ÖAW, 23.1.2015

Klimagerechtes HeizenStand der Technik und aktuelle Forschung bei Biomasse KleinfeuerungenC. SchmidlÖAW, 23.1.2015

Vorstellung Christoph Schmidl

Ausbildung:■ Umweltchemie/Chemieingenieurewesen (MSc)■ Technische Chemie (PhD)Werdegang:■ PM10 Emission und Immission (TU Wien, AG Puxbaum)■ Senior Researcher und Unit Head in der Area Combustion bei Bioenergy2020+Aktuell:■ Area Manager der Area Combustion bei Bioenergy2020+ ■ Studiengangsleiter Masterstudium Regenerative Energiesysteme und

technisches Energiemanagement (FH Wr. Neustadt, Campus Wieselburg)■ Mitglied der AG Biomasse und des technischen Ausschusses der VÖK■ Mitglied des Arbeitsausschusses Abgasreinigung - Nachgeschaltete

Staubminderungseinrichtungen für kleine und mittlere Feuerungsanlagen für feste Brennstoffe der Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN

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Bioenergy2020+: 15 Jahre Kompetenzaufbau

Kplus centre of Competence

Knet network of Competence

2000 2008 2015 2023

BE2020_1.0

COMET K1-Centre

BE2020_2.0

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Eigentümerstruktur

■ BIOENERGY 2020+ (GmbH)

■ Biggest individual shareholder: Association of Industry Partners

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Finanzierung

• EU – projects• nationally funded projects• contract research

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BE2020 - Thematische Breite

Biomass resources• Forestry• Agriculture• Dedicated crops• Bio waste

Supply systems• Harvesting• Collection• Handling &

storage • Logistics

Conversion

• Biochemical• Thermo-

chemical• Physical

Market

• Consumer• Regulations• Standards• Marketing

Value chain – from resource production to the marketValue chain – from resource production to the market

Integrating research across the value chain: social, economic and environmental sustainabilityIntegrating research across the value chain: social, economic and environmental sustainability

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3 Leuchttürme – 1 Vision

2008: K1 – BIOENERGY 2020+

Consolidate and extend position as anEU leader in bioenergy research.

Serve as backbone of research forAustrian bio-industry.

Support Austrian bio-industry tobecome global players on bioenergymarkets.

Biomass combustionsystems – industrial

applications

Biomass gasificationsystems

Synthetic biofuels

Biomass combustionsystems – residential

applicationsBiogas technology

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Organisation of researchArea structure

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Area 4: Cross‐cutting topics

Sub‐Area 4.1: Sustainable supply andvalue chainsAM: C Strasser, KR: P Schwarzbauer

Sub‐Area 4.2: Automation and controlAM: M Gölles, KR: C Hochenauer, SA: M Horn

Sub‐Area 4.3: Modeling and simulationAM: N.N., KR: C Hochenauer, SA: R Scharler

Infrastructure: Lab services: Head: N Kienzl

Area 1: Biomass combustionsystems

AM: C. SchmidlKR: C Hochenauer

Area 2: Biomass gasificationsystems

AM: R RauchKR: H Hofbauer

Area 3: Bio‐conversion andbiogas systems

AM: G BochmannKR: W Fuchs

Area 1 Biomass combustion systems

■ Advanced application oriented characterisation methods for fuels

■ Biomass for residential and tertiary applications

■ Marketable micro- und small-scale CHP plants

■ Biomass for industrial applications

■ Advanced evaluation methods

■ Secondary emission abatement technology

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Area 2 Biomass gasification systems

■ Increase of resource basis including biogenous residues

■ Biomass for industrial applications, e.g. substitution of natural gas

■ Syngas-platform forbio-refineries

■ Plants with poly-generation (heat, electricity, fuel)

■ Hybrid systems with other RE

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Area 3 Bioconversion and biogas systems

■ Bioconversion to gaseous and liquid biofuels

■ Pre-treatment technologies to enhance biogas yield

■ Nutrient recovery and recycling

■ H2 utilisation and biogasup-grading

■ Cascadic use of biomass

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Area 4 Cross-cutting topics

■ Development and assessment of sustainable supply and value chains for all three conversion technology areas

■ Automation and control, model based control for conversion technologies, heat distribution and interaction with other RE

■ Modelling and simulation, the virtual biomass conversion plant, model and software development, adaptive CFD

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emission reduction by model based control

CO

em

issi

ons

RELEVANZ VON BIOENERGIE UND BIOMASSE KLEINFEUERUNGEN

Klimagerechtes Heizen

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Bioenergie global – Anteil und Versorgung

Source: Global Bioenergy Statistics 2014, World Bioenergy Association

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Bioenergie global – Nutzung

Source: Global Bioenergy Statistics 2014, World Bioenergy AssociationÖAW, 23.1.2015

Erneuerbare- und Bioenergie in Europa

Quelle: European Environment Agency 2014

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Bioenergie in Europa

■ Biomasse liefert 89% der erneuerbaren Wärme in Europa 1

■ 52% der Biomasse für Energie geht in Haushalte 1

■ Das sind 37Mtoe pro Jahr 1

■ Deutlich mehr als die Hälfte in Raumheizgeräten

■ Ziel 2020 sind 60-70 MtoeQuelle: European Technology Platform „Renewable Heating and Cooling“: Biomass for Heating and Cooling – Visions document, 2010

1 Quelle: AEBIOM Statistical Report 2014; Referenzjahr: 2012

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Erneuerbare Energie in Österreich

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Bioenergie in Österreich

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Bioenergie Markt in Österreich

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Bioenergie Markt in Europa

■ Europäischer Markt:

Typ Bestand Verkauf

Kamine 30 Mio. 1.7 Mio.

Öfen 25 Mio. 1.3 Mio.

Herde 7.5 Mio. 0.5 Mio.

Kessel 8 Mio. 0.3 Mio.

Quelle: Working Paper, Bio Intelligence Service, 2009

Fazit Relevanz von Bioenergie und Biomasse Kleinfeuerungen

■ Bioenergie bildet (historisch) das Rückgrat der erneuerbaren Energien

■ Klimaschutzziele Österreichs und Europas sind maßgeblich vom Ausbau der Bioenergie abhängig

■ Bioenergie stammt überwiegend aus forstlichen Quellen, landwirtschaftliche Biomasse hat beträchtliche Wachstumspotenziale

■ Nutzung von Biomasse erfolgt überwiegend dezentral

■ Bioenergie hat volkswirtschaftlich eine hohe Relevanz (z.B. feste Biobrennstoffe in Österreich > 1,3Mrd. €Umsatz, > 13.000 VZÄ; Quelle: Biermayr et al., 2014)

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Klimagerechtes Heizen – wesentliche Einflussfaktoren

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Nutzer‐einfluss

Anwendungs‐ebene

Betriebs‐bedingungen

Feuerungs‐technologie

Technologische Ebene

Sekundär‐technologie

Bewertungs‐methoden

Bewertungs‐ebene

Rechtlicher Rahmen

Qualitäts‐Labels

Technologie

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Nutzer‐einfluss

Anwendungs‐ebene

Betriebs‐bedingungen

Feuerungs‐technologie

Technologische Ebene

Sekundär‐technologie

Bewertungs‐methoden

Bewertungs‐ebene

Rechtlicher Rahmen

Qualitäts‐Labels

FEUERUNGSTECHNOLOGIEKlimagerechtes Heizen

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Emissionen aus BiomassefeuerungenE

mis

sion

sfro

min

com

plet

eco

mbu

stio

n • Carbon monoxide (CO)• Volatile organic compounds

(VOC): e.g. Methane, Polyaromatic hydrocarbons (PAH),

• Particulate matter (PM): soot andother organic particulates E

mis

sion

sdu

ring

com

plet

eco

mbu

stio

n • Carbon dioxide (CO2)• Nitrogen oxides (NOx)• Sulphur oxides (SOx)• Chlorine Acid (HCl)• Particulate matter (PM): Inorganic

aerosols and coarse particles

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Combustion Technology Fuel properties

Stand der Technik – moderne Scheitholzkessel

• Scheitholzvergaserkessel: Sturzbrand oder seitlicher unterer Abbrand• Verbrennungsregelung mittels Lambdasonde• Gestufte Verbrennung• Saugzug, Pufferspeicher

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Stand der Technik – moderne Pelletskessel

• Unterschub-, Einschub-, Abwurffeuerung verschiedene Rostkonzepte• Niedrige Emissionen durch gute CO-Lambda-Charakteristik und gestufte

Verbrennungsluftzufuhr• Verbrennungsregelung mit Lambda-Sonde oder Brennraumtemperatur• Gute Modulationsfähigkeit hohe Effizienz und niedrige Emissionen

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Entwicklungstrends bei Biomasse Kleinfeuerungen

■ Emissionsreduktion und Wirkungsgradsteigerung im transienten Betrieb

■ 2-Brennstoff Technologien (Pellet – Scheitholz)

