Bestandteile einer Hackschnitzelheizanlage

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1 Bestandteile einer Hackschnitzelheizanlage Einleitendes HACKSCHNITZELHEIZANLAGEN... bestehen im groben Überblick aus den in der unten stehenden Tabelle bestehenden Teilen, die auf den folgenden Seiten etwas näher beschrieben sind: Brennstofflager /Brennstoffe Ascheaustragtechnik Austragtechnik Kessel & Feuerungstechnik Brauchwasser- /Pufferspeicher Abgasanlage Steuerungstechnik Sonstiges Heizkesselskizze 13

2 Häcksler: auf Forst- und Holzmessen zu besichtigen Zugelassene Brennstoffe ZUGELASSENE BRENNSTOFFE - neuer Anlagentypen Die Verschiedenheit der für die heutigen Anlagentypen zugelassenen Rohstoffe macht deutlich, dass man sich auch anlagentechnisch darauf einstellt, eine Vielfalt an Rohstoffen zu nutzen, teils sogar in Kombination, um neue Märkte zu erschließen. Die unten stehende Abbildung zeigt, für welche Brennstoffe wie viele Anlagenhersteller Anlagen anbieten. Genannt wurden Hackgut, Pellets, Altholz, Ersatzbrennstoffe. Die Abbildung zeigt, dass ein Trend auch hin zur Nutzung von anderen Brennstoffen als Holz geht. Dies erweitert die Einsatzmöglichkeiten für Bioenergie und die Versorgungssicherheit. Für neue Anlagen zugelassene Rohstoffe Ersatzbrennstoffe Altholz (A-II) Altholz (A-I) Industriepellets Pellets andere Rohstoffe(*) Pellets DIN-plus, EU-Plus Pellets DIN, Ö-Norm, EN-Norm Minihackgut Hackgut G 100 Hackgut G 50 Hackgut G30 (*) z. B. Raps, Stroh, Miscantus Anzahl der Anlagenbauer 14

3 Waldholz aus Durchforstungund Waldpflege Verwendete Brennstoffe Verwendete BRENNSTOFFE bei bestehenden Anlagen Die Biomasseanlagen in Oberfranken und NRW verwenden großteils Waldhackgut. Mehr als 60% der Anlagen in Oberfranken verwerten zu % Waldhackgut (5 bis ca. 10% auch Landschaftspflegematerial), v.a. Anlagen unter 1 MW. Bei großen Anlagen steigt der Anteil an Landschaftspflegematerial an. Von den 5 Anlagen über 1 MW die geantwortet haben, verwenden 3 neben 50% Waldhackgut auch 50% Landschaftspflegeanteile. Etwa 6 Anlagen verwenden nur Sägerestholz, 2 nur Pellets und 3 haben ein Mischsortiment aus Waldholz, Altholz, Sägerestholz. Bei steigenden Rohstoffpreisen, auch beim Hackgut, ist gerade beim Rohstoff der Bedarf und der Preis von Beginn an immer wichtiger für die dauerhafte Wirtschaftlichkeit der Anlagen. Deshalb wird die Einplanung eines guten Qualitätsmanagements beim Rohstoff, Lieferanten die die Rohstoffqualität immer gleich gut halten und der Austausch mit anderen Anlagenbetreiben immer wichtiger. Oder man schließt mit dem Rohstofflieferanten keine einfachen Rohstoffabnahmeverträge ab, sondern ein Wärmecontracting. Letztlich ist eine effiziente Rohstoffverwertung durch qualitativ hochwertige Rohstoffe auch positiv für den Klimaschutz. Gutes Material bedeutet weniger Transporte, weniger CO und Staubemissionen, weniger Holzverbrauch an sich pro kw und damit mehr Umsetzungsmöglichkeiten neuer effizienter Biomasseheizanlagen und damit mehr Ersatz von Öl und Gas durch Bioenergie bei gleicher verfügbarer Holz-Rohstoffmenge. BRENNSTOFF-QUALITÄT bei bestehenden Anlagen Bei den existierenden Biomasseanlagen in Oberfranken wird meist relativ trockenes und klein gehacktes Material verwendet. Ausnahmen: große Hackschnitzel (z. B. G 50 und G 100) werden nur von Anlagen mit Schubboden verwendet; eine Anlage mit Greifarm kann Holz bis 1 Meter Länge verwerten und Anlagen mit unterschiedlichen Feuchten beim eingesetzten Material verwerten meist eigene Produktionsreste, z. B. Sägewerke. Größenklassen % der Anlagen (n = 20) Feuchte % der Anlagen (n = 20) G 30 60% < 10-20% 26% G % > % 60% G 30 - G % > 30-60% 14% 15

4 schlechte Rohstoffqualität erhöht den Rohstoffbedarf Brennstoffbedarf BRENNSTOFFBEDARF bei bestehenden Analgen Die existierenden Anlagen in Oberfranken verbrauchen im Schnitt 3 m 3 Rohstoff/kW (n = 31). Dabei die kleineren Anlagen < 500 kw Leistung im Schnitt etwa 2,5 m 3 Rohstoff/kW und die Anlagen >500 kw im Schnitt 5,3 m 3 /kw (höchster Wert 8 m 3 /kw bei einem Termalbad). Einen Vergleich mit Werten aus NRW zeigt die folgende Tabelle. Die größeren Anlagen über 500 kw verbrauchen also mehr Rohstoff pro kw. In der Regel rechnen Planer mit einem Rohstoffverbrauch zwischen 2-3 m 3 / kw. Diese Daten, die in offiziellen Schriften zu finden sind, decken sich für kleinere Analgen in Oberfranken und NRW sehr gut mit den Werten der Praxis. Bei größeren Anlagen zeigt die Praxis, dass hier ein etwas höherer Bedarf entsteht. Hauptfaktoren für diese unterschiedlichen Rohstoffbedarfe pro kw-nennleistung liegen: (1) in der Betriebsdauer also Vollbetriebsstunden, die bei normalen Heizungen in der Regel bei Stunden im Jahr liegt (z. B. Daten von carmen Bayern) und bei zusätzlicher Warmwassernutzung bei etwa Betriebsstunden. (2) Brennstofffeuchte. Je feuchter der Brennstoff desto mehr Material ist notwendig. Dies betrifft insbesondere Landschaftspflegematerial und waldfrische Hackschnitzel. (3) Brennstoffqualität: (a) unterschiedliche Holzarten haben unterschiedliche Heizwerte, (b) Splintholz hat weniger Heizwert als Kernholz, (c) Zersetzung der Holzinhaltsstoffe bei unsachgemäßer oder zu langer Lagerung, das vermindert nicht das Volumen aber den Heizwert. (4) Anlagenwirkungsgrad (a) anlagentechnisch, (b) betriebsbedingt. Beispiel: Betrieb im Teillastbereich oder Betrieb zur Gluterhaltung, beides führt zum vermehrten Brennstoffverbrauch. < 50 kw Hackschnitzelverbrauch in m 3 /kw kw kw kw kw > kw Obfr. 2,37 2,85 2,39 2,56 > 8 5,3 NRW 3,01 2,97 3,32 3,81 > 5 3,5 16

5 Hackschnitzellagerhalle ebenerdig Auf die Liefermenge achten! Die Liefermenge ist je nach Lieferant unterschiedlich. Wird der Transport real im Preis mitgerechnet, wird eine Lieferung umso günstiger, je mehr mit einem Mal transportiert werden kann. Einzelne Waldbesitzer rechnen oft den Transport nicht mit. Die gesetztliche Beschränkung pro Transport liegt bei 40 Tonnen LKW-Gewicht, das sind je nach Ladung etwa Tonnen. Waldfrische Hackschnitzel weigen mehr (durch das Wasser im Holz) und deshalb kann auch weniger transportiert werden. Örtliche Waldbesitzer liefern i.d.r. mit Traktor und Hänger das Material an: ca Srm/Transport. Regionale Brennstoffhändler oder Waldbesitzerorganisationen verwenden oft Kipper oder einfache LKW: ca. 40 Srm/Transport. Größere Händler transportieren das Matreial mit Schubboden oder Containerzug, i.d.r. nach Gewicht, bei Fichte bis ca Srm/Transport. (Kipphöhe bis ca. 8 Meter!) Pellets werden im Container- LKW oder Silo-LKW mit Einblasvorrichtung angeliefert. Die gelieferte Menge wird nach Tonnen abgerechnet. Brennstoff-Lager LAGERUNG Je nach Jahresbedarf, Belieferungsverhältnissen (evtl. mit Wiegemöglichkeit) ist eine Brennstoffversorgung mit kurzem Brennstoffweg zum Kessel den räumlichen Möglichkeiten kostengünstig anzupassen. Lagerhalle Die Lagerhalle ist bei einfacher Bauweise für größere Bevorratung geeignet, z. B. auch um günstige Brennstoffangebote nutzen zu können. Sie ermöglicht eine gute Belüftung und Nachtrocknung und kann z. B. auch genutzt werden um unterschiedliche Brennstoffqualitäten einfacher mischen oder den Brennstoff einfacher umzulagern. Bunker Ein unterirdischer Bunker ermöglicht ein einfaches Befüllen durch Abkippen aus dem Transportfahrzeug. Die Einfüllöffnung sollte mindestens 7-10 m 2 betragen. Der Unterflursilo sollte eine kubische Form haben um einen hohen Füllgrad zu ermöglichen. Der erforderliche automatische Transport bzw. Fördersystem zum Heizkessel lässt sich gut einbauen. Die hohen baulichen Investitionskosten erfordern hier eine kleinere Bunkergröße, beispielweise eine Bevorratungsgröße von maximal 14 Tagen. Das erfordert in der Regel eine Containeranlieferung und es muss die Zuverlässigkeit der Befüllung durch den Brennstofflieferanten gewährleistet sein. Die Faustzahl für den Bedarf sind 2,5 4 Srm/kW (Umfrage unter Biomasseheizanlagen in Oberfranken. Es ist auch die länderspezifische Feuerungsverordnung zu beachten nach der über Liter Holzpellets und über kg Festbrennstoff, das entspricht etwa Schüttraummeter (Srm) Hackschnitzel, besondere Anforderungen an das Gebäude gestellt werden. Wände und Decken müssen feuerbeständig (F 90) sein und es dürfen keine Leitungen durchgeführt werden, außer die zum Betrieb dieser Räume gehören. Die Türen müssen feuerhemmend (T 30) und selbstschließend sein. Für ausreichende Belüftung sollte vorgesorgt werden (z. B. um Schwelbrände von eher frischem Material bei Überhitzung zu vermeiden). Wechselcontainer und Silos Wechselcontainer sind für kleinere Anlagen bis 500 kw geeignet haben einen geringen Platzbedarf und keine Staubentwicklung, erfordern aber eine gute Brennstofflogistik und sind daher mit etwas höheren Kosten für die Brennstofflieferung verbunden. 17

6 Hackschnitzellager einer größeren Anlage Brennstoff-Lager BRENNSTOFFLAGER bei bestehenden Anlagen (a) Lage des Brennstofflagers Bei 80% der Anlagen in der Befragungsregion Oberfranken liegt das Brennstofflager direkt neben dem Kessel, bei 20% in einiger Entfernung vom Kessel als Nebengebäude, Betriebsgelände o.ä. Hackschnitzellager eines großen Lieferanten Anlieferung ank ellerbunker eines Rathauses (b) Größe des Brennstofflagers Die Größe des Lagers der befragten Anlagen lag im Schnitt bei 0,6 m 3 / kw, bei einer Spanne von 0,1 bis 1,8 m 3 /kw Kesselleistung. Einige Anlagen hatten ein Lager (z. B. Halle) auf dem Betriebsgelände bei dem über längere Zeit Material bevorratet werden kann. In der Regel hat sich bei den Brennstofflagern, oft Bunker, eine Größe von etwa zwei Wochen Vorrat als wirtschaftlichste Lösung eingestellt. Die meisten größeren Anlagen über 500 kw haben ein eher kleines Brennstofflager, denn bei den größeren Anlagen wird der Brennstoff in der Regel mehr oder weniger just in time oder auf Abruf geliefert, oft durch an der Anlage beteiligte Landwirte Bunkergröße und Kesselleistung 4000 Nennwärmeleistung kw Bunkerbefüllung, Transport über Förderschnecke kw bzw. m³ Größe Bunker (m³) Daten bestehender Anlagen aus einer Umfrage in Oberfranken, Bruckner & Strohmeier,

7 Hackschnitzelbefüllung mit Schnecke Austragtechnik FÖRDER- / AUSTRAGTECHNIK Fast alle Anlagenbauer (> 90%) bieten heute gleichzeitig die passende Förder- und Austragtechnik mit an. Austragtechnik heute im Angebot von Anlagenanbietern 8% 12% 18% 30% Förderschnecken Schubboden Rührwerke Saugsysteme Rundsilo Kratzboden Hydraulik Pneumatisch Sacksiloaustragung Knickarm Gelenkarm Federblatt Erdtankaustragung Es gibt etwa 10 bis 13 Grundsysteme, die oft auch noch kombiniert werden. Die Technik wird auf jede Anwendung und jeden Rohstoff angepasst. Es werden angeboten: Förderschnecken (inklusive Pendel- und Knickschnecken, flexible Schnecken), Schubboden, Rührwerke, Rundsilos, Saugsysteme, Kratzboden, Nassentascher, Gelenkarme, Pneumatische Vorrichtungen, Knickarm, Federblatt, Hydraulische Technik, Sacksiloaustragung, Erdtankaustragung. Die nebenstehende Abbildung gibt die Häufigkeit der jeweils angebotenen Austragtechnik bezogen auf die Anlagenhersteller wieder. Nummer 1 bei Hackschnitzelanlagen sind immer noch Schneckentechniken. Die Tabelle zeigt Charakteristika der zwei beliebtesten Fördertechniken. Anteil neue (1), install. (2) Anlagen Schnecken Schubboden 30% (1) / 74% (2) 18% (1) / 13% (2) Kosten kostengünstig deutlich teurer als Schnecken, wegen höherer Kosten Einsatz erst für größere Anlagen ab >500 kw rentabel Handhabung technisch einfach und bewährt technisch einfach und bewährt. Störanfälligkeit hohe Betriebssicherheit, geringe Störanfälligkeit Rohstoffansprüche teils etwas störanfällig bei Rohstoffmaterial unterschiedlicher oder schlechter Qualitäten Anspruch an gute und gleichbleibende Rohstoffqualität keine allzu hohen Anforderungen an eine hohe Rohstoffqualität Leistung eher Anlagen < 1 MW Anlagen > 0,5 MW Anteil bei Fördertechnikangeboten neue Fördertechnik (1) bei Anlagenbauern und installierte Fördertechnik bei bestehenden (2) Anlagen, Beispiel Oberfranken, Umfrage Bruckner & Strohmeier,

