DBU aktuell Nr. 1 | Januar 2014

Informationen aus der Fördertätigkeit der Deutschen Bundesstiftung Umwelt

Der nachwachsende Rohstoff Holz, der kostengünstiger ist als Öl oder Gas, gewinnt als Heizmaterial zunehmend an Bedeutung. Derzeit gibt es in Deutschland über 14 Mio. kleine Holzfeuerungsanlagen, in denen jährlich mehr als 25 Mio. m3 Holz verfeuert werden. Es trägt zum Klimaschutz bei, da nur so viel CO2 frei gesetzt wird, wie für das Wachstum der Bäume benötigt wurde.

Allerdings können Holzfeuerungsanlagen hohe Schadstoffemissionen, vor allem an Feinstaub, verursachen. Spitzenwerte von Feinstaub in der Außenluft treten vornehmlich in Ballungsräumen auf, die durch hohes Verkehrsaufkommen oder industriell geprägt sind. Doch auch Feinstaub aus Holzfeuerungen trägt erheblich zur Luftbelastung bei: Die Emissionen aus Anlagen in Haushalten und im Kleingewerbe sind in Deutschland bereits höher als die aus den Motoren von PKW und LKW. Zudem fallen diese Emissionen vor allem in die Winter­monate, in denen ein verminderter Luftaustausch (Inversionswetter­lage) ohnehin eine höhere Feinstaub­belastung bedingt. Ohne den Einfluss von Holzfeuerungen würde sich im Winterhalbjahr je nach Ort die Zahl der Tage, an denen der Feinstaub-Tages­grenzwert von 50 µg/m3 überschritten wird, auf rund 50 % verringern.

Hauptverursacher des hohen Schadstoffausstoßes sind ältere Einzelraumfeuerungen wie Kamin- oder Kachelöfen, deren Emissionswerte um ein Vielfaches über denen moderner Anlagen liegen. Hier greifen ab dem Jahr 2015 verschärfte Grenzwerte. Großen Einfluss haben auch das Nutzerverhalten und der verwendete Brennstoff (s. Kasten).


DBU-Fördercluster bringt technische Fortschritte

Um die technische Entwicklung von emissionsarmen Anlagen und Brennverfahren voranzutreiben, schrieb die DBU im Jahr 2012 einen Fördercluster mit dem Titel »Emissionsminderung biomassebetriebener Kleinfeuerungsanlagen« aus. Die Themenbreite der geförderten 16 Vorhaben reicht

Inzwischen liegen erste Ergebnisse vor. Drei ausgewählte Projekte präsentiert DBU aktuell auf den folgenden Seiten.

Weitere Informationen zum Förder­cluster finden sich unter www.dbu.de/2016.html

 

Richtig heizen, aber wie?

  • Nur zugelassene Brennstoffe verwenden
  • Zum Anheizen nur dĂĽnnes trockenes Holz – kein Papier! – verwenden
  • Ausreichende Zufuhr von Verbrennungsluft sicherstellen – kein Schwelbrand!
  • Brennraum maximal bis zur Hälfte fĂĽllen
  • Bedienungsanleitung des Herstellers beachten
  • Eine lange Flamme, feine weiĂźe Asche und keine sichtbaren Abgase sind Zeichen einer guten Verbrennung.
Heizen mit Holz ist behaglich und schont das Klima – moderne Anlagen und richtiges Nutzerverhalten grenzen auch die Feinstaubbelastung ein.
© Marco2811 - Fotolia.com

Zentrales Anliegen im Vorhaben der Firma Dr. Pley Environmental GmbH (Bamberg) war die Entwicklung von Methoden zum Einsatz von sogenannten ChimCat Katalysatoren in bestehenden Scheitholzkaminöfen. Die ChimCat Katalysatortechnologie gilt gegenwärtig als die leistungsfähigste Sekundärmaßnahme zur Emissionsminderung bei Scheitholzöfen. Mit der Maßnahme konnte sowohl die Feinstaub­emission der Öfen reduziert als auch der Wirkungsgrad der Feuer­stätten erhöht werden. Ausgerüstet wurden Kaminöfen der Hersteller Brunner GmbH, Max-Blank GmbH und Bullerjan GmbH.

