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Biomassekessel

Über diesen Artikel

Lesezeit

3 Minuten

Veröffentlichung

11.10.2020

Letztes Update

02.05.2022

Biomassekessel – Funktion, Schadstoffausstoß, Kombination mit Wärmepumpen

Inhalt des Wiki-Artikel

Biomassekessel – Funktion, Kombination mit Wärmepumpen, Förderung

Ein Biomassekessel ist darauf ausgelegt, Biomasse zu verbrennen und dadurch Wärme zu erzeugen. Die Kessel gibt es in unterschiedlichen Ausführungen, im Eigenheim wird in der Regel mit fester Biomasse wie Scheiten, Pellets oder Hackschnitzeln aus Holz geheizt. Manche Biomasseheizkessel können auch mit verschiedenen Brennstoffen in Kombination betrieben werden. Über einen eingebauten Wärmetauscher geben die Kessel die bei der Verbrennung entstehende Wärme an den Wärmekreislauf eines Gebäudes ab, die dann zum Betrieb der Heizungsanlage oder der Erzeugung von Warmwasser für die Leitung dient.1

Funktion von Biomassekesseln

In der Funktion gleichen Biomassekesseln Öl- und Gaskesseln: Sie verbrennen einen Kraftstoff und erzeugen so ein Feuer, das Wärme abstrahlt. Ein Wärmetauscher sorgt dafür, dass diese zum Heizen und für die Warmwasserbereitung genutzt werden kann. Trockenes oder verarbeitetes Holz in Brikett- oder Pelletform ist für Biomasseheizkessel geeignet, welcher Brennstoff verwendet werden kann, ist von der Ausführung abhängig. Polybrennbare Kessel können mit mehreren Arten an Brennstoffen betrieben werden. Konventionelle Kessel können mittels eines Biomassebrenners zum Biomassekessel aufgerüstet werden. Holz gilt als klimaneutraler Brennstoff, da beim Verbrennen nicht mehr CO2 freigesetzt wird, als der Baum beim Wachsen aus der Atmosphäre aufgenommen hat.2

Wärmepumpen auf Basis von Biomasse

Innovative Ideen sind im Energiesektor gefragt, da sich mit dem Kyoto-Protokoll zahlreiche Länder verpflichtet haben, ihren Verbrauch und ihre Schadstoffemissionen zu senken. So bringt zum Beispiel eine Kombination von Wärmepumpe und Biomassekessel Vorteile mit sich. Wärmepumpen können nämlich nicht nur Wärme erzeugen, sondern auch für Kühlung sorgen. Werden die Pumpen elektrisch betrieben, verursacht dies CO2, wird stattdessen Biomasse verwendet, dient Wärme als Antriebsenergie. Wärmepumpen mit Biomasseheizkessel arbeiten also weitestgehend CO2-neutral. Diese sogenannten Absorptionswärmepumpen (AWP) können natürliche Kältemittel wie Ammoniak und Wasser zum Kühlen nutzen, die umweltfreundlicher sind als fluorierte Kohlenwasserstoffe, die in Kompressionskältemaschinen zum Einsatz kommen. Für den Betrieb der Wärmepumpen eignen sich Biomassekessel mit hohen Vorlauftemperaturen.3

Schadstoffe durch Biomassefeuerungsanlagen

Bei der Verbrennung von Energieträgern treten zwangsläufig Schadstoffe wie Feinstaub auf, selbst bei Biomasse, die zu den erneuerbaren Energien gehört. Die Nutzung geht deshalb mit Schadstoffemissionen einher. Für den Wärmesektor in Deutschland hat die Biomasse eine große Bedeutung, da durch sie 88 Prozent der erneuerbaren Wärme bereitgestellt werden. Biomasse ist an sich CO2-neutral und außerdem im europäischen Raum leicht verfügbar. In Biomasseanlagen kann auch elektrische Energie erzeugt werden, die durch Wind- und Sonnenenergie auftretende Fluktuationen ausgleichen kann. Allerdings gelten Biomassefeuerungsanlagen der 1. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes – Einzelraumfeuerungsanlagen und Heizkessel – mit als Hauptverursacher diverser Schadstoffe, die vor allem durch eine unsachgemäße Verbrennung entstehen. Schadstoffe wie Kohlenstoffmonoxid (CO), Methan (CH4), Benzo[a]pyrene und andere Kohlenwasserstoffe entweichen so in die Umwelt und reichern sich teils in der Atmosphäre an, was den Treibhauseffekt beschleunigt.