8 Häcksler auf einer Messe Austragtechnik AUSTRAGTECHNIK bei bestehenden Anlagen Federblattaustragung Installierte Anlagen in Oberfranken haben vor allem Scheckentechniken als Austragstechnik. Der Großteil der Materialzufuhr erfolgt über eine Förderschnecke, teilweise auch in Kombination mit anderen Techniken wie Drehteller oder Gelenkarm, dies ist typisch für kleinere Anlagen. Große Anlagen arbeiten eher mit Schubboden oder speziellen Verfahren wie Greifer. Kratzketten werden in Verbindung von Schubboden und Schnecken genutzt. Förderschnecken sind technisch einfach, bewährt und am kostengünstigsten. Wenn es darum geht eine höhere Betriebssicherheit zu gewährleisten, eine geringe Störanfälligkeit zu haben sowie bei einem Umsatz von großen Materialmengen, nimmt man üblicherweise Schubbodenaustragung. Die wirtschaftliche Größe liegt hier bereits bei etwa >500 kw, auf jeden Fall aber ab 1000 kw Anlagen. Die meisten Anlagenbetreiber haben sich auf Messen über die Techniken von der Rohstoffaufarbeitung im Wald bis zu den Feuerungskesseln umfangreich informiert. Art der Austragtechnik Anzahl bei den installierten Anlagen in Oberfranken (bei n = 42) Schnecke 7 Schnecke und Federblatt 11 Schnecke und Federkern 1 Schnecke und Kreisfeder 1 Schnecke und Schubboden 2 Schnecke und Teller 2 Schnecke und Nockenwellentrichter 1 Schnecke, Schubboden und Kratzkettenfedern 1 Schnecke mit Gelenkarm 3 Federkernraumaustragung 1 Schubboden 5 Teller 1 Gelenkarm 1 Greifer 1 20

9 Hackschnitzelheizkessel Kessel Anforderungen an den Heizraum An den Heizraum werden Anforderungen gestellt, über die Musterfeuerungsverordnung (MfeuVO) bzw. die länderspezifische Feuerungsverordnung. In Bayern bis 50 kw z. B. Öffnung ins Freie von 150 cm², darüber 2 cm² je kw mehr. KESSEL - LEISTUNGSBEREICH & LEISTUNGSREGELUNG Der Leistungsbereich gibt die Spanne an, in dem die Anlage bezogen auf die installierte Maximalleistung betrieben werden kann, ohne abgeschaltet werden zu müssen. Je niedriger der untere Wert ist, um so einfacher und komfortabler ist die Anlage den unterschiedlichen Herausforderungen anzupassen bzw. auch in der Übergangszeit zu betreiben. Die Herausforderung dabei ist, dass bei herunter geregelter Leistung die Wirkungsgrade noch akzeptabel und die Schadstoffbelastung in Grenzen gehalten wird. Der übliche Leistungsbereich neuer Biomasseanlagen liegt im Durchschnitt zwischen 30 % und 100%. Einzelne Hersteller bieten aber in zwischen auch Minimalbetrieb bis zu 10% oder weniger an. Die Leistungsregelung erfolgt überwiegend (75%, bei n=24)) über die Kesseltemperatur aber teilweise auch über die Kühlung der Außenwände durch Wasser (20%) und durch Luft (5%). Mit der Wasserkühlung der Feuerraumwände kann die Temperaturführung im Verbrennungsraum den unterschiedlichen Anforderungen im Hinblick auf Schadstoffemissionen auf der einen sowie Wirkungsgrade auf der anderen Seite (gegeläufige Prozesse) besser gerecht werden. Je niedriger die Abgastemperatur im Kamin, um so besser ist die Ausnutzung der Wärme, da die Wärme nicht in die Luft geblasen wird. Wichtig ist aber, dass die Temperatur nicht so niedrig wird, dass Kondensation auftritt. Die Abgastemperatur im Kamin schwanken nach Herstellerangaben in einer Bandbreite von 80 bis 200 Grad Celsius. Evtl. Rückbrandschutz und Löscheinrichtung Bei mechanisch beschickten Holzfeuerungsan-lagen muss eine Sicherheitseinrichtung vorhan-den sein. Diese muss Rückbrand und Funkenflug in die Fördereinrichtung und Aufstellungsraum verhindern. Dazu wird eine Zellradschleuse die mit den Fördermotoren gekoppelt ist oder eine Rückbrandklappe eingesetzt. Dazu kann eine Löscheinrichtung die durch einen thermischen stromunabhängigen Auslöser Leitungswasser in den Brennstoffkanal spritzen kann, um einen Rückbrand zu verhindern, vom Anlagenlieferanten mit bestellt werden. GARANTIEN Die Garantien liegen bei: (a) Kessel und Wärmetauscher bei 2 bis 10, Schnitt 5 Jahre; (b) Mechanischen Komponenten bei 1 bis 5, Schnitt 2 Jahre; (c) Elektronische Komponenten bei 1 bis 5, Schnitt 2 Jahre. Die Garantie ist wichtig für die Überlegung z. B. Wartungsvertrag ja/nein oder auch die Kalkulation der laufenden Kosten bis zur Amortisation der Anlage und darüber hinaus. In der Regel sind die Anlagen nach 10 Jahren abgeschrieben (Auskunft Finanzamt Bayreuth). Die in den Regionen installierten Anlagen laufen teilweise seit mehr als 10 Jahren, mehr oder weniger störungsfrei (s.o.), zumindest bezogen auf Kessel und Wärmetauscher. 21

10 Glut wärmt besser als schnelles Verpuffen des Heizmaterials. AUTOMATISCHE REINIGUNG der KESSELZÜGE Die kontinuierliche Reinhaltung der Kesselzüge ist für eine Optimierung der Verbrennung und den Wärmeübergang essentiell. Insofern hat sie einen erheblichen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit der Anlage, aber auch auf die Langlebigkeit. Neue Biomassefeuerungsanlagen haben in der Regel eine automatische Reinigung der Kesselzüge. Dies ist im laufenden Betrieb eine enorme Arbeitserleichterung und damit letztlich auch Kostenersparnis bei den laufenden Kosten. Im Vergleich dazu haben ältere Anlagen meist noch keine solche automatische Reinigung. In der Regel erfolgt die automatische Reinigung mechanisch (51%, von n = 35) oder mit Druckluft (38%). Reinigung über Ultraschall (9%) oder anderes ist eher selten (2%). Die Kosten für die mechanische Reinigung sind heute im Kesselpreis enthalten. Angaben der Hersteller zu den spezifischen Kosten schwanken zwischen 5 und 24 /kw. KESSELLEISTUNG - bestehender Analgen Über 50% der installierten Anlagen in Oberfranken (Bayern) haben eine Kesselleistung <100 KW (Daten von 2010). Die genauere Verteilung zeigt die folgende Tabelle, die zum Vergleich Werte aus NRW enthält (Daten von 2005). Leistung [kw] < < 1000 Oberfranken 23% 33% 27% 8% 9% NRW 21% 34% 34% 10% 1% Die Anlagen <100 kw in Oberfranken versorgen vor allem den privaten und gewerblichen Bereich, z. B. Häuser oder auch Schreinereien, die auch ihre eigenen Holzreste nutzen. Ab etwa >50 kw findet bereits Fremdversorgung von Gebäuden statt, mit teils z. B. 150 Meter Leitungslänge. Ab ca. >300 kw werden teilweise bereits mehrere Gebäude versorgt oder größere gewerbliche Betriebe. Auch Kommunale Versorgung von Gebäuden wie z. B. Altenheimen, Schulen, Neubaugebieten beginnt in der Praxis ab ca. >300 kw. Die zwei erfassten Schwimmbäder in Oberfranken liegen bei einer Leistung von >1 MW bis 3 MW. Die größte Anlage derzeit in der Region Oberfranken ist eine 7 MW BHKW-Anlage, 5 MW hat die Anlage eines Parkettwerkes und 3 MW ein Freizeitbad. Die geplanten neuen Kapazitäten liegen fast alle über 1 MW teilweise über 10 MW. 22