■ Multi-fuel Feuerungskonzepte

■ Neue Feuerungskonzepte

■ µ - Kraft/Wärme Kopplung

■ Hybridsysteme

■ Reduktion Wärmeleistung / thermische Speicher

Beispiele…

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Beispiel 2-Brennstoff TechnologieThermodual – Produktbeschreibung

■ Nennleistung: 25 kW

■ Vollwertiger Scheitholzbetrieb (50-100%) undvollwertiger Pelletsbetrieb (30-100%)

■ Automatische Zündung von Scheitholz und Pellets bei Wärmeanforderung

■ Automatische Erkennung und Umschaltung zwischen Pellets- und Scheitholzbetrieb

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Thermodual –computerunterstützte Entwicklung

Simulation von

■ Strömung

■ Verbrennung

zur Bewertung der

■ Durchmischung

■ Temperaturverteilung

■ Verweilzeitverteilung

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Thermodual –experimentelle Entwicklung

Umschaltbeispiel:

■ Automatische Erkennung der Befüllung

■ Automatische Zündung des Scheitholzes

00:00 00:02 00:04 00:06 00:08

Flammtemperatur Abgastemperatur

CO2 O2 CO0

200

400

600

800

1000

1200°C

0.02.5

5.0

7.5

10.0

12.5

15.0

17.520.0%

0

2000

4000

6000

8000

10000 ppm

Befüllung mit Scheitholz

und das

• in möglichst kurzer Zeit

• zuverlässig für verschiedeneScheitholzarten

• mit geringen Emissionen

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Beispiel Multi-fuel Feuerungen

Raupenbrenner Schneckenbrenner

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source: www.kwb.at, Ligno Heizsysteme GmbH

Beispiel Neues FeuerungskonzeptKerzenbrenner (zum Patent angemeldet)

■ Kleinfeuerungsanlage die auf die Eigenschaften von Holzbriketts und deren Brennverhalten abgestimmt ist:

■ Optimale Anpassung an die Geometrie■ Verlauf des Abbrands steuerbar■ Geringe Leistung für moderne Gebäude■ Einschränkung des „falschen“

Nutzerverhaltens■ Reduzierung von Emissionen und

Steigerung der Effizienz

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Kerzenbrenner – das Konzept

■ Idee:

„Abbrand eines stehenden Briketts, der wie eine Kerze von oben abbrennt und durch einen Mechanismus immer auf gleicher Höhe im Brennraum gehalten wird“

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Kerzenbrenner – Prototyp

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■ Brennraum:

Gedämmter Hohlraum für Sekundärluft

Gedämmter Hohlraum für Primärluft

Brennkammer

Rost zur Brikettaufnahme

Primärluft

Sekundärluft

Sekundärluft-ring und Unterteilung in BK1 und BK2

Kerzenbrenner – Prototyp

■ Einfüllen des Briketts:

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Plattform „Rost“ zur

BrikettaufnahmeBrikettablage durch

den Brennraum

auf Zündhöhe

runtergekurbelter Brikett

Kerzenbrenner – Prototyp

■ Zündung:

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Auflage von ca. 200g

Buchenkantholz und

Anzündhilfe

Initialzündung

Schneller Anbrand:

• Schnelle Erzeugung

von Grundglut

Start des

Vorschubs

(11,9cm/h~4,3kW)

Kerzenbrenner – Betrieb

■ Flammbildvariationen:

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„Kompromiss“:„SH-Abbrand“: „Pellet-Abbrand“:

Kerzenbrenner – Emissionen

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T_Brennkammer T_Zuluftverteiler T_Abgasstutzen T_Brikettbehälter MK T-Gasanalyse O2 NGA CO2 NGACO Low NGA NO NGA orgC

17:20 17:40 18:00 18:20 18:40 19:00 19:20 19:40 20:00 20:20 20:40 21:00 21:20 21:40 22:00 22:20 22:40 23:0013.2.2014

0

200

400

600

800°C

0

5

10

15

20Vol%

0

1000

2000

3000

4000ppm

0

100

200

300

400

500ppm

Beispiel µ-Kraft/Wärme Kopplungen

■ Stirling Motor integriert in Pellet Kessel

■ Am weitesten entwickelte Biomasse µ-KWK Technologie

■ Einige Lösungen im Moment in Entwicklung bzw. schon in Demonstration / Markteinführung

■ Langzeit Funktion ist nach wie vor der kritische Punkt CFD Modell eines Pelletbrenners mit Erhitzer-

