Moderne Einzelraumfeuerstätten Technische Möglichkeiten zur Emissionsminderung. * FKZ 03KB051, PTJ für BMU

Transkript

1 Moderne Einzelraumfeuerstätten Technische Möglichkeiten zur Emissionsminderung Einführung Bedeutung von Einzelraumfeuerstätten Bauformen von Einzelraumfeuerungen Ansätze für Emissionsminderung Technische Maßnahmen Primärmaßnahmen Verbrennungstechnik Steuerungen / Regelungen Abgasreinigungstechnik Fazit * FKZ 03KB051, PTJ für BMU ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 1 Bedeutung der Holzfeuerung ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 2 1

2 Bedeutung der Holzfeuerung Altersstruktur der Einzelraumfeuerstätten Betrieb so, moderne Feuerstätten 10 % 13 % > 10 Jahre 26 % > 20 Jahre 51 % > 30 Jahre Quelle: UBA, A. Behnke 2011 oder so? Quelle: HKI 2010, Industrieverband Haus-, Heiz- und Küchentechnik e.v. ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 3 Bedeutung der Holzfeuerung Quelle: UBA ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 4 2

3 CO 13%O2 in mg/m 3 Vor BImSchV 2010 BImSchV St. 1 & 2 Stand der Technik Entwicklung des Emissionsverhaltens bei Typprüfungen % 10% in mg/m % keinerlei Emissionsregeln BImSchV ab Staub 13%O Jahr 0 ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 5 Bedeutung der Holzfeuerung Große Anzahl vorwiegend Einzelraumfeuerstätten Größter Beitrag zur erneuerbaren Energie aber auch bedeutender Anteil an der Luftbelastung Moderne emissionsarme Holzfeuerstätten aber großer Gerätebestand 2010 Novellierung der 1.BImSchV ab 2015 Grenzwerte 2.Stufe Beginn Austausch / Nachrüstung von Altgeräten Auswirkungen mit Zeitverzug (Trendumkehr ab 2018) ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 6 3

4 Beispiele Einzelfeuerstätte Kaminofen Kamin ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 7 Bauformen von Holzeinzelraumfeuerungen Kaminanlagen modern traditionell ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 8 4

5 Merkmale Einzelfeuerstätte Vorrangige Beheizung des Aufstellraumes bei Scheitholzbetrieb: Naturzug stromloser Betrieb manuelle Bedienung Sichtfeuer vielfältige Bauformen mit & ohne Wärmespeicher geeignet für das Wohnzimmer Offener Kamin, Kachelofen, Kaminanlage, Kaminofen, Schwedenofen,... ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 9 Ansätze zur Emissionsminderung bei Einzelraumfeuerstätten Technik schafft die Voraussetzung für schadstoffarmen Betrieb Benutzereinfluss Vermeidung von Fehlbedienung & Missbrauch klare Bedienungsanleitung Beratung Vollzug setzt Nachrüstung/Austausch gem. BImSchV um Zuständigkeiten klarstellen ahndet Missbrauch ordnungs- und verwaltungsrechtliche Mittel Nachweismöglichkeiten nutzen / schaffen private Müllverbrennung ist Strafrechtstatbestand ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 10 5

6 Stand der Technik Verbrennungstechnische Maßnahmen Luftstufung Abgasumlenkung Verbrennungsluftvorwärmung Brennraumtemperatur Einrichtungen für kontrollierte Betriebsbedingungen automatische Verbrennungsluftsteuerungen Schornsteinzugbegrenzer / Zugregler Abgasreinigungsvorrichtungen integriert / nachgeschaltet Filter, Abscheider, Katalysatoren ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 11 Stand der Technik Verbrennungstechnik Primärmaßnahmen Steuerungen / Regelungen Verbrennungsluft, Schornsteinzugbegrenzer / -regler Integrierte Sekundärmaßnahmen Schaumkeramikfilter, Elektrostatische Abscheider Nachgeschaltete Sekundärmaßnahmen Katalysatoren / Filter, Elektrostatische Abscheider Formaler Stand der Technik von nachgeschalteten Emissionsminderungseinrichtungen ist in Arbeit: 1. Bauaufsichtliche Zulassungen (DIBt) 2. Entwurf VDI-Richtlinie VDI Entwurf Norm DIN ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 12 6

7 Stand der Technik: Schornsteinzugregler Quelle: McSchorni Quelle: K&W Quelle: Spartherm ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 13 Schornsteinzugregelungen Zugbegrenzer bei zu hohem Schornsteinzug Bypass-Modul Abgas Bypass-Schacht mit Längenausgleich Nebenluftklappe Verbrennungsluft-Modul Verbrennungsluft SVS ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 14 7

8 Schornsteinzugregelungen Zugbegrenzer bei zu hohem Schornsteinzug Bypass-Anschlussstutzen Die S-Kamatik ist als Baukastensystem konzipiert, so dass ein weitgehender individueller Aufbau möglich ist. ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie Schornsteinzugregelungen Zuggenerator bei zu geringem Schornsteinzug Zuggenerator Ø150 (Schornsteinkopfvariante) Spartherm Zuggenerator Temperatur Sensor Drehzahlsteller (Manuelle Bedienung) Steuerung 1 Separate Verbrennungsluft 230V ac Netz Türkontaktschalter ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 16 8

9 Schornsteinzugregelungen Schornsteinzugregelungen Zugbegrenzer bei zu hohem Schornsteinzug Zuggenerator bei zu geringem Schornsteinzug Vorteile: Verbesserung der Abbrandqualität Optimierung Brennstoffverbrauch Erleichtertes Zünden ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 17 Verbrennungsluftautomatik Erwartungen an Ofensteuerungen / -regelungen Brennstoffersparnis Verlängerung des Abbrandes Raumtemperaturregelung Benutzerkomfort Emissionsminderung u.a.m. ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 18 9