11 Hackschnitzelkessel Kessel 70%! Kessel in Grund- & Spitzenlast... das zeigt, dass die Bioenergie heute als sichere und zuverlässige Versorgung mit Wärme in der Praxis gilt. LASTVERHALTEN - bestehender Anlagen Zu etwa 70% dienen die installierten Biomassefeuerungsanlagen der Versorgung in Grund- und Spitzenlast (in Oberfranken 70% der Anlagen; in NRW 74% der Anlagen). Bei etwa einem Drittel der Anlagen ist nur ein Grundlastkessel als Biomassekessel vorhanden, die Spitzenlast wird über einen zusätzlichen Ölkessel oder Gas abgedeckt (in Oberfranken 30% der Anlagen; in NRW 26% der Anlagen). Der größte Teil der Anlagen in Oberfranken hat einen Biomassekessel der sowohl Grund- wie auch Spitzenlast abdeckt. Dies ist gerade für kleine Anlagen auch die wirtschaftlichste Lösung. Hier ist zudem auch inzwischen ein großes Vertrauen in die Zuverlässigkeit gegeben. Für viele kommunale Anlagen genügt also ein einziger Kessel, man braucht keinen zweiten fossilen Kessel. Diese Anlagen haben auch oft den Vorteil der Eigenproduktion ihrer Hackschnitzelverwertung. Ab >500 kw nimmt der Anteil der zusätzlichen fossilen (Gas oder Öl) Spitzenlastkessel als zusätzliche Kessel zum Biomassheizkessel zu. Hier wird die Grundlast mit den günstigen Hackschnitzeln abgedeckt und die Spitzen mit dem fossilen Brennstoff. So können auch die Investitionskosten gesenkt werden, denn die fossilen Kessel kosten bezogen auf kw immer noch etwa die Hälfte von Biomassekesseln (s. auch Kostenvergleich für kleine Anlagen: Carmen; Kostenvergleich verschiedener Heizsysteme, Stand Januar 2010). Etwa 60% der Spitzenlastkessel in NRW werden mit Öl und ca. 40% mit Gas betrieben. Gemittelt über alle Anlagen wird etwa 84% der Gesamtwärmeproduktion vom Grundlastkessel und nur 16% vom Spitzenlastkessels geleistet. Da der höchste Energiebedarf im Jahresverlauf weit höher als die Grundlast ist, muss der Spitzenlastkessel eine höhere KW- Leistung aufweisen als der Grundlastkessel. Dieses Bild bestätigte sich in NRW. Etwa 56% der installierten kw-leistung fielen auf den Spitzenlastkessel, 44% auf den Grundlastkessel. BETRIEBSDAUER - NUTZUNGSGRAD - STROMPRODUKTION Die Betriebsdauer der meisten Analgen in Oberfranken (80%, n = 36) liegt bei 12 Monaten, die Anlagen sind also das ganze Jahr einsatzfähig. Die Betriebsstunden liegen zwischen bis Stunden, im Schnitt etwa Betriebsstunden pro Jahr. Etwa 90% der Anlagen in Oberfranken sind reine Biomasseheizwerke. Nur etwa 10% produzierten auch Strom (3 13 MW). Selten (2 Fälle in Oberfranken) erfolgt die Stromproduktion über OCR-Verfahren oder Dampfturbinen. 23

12 Blick in einen Kessel Kessel FEUERUNGSTECHNIK Die Wahl der Feuerungstechnik ist eine wichtige Entscheidung, die im Rahmen der gesamten Anlagenkonzeption auch für die Wirtschaftlichkeit der Anlage von Bedeutung ist. Der Großteil der installierten Anlagen beispielsweise in Oberfranken (Bayern) sind Unterschubfeuerungen. Kosten Handhabung Rohstoffansprüche kostengünstigste Feuerung Unterschub Rost Wirbelschicht teurer als Unterschub flexibel regelbar, guter Teillastbetrieb nur bei guten und einheitlichen Hackschitzeln verwendbar; hohe Anforderungen an die Brennstofflogistik, stark Abhängigkeit vom Rohstoff. weniger gut regelbar und schlechterer Teillastbetrieb für eine Vielzahl von Brennstoffen geeignet, bessere Verfügbarkeit, geringere Abhängigkeit von einem Rohstoff fallbezogen, eher in der Industrie angewendet hoher apparativer Aufwand Spezialanwendung für die schadstoffarme Verwertung von Reststoffen (z. B. auch Altholz) Unterschubfeuerung Unterschubfeuerung hat eine bessere technologische Voraussetzung im kleineren Leistungsbereich und bietet die Chance, die Anlage effizienter zu steuern und damit geringere Schadstoffemissionen zu verursachen. Aber auch im größeren Leistungsbereich wird die Unterschubfeuerung eingesetzt. Die Unterschubfeuerung ist kostengünstiger als die anderen Feuerungsarten, hat allerdings den Nachteil, dass sie nur bei guter Brennstoffqualität ihre positiven Wirkungen entfalten kann und auch nicht für alle Brennstoffe geeignet ist. Rotfeuerung Die Rostfeuerung ist für eine größere Bandbreite an Brennstoffen und Brennstoffqualitäten geeignet. Dies betrifft v.a. feuchteres Material z. B. aus Landschaftspflege. Hierdurch können Verbrauchskoten gespart werden, allerdings ist die Rostfeuerung wiederum teurer als die Unterschubfeuerung. Die bewegte Rostfeuerung kann verbrennungstechnisch bessere Werte erzielen, die starre Rostfeuerung ist aber wartungsärmer. Wirbelschichtfeuerung Die Wirbelschichtfeuerung ermöglicht noch weiter optimierte Verbrennungsprozesse, ist jedoch überwiegend in industriellen Feuerungen im Einsatz. Sie ist besonderes geeignet für die Verbrennung von sehr unterschiedlichen Brennstoffe und auch solchen mit einer sehr hohen Feuchte. Aufgrund der hohen apparativen Technik kommt diese Feuerungsart wirtschaftlich erst ab einem Leistungsbereich von 5 MWth in Frage. 24

13 Automatische Entaschung in Container Kessel STEUERNDE FUNKTIONEN, VERBRENNUNGSREGELUNG, ASCHEAUSTRAGTECHNIK sind heute gängig. Steuernde Funktionen Verbrennungsregelung Automatische Entaschung in Container Die Steuerungstechnik regelt z. B. die Einbettung der Biomasseanlage in andere Feuerungstechniken (z. B. Solar, Öl). Bei 80% aller neuen Anlagen ist eine Steuerungstechnik werkseitig eingebaut. Nachträglicher Einbau ist teurer. Hängt von der Anlage ab. Auf dem Markt: Lambdasonden: 40% Unterdruck: 31%. CO-Regler: 11%. Kombinationen: 18%. wird bei neuen Anlagen fast immer mit angeboten. sollte genutzt werden, da die händische Entleerung in der Betreuung eine unbeliebte und zeitaufwendige Aufgabe ist. Steuernde Funktionen Früher waren Biomasseheizanlagen eine Investition, die sich schwierig später ergänzen und an andere Energiesysteme anbinden ließen. Hierfür wären aufwändige Anpassungen und Schnittstellen erforderlich. Die Technik hat sich hier stark weiter entwickelt. Heute haben 80% der Kesselhersteller eine Steuerungstechnik werkseitig eingebaut, die die Einbettung der Biomasseanlage in andere Heizsysteme (z.b. fossile Kessel, Solar etc.) und eine Steuerung durch diese erlaubt. 95 % der Hersteller haben eine Steuerung eingebaut, die auch die Mitsteuerung von ergänzenden Energiesystemen wie Solar oder fossile Heizkessel ermöglicht. Dies macht moderne Biomasseheizsysteme in hohem Maße kostengünstig und einfach erweiterbar. Hier hat sich insbesondere die sogenannte SPS-Technik durchgesetzt, die nachträglich anpassbar ist. Heute sind 60% aller in Deutschland installierten Pelletsheizungen mit Solarwärmeunterstützung und Pufferspeicher installiert (fnr.de). Verbrennungsregelung Die Verbrennungsregelung hat Einfluss auf die Optimierung des Verbrennungsprozesses und damit auf den Wirkungsgrad aber auch auf die Emissionswerte. Meist sind die Lambdasonden (40%), Unterdrucktechnik (31%) und CO-Regler (11%), Kombinationen (18%). Automatische Entaschung in Container Eine automatische Entaschung in Container wird heute von den meisten Anlagenbauern angeboten (90% der Anlagenbauer, die hier geantwortet haben). Das ist von Vorteil im laufenden Betrieb, denn gerade die Ascheentleerung ist bei vielen bestehenden Anlagen nicht vorhanden und bei der Anlagenwartung eine eher unangenehme Aufgabe. 25

