Der Nutzungsgrad beschreibt das reale Verhalten in der Praxis genauer als der Wirkungsgrad einer Typenprüfung. Eine Prüfmethode, um den jährlichen Nutzungsgrad von Pelletskesseln bestimmen zu können, hat das österreichische Forschungszentrum Bioenergy 2020+ entwickelt. Bereichsleiter Christoph Schmidl erläutert im Interview mit Pelletshome.com den Unterschied zwischen Nutzungs- und Wirkungsgrad und beschreibt die Hauptursachen für Energieverluste und wie sie sich senken lassen.
Herr Schmidl, Sie haben Pelletskessel im Betrieb und auf dem Teststand hinsichtlich Effizienz und Emissionen verglichen. Haben Sie große Unterschiede gemessen?
Ja, wir haben sowohl bei den Feldmessungen als auch durch die Anwendung einer speziellen Prüfmethode am Versuchsstand beträchtliche Unterschiede feststellen können. Unter Typenprüfbedingungen unterscheiden sich die getesteten Geräte hingegen kaum. Der Wirkungsgrad einer Typenprüfung sagt wenig aus, weil er nur die Effizienz eines momentanen Betriebszustands bestimmt. Aussagekräftiger wäre ein jährlicher Nutzungsgrad, weil er das gesamte Betriebsverhalten berücksichtigt.
Warum kommt er dennoch in der Diskussion bislang kaum vor?
Das hat im Wesentlichen zwei Gründe. Einerseits ist es sehr aufwendig, ihn im praktischen Betrieb messtechnisch zu bestimmen, andererseits fehlen standardisierte Methoden, um den Nutzungsgrad von Biomassekesseln am Prüfstand bestimmen zu können. Im EU-Projekt BioMaxEff konnten wir zeigen, dass die von uns entwickelte Prüfstandsmethode durchaus in der Lage ist, den tatsächlichen Nutzungsgrad mit hoher Genauigkeit vorauszusagen. Wir sind dadurch dem Ziel, diese Methode in einer Norm umzusetzen, einen wichtigen Schritt nähergekommen.
Worin liegen die größten Schwierigkeiten, den Nutzungsgrad messtechnisch zu bestimmen?
Der jährliche Nutzungsgrad eines Kessels wird mittels einer Energiebilanzierung ermittelt. Dafür müssen alle Energie-Inputs und -Outputs genau gemessen werden. Die Messungen stellen unter praktischen Betriebsbedingungen eine große Herausforderung dar. Es ist beispielsweise oft nur sehr schwer möglich, den Brennstoff-Input in dem Kessel exakt zu bestimmen. Auf dem Prüfstand wird dafür das Brennstofflager auf Wiegezellen gestellt, was in der Praxis häufig nicht möglich ist.
Bei dem Projekt BioMaxEff haben Sie in verschiedenen Haushalten für das gleiche Kesselmodell unterschiedliche jährliche Nutzungsgrade ermittelt. Was waren die Gründe?
Der Nutzungsgrad wird nur zum Teil vom Kessel selbst beeinflusst. Weitere wichtige Einflussgrößen sind die Dimensionierung, die hydraulische Einbindung in das Heizsystem und die Regelung.
Welches Betriebsverhalten hat Sie bei den Messungen überrascht?
Positiv überrascht waren wir von den niedrigen Emissionswerten im praktischen Betrieb. In vielen Fällen waren die Unterschiede zu den Prüfstandsergebnissen sehr gering. Andererseits konnten wir negative Auswirkungen von Einzelraumregelungen auf die Performance eines Kessels feststellen, wenn diese als 2-Punkt-Regler ausgeführt sind. Dadurch kann sich nämlich der Wärmebedarf schlagartig ändern, wenn beispielsweise mehrere Raumthermostate gleichzeitig schließen.
Was sind die Hauptursachen für Energieverluste eines Kessels im realen Betrieb?
Eine falsche Dimensionierung des Kessels – meist sind sie überdimensioniert –, eine schlechte hydraulische Einbindung in das Heizsystem und eine nicht optimale Einstellung der Regelung. Alle diese Faktoren können zu häufigen Start-Stopp-Situationen führen, die eine wesentliche Quelle für Energieverluste darstellen.
Worin sehen Sie demnach den größten Hebel, an dem man ansetzen kann, um die Effizienz einer Pelletsheizung zu steigern?
An einer optimalen Anpassung des Kessels an die Anforderungen des Gebäudes und der Nutzer. Dabei sollten neben dem Heizwärmebedarf auch die Art des Wärmeverteilsystems, die thermische Trägheit des Gebäudes sowie solare Gewinne einbezogen werden. Darüber hinaus kann durch eine Optimierung der Regelungsparameter die Effizienz im Hinblick auf das reale Nutzerverhalten noch weiter gesteigert werden.
Welche Schlüsse ziehen Sie aus den Messungen vor Ort: Liegen die Defizite hauptsächlich an der Technik, der Planung oder der Installation?
Unsere Messungen haben gezeigt, dass in allen drei Bereichen noch Luft nach oben ist. Gleichzeitig haben wir einige Best-Practice-Beispiele gefunden, die zeigen, dass ein hocheffizienter Betrieb mit niedrigsten Emissionen auch unter praktischen Betriebsbedingungen möglich ist.
