Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Der Energietr\u00e4ger Holz wird vor dem Hintergrund weiter steigender Mineral\u00f6lpreise f\u00fcr die privaten Haushalte in l\u00e4ndlichen Regionen zunehmend an Bedeutung gewinnen, da die Verfeuerung von St\u00fcckholz, sei es in Kachelofeneins\u00e4tzen oder in zentralen St\u00fcckholzheizkesseln, eine sehr preiswerte Alternative darstellt, wenn das Scheitholz in Eigenarbeit bereitgestellt werden kann. Angesichts der sehr komplexen Scheitholz-Verbrennungsprozesse geht die Verfeuerung von Scheitholz allerdings mit erheblichen Umweltbelastungen einher (Emission von toxischen aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen bei unvollst\u00e4ndiger Verbrennung), da die Brennraumgeometrien und Abgasf\u00fchrungen der meisten Verbrennungsanlagen nicht optimiert sind und die M\u00f6glichkeiten der sensorgef\u00fchrten Prozesssteuerung nicht dem Stand der Technik entsprechend genutzt werden. In diesem F\u00f6rderprojekt haben sich die An-tragsteller zum Ziel gesetzt, durch den Einsatz geeigneter Sensoren die Schl\u00fcssel-Parameter Verbrennungstemperatur, Restsauerstoffgehalt und CO\/HC-Gehalt kontinuierlich und in-situ im Abgas zu messen und diese Daten als Eingangsgr\u00f6\u00dfe f\u00fcr die kontinuierliche Regelung der Verbrennungsluft zu nutzen. Hierzu ist ein geeigneter Regelungsalgorithmus zu entwickeln, mit dem es gelingen sollte, die Emission der Schadstoffe pro erzeugte W\u00e4rmeeinheit wirksam herabzusetzen. In einem zweiten Schritt werden die M\u00f6glichkeiten des Einsatzes eines Oxidationskatalysators zur Unterst\u00fctzung der Nachverbrennung ins-besondere bei niedrigen Verbrennungstemperaturen gepr\u00fcft. Diese Untersuchungen werden an feue-rungstechnisch weitgehend optimierten Verbrennungsanlagen durchgef\u00fchrt. Unsere Kooperationspartner stellen sowohl eine Kachelofeneinsatz (Typ SF10SK, Brunner GmbH, Eggenfelden) als auch einen St\u00fcckholz-Heizkessel (Typ Vitolig 200, Viessmann GmbH, Allendorf) zur Durchf\u00fchrung des Vorhabens zur Verf\u00fcgung.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAus der Zielsetzung ergeben sich folgende Arbeitsschritte:
\n\tBestimmung der unvollst\u00e4ndig verbrannten Gaskomponenten, die im Verlauf eines Abbrandes emittiert werden mit Standard-Analysemethoden (Koop. mit dem ICT-WGT, Forschungszentrum Karlsruhe).
\n\tEntwicklung eines hochtemperaturbest\u00e4ndigen CO\/HC-Sensors durch die ESCUBE GmbH, Stuttgart.
\n\tExperimentelle Charakterisierung der Gassensoren zum in-situ Monitoring von Restsauerstoff (Dittrich GmbH, Baden-Baden) und CO\/HC (ESCUBE GmbH, Stuttgart) in institutseigenen Testanlagen.
\n\tEinbau der Sensorik (Gassensorik, Temperatur, Luftmassenstrom von Prim\u00e4r- und Sekund\u00e4rluft, W\u00e4rmemengenz\u00e4hler) in einen Kachelofen-Einsatz (Brunner GmbH, Eggenfelden) und in einen St\u00fcckholz-Feuerungskessel (Viessmann, Allendorf) und Installation der zugeh\u00f6rigen Messtechnik.
\n\tErmittlung und Bilanzierung der Schadgasemissionen pro erzeugter W\u00e4rmemengeneinheit bei Prozessregelung von Prim\u00e4r- und Sekund\u00e4rluft nach eigenem (noch zu entwickelnder) Regelungsalgorithmus im Vergleich zum Stand der Verbrennungsregelungen, die bereits von den Partnern Brunner und Viessmann zur Verf\u00fcgung gestellt werden.
\n\tEinbau von Oxidationskatalysatoren in die Sekund\u00e4rbrennkammern und Untersuchung von deren Wirksamkeit bzgl. der weiteren Reduktion der Schadgasemissionen und von deren Langzeitstabilit\u00e4t.
\n\tErstellung eines Regelungskonzeptes f\u00fcr St\u00fcckholzverbrennungsanlagen auf der Basis der in dieser Arbeit erzielten Ergebnisse.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Projektzeitraum wurden nicht nur wichtige Erkenntnisse und Erfahrungen auf dem Gebiet der in-situ-Gassensorik in Feuerungsprozessen gesammelt, es wurde dar\u00fcber hinaus – und das ist zukunftsweisend – auf der Basis der sensorischen Eingangsgr\u00f6\u00dfen Verbrennungstemperatur, Restsauerstoffgehalt im Abgas und CO\/HC-Gehalt im Abgas ein vollst\u00e4ndig neuer Algorithmus zur Regelung des Prim\u00e4r- und Sekund\u00e4rluftstromes erstellt und experimentell nachgewiesen, dass mit diesem neuen Regelungskonzept eine sp\u00fcrbare Verringerung der Schadgasemissionen (auf ca. 15% (Kachelofeneinsatz) bzw. auf ca. 50% (St\u00fcckholzheizkessel)) erreicht wird. Nebenbei konnte gezeigt werden, dass beide Verbrennungsanlagen mit dem gleichen Regelungskonzept betrieben werden k\u00f6nnen, wenn die Regelungsparameter angepasst werden, d.h. es ist davon auszugehen, dass der entwickelte Regelungsalgorithmus auf sehr unterschiedliche Verbrennungsanlagen adaptierbar ist, wenn gewisse feuerungstechnische Voraussetzungen erf\u00fcllt werden.
\nKombiniert man das neue Regelungsverfahren mit einem in die Feuerungsanlage integrierten Oxidationskatalysator zur Nachverbrennung der Schadgase, dann zeigen die Experimente, dass die Schadgasemissionen nochmals deutlich verringert sind, so dass schlie\u00dflich gegen\u00fcber dem Betrieb des Herstellers Emissionsreduktionen auf unter 1% (Kachelofeneinsatz) bzw. ca. 25% (St\u00fcckholzheizkessel) bereits erreicht wurden.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Teile der Arbeit wurden anl\u00e4sslich der Fachtagung Emissionsminderung an Kleinfeuerungsanlagen in D\u00fclmen im Nov. 2006 vorgetragen. Auf Einladung der Arbeitsgemeinschaft der Kachelofenwirtschaft (AdK) wurde das Projekt auf dem Messestand der AdK auf der ISH 2007 in Frankfurt anhand von zwei Vortr\u00e4gen vorgestellt. Schlie\u00dflich wurde der abschlie\u00dfende Projektstand auf Einladung beim 6. Stuttgarter Holzfeuerungskolloquium zusammen mit einem weiteren Vortrag zum ESCUBE CarboSen 1000 pr\u00e4sentiert.
\nDas aus den Projektarbeiten hervorgegangene neue Regelungskonzept f\u00fcr Prim\u00e4r- und Sekund\u00e4rluft wurde in Zusammenarbeit mit dem Technologie-Lizenzb\u00fcro der Hochschulen in Baden-W\u00fcrttemberg (TLB) im Sept. 2006 zum Schutzrecht angemeldet.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Projektergebnisse sprechen f\u00fcr sich und sollten in Anbetracht der hohen Umweltbelastungen durch zunehmende Nutzung von Holzfeuerungsanlagen zur W\u00e4rmegewinnung mit Nachdruck im Rahmen der Entwicklung moderner Verbrennungsanlagen umgesetzt werden. Hierzu ist allerdings auch der Gesetzgeber gefordert, die n\u00f6tigen gesetzlichen Rahmenbedingungen (1. BImSch) vorzugeben<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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