14 Schwimmbäder - ideale Warmwasserabnehmer Pufferspeicher und Brauchwasserspeicher WARMWASSERSPEICHER: aktuelles Thema und gute Förderung Warmwasser aus Bioenergie Warmwasser im privaten und öffentlichen Bereich wichtig Pufferspeicher (i.d. R. 80 Grad) sind üblicherweise die Wärmespeicher für Heizungen. Ein Pufferspeicher kann zur besseren Auslastung der Anlage notwendig sein. Mit einem ausreichenden Puferspeicher kann die erforderliche Kessselleistung herabgesetzt und so Kosten gespart werden. Man kann auf einen Pufferspeicher verzichten, wenn die Leistungsregelung am witterungsgeführten Verbrauch angepasst ist und ausreichend lange Betriebsintervalle gegeben sind. Neuerdings setzt sich der Trend durch, dass man den Brauchwasserspeicher so weit wie möglich durch Frischwasserwärmetauscher am Pufferspeicher ersetzt. Durch optimierte Puffersteuerung können diese auch außerhalb des Heizraumes zur Aufstellung kommen. Vorteile von größeren Pufferspeichern sind, dass man die Anlagen prinzipiell kleiner auslegen kann, was die Anlagenkosten senken kann. Kosten für den Bau der Brauchwasser bzw. Pufferspeicher liegen im Schnitt bei etwa Euro/m 3 Wasservolumen (Erfahrungswerte Praxis). Ein wichtiges Thema ist hierbei die Dämmung des Pufferspeichers. Üblicherweise ist 10 cm Dämmung üblich. In Österreich liegt der übliche Dämmwert bei 20 cm. Es ist durchaus empfehlenswert auf 30 cm zu gehen. Je besser die Speicher gedämmt sind, umso mehr Kosten können im laufenden Betrieb gespart werden. Aber es gibt auch individuelle Situationen wo ein Pufferspeicher beispielsweise auch durch eine hydraulische Weiche ersetzt werden kann, was Kosten spart. Hier kann es dann allerdings im Pufferspeicher Vermischungen von Warm- und Kaltwasser geben und das Wasser kann nicht zonenkonform entnommen werden. Brauchwasserspeicher (i. d. R. 60 Grad) sind eher selten, beispielweise Schwimmbäder haben in der Regel große Brauchwasserspeicher. WÄRMENUTZUNG und WARMWASSERBEDARF Warmwasserspeicher Die überwiegende Nutzungsform der bestehenden Anlagen in Oberfranken ist Heizung und Warmwasser, auch bei größeren Anlagen z.b. Thermen. In wenigen Fällen dient die Anlage auch der technischen Trocknung von Holz. Als Richtwert für den Warmwasserbedarf pro Person kann man mit ca. 530 kwh/jahr rechnen (1), das entspricht einem Wasserverbrauch von 35 Liter po Person und Tag bei 330 Nutzungstagen pro Jahr. (1) Holzenergiefibel Baden-Württemberg, 2008; (2) Leitfaden Nahwärmenetze, Frauenhofer Institut Umsicht. Werte (etwa) Sozialer Wohnungsbau Allg. Wohnungsbau Gehobener Wohnungsbau Einfamilien häuser Luxusvillen Brauchwasserverbrauchsmenge in [Liter/Person* Tag] (2) 26

15 Warmes Wasser aus heimischen Hackschnitzeln Pufferspeicher und Brauchwasserspeicher WARMWASSERSPEICHER - bestehender Anlagen Förderung von Pufferspeichern Pufferspeicher werden ab 30 Liter/kW bzw. 20 m 3 mit 250 Euro/m 3 gefördert, v. a. wenn Solarwarmwassser mit einbezogen wird. Der Großteil der Anlagen in Oberfranken, die die Umfrage 2010 beantwortet haben, hat einen Warmwasserspeicher, insgesamt 70% (29 von 42 Anlagen). Etwa 30% der Anlagen haben keine Warmwasserspeicher (12 Anlagen und 1 Anlage gibt an: Netz ist Speicher). Zum Vergleich: bei der Umfrage in NRW im Jahr 2005 hatten in NRW nur 40% aller befragten Anlagen einen Warmwasserspeicher. Von den Anlagen in Oberfranken, die einen Warmwasserspeicher aufweisen (29), haben 59% einen Brauchwasserspeicher (17), 17% einen Pufferspeicher (5) und 24% einen Brauchwasser- und einen Pufferspeicher (7). Die Brauchwasserspeicher haben ein Volumen von 200 bis Liter, im Schnitt ca Liter. Von den 12 Anlagen mit Pufferspeicher haben 9 Anlagen Pufferspeicher zwischen und Liter. Eine Anlage, ein BHKW, hat einen Pufferspeicher von Liter (plus einen Brauchwasserspeicher von Liter) und zwei Anlagen, zwei Schwimmbäder, haben nur Pufferspeicher von und Liter, wobei die Schwimmbecken hier zusätzlich als Pufferspeicher dienen. Die Größe des Speichers war auch bei den kleineren Anlagen nicht immer direkt mit der Kesselleistung korrelierbar Kesselleistung Brauchwasserspeicher Pufferspeicher Speichervolumen und Kesselleistung Kesselleistung [kw] / Speichervolumen [Liter] Speichervolumen und Kesselleistung Oberfränkischer Biomasseheizanlagen und BHKW, Umfrage Bruckner & Strohmeier,

16 Neue Abgwaswerte nach 1. BImschV Abgasanlage ABSTIMMUNG zwischen KESSEL und KAMIN Zwischen Kessel und Kamin kommt es in der Praxis oft zu mangelnder Abstimmung durch Ausführung von unterschiedlichen Stellen. Wichtig sind hier z. B. Zugabstimmungsberechnungen. Üblicherweise führt der Anlagenhersteller diese Berechnung durch bzw. stellt die entsprechenden Daten zur Verfügung. Diese sollten bei einem neuen Kamin mit dem Kaminhersteller und mit dem Bezirksschornsteinfegermeister der für die Abnahme und Feuerstättenschau zuständig ist, abgeklärt werden. Eine Nebenlufteinrichtung im Abgasweg gleicht den Zug bzw. Auftrieb durch die unterschiedlichen Wetterbedingungen aus. Nach DIN verhindert der Einbau eine Überschreitung des Zugbedarfs und ist eine preiswerte Möglichkeit Energie einzusparen. Sie sollte unterhalb der Kamineinmündung ersatzweise im Rauchrohr eingebaut werden. Der Heizkessel sollte mit einem möglichst kurzem, schräg aufsteigenden Rohr (30 bis 45 Grad) Rohr an den Kamin angeschossen werden NEUE ABGASWERTE Die neue Bundesimmissionschutzverordnung setzt seit März 2010 strengere Vorgaben als bisher. Um die Anlagenkosten konkurrenzfähig zu halten, z. B. mit Gas, müssen Anlagenbetreiber entweder das Verbrennungssystem entsprechend gut einstellen oder es muss ein entsprechender Filter nachgerüstet werden. Grenzwerte in [mg/m ] TA Luft 1. BImschV bisher 1. BImschV v. 3/2010 Bafa-/ KfW- Förderung 1. BImschV v. 3/2015 Innovation Gutschein CO < 500 kw kw - 1 MW > 1 MW Staub < 500 kw kw - 1 MW > 1 MW 100 (< 2,5 MW) (< 5 MW) (> 5 MW) Ges. C < 500 kw kw - 1 MW > 1 MW NOx < 500 kw kw - 1 MW > 1 MW

