Die Projektpartner haben sich mit mittelgroßen Holzfeuerungen befasst, die Leistungen zwischen 100 kW und 2 MW haben. Für Holzfeuerungen in dieser Leistungsklasse gibt es laut Fraunhofer Umsicht bislang keine adäquate technische Lösung für die Minderung von Stickoxiden, kurz NOx. Rechtlich ist das derzeit unkritisch, da die für diese Anlagen gültige 1. Bundesimmissionsschutzverordnung (BImSchV) keine Grenzwerte für Stickoxide vorsieht. Allerdings sei damit zu rechnen, dass es mittelfristig solche Grenzwerte geben wird.  

Besonders hoch sind die Stickoxid-Emissionen beim Verbrennen von gestrichenem, lackiertem oder beschichtetem Holz, Spanplatten, Sperrholz oder verleimtem Holz. Damit holzverarbeitende Betriebe diese Materialien auch in Zukunft energetisch nutzen können, wenn entsprechende Grenzwerte eingeführt werden, brauchen sie also eine praxistaugliche technische Lösung.

Für Feuerungen mit verschiedenen Brennstoffen und Leistungsklassen gelten in Deutschland jeweils nicht nur unterschiedliche Grenzwerte, sondern komplett verschiedene Bundesimmissionschutzverordnungen. Stickoxide sind jedoch in nahezu allen Feuerungskategorien ein sensibles Thema. Auch Altholz-Kraftwerke, die unter die 17. BImSchV fallen, müssen sich mit dem Thema befassen.

Ziel von 50 % Emissionsminderung deutlich übertroffen

In einem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz geförderten Projekt erprobte das Projektkonsortium das Prinzip der Brennstoffstufung in einer mittelgroßen Feuerungsanlage. Ziel war es, die Stickstoff-Emissionen um mindestens 50 Prozent im Vergleich zum Stand der Technik zu reduzieren. Tatsächlich gelang sogar eine Reduzierung um bis zu 80 Prozent.

Die Versuche wurden an einer Unterschubfeuerung mit einer Nennleistung von 250 kW durchgeführt. Als Brennstoff dienten Briketts aus Spanplattenresten mit einem hohen Stickstoffanteil von 4,75 Prozent. Ohne Minderungsmaßnahmen lagen die NOx-Emissionen des Testsystems bei durchschnittlich 1.955 mg pro Norm-Kubikmeter Abgas (bei 6 %Vol Sauerstoff). Mit der Brennstoffstufung ließen sich die Werte im Mittel auf 361 mg pro Norm-Kubikmeter senken. Zur Einordnung: Die 44. BImSchV sieht für mittelgroße Feuerungsanlagen bereits einen Grenzwert von 370 mg Stickstoff-Emissionen pro Norm-Kubikmeter bei 6 % Sauerstoff vor. Dieser Wert könnte mit der neuen Brennstoff-Stufung sicher eingehalten werden.

Markus Heese, Geschäftsführer von Endress Holzfeuerungsanlagen sagt zu den Ergebnissen: „Wir waren zuversichtlich, dass die Technik auch für dezentrale, kleinere Anlagen funktioniert. Die Machbarkeit wurde im Vorfeld von Fraunhofer gezeigt. Umso erfreulicher, dass sich dies im Prototypen nun bestätigt hat und sogar die Zielsetzungen übertrifft. Wir verfolgen den Ansatz auf jeden Fall weiter.«

Der Prototyp ist so konstruiert, dass er sich auch in Bestandsanlagen nachrüsten lassen soll. In einer industrialisierten Form könnte die Brennstoffstufung als Zwischenmodul zwischen Gewölbe und Kessel eingefügt werden.

Holzfeuerungen mit Erdgas als Sekundärbrennstoff?

Die Reduktion der Stickoxid-Emissionen wird in der neuen Anlage ausschließlich durch sogenannte Primärmaßnahmen. Das heißt, anstatt das Rauchgas von Schadstoffen zu reinigen (Sekundärmaßnahmen), sorgt die passende Feuerungstechnik dafür, dass diese gar nicht erst aus der Feuerung ausgetragen werden.

Martin Meiller, Leiter der Abteilung Clean Combustion and Process Heat am Fraunhofer Institut Umsicht erklärt: „In der Primärzone werden feste Brennstoffe wie zum Beispiel Holzreste oder andere biogene Brennstoffe herkömmlich verbrannt. In die Sekundärzone wird ein weiterer Brennstoff, der Reduktionsbrennstoff eingebracht. Dadurch entsteht eine Reduktionszone, in der Stickoxide mit Hilfe von Kohlenwasserstoffradikalen abgebaut werden.“

Der verwendete Sekundärbrennstoff ist bislang Erdgas. Später sollen weitere Sekundärbrennstoffe wie beispielsweise Holzstaub erprobt werden, um komplett auf fossile Brennstoffe verzichten zu können. Forschungsteam und Industriepartner wollen das Projekt auf Basis der vielversprechenden Ergebnisse nun fortsetzen und in den kommenden Jahren ein Serienprodukt auf den Markt bringen.

Quelle: Fraunhofer Umsicht | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH