Biomasse-Feuerung für die Zukunft fit machen (BioFfit) | 2020-11

Die ambitionierten globalen Klimaschutzziele erfordern Maßnahmen im gesamten Energiesystem, auf zentraler und dezentraler Ebene von der Erzeugung bis zur Anwendung. Holzbetriebene Einzelfeuerungen können dabei einen nennenswerten Beitrag zur Schonung fossiler Ressourcen und Reduktion der Klimagasemissionen leisten. Allerdings liegen deren Feinstaubemissionen brennstoff- und technikbedingt bei jährlich 24.000 Tonnen und überschreiten damit deutlich die Feinstaubemissionen von Pkw und Lkw. Das Ziel des Projekts war die Erforschung, Entwicklung und Demonstration eines hocheffizienten Partikelabscheiders für den typischen Leistungsbereich von Einzelholzfeuerungsstätten, in Kombination mit passiver, automatischer Reinigung unter dem Einsatz von funktionalen Materialien. Mit Hilfe einer gekoppelten Verbrennungsregelung sollte zudem der feuerungstechnische Wirkungsgrad erhöht und die Schadstoffemissionen gesenkt werden und im Zusammenspiel mit dem Partikelabscheider analysiert werden. Durch den Betrieb mit thermoelektrisch erzeugter elektrischer Energie kann der Abscheider und/oder die Verbrennungsregelung zudem fernab von Stromnetzen betrieben werden, oder kann eine wirtschaftliche Alternative zur nachträglichen Installation einer Stromversorgung darstellen. Die Entwicklung zielt auf Neuanlagen genauso wie auf die Nachrüstung des Anlagenbestandes.

Erste Erfahrungen und wichtige Erkenntnisse zu den hier ebenfalls verwendeten Thermoelektrischen Generatoren, konnte das Fraunhofer IPM bereits in einem vorangegangenen Innovationsfonds Projekt, im Kontext eines anderen Anwendungsfalls, gewinnen.

Drei wesentliche Erkenntnisse aus dem Projekt

• Die bisher ungenutzt an die Umgebung abgegebene Energie im Rauchgas von Einzelholz-feuerungsstätten kann mittels neuartiger thermoelektrischer Generatoren in Strom umgewandelt werden und zur Reduktion der gasförmigen Emissionen und der Feinstaubemissionen genutzt werden.
• Zur Sicherstellung der auf dem Prüfstand zertifizierten Reduktionspotentiale von elektrostatischen Feinstaubabscheidern sollten diese über eine integrierte Selbstreinigungstechnologie verfügen. Dies sollte nicht dem Betreiber überlassen sein, da sich ansonsten die Realemissionen von den Prüfwerten stark unterscheiden können. (Stichwort: Real Driving Emissions)
• Die Idee zur Nutzung der Rest-Abgaswärme zur Reduktion der Emissionen aus der Verbrennung von Biomasse kann auch auf größere Anlagen übertragen werden, bei denen dann statt einzelner Generatorrohre ganze Rohrbündelreihen in einem Wärmetauscher integriert werden können.