17 Noch mehr Umweltschutz durch gute Abgaswerte Anlagen in bebauten Wohngebieten: hier greift zusätzlich die TA-Luft Lärmschutz-Grenzwerte (Tag/Nacht): Gewerbegebiet: 65/50 db. Mischgebiet: 60/45 db. allg. Wohngebiet: 55/40 db. reines Wohngebiet: 50/35 db. ABGASWERTE - bestehender Anlagen Dass die neue Abgaswerte auch bestehende, ältere Anlagen schaffen können, zeigen die Befragungen von Betreibern. Hier ist ein Austausch unter den Anlagenbetreibern besonders wertvoll, wie die Kollegen diese guten Werte im laufenden Betrieb erreichen. Die Abgaswerte installierter Anlagen in Oberfranken sind im zulässigen Bereich. Die angegebenen Feinstaubwerte liegen bei mg Staub/m 3 Abluft, CO bei mg CO/m 3. Emissionsmessungen in Baden-Württemberg haben Emissionen von Feinstaub mit mg/m³ und CO mit mg/ m³ ergeben. Das sind nahezu alles Werte, die Vorgaben vom März 2010 einhalten, mit Werten von 100 mg/m 3 Staub und 500 mg CO/m 3 für Anlagen > 500 kw und 1 g CO/m 3 für Anlagen unter 500 kw. GENEHMIGUNGEN Die Genehmigungen für Hackschnitzel- und Pelletsanlagen über 1 MW erteilt die zuständige Regionalregierung auf der Basis der TA Luft. Für Anlagen unter MW bedarf es keiner Erlaubnis, sondern nur der Bezirkschornsteinfeger muss die Anlage mit ihren erlaubten Abgaswerten abnehmen. Die Abgaswerte werden vom Schornsteinfeger überprüft und im Schornsteinfegerprotokoll festgehalten. Vom Kesselhersteller braucht man dazu die Typenzulassung. Es soll für neue Kessel eine Datenbank angelegt werden mit den typengeprüften Abgaswerten. Für alte Kessel ist eine Übergangslösung (bis 2020) vorgesehen, in dem der Schornsteinfeger die Werte prüft. Die Datenbasis hierzu liegt noch nicht vor. STICKSTOFFMINDERUNGSVERFAHREN Bei der Betrachtung der Umweltauswirkung von Biomassefeuerungen standen bislang Kohlenmonoxid und Feinstaub im Vordergrund. Die Emissionen von Stickoxiden, die ebenfalls eine Umweltbelastung darstellen, waren bislang weder gesetzlich geregelt noch standen sie im Fokus der Diskussionen. Dies wird sich voraussichtlich künftig ändern. So ist nach der 22. BImschV ab 2012 ein Jahresmittelwert von 30 mg/m³ NO 2 als Alarmwert für die Bevölkerung vorgesehen. Auch hierauf sind bereits viele Anlagenhersteller eingerichtet. Mindestens 5 Anlagenhersteller haben bereits zusätzliche Stickstoffminderungsverfahren im Programm. ABGASREZIRKULATION Mindestens 12 Anlagenhersteller bieten Verfahren zur Abgasrezirkulation an. Diese hat Einfluss auf die Reduzierung der Brennraumtemperatur und auch einen gewissen Einfluss auf die Bildung von Stickoxiden. Zudem kann bei Brennstoffen mit höheren Ascheanteilen (z. B. Landschaftspflegegut) das Risiko der Schlackenbildung reduziert werden. 29

18 Umwelttechnik bei modernen Heizanlagen Standard BRENNWERTTECHNIK - ABGASWÄRMETAUSCHER Abgaswärmetauscher (Economiser) bringen eine zusätzliche Verbesserung des Wirkungsgrades von 4-9% bei feuchtem Material (bei trockenem Material kann keine Kondensationswärme frei werden). Der Einbau ist ab etwa 100 kw sinnvoll. Ab etwa 500 kw sollte der Einsatz von Abgaskondensation geprüft werden, der den Wirkungsgrad bis 20% steigern kann. Aber er ist nur bei sehr feuchten Brennstoffen effektiv und der Abgasschlamm muss entsorgt werden. Die Nutzung der Kondensationsenergie im Wasserdampf wird auch von der Bafa für eine Förderung verlangt. Mindestens 18 Anlagenbauer können in die angebotenen Anlagen Agaswärmetauscher nachrüsten (12) oder haben sie bereits ab Werk eingebaut (6). Mindestens 17 Anlagenbauer bieten nachrüstbare Abgaswäscher an (15) bzw. haben sie werkseitig eingebaut (2). Diese tragen mit oder ohne Brennwertnutzung zur Reduktion der Partikelemissionen bei. PARTIKELABSCHEIDER Mindestens 19 Anlagenbauer bieten Heizanlagen mit Partikelabscheidern an, die entweder bereits werksseitig eingebaut sind (13) oder nachrüstbar sind (6). In der Regel sind dies Multizyklonanlagen. Diese sind in der Regel standardmässiger Bestandteil von Anlagen (freistehend 15, angebaut 3). Multizyklonanlagen sind allein teilweise jedoch nicht ausreichend um die erforderlichen neuen Grenzwerte einzuhalten. Deshalb bieten viele Anlagenbauer auch ergänzende Abscheideverfahren an wie: Elektrostatfilter (13), Gewebefilter (9) oder Nassentstaubung (4). Diese zusätzlichen Verfahren gab es zwar vorher auch schon, wurden aber von externen Firmen oder Herstellern angeboten. Dass viele Anlagenbauer heute solche Zusatzmodule bereits werksseitig für ihre Kessel anbieten, hat den Vorteil, dass beide Module (Kessel und Filter) optimal aufeinander abgestimmt sind. ++ / + sehr positive / positive Performance - - / - sehr ungünstiges ungünstiges Verhalten Multizyklon Elektrofilter Schlauchfilter Neueartige Gewebefilter Investitionskosten Betriebskosten Platzbedarf Robustheit Reinigung [mg/m] < 5 Energiebedarf INNOVATIVE FILTER Inzwischen sind auch ganz neue Formen von Gewebefiltern auf dem Markt, die bei höchster Reinigungsleistung (unter 5 mg/m 3 ) zu günstigeren Kosten als bisherige Technologien (z. B. Schlauchfilter oder auch Elektrostat Filter) angeboten werden können. Damit sind sämtliche derzeitigen und auch künftig zu erwartenden verschärften Umweltauflagen problemlos einhaltbar. Dies ist z. B. für dicht bebaute Wohngebiete oder Innenstadtbereiche ein entscheidendes Argument. 30

