Die Bereitstellung von Prozesswärme ist in vielen holzverarbeitenden Betrieben erforderlich, um z.B. Trocknungsprozesse vorzunehmen oder um thermische Behandlung von Verbundwerkstoffen durchzuführen. Wenn diese Prozesswärme durch holzartige Reststoffe erfolgt, dann gilt diese Art der Wärmebereitstellung als nachhaltig und umweltfreundlich. Diese Synergien lassen sich in vielen holzverarbeitenden Betrieben bereits ab jährlichen Mengen ab 800t bzw. 2.000Srm wirtschaftlich sinnvoll nutzen. Der vorliegende Beitrag zeigt, welche Punkte bei der Umsetzung zu beachten sind und welche Möglichkeiten sich eröffnen.
Bei der Holzverarbeitung fallen Reststoffe in unterschiedlicher Form an, die als Wertstoff gelten und einer weiteren Verwendung zugeführt werden können. In den meisten Fällen sind diese Reststoffe z.B. in einer Feuerungsanlage thermisch verwertbar, wobei hier die Stückigkeit, der Feinanteil, der Wassergehalt und die vorhergehende Bearbeitung eine Rolle spielen.
Die Art der Reststoffe
Aus der vorhergehenden Bearbeitung der Materialien ist für die weitere Nutzung entscheidend, ob die Reststoffe als naturbelassen gelten oder ob eine extensive Oberflächengestaltung stattgefunden hat. Naturbelassene Materialien sind bei der Verbrennung ohne größere Auflagen zu nutzen und auch im Sinne der Förderung einsetzbar. Für die Gestaltung des Feuerraumes ist im Wesentlichem die notwendige Brennstoffbandbreite ausschlaggebend. Dazu bietet Kohlbach projektspezifische Lösungsansätze mit entsprechend angepassten Rost- und Feuerraumabmessungen, um den spezifischen Anforderungen Rechnung zu tragen.
Die Reststoffe aus der Verarbeitung sind meist relativ trocken, so dass der Heizwert des Brennstoffs als eher hoch einzustufen ist. Diesem Umstand ist bei der Gestaltung der Feuerung Sorge zu tragen. In diesem Fall wird die Primärzone der Verbrennung direkt gekühlt, um die Verbrennungs-Temperaturen in Grenzen zu halten und die Anlage zu schonen. Überlängen der Reststoffe werden bis zu einem gewissen Grad mit Hilfe von Schermessern im hydraulischen Einschub zerkleinert.
Die bei der Verbrennung entstehende Wärme kann zur Bereitstellung von Warmwasser bis 105°C bzw. Heißwasser bis 170°C verwendet werden. Je nach Anwendungsfall ist auch die Erzeugung von Sattdampf von 120 bis 230°C oder überhitzter Dampf bis 320°C möglich. In speziellen Anwendungsfällen kann auch Thermoöl bei 315°C bereitgestellt werden. Dieser Wärmeträger findet sich jedoch eher in Anlagen mit größerer thermischer Leistung im einstelligen Megawatt-Bereich.
Wirkungsgrad anheben
Der Wirkungsgrad der Verbrennung wird z.B. durch Rauchgaswärmetauscher angehoben. Hierbei wird durch Abkühlung der Rauchgase zusätzliche Wärme genutzt und der Wirkungsgrad erhöht. Dies ist eine Voraussetzung zur Nutzung der Förderprogramme. Die Hersteller haben eine schriftliche Erklärung zu liefern, die den Einbau eines solchen Economizers dokumentieren. Der erwartete Wirkungsgrad ist hierin anzugeben und muss eine gewisse Mindestanforderung, vorgegeben durch die Förderinstitution, überschreiten.
Die Verbrennungsanlage hat die Emissionsvorgaben der 44. Bundes-Immissionsschutz-Verordnung1 (BImSchVO) einzuhalten. Die Vorgaben beziehen sich im Wesentlichen auf Staub und Kohlenmonoxid. Während der Kohlenmonoxid-Gehalt (CO-Gehalt) im Rauchgas durch die Gestaltung des Brennraums durch den Hersteller und die Einstellung der Verbrennungsparameter wie Luftüberschuss und Brennstoffaufgabe durch den Betreiber bestimmt ist, wird der Feinstaub-Gehalt durch geeignete Filteranlagen reduziert. Hierzu eignen sich Elektro- oder Gewebefilter. Die im Filter abgesonderte Feinstaubasche enthält Schwermetalle, welche vorher im Holz gebunden waren und ist entsprechend aufwendig zu entsorgen. Im Vergleich zur eingesetzten Brennstoffmenge ist die Menge der Feinstaubasche mit ca. 0,1 bis 0,3 Gew.% relativ gering.
Zusätzlich schreibt die 44. BImSchVO die Begrenzung an Stickoxiden (NOx) vor. Die Bildung von Stickoxid resultiert im Wesentlichen aus dem im Brennstoff gebundenen Stickstoff. Während der Einsatz naturbelassene Hölzer im Hinblick auf die Emissionsvorschriften meist unbedenklich ist können z.B. mit Aminen oder anderen chemischen Substanzen behandelte Hölzer (z.B. Althölzer der Klassen A1 und A2) höhere Stickstoffgehalte haben. In diesen Fällen muss über eine Entstickung z.B. durch Eindüsung von Harnstoff in den Brennraum nachgedacht werden.
Zuschuss für höhere Betriebskosten
Die Umsetzung der Anlagentechnik zur Bereitstellung von Prozesswärme aus Biomasse ist in der Regel mit höheren Investitionen und mit höheren Betriebskosten verglichen mit Anlagen mit Nutzung fossiler Energieträger verbunden. Die Nutzung von Biomasse als Brennstoff gilt als überwiegend CO² neutral und damit als nachhaltige und umweltfreundliche Lösung. Die CO²-Umlage auf fossile Energieträger beginnt sich aktuell bei den Brennstoffpreisen bemerkbar zu machen und wird in den nächsten Jahren an Gewicht zunehmen. Um bereits jetzt einen Anreiz zu schaffen hat die Bundesregierung ein attraktives Förderprogramm über die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) aufgelegt. Dieses Programm2 im Modul 2 (295) läuft unter der Bezeichnung ‚Bundesförderung für Energieeffizienz in der Wirtschaft‘ und kann als günstiger Kredit bzw. als Investitionszuschuss beantragt werden.
Der Zuschuss bezieht sich auf sämtliche Mehrkosten, die gegenüber einer Realisierung der „konventionellen“ Lösung mit fossilen Energieträgern entstehen und kann für kleine mittelständische Unternehmen bis zu 55% der förderfähigen Investitionen betragen. Die Antragstellung ist erstaunlich einfach gestaltet und die Prüfung der Anträge geht innerhalb weniger Wochen von statten.
Die Kohlbach Gruppe mit Sitz in Wolfsberg, Kärnten entwickelt und baut seit nunmehr 75 Jahren Biomassefeuerungen und befasst sich intensiv mit den Brennstoffeigenschaften industrieller Resthölzer.
1 44. BImSchVO
2 KfW Programm 295
Autoren: Michael Schranz, Georg Payer, Dr.-Ing. Carl W. Seitz – Kohlbach Gruppe und KBT Bioenergie Technologie GmbH
