Volker Lenz: “Hybridsysteme werden kommen”

Dienstag, 07. November 2017 | Autor: Joachim Berner

Die Digitalisierung wird Einzug in die Heizungskeller halten. Und Biomasseheizanlagen müssen künftig flexibel in Hybridsystemen arbeiten können. Das sind zwei Anforderungen für die Pelletsheiztechnik der Zukunft. Davon ist Volker Lenz vom DBFZ Deutschen Biomasseforschungszentrum überzeugt. Worauf sich die Branche vorbereiten muss, erklärt der Bereichsleiter “Thermo-chemische Konversion” im Interview.

Herr Lenz, die Energiewelt wandelt sich. Der Zuwachs an Photovoltaik- und Windkraftanlagen führt in Deutschland zu immer intensiveren Diskussionen darüber, wie Strom- und Wärmemarkt zusammenwachsen. Immer mehr Produkte kommen auf den Markt, mit denen sich Überschussstrom aus Photovoltaikanlagen zum Heizen nutzen lässt. Welchen Herausforderungen müssen sich Bioenergiebranche und Pelletsindustrie stellen, um den Wandel mitgestalten zu können?
Die größte Herausforderung wird aus meiner Sicht darin liegen, dass es immer schwerer wird, mit einer reinen Bioenergietechnologie gegen andere Erneuerbare bestehen zu können. Im Neubau zum Beispiel bringen Wärmepumpen oft einen ökonomischen Vorteil gegenüber vollversorgenden Bioenergielösungen, zumindest im kleinen Leistungsbereich. Das führt dazu, dass die Bioenergie auch im Wärmebereich letztlich immer häufiger als Teil einer Systemlösung zu sehen ist. Der Markt wird sich immer mehr hin zu Hybrid- und Multibrid-Wärmeversorgungssystemen entwickeln, bei denen die Biomasse immer dann ihre Stärke als speicherfähige Energie ausspielen kann, wenn die anderen Technologien mit großen Speichern einfach zu teuer würden.

Wie könnte solch ein Kombisystem der Zukunft aussehen: Ein Pelletsofen ergänzt zum Beispiel eine Wärmepumpe?
Genau. Es kommt heute relativ häufig vor, dass sich Hausbesitzer zu ihrer Wärmepumpe einen Scheitholz-Kaminofen einbauen. Angenehmer in der Bedienung und systemdienlicher im Betrieb wäre es, einen Pelletsofen mit Wassertasche zu installieren und ihn automatisiert an- und ausgehen zu lassen. Ihn also nicht nur am Abend anzuwerfen, um die behagliche Wärme zu spüren und das Feuer zu sehen, sondern ihn sich automatisch einschalten zu lassen, wenn es ökonomisch Sinn macht. Zum Beispiel in der Früh, wenn es kalt ist, die Wärmepumpe viel zu tun hat und es kein Stromangebot aus Photovoltaik gibt. Wir haben das für einen Scheitholz-Kaminofen durchgerechnet. Eine solche Kombination bietet bereits heute in einem nicht besonders gut wärmegedämmten Gebäude mit Radiatorheizkörpern einen ökonomischen Vorteil.

Gute Aussichten für Ofenhersteller. Was ist mit den Kesselherstellern?
Sie müssen mit den Kesselleistungen in Ein- und Zweifamilienhäusern auf jeden Fall nach unten kommen. Eine tragende Säule der Energiewende bildet die Energieeinsparung – auch im Wärmebereich. Der Trend wird deshalb häufig zum Drei-Kilowatt-Biomassekessel gehen, um eine Vollversorgung zu ermöglichen. Wenn dieser mit einer Wärmepumpe kombiniert wird, dann reden wir eher über noch niedrigere Leistungen. Da wird es aber für einen klassischen Pelletskessel schwierig. Dann wird die Wahl eher auf einen Pelletsofen mit Wassertasche fallen.

Das heißt, Biomassekessel werden künftig eher für größere Verbraucher interessant?
Die Hersteller müssen Mehrfamilienhäuser oder kleine Wärmeverbunde in den Blick nehmen, bei denen heute eher über eine Hackschnitzelanlage nachgedacht wird. Mit einem höheren Dämmstandard könnten künftig in diesen Objekten Pelletsanlagen mit 15 Kilowatt Leistung interessant werden, wie sie heute in Einfamilienhäusern eingesetzt werden. Sie könnten in Zukunft im Verbund mit anderen erneuerbaren Energien mehrere Häuser über einen Nahwärmeverbundversorgen.

Muss sich die Branche demnach neu aufstellen?
Es gibt aus mehreren Gründen mittelfristig den Bedarf, neue Technologien voranzubringen. Es wird auf jeden Fall, davon bin ich überzeugt, emissionsseitig vorangehen müssen. Ein gutes Beispiel dafür ist die Firma Windhager, die einen Vorvergaser-Holzhackschnitzelkessel auf den Markt gebracht hat, der bei den Staubemissionen unter fünf Milligramm pro Kubikmeter liegt. Das ist eine Marke, die bei allen Technologien erreicht werden sollte. Aus unserer Sicht wird es zudem einen großen Bedarf geben, in Kombilösungen mit anderen erneuerbaren Wärmequellen integrierbar zu sein. Dabei ist es nicht damit getan, das hat man bei der Kombination aus Pelletskessel und solarthermischer Anlage gesehen, das System zusammenzubauen und zu denken, dass es schon irgendwie funktionieren wird. Stattdessen ist eine herstellerübergreifende Standardisierung von Bus-Systemen erforderlich, sodass die Systeme gut zusammengeschaltet werden können, dass sie gut miteinander kommunizieren können und dann mit einer hohen Effizienz arbeiten.

