Moderne Abgaskonzepte für den Klimaschutz

Die Verfeuerung von Biomassebrennstoffen gilt als nahezu CO₂-neutral. Nachwachsende Rohstoffe können Wärme, Strom sowie Kraftstoffe bereitstellen und sind ein wichtiger Bereich erneuerbarer Energie. Laut Bundesumweltamt waren feste Brennstoffe (vornehmlich Holz) im Jahr 2019 mit 116 TWh führend in der Wärmebereitstellung. Allerdings entstehen bei der Verbrennung gesundheitsschädliche Stäube, und zwar in höherem Maß als bei Gas- oder Ölfeuerungen. Als weitere Faktoren für gesundheitsschädliche Schadstoffemissionen spielen eine Rolle: Veraltete oder überdimensionierte Feuerstätten, unsachgemäße Nutzung, wechselnde Brennstoffqualität oder Witterungseinflüsse. Sie behindern eine energieeffiziente und somit umweltfreundliche Verbrennung. Die Folge: Der Wirkungsgrad der Anlage sinkt und die Schadstoffemissionen steigen.

Partikelabscheider reduzieren Feinstaub

Bei der Erzeugung von Energie aus Biomasse gilt es, vor allem die Vorgaben der 1. BlmSchV (Bundesimmissionsschutzverordnung) in Bezug auf Feinstaub­emissionen einzuhalten. Die Staubbelastung ist in den letzten Jahren zurückgegangen, weil strengere Grenzwerte für das Abgas von Biomasseanlagen gelten. Dabei unterstützen Feinstaubabscheider in der Einhaltung der Vorgaben.

Am Markt finden sich unterschiedliche Lösungen und Techniken zu Installation entlang der Strecke vom Abgasstutzen bis zur Mündung. Hier bietet beispielsweise das Unternehmen Schräder aus Kamen ein breites Sortiment. Für den häuslichen Bereich gibt es, je nach Situation vor Ort, eine Variante für die Verbindungsleitung, für den Dachboden oder eine mündungsbasierte Alternative. Die Abscheider decken Leistungen bis zu 50 kW ab. Dabei kann die Brennstoffzufuhr per Hand sowie automatisch erfolgen.

Die Staubabscheidung nach dem bewährten elektrostatischen Prinzip bewirkt hohe Abscheideraten. Dabei werden die im Rauchgas befindlichen Partikel durch eine Hochspannungselektrode aufgeladen. Sie beginnen sich zu agglomerieren, verdichten sich und lagern sich an der Innenseite des Rauchrohrs bzw. des Schornsteins ab. Die Abreinigung des Grobstaubs und der Rußflocken erfolgt – je nach Anforderung und Leistungsklasse – durch den Bezirksschornsteinfeger oder vollautomatisiert mit Wasser oder mechanisch durch Vibration. Die Verwendung der dünnen Schräder-Drahtelektroden führt zu einer sehr geringen Verschmutzungsanfälligkeit, da die Schmutzauflagefläche eines Drahtes klein ist und Schmutzansammlungen auf der Elektrode durch die hochfrequenten mechanischen Schwingungen minimiert werden. Großflächige Elektroden verschmutzen nach kurzer Einsatzzeit und verlieren damit ungewollt die vollständige ­Abscheidefunktion im normalen Betrieb. Weitere Modelle decken Leistungsklassen bis zu 600 kW ab. Sie lassen sich praktisch und intuitiv über ein Touchdisplay bedienen. Ferner sorgen fernüberwachte moderne Steuer- und Regeleinheiten für eine reibungslose Funktion und eine schnelle Reaktionszeit bei eventuellen Störungen. Modular aufgebaut, können Anlagen individuell ausgelegt werden. Zudem eignet sich die kompakte Bauweise sowohl für Nachrüstungen als auch für Neuanlagen.

