FNR koordiniert und fördert Maßnahmen für den emissionsarmen Betrieb von Biomasseanlagen

Die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) leitet im Auftrag des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) den „Ausschuss zur Lenkung und Koordinierung von Maßnahmen zur Weiterentwicklung von automatisch beschickten Kleinfeuerungsanlagen für feste Biobrennstoffe zur Einhaltung der Emissionsanforderungen der 2. Stufe der 1.BImSchV“ - kurz „Lenkungsausschuss 1. BImSchV“.

Seit seiner Gründung im Jahr 2014 hat der Lenkungsausschuss eine Reihe von Forschungs- und Entwicklungsarbeiten initiiert. Im Ergebnis werden aktuell mehrere Verbundforschungsvorhaben unter breiter Beteiligung von Unternehmen und Forschungseinrichtungen vom BMEL über die FNR als Projektträger gefördert.

Ziel der Forschungsvorhaben ist eine deutliche Reduzierung der Schadstoffemissionen, insbesondere der Feinstaubemissionen von Biomassefeuerungsanlagen, die bei der Feuerung von Holzpellets und -hackschnitzeln sowie anderen festen Biobrennstoffen entstehen und die Umwelt belasten. Für ab Januar 2015 neu errichtete, automatisch beschickte Biomassekessel sind die Anforderungen zur Begrenzung der Staubemissionen von 0,1 g/m³ auf 0,02 g/m³ deutlich verschärft worden (Stufe 2 der 1. BImSchV). Bei neu errichteten handbeschickten Scheitholzkesseln gelten die strengeren Anforderungen erst ab Januar 2017. Die Einhaltung dieser Anforderungen soll auch im Rahmen von wiederkehrenden Schornsteinfegermessungen nachgewiesen werden.
Mit umfangreichen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten für primäre und sekundäre Maßnahmen zur Staubemissionsminderung an Heizkesseln sowie Optimierungen bei Steuerung und Regelung der Verbrennung haben sich Forschungseinrichtungen und Staubabscheider- und Kesselhersteller den Herausforderungen gestellt.

An der Universität Stuttgart (IFK) wurde im Projekt „Entwicklung eines kompakten und kostengünstigen Gewebefilters für Biomassekessel“ ein Gewebefilter für Kessel im Leistungsbereich bis ca. 500 kW entwickelt. Der Gewebefilter verfügt über eine Abreinigungsvorrichtung, Einrichtungen zur Überwachung und Regelung des Filter- und Abreinigungsbetriebes und bietet einen zuverlässigen und sicheren Filterbetrieb. Die Entwicklung erfolgte in Zusammenarbeit mit den Firmen LK Metallwaren GmbH aus Schwabach und Oskar Winkel Filtertechnik aus Amberg.

Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) wird derzeit in Zusammenarbeit mit der CCA-Carola Clean Air GmbH und der HDG Bavaria GmbH im Verbundvorhaben „Weiterentwicklung von Feinstaubabscheidern und Feldtests mit holzgefeuerten automatisch beschickten Heizkesseln“ der innovative Carola-Abscheider mit Elektrofilter für Hackschnitzelkessel im Leistungsbereich bis 200 kW weiter entwickelt und unter Feldbedingungen getestet. Ziel des Vorhabens ist der Nachweis einer leistungsfähigen und wirtschaftlichen Feinstpartikelabscheidung im Rahmen von Feldtests während zweier Heizungsperioden. Dabei sollen Betriebsverhalten, Überwachung, Abreinigung und Wartungsbedarf des Staubabscheiders, die Entsorgung und Aufbereitung der Ablagerungsprodukte und die Wirtschaftlichkeit bewertet und optimiert werden. In der laufenden Heizperiode wird der Einsatz an Hackschnitzelheizungen, in der folgenden Heizperiode an Pellet- und Scheitholzkesseln unter praktischen Bedingungen erprobt. 2016/17 wollen die Forscher den Carola-Abscheider außerdem als seriell verschalteten Abscheider zur Erzielung hoher Abscheidegrade bei der Feuerung von halmgutartigen Biobrennstoffen untersuchen.

Im Verbundvorhaben: „Entwicklung effizienter Primärmaßnahmen zur Emissionsminderung von Holzhackschnitzelfeuerungen (EffiPriMa)“ forschen das Fraunhofer Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT) und die Ruhr-Universität Bochum zusammen mit der Polzenith GmbH an der Minderung von gas- und partikelförmigen Emissionen durch gezielte Verbesserung des Feststoff- und Gasphasenausbrandes mit Hilfe einer optimierten Feuerungstechnik. Dazu erproben die Forscher neue Maßnahmen der Verbrennungsführung wie z.B. eine verbesserte Primär- und Sekundärluftzufuhr, eine gezielte Luftvorwärmung und eine optimierte Schürung bzw. Brennstoff/Luft-Gemischbildung. Ziel ist es, kosteneffiziente Einsatzmöglichkeiten dieser Maßnahmen zur Minderung der primären Schadstoffbildung an einer marktüblichen Hackschnitzelfeuerung zu identifizieren und aufzuzeigen. Beim Anlagenbauer Polzenith wird dazu eine Rostfeuerung für Holzhackschnitzel so umgerüstet (Verbrennungsluftvorwärmung, Primärluftverteilung, optimierte Anordnung der Sekundärluftdüsen, modifizierte Roststufe), dass erfolgversprechende Maßnahmen variiert und untersucht werden können.

In einem weiteren Verbundvorhaben „Optimierung der Fraktionsabscheidegrade elektrostatischer Staubabscheider beim Einsatz in Biomassefeuerungen (FRESBI)“ entwickelt das Fraunhofer UMSICHT und die Ostbayerische Technische Hochschule Amberg-Weiden in Zusammenarbeit mit dem Staubabscheiderhersteller Karl Schräder Nachf. ein universell einsetzbares Elektrofiltersystem zur Staubabscheidung an Biomasseheizkesseln und Einzelraumfeuerungen. Die zu entwickelnden Prototypen sollen für die Verbrennung von Holzbrennstoffen ebenso wie von alternativen nicht holzartigen Biobrennstoffen weiter entwickelt und geprüft werden. Im Unterschied zu bisherigen Elektrofiltersystemen für Biomassefeuerungen sollen die optimierten Elektrofilter eine hohe Betriebssicherheit und einen geringen Wartungsaufwand gewährleisten, so dass sich die bisher ungenügende Verfügbarkeit von Staubabscheidersystemen über größere Betriebsstundenzahlen (übermäßige Ablagerungen an den Abscheiderflächen und Spannungsüberschläge) deutlich verbessert. Weiterhin wird eine Optimierung der Strömungsführung oder ggf. eine Vorabscheidung von groben Staubpartikeln angestrebt. Bei dem Projekt ist eine enge Zusammenarbeit mit den Kesselherstellern HDG Bavaria und Spanner Re2 geplant.