19 Anbieter mit guter Umwelttechnik UMWELTASPEKTE Ausgewählte interessante Daten zu Umweltaspekten von Anlagenbauern, die darauf geantwortet haben. Diese Liste ist möglicherweise nicht vollständig, da auch diejenigen, die auf diese Fragen nicht geantwortet haben, diese Werte ebenfalls einhalten oder Techniken hierzu anbieten könnten. Hersteller Die Anlagen erfüllen die Grenzwerte von: BImschV I (3/2010) ohne Zusatzausrüstung Bafa-/KfW-Fördervorauss. BImschV I (2015) (Staub < 0,02 g/m³) ohne Zusatzausrüstung Innovationsbonus (Staub < 0,015 g/m³) ADORATEC GmbH k.a. nein ja - k.a. Agro Forst Technik ja ja k.a. ja Biokompakt GmbH ja x ja ja x k.a. ENDRESS Metall- und Anlagenbau GmbH ja - ja k.a. k.a. ETA Heiztechnik GmbH ja x ja ja x ja FERRO Wärmetehcnik GmbH ja x ja ja x ja FireFox Vertriebs GmbH k.a. ja k.a. k.a. Fröling Heizkessel- und Behälterbau ja x ja k.a. ja Gilles GmbH ja ja k.a. k.a. HDG Bavaria GmbH ja ja k.a. k.a. Heizomat GmbH ja x ja ja - ja Herz Energietechnik GmbH ja x ja ja x ja IMB GmbH ja - k.a. ja - ja KÖB Holzheizsysteme GmbH ja x ja ja - ja Kohlbach GmbH ja x ja ja - ja KWB GmbH ja x ja nein nein Lambion GmbH > 1MW ja ja ja Lindner & Sommerauer SL Technik GmbH ja x ja ja x ja Lopper Kesselbau GmbH ja ja ja x k.a. MARCO POLO GmbH > 1MW ja ja x ja Müller AG Holzfeuerungen ja x ja ja - k.a. Nolting GmbH ja x k.a. ja - k.a. Polytechnik GmbH ja x k.a. ja - ja Schiel KG ja x ja k.a. nein Urbas GmbH ja - ja ja - k.a. 31

20 Leitungssystem Privathaus Nahwärmeversorgung und Nahwärmenetze Wärme aus heimischer Biomasse Versorgung aus der Natur ÜBERBLICK Beispiele für geeignete Objekte zur Nahwärmeversorgung sind: Eignung Beispiele Kommunale Bauten, größere Schwimmbäder, Schulen, Kindergärten, Einzelobjekte Krankenhäuser, Wohnheime, Studentenwohnheime, Altenheime, Autobahnraststätten, usw. Holzbe-/-verarbeitende Betriebe m it Trocknungsanlagen. stoff-/papierindustrie Säge-/Hobel/Parkettwerke, Platten-/Dämm- LW/GaLA Nutzgebäude Ställe, Gärtnereien, Treibhäuser, u. a. Gebäude der Lebensmittelproduktion bei denen Wärme aber Molkereien, Brauereien, Schlachthöfe, usw. auch Kältebedarf anfällt Bebauung darauf ausgerichtete Neubaugebiete, bestehende Wohngebiete mit dichter Bebauung und mehrgeschossigen Bauten. Gewerblich / Industrie Beheizung von Produktionsräumen/- Hallen Prinzip In den unterirdisch verlegten Fernwärmerohren wird die Energie in Form von C heißem Wasser in den Keller zur Wärmeübergabestation des Kunden gepumpt. Dort wird über Wärmetauscher die Wärmeenergie in das hauseigene Warmwasserzentralheizungssystem übergeben. Das abgekühlte Fernwärmewasser wird wieder zum Heizhaus zurückgepumpt. Wärmeübergabestation Eine kompakte Wärmeübergabestation für ein Einfamilienhaus ist nicht viel größer als ein Stromzählerkasten ist. Brennstofflagerraum, Heizraum, Hauptkamin und Kaminkehrergebühren entfallen so weitgehend. Beim Neubau eines Hauses erspart sich der Fernwärmekunde die gesamten Baukosten für diese Räume. Bei Anschluss eines bestehenden Hauses können die Räume anderweitig genutzt werden. Wärmeliefervertrag Der Wärmeliefervertrag wird zwischen dem Heizwerkbetreiber und jedem einzelnen Kunden abgeschlossen. Hier sind alle wirtschaftlichen und technischen Bedingungen für den korrekten Betrieb der Wärmeübergabestation und der Wärmelieferung einvernehmlich festgelegt. Die wesentlichen Punkte eines Wärmeliefervertrages sind: (1) Vertragspartner, (2) Beginn der Wärmelieferung, (3) Zeitdauer der Wärmelieferung, (4) max. Wärmebezugsleistung, (5) techn. Vorgaben für Vorlauf-Rücklauftemperaturen und Drücke, (6) techn. Vorgaben für die zu verwendenden Materialien bzw. Mess-Regel- Steuer-Geräte, (7) einmalige Anschlusskosten sowie Wärmebezugskosten, (8) Preisindexbindungen, (9) Verrechnung. 32

21 Verteilersystemaus Privathaus Nahwärmeversorgung und Nahwärmenetze Wärmeverteilung optimal einstellen! Ein hydraulischer Abgleich spart Kosten (bis zu 15%). Das exakte Einstellen der erforderlichen Durchflussmengen und Volumenströme an die Wärmeverbraucher stellt oft eine schwierige bis kaum lösbare Herausforderung dar. Die Durchflussmengen an den Heizkörpern, Lüftern, Verbrauchern sollen exakt eingestellt sein, so dass an jeder Stelle des Heizstranges die Volumenströme nicht zu groß oder zu klein sind. Doch diese Einstellprozeduren müssten für jeden Heizkörper einzeln vorgenommen werden und an die tatsächliche Wärmelast des einzelnen Raumes angepasst werden. Jeder Raum müßte exakt ausgemessen, danach die Volumenströme auf die Heizleistung des Heizkörpers bezogen berechnet und eingestellt werden. Hier gibt es inzwischen kostengünstige Möglichkeiten, ohne teuren Einbau von Volumenstromzählern, den hydraulischen Abgleich vorzunehmen (z. B. über Ultraschallsensoren). Berechnung RAUMWÄRMEBEDARF Die Ermittlung des Raumwärmebedarfes ist gerade für ein Nahwärmenetz wichtig, bei dem evtl. sogar mehrere Gebäude oder größere kommunale Gebäude angeschlossen sind. Das Verfahren zur Berechnung des Wärmebedarfes eines Gebäudes ist nach DIN 4701 genormt. Die folgende Tabelle gibt typische Kennwerte für öffentliche und gewerblich genutzte Gebäude für die erste grobe (!) Ermittlung des Raumwärmebedarfes an: Gebäudetyp Wärmebedarf in Bezugseinheit [kw je Bezugseinheit] Krankenhäuser 7 Planbett Hallenbäder 1,8 m 2 Wasserfläche Schulen 0,79 Schüler Hochschulen 1,8 Student Verwaltung/Bürogebäude 2,7 Angestellter Gartenbaubetriebe 0,28 m 2 Treibhausfläche Hotels 3,5 Bett Kaufhäuser 0,26 m 2 Verkaufsfläche Berechnung BAUCHWASSER- & JAHRESWÄRMEVERBRAUCH Die aktuelle Ermittlung des Jahreswärmeverbrauches ist nicht einfach, da hier meist nur Messungen zugrunde liegen (z. B. in der DIN 4708) die aus den 70-iger Jahren stammen. Die folgende Tabelle gibt zusammenfassende Werte aus dem Leitfaden Nahwärmenetz des (des Fraunhoferinstitutes Umsicht) wieder. Lebensstandard Brauchwasserverbrauchsmenge in [Liter/Person*Tag] Jahreswärmeverbrauch in [kwh/we* Jahr] Sozialer Wohnungsbau Allg. Wohnungsbau Gehobener Wohnungsbau Einfamilienhäuser Luxusvillen