Abwärme: ein wertvolles Abfallprodukt

Sowohl im häuslichen Bereich als auch im Handwerk und der Industrie bieten die energetisch intensiven Prozesse immenses Einsparpotenzial. Wie gelingt es, die primäre Energie optimal zu nutzen, dabei weitere Energiereserven zu mobilisieren und gleichzeitig Emissionen zu minimieren? Eine Möglichkeit liegt in der Rückgewinnung von Wärme aus der Abluft oder dem Abgas durch Wärmetauscher, anstatt sie ungenutzt entweichen zu lassen. Die gewonnene Wärme kann prozessintern eingesetzt oder betriebsintern rückgeführt werden: Dazu gehört die ­Warmwasser- und/oder Kälteversorgung sowie eine Abgabe an Dritte, wie etwa die Einspeisung in ein Nahwärmenetz. Der Abgasspezialist Schräder hat den Bereich der Wärmerückgewinnung bei Abgasen nach und nach aufgebaut: „Grundsätzlich lassen sich Abgas­wärmetauscher, die mit hohen Abgastemperaturen arbeiten, in zahlreichen Fällen einsetzen“, erklärt Karl-Heinz Schräder, Inhaber der Schräder Abgastechnologie. „Im häuslichen Bereich, in der Industrie beim Erwärmen, Trocknen, Rösten, Destillieren, Schmelzen, Glühen, Härten oder Schmieden von Produkten, aber auch in der Lebensmittel- und Backindustrie wird Prozesswärme in erheblichem Umfang eingesetzt. Das Potenzial für die Rückgewinnung ist dementsprechend hoch.“

Techniken der Wärmerückgewinnung

Wärmetauscher ermöglichen die Wärmeübertragung von einem warmen auf ein kälteres Medium. Die bewährten Techniken von Schräder bieten modulare Lösungen für Einzelfeuerstätten wie Kaminöfen sowie für häusliche Kesselanlagen und Hallenheizungen bis zu Industrieöfen. In der industriellen ­Anwendung werden die heißen Abgase an einem Rohrbündel oder Rohrregister vorbeigeführt und erhitzen dabei das durch dieses Rohrsystem geleitete Wasser.

Eine weitere interessante Technik nutzt der Rohrschlangenwärmetauscher mit inkludierten Leitblechen. Diese eignen sich besonders für Biomasse­feuerungsanlagen, die ein höheres Schmutzaufkommen im Abgas aufweisen, jedoch gleichzeitig nur geringe Druckverluste im Wärmeübertrager erfordern. Diese werden bei häuslichen Anwendungen, im gewerblichen Bereich oder in kleineren industriellen Produktionsanlagen eingesetzt. Das Abgas wird an einer Rohrschlange vorbeigeführt und erhitzt dabei das durch die Rohrschlange geleitete Wasser. Im Inneren des Rohrschlangenhohlraums befinden sich ­Bimetall-geregelte Leitbleche. Sie lenken die heißen Abgase mehrfach um. Dieser Vorgang erfolgt temperaturabhängig. Das in der Rohrschlange erwärmte Wasser kann in der Folge zur Anhebung der Kesselrücklauftemperatur oder direkt zur Warmwasserversorgung genutzt werden.

Mit den genannten Möglichkeiten lässt sich ein Leistungsspektrum von etwa 5 kW bis 1 MW abdecken. Alle Varianten eignen sich zur Nachrüstung und bei Neuanlagen. Sie werden individuell bezüglich der Anforderungen und Bedürfnisse des jeweiligen Projektes geplant und gefertigt. Dabei liegt der Fokus besonders auf flexiblen, sicheren, langlebigen, wartungsarmen und servicefreundlichen Lösungen, verbunden mit wirtschaftlichen Aspekten, wie beispielsweise die Amortisationszeit der Investition.

Attraktive Förderungen

Der Einsatz moderner Abgastechnologien lohnt sich aus wirtschaftlichen und umwelttechnischen Aspekten. Zukünftig können innovative Abgastechnologien einen signifikanten Beitrag zum aktiven Klimaschutz leisten. Dahingehende Investitionen werden von Bund und Ländern auf mehreren Ebenen mit teils attraktiven Konditionen gefördert. Für die ­maßgeschneiderte Planung, Amortisation und Realisierung solcher Projekte unter­stützen kompetente Partner wie Energieberater, Planer und Hersteller in vollem Umfang.