Technikum am DBFZ In Kombianlagen kann ein Pelletskessel nicht mehr permanent heizen, das heißt, er muss flexibel arbeiten können. Besteht in dieser Hinsicht noch Entwicklungsbedarf?
Die Anlagen müssen flexibler werden. Das ist aber auch eine Frage der Regelung. Bei einer Kombination aus Pelletsofen und Wärmepumpe zum Beispiel wird der Ofen typischerweise in der Frühe heizen, wenn die Bewohner noch zu Hause sind, und abends, wenn sie die angenehme Abstrahlung des Ofens genießen wollen. Dagegen macht es keinen Sinn, wenn er mitten in der Nacht angeht. Um die Starthäufigkeit zu begrenzen, wird es im System auf eine gute Auslegung des Pufferspeichers und seine vorausschauende Be- und Entladung ankommen. Eine intelligente Betriebsführung und die Vernetzung auf IT-Basis wird dabei eine wichtige Rolle spielen.

Im Strommarkt hat die Digitalisierung bereits Einzug gehalten. Werden sich im Wärmemarkt die Kesselanbieter künftig auch darum kümmern müssen?
Die Internetfähigkeit müssen sie in den nächsten fünf bis zehn Jahren zwingend in ihre Technologien integrieren. Wir betreuen eine Promotion, bei der es um ein Autobus-System geht, das Kommunikationsschnittstellen in Gebäuden über WLAN oder Ähnliches anbietet, in die sich jeder beliebige Wärmebereitsteller und -verbraucher, auch ein Regelventil für einen Heizkreis usw., weitgehend automatisch einbinden lässt, sodass dann über eine Fernwartung zentral die Gesamtregelung angepasst werden kann. Die Hersteller sollten sich dafür sehr schnell auf einen gemeinsamen Standard einigen. Ansonsten werden sie Geräte anbieten, die kaum noch jemand einsetzen kann, weil sie nicht in das moderne Wohnkonzept passen.

Sehen Sie hierfür bereits Ansätze oder ist das ein Aufruf von Ihnen an die Hersteller?
Auf der Forschungsseite finden sich Ansätze. Aber bei dem, was die Hersteller derzeit anbieten, handelt es sich allenfalls um eine Internetanbindung zur Fernwartung und -kommunikation sowie etwas Vernetzung über Busstellen mit eigenen Komponenten. Die Systemoffenheit fehlt häufig noch gänzlich.

Können Sie genau beschreiben, was sich bei Kesseln ändern muss?
Sie müssen im Prinzip alle auf ein gemeinsames Bus-System festgelegt werden. Sie müssen eine Zugriffsfähigkeit auf eine gemeinsame Kommunikationssprache und technologisches System ermöglichen. Ich sage mal: Die Stecker und die Funkverbindung müssen einfach passen. Um das zu normieren und zu standardisieren, müssen sich die Hersteller zusammensetzen – auch mit Anbietern aus anderen Bereichen. Außerdem müssen die Kessel natürlich den Reglungszugriff zulassen.

Gilt das derzeit nicht?
Viele Hersteller lassen derzeit nicht einmal zu, den Kessel per Zwang auf Teillast zu drücken. Stattdessen misst das Gerät einfach eine Rücklauftemperatur und fährt hoch. Aber das wird es in der Zukunft immer seltener geben. Künftig wird ein Gesamtregler erkennen, in welcher Zeit noch Solareinstrahlung zu erwarten ist und wann es deshalb nur kurz eine gewisse Anhebung braucht. Deshalb braucht der Kessel eigentlich nicht das Gesamtsystem hochheizen. Diesen Zugriff müssen die Hersteller zulassen. Da gibt es aber noch erhebliche Probleme und Vorbehalte. Hinzu kommt, dass die Kessel in der Lage sein müssen eine kurzzeitige Temperaturanhebung zu bewerkstelligen. Die Hersteller können dann keinen extrem schweren Kessel mehr bauen, der allein eine halbe Stunde braucht, bis er auf Volllasttemperatur kommt. Stattdessen müssen sie leichte Geräte konstruieren, die schnell auf Temperatur kommen und ihre Wärme dann in einer definierten Zeit abgeben. Außerdem sollte das System die Auskühlverluste eines Kessels möglichst in einen Puffer speichern, indem der Kessel schon vorzeitig abgeregelt wird.

Weitere Informationen: www.dbfz.de

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2 Kommentare

  1. Peter Postleb sagt:

    guter Ansatz, jedoch nur sehr kurz-+mittelfristig gedacht!

    Längerfristiger Gedanke: ein Hybridestem mit Biomasse zur Herstellung von Strom (als Brennstoffzelle mit Biomasse) zum Antrieb einer Wärmepumpe, bei Ausfall der natürlichen Stromerzeugern wie z.B. Photovoltaik oder Wind.

  2. Hans Predl sagt:

    Bin kein Freund grenzenloser Vernetzung der Haustechnik. Habe eine kombinierte Scheitholz-Pelletskesselanlage mit 3000l Puffer Installiert
    (2 1/2 – Famiiienhaus im Voralpenbereich); eine Steam-Down-Solarthermieanlage entsteht z.Z. Weiters existiert ein Wohnzimmerscheitholzkamin mit Wasserführung. Diese speisen hydraul. getrennt über Wärmetauscher in den Puffer ein. Alle drei Steuerungen arbeiten gestaffelt weitgehend unvernetzt im Inselbetrieb in den Puffer als Steuerelement. Bei Stromausfall sichern eine USV Anlage sowie ein manuell zuschaltbarer Benzingenerator den Heizbetrieb. Eine offene Internetverbindung lehne ich wegen Hackergefahr ab.

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