Auslegungskriterien für Biomassebefeuerte Anlagen
- Automatisch beschickte Anlagen im Leistungsbereich bis 25 kW werden in aller Regel mit Holzpellets, teilweise mit Strohpellets oder Getreidekörnern, also mit rieselfähigem Material betrieben.
- Wärmeleistungen ab 40 kW eignen sich bereits für die Betriebsweise mit Hackgut. Höhere Kostenaufwendungen für den Brennstoffbunker und die Austragung werden durch deutlich günstigere Brennstoffkosten wieder kompensiert.
- Vorteilhaft sind Wärmeerzeuger die zu einem späteren Zeitpunkt mit anderen Brennstoffen betrieben werden können (z. B. Serie FBU; Pelletmehrstoffbrenner).
- Sehr sinnvoll ist die Anlagenunterstützung mit thermischer Solarenergie. Dadurch können Schwachlast-Betriebszeiten für die Biomassekessel weitgehend vermieden werden. Vorhandene Pufferspeichersysteme erfahren damit weiterhin eine Doppelnutzung.
- Nachgeschaltete Pufferspeicher dienen nicht nur der kurzzeitigen Leistungsaufnahme, z. B. bei der Scheitholzverbrennung, sondern decken auch Lastspitzen besser ab (Aufschaltung leistungsstarker Frischwassermodule; Effekt der morgendlichen Aufheizung); bei Großdimensionierten nachgeschalteten Pufferspeichern können automatisch bestückte Biomassekessel knapp ausgelegt oder geringfügig unterdimensioniert werden. Dadurch wird die Laufzeit erhöht, was den Jahresnutzungsgrad steigert.
- Anlagen > 100 kW sollen nach Möglichkeit in einen automatisch beschickten Biomassekessel und einen Wärmeerzeuger gleicher Leistungsgröße für Öl, bedingt auch Gasbefeuert aufgeteilt werden.
Beispiel:
Wärmebedarf 200 kW – aufgeteilt in 100 kW Biomassebefeuerter Kessel und 100 kW Öl-Kessel. - Bei der Wärmeversorgung von Wohngebäuden ist bei einer solchen Aufteilung von 80 % der gelieferten Wärme, erzeugt durch Biomasse und von 20 % durch Öl (Gas) auszugehen.
Dadurch sind die Kriterien nach EnEV für die Wärmeversorgung > 70 % mit nachwachsenden Rohstoffen erfüllt. Weiterhin wird der Mamutanteil der benötigten Energie mit kostengünstiger und umweltfreundlicher Biomasse abgedeckt.
Die Gesamtanlagenkosten sind bei dieser Kombination günstiger als bei einem Biomassekessel, beispielsweise mit 200 kW. Hinzu kommt die Anlagensicherheit durch den Redundanten-Aufbau. - Scheitholzkessel – hier sind Pufferspeicher nachzuschalten, die den gesamten Brennenergieinhalt einer Kesselfüllung aufnehmen können. Scheitholzkessel können deshalb größer dimensioniert werden als der normale Wärmebedarf es vorsieht (Pufferspeichervolumen 12 Ltr./Ltr. Füllraum, min. 55 Ltr. je kw-installierter Kesselleistung).
- Pufferspeicher – oftmals reicht der Aufstellungsplatz im Heizraum nicht für die gewünschte, benötigte Pufferspeichervolumina aus. Elegante Vor- Rückladesysteme erweisen sich hierzu sehr vorteilhaft. Der Masterspeicher kann neben dem Wärmeerzeuger, der Solarstation und dem Zusatzpufferspeicher (Slave) auch in Nebenräumen, außerhalb des Heizraumes, zur Aufstellung gelangen.
Wegen der sehr hohen Temperaturdifferenz (T) reichen in aller Regel geringe Leitungsquerschnitte und geringe Umpumpleistungen aus.
Details siehe "Das FERRO-Energiekonzept"
Vermieden werden sollen parallel geschaltete Pufferspeichersysteme, die eventuell auf Schwerkraft miteinander kommunizieren, wegen deren Trägheit z. B. beim Aufheizvorgang.
- Mikronetze – Biomasseheizanlagen für die Versorgung mehrerer Gebäude.
Hier gilt als Planungsgrundsatz, möglichst in jedes Gebäude Pufferspeicher zu integrieren und nach Möglichkeit mit thermischer Solarenergie diese zu unterstützen. Effekt – für den Aufheizvorgang am morgen ist im Gebäudeteil gepufferte Energie (ebenfalls für die gebäudeweise Aufschaltung von Frischwassermodulen). Bei Solaraufschaltung kann in den Sommermonaten der Biomassekessel und das Ringleitungsheizwassersystem außer Betrieb bleiben (Kosteneinsparung an Elektroenergie und thermische Verluste).
Allgemeine Daten und Informationen
- Pellets sind in Ihrer Zusammensetzung nach DIN-Norm 51731 oder Ö-Norm in Ihren Grenzwerten festgelegt.
- Stückholz naturbelassen, soll eine max. Restfeuchte von 25 % nicht überschreiten. Eingeschlagenes Stückholz soll dazu 2 Jahre (sonnig u. luftig), vor Regen geschützt gelagert werden.