Aufgrund der dabei gewonnenen Erkenntnisse wurde ein Ofen für die Firma Bullerjan (B2) komplett neu entwickelt und einer Typprüfung durch den TÜV Süd unterzogen. Dieses Fabrikat verfügt bei einer Nennwärme­leistung von 7,4 kW über einen Ausstoß von Feinstaub (5 mg/m3) und Kohlen­monoxid (46 mg/m3), der die Anforderungen des »Blauen Engels« für Pelletöfen deutlich unterschreitet (CO < 180 mg/m3, Staub < 25 mg/m3), welche eine der strengsten Emissionsanforderungen für Kleinfeuerungsanlagen ist.

Dieses Gütesiegel erteilte der TÜV für drei Leistungsbereiche des mit der Katalysatortechnologie ausgerüsteten Ofens – und zwar für die Leistungs­stufen 5,9 kW, 6,5 kW und 7,4 kW. Der mit einem Wirkungsgrad von über 80 % arbeitende Kaminofen mit der schlichten Typbezeichnung »B2« ist ab sofort im Fachhandel erhältlich.

Weitere Informationen unter: www.dr-pley.com

Links: Der ChimCat Katalysator reduziert Feinstaub- und Kohlenmonoxidemissionen | Rechts: Neu entwickelter Scheitholzkaminofen, der die Emissionsanforderungen des »Blauen Engels« deutlich unterschreitet.
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Um die gas- und partikelförmigen Schadstoffemissionen von Feuerungsanalagen zu senken, kommen üblicherweise Katalysatoren oder Elektrofilter zum Einsatz, die in das Abgassystem der Feuerstelle eingesetzt werden. Wirtschaftlicher und technisch vorteilhafter ist es jedoch, die Schadstoffe gleich im Brennraum zu behandeln, um die dort generell vorhandene Energie für diesen Prozess zu nutzen. Einen derartigen Lösungsansatz realisiert die Arbeitsgruppe »Verbrennungssysteme« am Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Stuttgart. Sie entwickelte ein sogenanntes Filter-Reaktor-System, das direkt die heißen Verbrennungs­gase behandelt.

Den Reaktor dieses innovativen Filtersystems bilden hochporöse, gasdurchlässige und hochtemperatur­beständige Strukturen, die durch Drahtgestricke, Schaumkeramik, Kugel- sowie Späne­schüttungen realisiert werden oder im dreidimensionalen Druckverfahren entstehen.

Der Reaktor speichert Wärme aus der Verbrennung und stellt sie für eine Oxidation zur Verfügung. Außerdem begünstigt das Filtersystem eine Vermischung mit Sauerstoff und schafft so Bedingungen, um organische Schadstoffe wie Feinstaub, Kohlenmonoxid und polyzyklische Kohlenwasserstoffe effizient nachzuverbrennen. Anorganische Partikel können durch Effekte wie Sperrung, Sedimentation oder Diffusion abgefiltert werden.

Weitere Informationen unter: www.ibp.fraunhofer.de/de/Kompetenzen/energiesysteme/­feuerstaettenundabgasanlagen.html

 

Erfolgreiche Testergebnisse

Nachdem erste Entwicklungsschritte mit Hilfe von Laborsimulationen stattfanden, gelang es inzwischen, die erfolgreichen Testergebnisse in einer realen Kleinfeuerungsanlage zu verifizieren.

Laboraufbau einer Kleinfeuerungsanlage
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Ziel des Projektverbundes des Kompetenzzentrums für Energie- und Umwelt­systemtechnik (ZEuUS), Institut für angewandte Physik (IAP) der Uni Gießen ist die Entwicklung eines Feinstaubsensors, der es erlaubt, die Emissionen einer Feuerungsanlage kontinuierlich zu bestimmen. Der dem Ofen zugeführte Luftstrom kann somit dem aktuellen Verbrennungsstadium und der Brennstoffqualität möglichst optimal angepasst werden. Bedienungsfehler durch falsches Nutzerverhalten lassen sich damit weitgehend ausschließen.

