Eine Pelletheizung (oder auch Pelletsheizung) verfeuert als Brennstoff kleine Presslinge aus unbehandelten Hobelspänen und Sägemehl, so genannte Holzpellets. Alternativ können auch Restwertpellets verfeuert werden. Automatisch beschickte Heizkessel für Zentralheizungen werden meist durch eine elektrische Förderschnecke oder ein Saugsystem mit solchen Pellets versorgt.
Bauarten von Pelletheizungen
Grundsätzlich sind Pelletheizungen als Anlagen für den Betrieb von zentralen Hausheizungssystemen inklusive Steuerungs- und Regelungstechnik (also Pellets-Zentralheizungen) von Pellets-Einzelöfen mit direkter Wärmeabstrahlung in den Wohnraum zu unterscheiden.
Pellets-Einzelöfen sind in der Regel Anlagen im Leistungsbereich von max. 6-8 kW und kleiner, während Pellets-Zentralheizungen für Nennwärmeleistungen bzw. den Wärmebedarf ab 8 kW aufwärts in Betracht kommen. Pelletheizungen eignen sich insbesondere für den Einsatz in Ein- und Zweifamilienhäusern (10-30 kW), aber auch für größere Wohn-oder Betriebseinheiten, die von mehreren in Reihe geschalteten Pelletsheizungen („2er oder 3er Kaskadenanlagen“) mit einigen hundert kW versorgt werden können.
Hybrid- oder Kombianlagen können auch zusätzlich mit anderem Brennholz (als Scheitholz oder Hackschnitzel) beschickt werden.
Für die Bewertung der Gesamteffizienz ist der Jahresnutzungsgrad wichtiger als der Wirkungsgrad.
- Der Jahresnutzungsgrad beschreibt das Verhältnis zwischen bereitgestellter Nutzwärme zur aufgewandten eingesetzten Brennstoffenergie. Die Angabe des Jahres-Nutzungsgrads oder auch Norm-Nutzungsgrads berücksichtigt nicht nur die Verluste, die bei laufendem Brenner auftreten, sondern auch alle Verluste, die während des Brennerstillstands auftreten.
- Der Wirkungsgrad beinhaltet nur die Verluste bei laufendem Brenner. In einem Jahr werden jedoch nur Brennerlaufzeiten von ca. 1.800 Stunden erreicht, die restliche Zeit steht der Brenner. Eine Wirkungsgradangabe ist stets nur eine Momentaufnahme, die sich auf Leistungen bezieht. Der Nutzungsgrad betrachtet jedoch die energetische Effizienz über einen bestimmten Zeitraum, z. B. ein Jahr.
Technik
Holzpelletheizungen arbeiten mit unterschiedlichen Techniken der Beschickung: Heute aktuell sind die Unterschubfeuerung, die Quereinschubfeuerung, der Einsatz eines Walzenrostsystems oder die speziell für die Pelletsverbrennung entwickelte Fallrohr- oder Pelletsfeuerung in Verwendung.
- Bei der Unterschubfeuerung werden die Pellets mittels einer Förderschnecke von unten in einen Brennteller gedrückt, verbrennen dort und die übrig bleibende Asche fällt über den Tellerrand in den darunterliegenden Aschebehälter.
- Die Quereinschubfeuerung funktioniert ähnlich wie die Unterschubfeuerung, nur dass der Brennstoff über eine Förderschnecke von der Seite auf den Brennteller geschoben wird.
- Beim Walzenrostsystem hingegen fallen die Pellets von oben auf mehrere, sich langsam drehende Stahlscheiben mit geringem Zwischenraum. Ein Abstreifkamm reinigt je Umdrehung die Zwischenräume, so dass ebenfalls die Asche ungehindert nach unten durchfallen und Verbrennungsluft nach oben zugeführt werden kann.
- Bei der Pelletsfeuerung rutschen die Pellets über eine Fallrinne in einen Brennertopf. Durch den Brennertopf ist der Verbrennungsbereich fix definiert.