10 Verbrennungsluftautomatik Anbieter Feuerstättenhersteller Zubehöranbieter Quelle: K&W Quelle: WGS Quelle: Leda Werk GmbH & Co. KG ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 19 Verbrennungsluftautomatik Marktübliche Lösungsansätze Steuerung der Gesamtverbrennungsluft Steuerung von Primär- & Sekundärluft Temperatur (Abgas, Brennraum, andere) Volumenstrom Abgassensoren (l/o 2, CO, HC) Emissionsminderung Kontaktschalter Varianten Basisfunktion Abbrandsteuerung Komfortversion mit Zusatzfunktionen Ohne Display / Textdisplay / Grafikdisplay / Touchscreen ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 20 10

11 Verbrennungsluftautomatik Abgastemperaturfühler Display Türkontaktschalter Stellmotor Magnetkupplung Luftstellhebel Verteilerkasten mit Steuereinheit 230V AC Netzanschluss ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 21 Verbrennungsluftautomatik Ofensteuerungen automatische Verbrennungslufteinstellung Steuerung über Abgastemperatur Strömung l-wert, CO oder HC Vorteile: Benutzerkomfort Vermeidung von Fehlbedienung Ansteuerung von Emissionsminderung Abgasventilator, Dunstabzugshaube, Pufferbeladung u.a. ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 22 11

12 Stand der Technik: Abscheider & Katalysatoren (ohne Anspruch auf Vollständigkeit) Spartherm Dr. Pley K&W CCA Morecat Ruftec Oekotube Schraeder Hark Firecat Sehr unterschiedliche Angaben zum Abscheidegrad realistische Darstellungen wichtig! ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 23 Stand der Technik: Abscheider & Katalysatoren (ohne Anspruch auf Vollständigkeit) Quelle: Dr Pley Environmental GmbH Quelle: Wamsler ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 24 12

13 Das Elektrofilter-Prinzip Isolator Sprühelektrode Koronazone Niederschlagselektrode Feinstaubpartikel Quelle: V.Schmatloch, Vortrag auf dem 4. Kolloquium Klein-Holzfeuerungen, 2004, Muttenz, Schweiz ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 25 Stand der Technik: Elektrostische Abscheider (ohne Anspruch auf Vollständigkeit) - Leistungsaufnahme: max. 30W - Standby: kleiner 1W - Hochspannung: 30kV - Elektrischer Anschluss: 230 V AC - Abgastemperatur: bis 400 C - Erhöhung des Kamins: 0.5 m - Elektrodenlänge: 1.6 m - Werkstoff: Rostfreier Stahl - Abscheideeffizienz: 95% - Garantie: 2 Jahre Quelle: ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 26 13

14 Stand der Technik: Elektrostische Abscheider (ohne Anspruch auf Vollständigkeit) Feldtest (gefördert durch FNR FKZ ) Messungen an installierten Öfen Staub- und Partikelmessungen Wärmemengen- und Wasserleistungsmessungen Kamin Ionisationselektrode Isolator Lüfter Ofen Steuergerät 230V ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 27 Elektroabscheider-Aufsatzmodul für Kamineinsätze Typprüfung als Einheit mit Kamineinsatz verschiedene Einsätze mit 7kW - 20kW NWL, Staubminderung 60% - 80% verfügbar als: Aufsatzmodul Airbox Kamineinsatz mit Elektroabscheider Dauerbetrieb thermostatisch gesteuert Reinigungsintervall >100h 10-20W im Betrieb 1 Watt in Bereitschaft ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 28 14

15 Projekt: Emissionsminderung durch kombinierte Maßnahmen in Biomasse-Kleinfeuerungen PTJ-Förderkennzeichen: 03KB051C Elektrostatischer Abscheider Katalysator Verbrennungsluftregelung ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 29 Projekt: Emissionsminderung durch kombinierte Maßnahmen in Biomasse-Kleinfeuerungen PTJ-Förderkennzeichen: 03KB051C Feldmessung Nov Heizperiode, Standort A: VL-Regelung (3-Wege) Katalysator E-Abscheider Sensor-Defekt CO erhöht Staubreduktion ~70% (Wirkung HV ~30%) Feldmessung Nov Heizperiode, Standort B: VL-Steuerung* (1-Weg) Katalysator E-Abscheider* (*-kommerzielle Komponenten) CO-Reduktion ~80% Staubreduktion ~85% (Wirkung HV ~45%) ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 30 15

16 Projekt: kombinierte Maßnahmen in Biomasse-Kleinfeuerungen Raumbedarf ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 31 FAZIT Scheitholzfeuerstätten verbinden Angenehmes mit dem Nützlichen, dafür ist ein Umfassender Ansatz erforderlich 1. Technische Lösungen liefern die Voraussetzung für wirtschaftlichen und umweltfreundlichen Betrieb 2. Betreiberinformation verhilft dem Betreiber zu optimaler Nutzung von Brennstoff und Feuerstätte 3. Vollzug kontrolliert Betrieb und Erneuerung gemäß 1.BImSchV, unterbindet Missbrauch Technische Emissionsminderungsmaßnahmen 1. primär: Verbrennungsoptimierung 2. sekundär: Filter, Abscheider, Katalysatoren Erstellung von Normen, technische Entwicklungen, Zulassungen Am Markt: Elektrostatische Abscheider, Tiefenfilter, Katalysatoren Probleme: Wirksamkeit, Alltagstauglichkeit/Zuverlässigkeit, Kosten Quelle: UBA, A. Behnke 2011 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! ISH 2015 Ofenforum Emissionsminderung für ERF Dr. V. Schmatloch / Folie 32 16