Für die neu zu entwickelnde, direkte Bestimmung des Feinstaubs wird ein Sensorsubstrat mit Elektroden verwendet, zwischen denen sich der Feinstaub ablagert. Die dielektrischen Eigenschaften des Staubes führen zu einer messbaren Kapazitätsänderung der Elektroden. Nach der Messung wird das Sensorsubstrat durch Anlegen einer Heizspannung aufgeheizt und freigebrannt. Der Temperaturverlauf dieses Prozesses erlaubt weitere Rückschlüsse auf die Staubzusammensetzung.

Unter Einbeziehung angepasster Auswertealgorithmen lassen sich so die Staubmenge- und -zusammensetzung direkt im Verbrennungsprozess bestimmen und als Regelgröße verwenden. An dem Vorhaben sind ferner folgende Kooperationspartner beteiligt: Berufsfortbildungsstätte Dülmen des Schornsteinfegerhandwerks e.V., Nordrhein-Westfalen sowie die Firma Strohal Anlagenbau (Staufenberg).

 

Gesundheitsschädliche Wirkung

Feinstaub ist nicht nur wegen seiner gesundheitsschädlichen Wirkung selbst eine wichtige Messgröße, sondern hat aufgrund seiner Zusammensetzung aus unverbrannten organischen Anteilen und mineralischen Bestandteilen eine hohe Aussagekraft über die Qualität der Verbrennung.

Das Projektteam am PrĂĽfstand
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In den vergangenen zwei Jahren ist es der Naturenergie Hersbruck GmbH & Co. KG (Abensberg) gelungen, ein innovatives Projekt für die gekoppelte Erzeugung von Wärme und Strom aus Holzhackschnitzeln zu realisieren. Erstmalig wird beim Biomasseheizkraftwerk in Hersbruck Strom im Dauerbetrieb über eine Heißluftturbine erzeugt. Deren Antriebswärme wird mittels Gegenstrom-Holzvergaser aus Restholz erzeugt. Das Kombipowersystem erreicht eine elektrische Leistung von 225 kW (el. Gesamtwirkungsgrad: 15 %).

Mit Staubemissionen von weniger als 2 mg/m³ und CO-Werten von weniger als 10 mg/m³ weist die Biomassevergasung zudem einen weit geringeren Schadstoffausstoß auf als marktübliche Rostfeuerungsanlagen. Die Anlage kommt ferner im Gegensatz zu anderen Kraft-Wärme-Kopplung-Systemen mit vergleichsweise feuchtem Rest-Holz aus der Wald- und Forstwirtschaft sowie der Landschaftspflege zurecht. Anfang dieses Jahres wird die Anlage um eine zweite Verstromungseinheit erweitert. Eine nachgeschaltete direkt beheizte ORC-Anlage (Organic-Rankine-Cycle) nutzt die heißen Turbinenabgase zur weiteren Stromerzeugung. Sie soll den elektrischen Wirkungsgrad des Systems dann um weitere 8 Prozentpunkte auf rund 23 % steigern. Der Gesamtwirkungsgrad der Anlage (Strom und Wärme) liegt zwischen 75 und 80 %.

Geht neue Wege in der Stromerzeugung: Das Biomasseheizkraftwerk in Hersbruck
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»Bevor Lebensmittel aus fernen Ländern im Einkaufskorb landen, werden durch Produktion, Verarbeitung, Transport und Lagerung große Mengen klimaschädlicher Treibhaus­gase freigesetzt. Auch verderben viele Lebensmittel auf den weiten Transportwegen und müssen weggeworfen werden. Das muss nicht sein«, erklärte DBU-Generalsekretär Dr. Heinrich Bottermann beim Landwirtschaftstag der Katholischen LandvolkHochschule (KLVHS) Oesede Anfang Januar. Um Erzeuger, Handel und Verbraucher für nachhaltiges und regionales Wirtschaften zu sensibilisieren und sie miteinander ins Gespräch zu bringen, organisierte die KLVHS Oesede mit Unterstützung der DBU eine regionale Veranstaltung. Im Gegensatz zu vielen Bildungsangeboten zur Nachhaltigkeit, die sich mit Einzelaspekten beschäftigen, wurde dabei der gesamte Wertschöpfungsprozess vom Erzeuger bis zum Verbraucher berücksichtigt.