Holz verbrennt nur bei hohen Temperaturen schadstoffarm, um die 1000 °C sind nötig. Wird noch feuchtes Holz für einen Biomassekessel genutzt, verbraucht der Verdampfungsvorgang des Wassers eine große Menge an Energie. Bis zu 50 Prozent der im Holz enthaltenen Energie können auf diese Weise für die weitere Nutzung verlorengehen. Darüber hinaus ist die Verbrennungstemperatur dann zumeist derart niedrig, dass viele Schadstoffe, unter anderem Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe, entstehen. Diese sind zum einen gesundheitsschädlich, zum anderen können sie Geruchsbelästigungen oder Schäden an Ofen und Schornstein der Heizungsanlage verursachen.

Rund 0,8 Millionen Biomasseheizkessel und 11 Millionen einzelraumfeuerungsanlagen sind in Deutschland für die Bereitstellung von Wärme und Warmwasser im Einsatz. Für die Zukunft ist zu erwarten, dass vor allem in Wohngebieten aufgrund der Vorteile von Biomasse und staatlicher Fördermaßnahmen die Anzahl noch steigt. Zur Schadstoffverminderung werden Primär- und Sekundärmaßnahmen ergriffen.

Primärmaßnahmen umfassen konzeptionelle, konstruktive und regelungstechnische Maßnahmen, die das Verbrennungs- und Emissionsverhalten von Biomassefeuerungsanlagen verbessern, sowie die Integrierung von modernen Technologien, zum Beispiel einer Zyklonbrennkammer. In Bezug auf Biomassekessel gewährleisten Primärmaßnahmen eine sichere Funktion im Hinblick auf die Schadstoffverminderung und die Steigerung der Verbrennungseffizienz. Sie lassen sich außerdem in der Regel leicht einbauen und wirtschaftlich betreiben.

Sekundärmaßnahmen werden üblicherweise durch nachgeschaltete Systeme wie Staubabscheider realisiert, deren Betrieb meist technisch und wirtschaftlich aufwändig ist. Für die Wartung und den sachgemäßen Betrieb sind Fachkompetenzen erforderlich. Aus diesem und weiteren Gründen sollten Sekundärmaßnahmen erst ergriffen werden, wenn alle Primärmaßnahmen für einen Biomasseheizkessel oder eine Einzelraumfeuerungsanlage ausgeschöpft sind. Bei der Verbrennung von biogenen Brennstoffen von niedriger Qualität ist ein Staubabscheider allerdings unerlässlich.

Eine wichtige Präventivmaßnahme ist die kontinuierliche Überwachung des Betriebs und der Emissionsentwicklung. Diese ist in Großverbrennungsanlagen bereits die Regel und kann inzwischen dank moderner Sensor-, Regelungs-, Automatisierungs- und Vernetzungstechnologien auch in Kleinverbrennungsanlagen sowohl technisch als auch wirtschaftlich umgesetzt werden. Richtlinien und Anforderungen an Kleinfeuerungsanlagen wie Biomassekessel enthält die 1. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes.4

BAFA-Förderung für Pelletkessel

Um die Energiewende voranzubringen, sind verschiedene staatliche Förderprogramme ins Leben gerufen worden. Unter anderem werden Pelletkessel durch das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) gefördert. Im Jahr 2020 liegt der Fördersatz für eine Heizungsanlage mit Biomassekessel oder Wärmepumpe bei 35 Prozent, dies gilt sowohl für bestehende als auch für Neubauten. Wird im Gebäudebestand durch die Maßnahme eine Ölheizung ersetzt, erhöht sich der Fördersatz durch die Austauschprämie auf 45 Prozent. Mit der BAFA-Förderung für Pelletkessel lassen sich die Kosten für eine neue Heizungsanlage also deutlich reduzieren. Die Unterstützung kann von Privatpersonen, Freiberuflern und Unternehmen beantragt werden.5

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