An einer Pelletskleinstfeuerung arbeiten die Wissenschaftler des Deutschen Biomasseforschungszentrums DBFZ. Damit der Kleinkessel den Brennstoff möglichst sauber verbrennt, verheizt er zerkleinerte Holzpellets. Die Gründe erläutert Mirjam Matthes im Interview mit Pelletshome.com.
Frau Matthes, was ist das Ziel Ihrer Arbeiten zu Biomassekleinstfeuerungen?
Den regenerativen Energieträger Holz im Nennleistungsbereich deutlich unter fünf Kilowatt für Niedrigenergiehäuser nutzbar zu machen. Dabei sollen im Praxisbetrieb geringe Emissionswerte für Staub, Kohlenstoffmonoxid und flüchtige organische Verbindungen jeweils deutlich unter fünf Milligramm pro Kubikmeter ermöglicht werden. Neben der geeigneten Konstruktion der Feuerungsanlage, speziell der Verbrennungszone, sind auch die Luft- und Brennstoffzufuhr wesentliche Untersuchungsschwerpunkte.
In Ihrer Feuerungsanlage verbrennen Sie zerkleinerte Pellets. Warum?
Für einen emissionsarmen Anlagenbetrieb ist eine kontinuierliche Brennstoffzufuhr ein entscheidendes Prozesskriterium. Bei einem Chargenabbrand oder getakteten, chargenähnlichen Abbrand, wie nach dem Stand der Technik heute üblich, treten erfahrungsgemäß wesentlich höhere Schadstoffemissionen auf, da die gewünschte gute Vermischung der Brenngase und der Verbrennungsluft nicht optimal erfolgt. In dem angestrebten kleinen Leistungsbereich sind nur geringe Brennstoffmengen erforderlich. Um diese möglichst gleichmäßig und kontinuierlich in die Verbrennungszone zu befördern, wurden die Pellets zerkleinert. Damit konnte ein stationärer Verbrennungsprozess erzielt werden.
Wie lässt sich der optimale Zerkleinerungsgrad der Pellets ermitteln?
Für die am DBFZ konstruierte Anlage mit einer Leistung von ein bis zwei Kilowatt wurden Dosier- und Verbrennungsversuche mit verschiedenen Brennstoffgrößen durchgeführt, um einen emissionsarmen Betrieb und eine gleichmäßige Dosierung zu erhalten. In welchem Größenbereich der Brennstoff bei Anlagen kleiner Leistung liegen sollte, um eine kontinuierliche Dosierung und damit eine emissionsarme Verbrennung zu erzielen, wird derzeit am DBFZ im Rahmen weiterer Projekte noch untersucht. Entscheidend dabei sind auch die eingesetzte Dosiertechnik und natürlich das Lastspektrum, das die Feuerungsanlage abdecken soll.
Bedeutet die Zerkleinerung nicht einen zusätzlichen Energieaufwand, also weniger Effizienz?
Mit der zusätzlichen Zerkleinerung der Pellets entsteht folgerichtig ein zusätzlicher Prozessschritt und Energieaufwand. Die Zerkleinerung der Pellets wurde zunächst für die Entwicklungsarbeiten als eine geeignete Variante ausgewählt, um einen möglichst homogenen und definierten Brennstoff zu erzielen. Bei einer Umsetzung von Biomassekleinstfeuerungen für den regulären Praxisbetrieb sind weitere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten erforderlich. Mögliche Szenarien für die tatsächliche Ausführung wären beispielsweise die Herstellung von Holzspänen mit definierten Korngrößenverteilungen direkt aus dem Rohstoff oder der Einsatz eines Systems für die Brennstoffzufuhr, mit der nicht nur die Dosierung sondern auch die Zerkleinerung von Pellets erfolgen kann. Für die zweite Variante ist es vorteilhaft, dass es eine etablierte Pelletslogistik gibt. Für den Mahlprozess in der Feuerung dürfte in einer kommerziellen Anlage nur eine geringe Energiemenge erforderlich sein in Bezug auf den Energieinhalt der Pellets.
Wer zerkleinert die Pellets für den Einsatz in Ihrer Feuerung?
Bei den Entwicklungsarbeiten werden aufgrund des limitierten Bedarfs die Pellets zurzeit direkt vor Ort am DBFZ definiert zerkleinert. Eine großtechnische Herstellung mit geeigneten Mühlen könnte jedoch auch erfolgen. Aus energetischen und wirtschaftlichen Gründen könnte die Nutzung von Rückständen aus der holzverarbeitenden Industrie sinnvoll sein. Hierbei wäre als zusätzlicher Aufbereitungsschritt nur die Herstellung von definierten Korngrößen mittels Sieben und Entstauben erforderlich. Das Ziel weiterer Entwicklungsarbeiten ist es, die Dosierung und Zerkleinerung an der Kleinstfeuerungen zu kombinieren. Die Zerkleinerung soll unmittelbar vor der Verbrennung in der Anlage stattfinden. Hierfür gibt es verschiedene Verfahrensansätze, die erprobt werden müssen. Der Nutzer bzw. Betreiber kann dann auch weiterhin Holzpellets mit entsprechend hohen qualitativen Eigenschaften einsetzen und sich damit der bewehrten Lieferketten sowie der verfügbaren Lagerungsinfrastruktur bedienen.
Wie reagiert die Branche auf Ihre Entwicklung?
Das Verfahren und die Anlage sind zum Patent angemeldet, welches mit dem Aufbau und der Konstruktion der Laborverbrennungsapparatur am DBFZ entwickelt wurde. Die Weiterentwicklung der Anlage zu einer marktnahen Feuerung in Form eines kleinen Kessels oder einer Einzelraumfeuerung wird derzeit in Forschung- und Entwicklungsprojekten angestrebt. Weiterhin werden die bereits gewonnenen Erkenntnisse zur Ausführung der Verbrennungszone sowie der Luft- und Brennstoffzufuhr in Kooperation mit Feuerungsherstellern bei der Entwicklung von verschiedenen Feuerungssystemen eingebracht. Wir suchen intensiv nach interessierten Unternehmen, die gemeinsam mit uns die Technik bis zur Marktreife entwickeln möchten.