22 Leitungssystem Privathaus Nahwärmeversorgung und Nahwärmenetze Leitung Nahwärmenetz Holzenergie & Solarenergie: eine Top-Kombination Förderung von Nahwärmenetzen Eine KfW-Förderug ist möglich ab: 500 MWh/Meter*Jahr. VORTEILE NAHWÄRMENETZE Nahwärmeheizzentralen mit Biomasse bieten folgende Vorteile: Man benötigt keinen Heizraum und kein Brennstofflager. Ein Zentralheizungskamin entfällt. Korrekte Abrechnung: ein geeichter Wärmezähler dokumentiert die tatsächlich bezogene Wärme. Sichere Brennstoffversorgung durch den Einsatz heimischer nachwachsender Energieträger. NAHWÄRMEVERSORGUNG - bestehender Anlagen Von den Anlagen in Oberfranken haben 60% eine Nahwärmeversorgung (1). Meist wird das eigene Gebäude, der eigene Betrieb, das eigene Gasthaus, das eigene Wohnhaus, aber auch andere Nachbarhäuser oder mehrere Häuser (bis zu 10 Stück) mit Nahwärme versorgt. In einigen Fällen werden auch kommunale Einrichtungen wie Schule, Schwimmbäder, Rathaus und anderes mit Nahwärme versorgt. Die Längen der Nahwärmenetze liegen zwischen 12 und Meter, im Schnitt etwa 200 Meter. Pro KW ergab sich hier eine Spanne von 0,1 bis 3 Meter pro kw. Pro Netzlänge sind bei den Anlagen im Schnitt etwa 115 Euro Kosten angefallen (1). Die Spanne reichte von Euro/Meter Netzlänge und liegt damit noch weit unter dem in der Literatur zu findenden Werten von Euro/Meter (2). Folgende Daten (1) stammen Umfragen in Oberfranken, sind aber nur ungefähre Anhaltspunkte, die keine Kalkulation eines Planers ersetzen. Durchsch. max. Gebäudeheizleistung in [kw] durchsch. verkaufte Wärme pro Gebäude in [KWh/Jahr] max. Fernwärmetrassenlänge in [lfm/kw] min. verkaufte Wärmemenge in [kwh/lfm] , < 1 (im Durchschnitt 0,3 in Oberfranken) (1) Umfrage Anlagenbetreiber in Oberfranken, Bruckner & Strohmeier, 2010; (2) Leitfaden Nahwärmenetze, Fraunhoferinstitut Umsicht. 34

23 Große Zufriedenheit mit den Anlagen in der Praxis Allgemeine Erfahrungen im laufenden Betrieb BEDIENUNGSKOMFORT Etwa 90% der Anlagenbetreiber (Daten NRW) sind mit dem Bedienungskomfort/Wartungsaufwand ihrer Anlage zufrieden. Die wenigen Unzufriedenen nannten als Gründe: Entaschung/Reinigung, hoher Wartungsaufwand, Probleme mit Fördertechnik, unklare Betriebsanleitung, Schornsteinfeger. STÖRUNGEN IM BETRIEB & STÖRQUELLEN Etwa 50-60% der Anlagenbetreiber hatten schon einmal Störungen im laufenden Betrieb (NRW). Verursacher technischer Probleme im laufenden Betrieb sind vor allem schlechte Brennstoffqualitäten (< 50%), also zu feuchte, zu grobe oder verunreinigte Hackschnitzel, sowie Störungen durch Zuführung (39%). Auch hier entstanden die weitaus meisten Probleme durch schlechte Rohstoffqualität. Außerdem gab es Störungen bei der Steuerung (35%), beim Kessel (23%), durch fehlerhafte Installationen (7%) und technische Probleme mit dem Lagerraum (3%). SERVICEZUFRIEDENHEIT Die Zufriedenheit bei Inanspruchnahme von Serviceleistungen bei den Anlagenbauern bei Störungen ist in der Praxis hoch (ca. 80%). Ursachen für evtl. vorhandene Unzufriedenheiten waren vor allem lange Wartezeiten (NRW). 35

24 Mehr Infos finden Sie auf der CD Starthilfepaket Biomasseheizwerke Inhalte der CD (A) Flyer Gute Gründe für Biomasseheizanlagen (B) Checkliste für Initiatoren (C) Modulare Infobroschüre aus folgenden Infoblättern: (1) Infoblatt 1: Bioenergie und Klimaschutz (18 Seiten); (2) Infoblatt 2: Rohstoffe (36 Seiten);(3) Infoblatt 3: Technik (35 Seiten); (4) Infoblatt 4: Wirtschaftlichkeit, Finanzierung, Förderung (34 Seiten); (5) Infoblatt 5: Adressen Bioenergie (9 Seiten); Umrechnungsfaktoren. Umfragen In Oberfranken (in Bayern) wurden 2010 alle registrierten 97 Hackschnitzelfeuerungsanlagen Oberfrankens angeschrieben (1), von denen 46 geantwortet haben (Rücklaufquote 47%). (1) Zudem wurden auf der Kommunale im November 2009 im Forum Gemeinden voller Energie 30 Bürgermeister zum Thema Biomassefeuerungsanlagen befragt (1). Alle Pelletsanbieter in Deutschland wurden 2010 befragt (Liste Adressen CARMEN). Alle Contractinganbieter in Deutschland wurden 2010 befragt (Liste Adressen CARMEN). Alle deutschen und wichtige Österreichische Anlagenanbieter wurden 2010 befragt (Liste Adressen CARMEN, insgesamt 67 Betriebe). Geantwortet haben 31 Betriebe. Daten & Informationen Es wurden bestehende Materialien zu Hackschnitzelanlagen in Bayern sowie Unterlagen von Informationsveranstaltungen von CARMEN Bayern ausgewertet. Es wurden vertiefende Interviews mit ausgewählten erfahrenen Kämmerern, Schornsteinfegern, Hackschnitzelanbietern und Holzbearbeitern aus Oberfranken geführt. Die Bayerischen Umfrageergebnisse zu Hackschnitzelanlagen wurden mit Befragungen in Nordrheinwestfalen aus dem Jahr 2005 verglichen, den bislang wohl umfangreichsten Daten zu Hackschnitzelheizungen die vom NRW Forst erhoben wurden. Angeschrieben wurden damals Anlagen von denen 725 geantwortet haben (Rücklaufquote 53%). Zudem wurden relevante Institutionen und Energieakteure aus ganz Deutschland zu speziellen Themen und bei wichtigen Fragen kontaktiert. Adressen finden sich im Infoblatt Adressen. Anlagensteckbriefe Aus den neuesten Umfragen in Oberfranken stehen Anlagenblätter zur Verfügung bei den Anlagen bei denen der Betreiber das erlaubt. Selbsthilfenetz - Biomassefeuerungsanlagen Zudem stehen die meisten Anlagenbetreiber in Oberfranken in einem Selbsthilfenetz Biomasseanlagen, für eine Zusammenarbeit mit anderen Betreibern oder für Fragen zur Verfügung, die Adressenliste des Selbsthilfenetzes wird stetig erweitert. Projektträger: Verband deutscher Biomasseheizwerke Frankfurter Ring München Bayerischer Gemeindetag Dreschstr München Eingebundene Projektpartner: Initiative und Netzwerk HOLZ VON HIER C.A.R.M.E.N e. V. in Bayern Regierung von Oberfranken Bayerischer Waldbesitzerverband Verbände der Holzwirtschaft Bayern/Thüringen Deutscher Landkreistag Deutscher Städtetag Bioenergieregion in Oberfranken weitere Förderer & Unterstützer gefördert von: (1) FNR - Fachagentur nachwachsende Rohstoffe (2) Oberfrankenstiftung unterstützt durch: HOLZ VON HIER Friedrich v. Schiller Str. 3b Bayreuth Erstellt durch: Inhalte erstellt von G. Bruckner, P. Strohmeier in Zus. mit Ing. F. Mayerhofer bei Fragen: Tel.: 0921 / v.i.s.d.p+ Dr. Bruckner & Dr. Strohmeier GbR Stand der CD: Ende 2010 Bilder: von Netzwerkbetrieben, Partnern und Unterstützern von Holz von Hier, Bruckner & Strohmeier, gekaufte Bilder aus Photocase und Fotolia; Bildnachweise für verwendete Bilder unter www. holz-von-hier.de. Zitate: für verwendete Literatur finden sich die ausführlichen Zitate aus Platzgründen unter