht Biomasse - Basisförderung Auch Pellet- und Hackgutkessel in Kombination mit Scheitholz sind förderfähig, wenn für den Hand beschickten Teil der Anlage mindestens 55l/kW Pufferspeicher errichtet werden. Scheitholzvergaserkessel nur, wenn besonders emissionsarm (<15mg/m 3 Staub)

26 MAP - BAFA Förderübersicht Biomasse - Innovationsförderung Pelletkessel (mit Pufferspeicher): Kombinationsbonus mit Solaranlage bzw. Wärmepumpe bzw. Wärmenetz zusätzlich 500

27 Development of Prices for different Fuels C.A.R.M.E.N. Preisindex für feste und fossile Brennstoffe Aktuelle Preise für Hackschnitzel, Holzpellets, Scheitholz, Heizöl und Erdgas in Deutschland Heizöl Erdgas Scheitholz Holzpellets Hackgut

28 HEIZKOSTENVERGLEICH AUF BASIS EINER VOLLKOSTENRECHNUNG I-III

29 HEIZKOSTENVERGLEICH NACH TFZ

30 HEIZKOSTENVERGLEICH NACH TFZ Erdgas ct/kwh Aktuelle Marktsituation: Aktuell relativ teures Heizöl hat Biomasseprojekte mit Nahwärmenetz gefördert; aktuell aber deutliche Preisnachlässe Relativ preiswertes Erdgas gepaart mit aggressiver Geschäftspolitik bremst Bioenergieprojekte (mit Nahwärmenetz)

31 DIVERSE BIOGENE FESTBRENNSTOFFE? Quelle: Holzabsatzfonds

32 LOGISTIK VON ENERGIEHOLZ AN DER FORSTSTRAßE Schwachholz aus DIREKTAUFBEREITUNG VON SCHWACHHOLZ Durchforstung undan DER FORSTSTRAßE Pflegemaßnahmen bzw. Energierundholz Anbieter: Forst Foto:

33 LOGISTIK VON GIPFELHOLZ UND ASTMATERIAL WALDRESTHOLZ NACH VOLLBAUMERNTE Fotos: Schwachholz, Gipfel und Äste in einem Fichtenschlag Anbieter: Forst, FBG, WBV, Biomassehöfe, Brennstoffhandel

34 FAZIT HOLZFEUERUNG Holzfeuerungen sind hocheffizient, technisch ausgereift, bedienungsfreundlich, zuverlässig und klimafreundlich Normen unterstützen durch die Standardisierung die Verwendung von Holzbrennstoffen Die Novelle der 1. BimSchV sorgt dafür, dass Biomasseheizungen zukünftig deutlich niedrigere Staub- und Kohlenmonoxidemissionen verursachen. Der Stand der Technik ist ausgereift. Die Emissionen des Treibhausgases Kohlendioxid können im Vergleich zu Öl- und Gasheizungen um bis zu 95 % niedriger sein.

35 FAZIT HOLZFEUERUNG Zur Zeit liegen noch wenige Erfahrungen mit Stroh-, Miscanthus- oder Getreidespelzen-Feuerungen (wenige Anbieter für Kleinanlagen) vor. Die Preise für Biomassebrennstoffe zeigen eine stabilere Preisentwicklung im Vergleich zum stark schwankenden Ölund auch Gaspreis. Feuerungsanlagen für Holz sind teurer als Öl- oder Gaskessel, jedoch sind die Vollkosten für eine kwh Wärme wettbewerbsfähig. Dies gilt insbesondere, wenn der Brennstoff regional und kostengünstig beschafft werden kann. Aktueller Energieholzmarktbericht Basisjahr 2016: Holznutzung liegt noch unterhalb des Nutzungspotenziales

36 TFZ-Ausstellung Biomasseheizungen Kaminöfen Kachelofenheizeinsätze Treppenhaus Scheitholzherde Scheitholzfeuerungen Hackgutfeuerungen Fernwärmerohre Pelletkessel Aufzug Solarkollektoren Pufferspeicher Übergabestation Vortrag und Ausstellungsbesichtigung: TFZ, Schulgasse 18, Straubing Dienstags, 9.30 Uhr KATHRIN BRUHN