- Der IQ-Partitionsbrenner funktioniert ähnlich wie die Quereinschubfeuerung. Der Brennstoff wird über eine Förderschnecke von der Seite auf den mehrteiligen Brennrost geschoben. Die Besonderheit liegt in der Verbrennungsluftzuführung. Es wird immer nur die für die aktuelle Verbrennung notwendige Primär- und Sekundärluft entsprechend der benötigten Leistung eingeblasen. Das System kontrolliert mit einer Lambdasonde die Luftmenge und steuert gezielt die Luftströmungen zwischen den Primär- und Sekundärluftzonen im Brenner. Durch den partionierten Brennerrost ist es moeglich, die Primärluft gezielt und nahezu verlußtfrei in die Verbrennung einfliesen zu lassen. Wo kein Brennstoff auf dem Rost (Brennerteller) liegt, wird auch keine unnötige Luft eingeblasen. Es wird also immer die richtige Luftmenge an die richtige Stelle und im richtigen Verhältnis zum Brennstoff eingebracht. So wird durchweg in jedem Leistungsbereich eine optimale Verbrennung erzielt. Hierdurch kann mit nur einem einzigen Pelletbrenner ein Leistungsbereich von 4 bis 27 kW abgedeckt werden. Es wird ausdrücklich kein Pufferspeicher empfohlen, da gerade im häufigen Kleinlastbetrieb ein feuerungstechnischer Wirkungsgrad von 95 % erreicht wird. Dieses System wurde von der SOLARvent Biomasse-Heiyszsteme GmbH erfunden und zum Gebrauchsmuster sowie zum Patent angemeldet. Die IQ 150 Pelletheizung wurde 2005 mit dem Umweltzeichen "Der Blaue Engel" augezeichnet.
Die heißen Verbrennungsgase werden danach über einen Wärmeübertrager mit manueller oder automatischer Reinigung der Wirbulatoren bzw. Nachheizflächen in den Kamin geführt. Alle modernen Holzpelletheizungen sind mit einer Rückbrandsicherung ausgestattet, die einen Rückbrand in den Zubring-/Lagerbereich der Pellets unmöglich macht. Insgesamt sind moderne Pelletheizungen für einen sehr sicheren, nahezu vollautomatischen Betrieb ausgelegt, sodass lediglich noch regelmäßige Reinigungs- und Wartungsarbeiten im Abstand von Wochen oder Monaten notwendig sind. Modernste Pellets-Zentralheizungen erreichen sogar Betreuungsintervalle von 1 Mal jährlich und sind so bereits beinahe so komfortabel wie vergleichbare Öl- oder Gasheizungen.
Entwicklung
Die Pelletheizungen wurden vor allem in Kanada, Österreich und Skandinavien entwickelt.
Dort gibt es bereits über 20 Jahre Erfahrungen mit dieser Heiztechnik. In Österreich liegt der Anteil von Pelletheizungen im Neubau nach Branchenberichten bei 35 %, 2003 waren insgesamt etwa 30.000 Pelletheizungen (Kleinanlagen) installiert. In Deutschland wurden von 1999 bis 2005 rund 44.000 Pelletsanlagen installiert und für 2006 rechnen die Hersteller mit 26.000 weiteren neuinstallierten Systemen, so das der Bestand auf 70.000 anwachsen könnte.
Es wird auch nach alternativen Brennstoffen zum Betrieb von Pelletsöfen gesucht. Nach schlechten Erfahrungen mit Stroh ist insbesondere Energiegetreide (Energiekorn) zu nennen, spezielle wenig eiweißhaltige Getreidesorten. Das wird unter wirtschaftspolitischen Gesichtspunkten noch untersucht [1] und ist als Nutzung eines Lebensmittels gesellschaftlich umstritten [2]. Daneben wird auch mit Raps und anderer Ölsaat, oder Kernen verschiedener Pflanzen geforscht.
Wirtschaftlichkeit und Betriebskosten
Ein Pelletofen mit Kessel kostet je nach Größe, Ausführung und Hersteller etwa zwischen 5.000 und 11.000 €, Komplettanlagen kommen auf Preise von 15.000 bis 20.000 € brutto (inkl. Installation, Anbindung an die bestehende Zentralheizung, Speicher, Austragung und Lager). Pelletheizanlagen sind damit in der Anschaffung etwa doppelt so teuer wie herkömmliche Öl- oder Gasheizanlagen. Anbaubrenner, die an einen bestehenden Öl- oder Holzkessel montiert werden, sind ab 2.000 € erhältlich, je nach Nennleistung (geringere Effizienz bei der Verbrennung).
Für größere Anlagen zur Wärmeversorgung z. B. von Schulen, Schwimmbädern oder Wohnblöcken sind Hackschnitzel-Heizungen durch den geringeren Brennstoffpreis noch wirtschaftlicher.
Der Verbrauch an Pellets für ein durchschnittliches Einfamilienhaus, mit einer 15-kW Heizanlage, liegt bei circa 3 bis 4 Tonnen im Jahr. An Rauminhalt sind das in etwa 5 bis 7 Kubikmeter (Schüttdichte: 1 m³ wiegt etwa 0,65 t).
Holzpellets (DIN plus) haben einen Heizwert von 5 kWh/kg, und ein Öläquivalent von 2,16 kg/l bzw. 3,33 l/l OE. Der Energiegehalt von einem Kilogramm Pellets kommt damit dem eines halben Liters Heizöl gleich, an Volumen (in Schüttmetern) einem drittel Liter.
