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28-06-2019 | Technische Gebäudeausrüstung | Im Fokus | Article

Die richtige Bedienung von Biomasseheizkesseln

Author:
Christoph Berger

Mit der Entwicklung eines Kombinationssystems zur Früherkennung von Bedienungsfehlern von Heizkesselanlagen ist es unter anderem gelungen, den Wirkungsgrad der Anlagen im Praxisbetrieb auf über 93 Prozent zu erhöhen.

"Prinzipiell können Biomasseheizkessel als Standard-, Niedertemperatur- oder Brennwertkessel ausgeführt werden", heißt es im Abschnitt "Biomassewärmeerzeuger" des Kapitels "Gebäudetechnik" im Springer-Fachbuch "Denkmal und Energie". Unter den Begriff der Biomasse fallen demnach alle organischen Substanzen, die durch Pflanzen oder Tiere entstehen – somit gehören alle lebenden Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen, aber auch abgestorbene organische Substanzen wie Totholz, Laub oder Stroh dazu. Laut dem Deutschen Biomasseforschungszentrum sind in Deutschland 700.000 solcher Heizkessel im Einsatz. Hinzu würden elf Millionen Holzkamine kommen. Zwar würde so einerseits ein hoher Anteil an erneuerbarer Energie erzeugt, andererseits würden die Holzfeuerungsanlagen aber auch einen vergleichsweise hohen Ausstoß an Feinstaub und anderen Schadstoffen verursachen.

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Gebäudetechnik

Wie im vorhergehenden Kapitel ausführlich erläutert, ist es bei Baudenkmalen nicht immer vertretbar, die Gebäudehülle energetisch entscheidend zu verbessern, da es gilt, den Charakter und das Erscheinungsbild des Gebäudes weitestgehend zu erhalten. D


Vor diesem Hintergrund arbeiteten Forscher am Fraunhofer Institut für Bauphysik (IBP) gemeinsam mit den Unternehmen HDG Bavaria und Lamtec an einer Lösung für saubere Feuerungsanlagen. Ergebnis der Zusammenarbeit, die im Rahmen des 7. Energieforschungsprogramms vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert wurde, ist ein Kombinationssystem zur Früherkennung von Bedienungsfehlern durch die Betreiber von Heizkesselanlagen – ein sogenanntes VREM-System (Verbrennungsregelungs- und Emissionsmonitoringsystem). Kombiniert werden darin die regelungstechnische Optimierung der Verbrennung mit der Überwachung der Prozesse. So soll künftig eine Fehlbedienung der Biomasseheizkessel vermieden werden. Denn, so Dr. Mohammad Aleysa, Projektleiter am IBP: "Unsere Idee war, dass neben den konstruktiven Gegebenheiten der Verbrennungstechnik, vor allem das Verhalten des Betreibers von entscheidender Bedeutung für die Verbrennungsqualität und somit die Feinstaubemissionen ist."

Sonden und Algorithmen regeln den Verbrennungsprozess

So regeln in dem System O2/COe-sondengestützte Analysen und intelligente Überwachungsalgorithmen den Verbrennungsprozess mit niedrigerem Sauerstoffüberschuss und der Vermeidung hoher Wärmeverluste. Kommen illegale Brennstoffe zum Einsatz, beispielsweise Haushaltsabfälle, oder kommt es zu Komplikationen bei der Anlage, wird der Betreiber per Mail und SMS darüber informiert. Durch diese frühzeitige Fehlererkennung und ihre Beseitigung könnten gefährliche Schadstoffe vermieden werden. Darüber hinaus würden durch das System nicht nur Emissionen reduziert, sondern auch der Wirkungsgrad auf über 93 Prozent erhöht. Wobei der Wirkungsgrad von Biomasseheizkesseln an sich schon relativ hoch ist - im Kapitel "Energiebedarf, Potenziale, Ressourcen" des Springer-Fachbuchs "Systemeffizienz bei regenerativer Stromerzeugung" wird er zwischen 65 und 85 Prozent angegeben.

Nun gelte es, eine kompakte für den Einsatz in Biomasseheizkesseln angepasste Elektronik für die O2/COe-Sonde zu entwickeln, heißt es. Im Rahmen eines weiteren Forschungsprojekts wird bereits daran gearbeitet, sodass auf Basis der beiden Projekte in einem Nachfolgeprojekt eine hard- und softwaremäßig praxistaugliche O2/COe-Regelung entwickelt werden soll.

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