Foto: Frontansicht des Einfamilien-Passivhauses in Pettenbach

Pelletbrenner der Zukunft: Low-NOx/Low-CO Pelletvergaserkessel

Bei Einsatz von Biomasse als Energieträger im kleinen Leistungsbereich entstehen derzeit noch höhere CO-, NOx- und Feinstaubemissionen als bei z.B. der Gasverbrennung. Die geplante Neuentwicklung einer Low-NOx/Low-CO Pelletvergaserkessel- und Regelungstechnologie mit integrierter Feinstaubreduktionstechnik wird für Pelletsfeuerungen die Emissionen deutlich senken und einen neuen Stand der Technik definieren.

Kurzbeschreibung

Status

abgeschlossen

Kurzfassung

Seit Pelletsfeuerungen im Jahr 1996 erstmals am österreichischen Markt angeboten wurden, haben sich die verkauften Stückzahlen stetig gesteigert. Ihr hoher Bedienungskomfort und ihre Zuverlässig­keit haben Pelletsfeuerungen zur derzeit am meisten nachgefragten Zentralheizungstechnologie auf Basis erneuerbarer Energieträger gemacht.

Trotzdem ist am Zentralheizungsmarkt ein harter Wettbewerb zwischen fossil befeuerten Systemen und Biomassefeuerungen im Gange. Um in diesem Wettbewerb bestehen zu können, müssen die Emissionen (gasförmige wie auch partikelförmige) von Pelletfeuerungen weiter gesenkt werden. Mit der derzeit etablierten Pelletfeuerungstechnologie ist eine weitere Minderung der Emissionen nur noch in sehr eingeschränktem Ausmaß möglich, weil die Optimierungspotentiale weitgehend ausgereizt sind. Aus diesem Grund zielt das beantragte Projekt auf die Entwicklung einer neuen Generation von Pelletfeuerungen, dem Pelletvergaserkessel 2010 ab. Diese, völlig neue Technologie, soll einen neuen Stand der Technik bezüglich der thermischen Nutzung von Holzpellets definieren und sich durch deutlich gesenkte Emissionen (CO<20 mg/Nm³, org. C<1 mg/Nm³, NOx<70 mg/Nm³, Gesamtstaub < 5 mg/Nm³) sowie ein breites anwendbares Brennstoffspektrum (Pellets aus Weichholz, Hartholz, Pellets mit Rindenanteil und Pellets aus Kurzumtriebshölzern) von den aktuell eingesetzten Technologien abheben.

Vorgehensweise

Um dieses Ziel rasch und möglichst sicher erreichen zu können, baut die im Rahmen des Projektes eingesetzte Methodik neben der klassischen experimentellen Entwicklung auf Basis von Prototypen­tests auf den verstärkten Einsatz von CFD (Computational Fluid Dynamics) zur Simulation, Evaluierung und Optimierung von neuen Feuerungskonzepten auf.

Durch das kompetente Konsortium (ein erfahrener Kesselhersteller kooperiert mit zwei auf dem Gebiet der thermischen Biomassenutzung erfahrenen wissenschaftlichen Partnern), und den gezielten intensiven Einsatz moderner Simulationsmethoden (CFD-Simulationen), sollte es möglich sein, das übergeordnete Ziel des Projektes, nämlich die Entwicklung eines Prototypen des Pelletvergaserkessel 2010, bis 2010 erreichen zu können. Mit diesem neuen Produkt, das neue Maßstäbe bezüglich Emissionsreduktion und Brennstoffflexibiliät am Pelletkleinfeuerungssektor setzen soll, wird dann in weiterer Folge die Marktführerschaft am europäischen Markt angestrebt.

Ergebnisse der ersten 12 Monate von 42 Monaten

Die ersten Monate des Projektes sind zufriedenstellend verlaufen und es konnten aus den Grundlagenstudien die notwendigen Informationen über die am Markt eingesetzten Technologien eingeholt werden.

Im kommenden Forschungsjahr ist nun vor allem der Aufbau einer Simulation vorgesehen. Die CFD-Simulation dient zur Optimierung des Modells des Pelletvergaserkessels und auch der Dimensionierung und Optimierung der Verbrennung.

Die Untersuchung der Wärmerückgewinnungstechnologien und Feinstaubabscheidungstechnologien hat gezeigt, dass die derzeit am Markt befindlichen Systeme die notwenigen Anforderungen nur ungenügend befriedigen können. Nach der theoretischen Betrachtung aller Systeme und Durchrechnung betriebsrelevanter Szenarien haben wir allerdings einen guten Überblick gewonnen, der uns erlaubt durch eine Kombination der Systeme einen optimalen Erfolg zu erzielen.

Die Machbarkeit eines Systems soll im kommenden Jahr durch einen Versuchsaufbau eines Systems zur Wärmerückgewinnung und Rauchgaskondensation nachgewiesen werden sowie durch eine Neuentwicklung eines Elektrofilters im Rahmen einer Diplomarbeit mit der TU-Graz, Institut für Elektrotechnik, als möglichem Partner.

Da wir uns noch in einer sehr frühen Projektphase befinden, sind gesamtheitliche Schlussfolgerungen nicht sinnvoll. Die Forschungen im Jahr 2007 sind noch unbedingt zur Bestätigung der derzeit großteils theoretischer Erkenntnisse notwendig, da doch noch zu viele Unwägbarkeiten vorhanden sind.

Projektbeteiligte

Antragsteller

Jürgen Brandt
Windhager Zentralheizung Technik GmbH

Projektpartner

  • BIOS BIOENERGIESYSTEME GmbH
  • TU-Graz, Institut f. Ressourcenschonende und Nachhaltige Systeme

Kontaktadresse

Windhager Zentralheizung Technik GmbH
Jürgen Brandt
Anton Windhager Strasse 20, 5201 Seekirchen
Tel.: +43 (6212) 2341 0
Fax: +43 (6212) 4228
E-Mail: juergen.brandt@windhager.com
Homepage: www.windhager.com

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