DBU-Generalsekretär Dr. Heinrich Bottermann
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Ende November 2013 erhielt Dr.-Ing. E. h. Fritz Brickwedde, ehemaliger und langjähriger DBU-Generalsekretär, die Ehrenmitgliedschaft im Bildungs- und Demonstrationszentrum für dezentrale Abwasserbehandlung (BDZ/Leipzig). Mit der Ehrenmitgliedschaft wurden die besonderen Verdienste Brickweddes bei der Gründung und Entwicklung des BDZ gewürdigt.

Der Schwalm-Eder-Kreis war mit dem von der DBU geförderten Projekt Technikhaus EnergiePLUS beim diesjährigen LivCom Award 2013 erfolgreich. In der Kategorie »Socio–Economic Projects« konnte sich der deutsche Bewerber gegen 21 internationale Projekte durchsetzen und mit dem zweiten Platz in Xiamen (China) einen Golden AWARD erringen.

Anregungen, wie sich Jugendliche in schulischen und außerschulischen Umwelt- und Nachhaltigkeitsprojekten praxisnah und handlungsorientiert engagieren können, liefert die DBU-Fachtagung »Lernen durch Umweltengagement – bestechend gut!? Modellhafte Instrumente für die Motivation Jugendlicher zu nachhaltigem Handeln«. Sie findet am 21. und 22. Februar 2014 im Zentrum für Umweltkommunikation der DBU in Osnabrück statt.

Anmeldungen zur Tagung sind bis zum 12. Februar möglich unter: www.dbu.de/550artikel35019_135.html

Im März feiert »Die Energiemesse« ihr zehnjähriges Bestehen. Wie in den Vorjahren zeigen die rund 50 Aussteller an zwei Tagen von 10 bis 18 Uhr im Zentrum für Umweltkommunikation der DBU ihre Produkte, Dienstleistungen und Neuheiten. Termin ist das Wochenende am 29./30. März 2014. Der Eintritt zu allen Veranstaltungen ist frei.

Näheres siehe www.dbu.de/135.html

Bitte vormerken!

Die 20. Internationale Sommerakademie der DBU zum Thema »Nachhaltige Landwirtschaft – vom Leitbild
zum konkreten Handeln« findet vom 30. Juni bis zum
3. Juli 2014 im Internationalen Begegnungszentrum in
St. Marien­thal, Ostritz, statt.

Neue Flyer erschienen

Im neuen Design ist vor kurzem wieder eine Folge neuer Faltblätter erschienen. Folgende Themen werden in der Reihe »Innovationen für die Umwelt« behandelt:

Die Flyer sind kostenlos bei der Geschäftsstelle erhältlich beziehungsweise werden zum Download bereitgehalten unter: www.dbu.de/339.html

Herausgeber
Deutsche Bundesstiftung Umwelt DBU
An der Bornau 2
49090 OsnabrĂĽck
Tel. 0541|9633-0
Fax 0541|9633-190
www.dbu.de

Redaktion
Stefan RĂĽmmele
Zentrum fĂĽr Umweltkommunikation der Deutschen Bundesstiftung Umwelt gGmbH ZUK
An der Bornau 2
49090 OsnabrĂĽck
Tel. 0541|9633-962
Fax 0541|9633-990

Verantwortlich
Dr. Markus GroĂźe Ophoff (ZUK)

Erscheinungsweise
monatlich (Doppelausgabe: Juli/August)
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kostenlose Abgabe

Gestaltung
Birgit Stefan (ZUK)