Die Wirtschaftlichkeit hängt auch von den zur Verfügung stehenden Förderungen ab. Je nach Energiepreissteigerung und Energieverbrauch, könnte eine Pelletsheizung ihre Investitionskosten ein bis zwei mal in ihrer Lebensdauer gegenüber einer Ölfeuerung einsparen, wenn man davon ausgeht, dass auf Grund der weniger knappen Ressourcen in Zukunft Öl weit schneller teuerer wird als Pellets (siehe Peak oil).
Brennstoffkosten
Bis zum Frühjahr 2004 war der Preis für Pellets ungefähr gleich hoch wie der Heizölpreis und ca. 30 % günstiger als Erdgas. Danach stieg der Preis für Pellets nur moderat, der Preis für Heizöl und Erdgas stark an. Auf Grundlage der österreichischen Preise lag die Heizkostenersparnis Ende 2005 bei 40 bis 50 % im Vergleich zu Öl.
Der Pelletspreis schwankte zwischen höheren Preisen im Winter und niedrigen im Sommer. Im Sommer 2006 gab es erstmals keinen Rückgang, sondern eine kontinuierliche Preissteigerung. Der Preis für DIN-Plus Pellets lag in Deutschland im Juli 2006 bei durchschnittlich 206 € pro Tonne[3]. In Österreich ist der Preis im Herbst 2006 auf bis zu 280 € gestiegen und hat sich im Dezember bei 265 € eingependelt.
Bei der Anlieferung kann für das Einblasen der Pellets in den Tank eine Einblaspauschale erhoben werden. Die Lieferung erfolgt meist per Silo-LKW derselben Bauart, wie sie für die Lieferung von Futterpellets in der Viehhaltung verwendet werden.
Versorgungssicherheit
Durch den großen Zuwachs an Pelletheizungen kam es im Winter 2005/2006 zu Lieferengpässen bei Pellets. Wie in jedem Jahr hatten die Pelletsproduzenten im Sommer große Mengen an niederländische Kraftwerke geliefert. 2006 wurde dies reduziert und neue Lagerkapazitäten aufgebaut. Die Branche versucht, sich auf die Lage besser einzustellen. Insgesamt kann man den Pelletsmarkt als stark wachsend, mit noch nicht gänzlich eingespieltem Verhältnis von Angebot und Nachfrage bezeichnen.
Unklar ist, wie sich die Lage in den nächsten Jahren darstellen wird. Aufgrund der generellen hohen Nachfrage nach Brennholz wird keine deutliche Preisreduktion mehr erwartet. Probleme bereitet vor allem die Versorgungssicherheit, da auch andere Staaten die Verwendung von Pellets fördern: Tschechien etwa – der traditionelle Zulieferer für den österreichischen Markt – deckt zunehmend nurmehr seinen Eigenbedarf, und auch Italien entwickelt sich zu einem wichtigen Abnehmer, der bereit ist, verhältnismässig hohe Preise zu bezahlen. Die enormen Preissteigerungen des Jahres 2006 sind in diesem Zusammenhang zu sehen, aber auch mit dem aussergewöhnlich langen und schneereichen Winter 2005/2006. Der hochpreisige Brennstoffmarkt führt aber auch zu Engpässen in der Zelluloseindustrie und bei Spanplattenherstellern, die denselben Rohstoff verwendet.
Die Kapazitäten liegen etwa in Österreich (Ende 2006) nach Inbetriebnahme neuer Anlagen bei 900.000 Tonnen jährlicher Produktionsmenge gegenüber 500.000 Tonnen Anfang 2006.
Förderungen
- In Deutschland wurde die Förderung im August 2006 eingefroren. Die Fördersätze waren zuvor zweimal gesenkt worden, um möglichst viele Anträge berücksichtigen zu können. Dies führte nicht zu einer Schwächung der Nachfrage.
- Die Förderung kann jedoch weiterhin beantragt werden. Vorhaben, die im Jahr 2006 ablehnend beschieden, aber bis Ende 2006 realisiert werden, können im Jahr 2007 gefördert werden. Hierfür ist ein neuer Antrag im Jahr 2007 notwendig. Baumaßnahmen dürfen nicht begonnen worden sein, bevor der Ablehnungsbescheid erteilt wurde.
- Im Herbst 2006 kann mit der Veröffentlichung neuer Richtlinien gerechnet werden, die dann ab 2007 gelten werden [4]
- In Österreich gibt es für neue Zentralheizungsanlagen oder die Umstellung auf Pelletsheizung je nach Bundesland Zuschüsse von bis zu 30 % der Nettoinvestitionskosten (2006[5])
- In der Schweiz werden Holzpelletheizungen ebenfalls gefördert.