- Hackschnitzel sind bis zu einer Kantenlänge von 40 mm und einer Restfeuchte bis max. 20 % (besser 25 %) geeignet. Es ist vorteilhaft, das Hackgut nach dem Einschlag einige Monate - mit Laub oder Nadeln - trocknen zu lassen und dann zu verarbeiten. Die erforderliche Nachtrocknung (luftiger regengeschützter Raum) ist somit gering.
- Energiegetreide als Brennstoff ist gut automatisierbar. Bei einer Restfeuchte über 14 % kann die Beimischung von 5 - 10 % Pellets vorteilhaft sein. Selten kommt es zur Schlackenbildung bei der Verbrennung. Dagegen hilft die Beimischung von ca. 1 % Brandkalk. Energiegetreide darf nach BImSchV 3/2010 von 15- 100 kW in autom. betriebenen Anlagen, die dafür nach EN303.5 Kl. III geprüft sind, vom Erzeuger, Vermarkter, Gartenbau- und Landschaftspflegebetrieben eingesetzt werden.
- Stroh, eventuell auch mit Ähren und Körnern können pelletiert und als automatisierbarer Brennstoff genutzt werden. Die Beimischung von 1 % Brandkalk wirkt gegen eine Schlackenbildung.
- Der Heizraum
Der Kessel-Aufstellungsraum soll feuerbeständig (F 90) hergestellt sein. Die Heizraumtür muss der Brandklasse F 30 entsprechen. Bei Kesselgrößen bis 50 kW darf der Brennstoff im Heizraum (1 m Abstand vom Kessel) gelagert werden. Es gelten die Brandschutzbestimmungen FeuVo 2/95. - Der Kamin
Jeder Wärmeerzeuger soll nach Möglichkeit an Kaminrohre angeschlossen werden. Ein Zugbegrenzer zum Einbau in das Rauchrohr oder die Kaminwand ist erforderlich. Das Abgasrohr soll auf dem kürzest möglichen Weg, mit 15 - 30° steigend in den Kamin eingeführt werden.
Abgasrohre länger 1,5 m sollen isoliert werden. Bei der Verwendung von geeigneten Brennstoffen und der vorgeschriebenen Betriebsweise stellen sich Abgastemperaturen von 170°C ein. Besondere Anforderungen an die Kaminanlage sind deshalb nicht erforderlich. Wird die Abgastemperatur z.B. durch Leistungsreduzierungen unter 170°C gesenkt, sind notwendige Maßnahmen für die Kaminbeschaffenheit (Feuchte - Beständigkeit) mit dem Bezirks-Kaminkehrermeister vor Durchführung der Baumaßnahmen abzuklären. Werden zwei getrennte Kessel an eine Kaminröhre angeschlossen, ist ein besonderes Kaminanschlussstück und ein Abgastemperaturwächter erforderlich. Beide Kessel sollten von einem Hersteller sein (DIN 4794). - Das Heizsystem
Biomassekessel sind mit konstanter Temperatur - Stückholzkessel mit 85°C, Biomat-Kessel mit 75°C - zu betreiben. Die Rücklauftemperatur zum Kessel darf dabei 60°C (bei Biomat 55°C) nicht unterschreiten, um Taupunktbildungen und Korrosionsschäden zu vermeiden (Rücklauftemperaturhochhaltung). Für nachgeschaltete Heizsysteme (Heizkörper oder Fußbodenheizung) sind Mischersteuerungen notwendig.
Die Aufschaltung von thermischen Solaranlagen - in Verbindung mit Heizungsunterstützung und ausreichend dimensionierten Pufferspeichern (50 - 100 ltr. / kW), gut isoliert (min. 100 mm Weichschaum), bewirkt, dass in der Sommerzeit der Heizkessel oft über Monate kalt bleibt. Das ist kostenloser, hoher Komfort. Automatisch beschickte Kessel - ohne Solareinbindung - können aufgrund der „schnellen Regelbarkeit“ bedingt ohne Pufferspeicher betrieben werden. Für handbeschickte Kessel sind Pufferspeicher zwingend erforderlich. - Die Brennstoff-Lagerung - ist sogar im Heizraum möglich (1 m Abstand, max. 15 Tonnen), bei einer max. Ofenleistung von 50 kW. Der Brennstoffbunker (z.B. ein umgebauter Tankraum) soll in Kesselnähe liegen. Für Pellets und Getreide stehen auch Metallsilos für Innen- und Außenaufstellung, UV-Sacksilos für Innenaufstellung und Beton-Erdsilos mit dem jeweils notwendigen Austragungs-System zur Verfügung.
Die Befüllung mit Pellets / Getreide kann über Tankwagen (Einblasverfahren) mit Schlauchlängen bis zu 30 m erfolgen.
Richtwerte für den Brennstoffbedarf / Jahr:
Pellet je kW Wärmeleistung ca. 0,9 m³
Hackgut je kW Wärmeleistung ca. 2,6 m³
Getreide je kW Wärmeleistung ca. 1,5 m³
Stückholz je kW Wärmeleistung ca. 2,2 m³
Zur bedarfsgerechten Angebotslegung einer automatisch beschickten Biomasseanlage dient unsere Checkliste. Download - Checkliste Kesselanlage.pdf