Zur Förderung von Scheitholz-Kombianlagen siehe Holzvergaserkessel. [[]]
Umweltverträglichkeit
Kohlendioxid (CO2)
Pelletheizanlagen sind weitgehend CO2-neutral. Die Menge an CO2, die bei der Verbrennung freigesetzt wird, entspricht genau der Menge CO2, die beim Wachstum des Holzes in dieses eingebunden wurde: Beim Verrotten des Holzes würde CO2 in gleicher Menge wie bei der Verbrennung freigesetzt.
Bei Einberechnung der CO2-Freisetzung durch Waldbewirtschaftung, Rohholztransport, Aufbereitung, Pellettransport und nicht zuletzt der Anlagenerstellung (Graue Energie) ist die Ökobilanz hinsichtlich dieses Gases nicht ganz ausgeglichen. Dieser Effekt dürfte für Berechnungen mit einfacher Genauigkeit vernachlässigbar sein.
Heizholz ist zudem ein minderwertiges Koppelprodukt höherwertiger Holznutzungen, durch die gegenüber der natürlichen Zersetzung eine CO2-Senke entsteht. Diese dürfte - bei nicht zu großen Transportentfernungen - die durch die Waldbewirtschaftung verursachte CO2-Freisetzung mehr als auffangen.
Schwefeldioxid (SO2)
Holzpellets nach DIN plus oder ÖNORM M 7135 haben einen Schwefelgehalt von maximal 0,04 Gew-%, der zwischen Erdgas nach Spezifikation des DVGW (max. 30 mg/m³ bzw. 8 mg/kWh zuzüglich Schwefelanteile aus durchschnittlicher Odorierung) und leichtem Heizöl (maximal 0,2 Gew-% nach 3. BlmSchV) liegt. [6]
Feinstäube
Ungünstig ist allerdings die hohe Emission von Feinstaub und Ruß in den Rauchgasen. Im Privathaushalt dürfte eine entsprechende Reinigung unwirtschaftlich sein; in Großanlagen (z. B. Biomasseheizkraftwerk) bestehen hier bessere Möglichkeiten. [7]
Inzwischen gibt es Pelletsheizanlagen, die durch optimierte Verbrennung die Feinstaubemissionswerte unterschreiten und auch in Bereichen installiert werden dürfen, wo strengere Regelungen gelten. Diese Anlagen arbeiten mit Brennwerttechnik und haben ein relativ staub- und rußfreies Abgas.
Siehe auch
Weblinks
- www.holzenergie.net - mit graphisch dargestellter Funktionsweise von Holzpelletheizungsöfen
- www.solarvent-biomasse.de - Deutscher Hersteller von Holz-Pellet-Zentralheizungsanlagen - Produkt ausgezeichnet mit dem Umweltzeichen "Der Blaue Engel"
- Landesinitiative Zukunftsenergien NRW
- Verein proPellets Austria
- C.A.R.M.E.N - Die Koordinierungsstelle für Nachwachsende Rohstoffe
- Test Pelletsheizung, Stiftung Warentest
- Erfahrungsbericht eines Endkunden
- Interpellets Fachmesse für Pelletstechnik (Vorläufer Pellets 2006)
- Energiegetreide (pdf)
- Holzpelletsherstellung
Einzelnachweise
- ↑ Franz Handler, Emil Blumauer: Energiekorn. Deckungsbeitragsvergleich verschiedener Marktfrüchte. Biomass-Logistics-Technology. Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft (BMLFUW). Wieselburg, 2/2001. (PDF)
- ↑ Wolfgang F. Schoberleitner: Nachwachsende Rohstoffe in der Landwirtschaft am Beispiel von Energiegetreide für die Wärmeerzeugung. Inst.f. Agrarökonomik. Universität für Bodenkultur (BOKU). Wien, 2002. (abstract)
- ↑ Übersicht der Energiepreisentwicklung in Deutschland. In: Deutscher-Energie-Pellet-Verband www.depv.de/
- ↑ bafa.de.
- ↑ Umweltförderungsgesetz, Fassung 2005. (PDF, 150 kB), Förderungsrichtlinien 2002 für die Umweltförderung im Inland. (PDF, 150 kB). Kommunalkredit Austria AG (KPC) − Spezialbank für öffentliche Infrastrukturinvestitionen, u.a. auch des Lebensministeriums.
- ↑ nach: Erdgas – Der umweltschonende fossile Energieträger. Bundesverband der deutschen Gas- und Wasserwirtschaft (BGW). o. Datum. Bild 4, S. 17. (PDF 1,5 MB)
- ↑ Feinstaubemission aus Pelletfeuerungen. Deutscher Energie-Pellet-Verband e.V., 2004 – Stellungnahme des Fachverbands zur Feinstaubproblematik