Wärmetauscher eines Stirling Motors Source: Vienna University of Technology

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Beispiel Systemkachelofen

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Keramisches Modul Speicher System (KMS) und geprüfter keramischer Feuerraum:Ohne Hülle (links), mit Hülle (rechts)

Entwicklung mit Bioenergy2020+:Berechnungsprogramm KMS System

…bringt wirtschaftlichen Erfolg: 4-facher Umsatz mit KMS innerhalb von 2 Jahren (250k1000k)

Beispiel: Pellet – Scheitholz Kachelofen

Vorteile:

■ Vollautomatischer Heizbetrieb

■ Zündung von Scheitholz möglich

■ ...bei allen Vorzügen eines SH Kachelofen

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Beispiel: Kachelofen + Wärmepumpe Hybridsystem (zum Patent angemeldet)

Folie 47

Fazit Feuerungstechnologien

■ Feuerungstechnik für Holzbrennstoffe hat mittlerweile eine sehr hohe technische Reife erreicht

■ Aktuelle Entwicklungen fokussieren auf praktische Anforderungen sowie neue Brennstoffe

■ Kraft/Wärme Kopplung im kleinen Leistungsbereich ist einer der Forschungsschwerpunkte der nächsten Jahre

■ Hybridsysteme bieten die Chance Vorteile unterschiedlicher Technologien zu verbinden

■ Eine Reihe von Tools für die Entwicklung wurden erfolgreich entwickelt und stehen zur breiten Anwendung zur Verfügung (z.B. CFD Modelle)

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SEKUNDÄRTECHNOLOGIENKlimagerechtes Heizen

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Überblick Sekundärtechnologien Emissionsreduktion Kleinfeuerungen

■ Oxidationskatalysatoren

■ Partikelabscheider

■ Elektrostatische Abscheider■ Gewebefilter■ (Zyklonabscheider)■ (Kondensationswärmetauscher)

■ Wäscher

■ Katalytische oder nicht-katalysischerEntstickung (SCR, SNCR)

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Köb Viessmann Group

Clariant

Zumikon by Ruegg Oekosolve

Einsatzmöglichkeiten Partikelabscheider

■ Manuell beschickte Feuerungen

■ Raumheizgeräte und low-tech Scheitholzkessel– Oxidationskatalysatoren

■ Scheitholzkessel (high-tech)– Elektrostatische Abscheider

■ Automatische Feuerungen

■ Kleine Leistung (<100kW)– Elektrostatische Abscheider

■ Mittlere Leistung (>100 - 500kW)– Elektrostatische Abscheider– Filternde Abscheider (z.B. Metallgewebe)

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Beispiel: Kombination Primär- und Sekundärmaßnahmen (Katalysator)

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°C

1) Primärmaßnahmen umsetzen

Optimise:

- Time

- Temperature

- Turbulence

- Air excess

2) Sekundärmaßnahme integrieren:

3) Auswirkungen der Sekundärmaßnahme (z.B. Druckverlust) auf Primärmaßnahmen berücksichtigen

= Vermeidung der Bildungvon Schadstoffen

= Entfernen von bereitsentstandenen Schadstoffen

Oxidations-

Katalysator (Pt, Pd)

FP7 Projekt BioCAT

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1. Katalysator charakterisieren

T rechts 2. Uml T links 1. Uml T Brennkammer T rechts 1. Uml T Gastemp T links 2. Uml T Ofen Austritt

09:00 09:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00 17:3021.6.2012

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800850°C

2. Ofen charakterisieren

FP7 Projekt BioCAT

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1)

2)

3)

Source: Bioenergy 2020+

TemperaturOptimum

3. Primäroptimierung

4. Katalysator Integration

FP7 Projekt BioCAT

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Ergebnisse unter Laborbedingungen

Feldtests der Geräte laufen

Elektrostatische Abscheider (ESP)

■ Mehrere Projekte mit ESP für Kleinanlagen

■ Entwicklung■ Evaluierung

■ Funktion vielfach nachgewiesen

■ Herausforderungen:

■ Unterschiedliche Staubzusammensetzungen (z.B. Öfen – Kessel)

■ Kosten (v.a. im kleinen Leistungsbereich)■ Dauerhafte Funktion im Feld■ Wartung / Reinigung

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Beispiel: BioMaxEff ProjektESP für automatische Biomassefeuerungen

■ Electrostatic precipitator■ Suitable to small biomass

combustion■ Average precipitation

efficiency over whole heating season over 80%

■ Further development and market launch is planned

■ The new ESP system will be available for all biomass boiler manufacturers. Direct distribution to end users is not planned

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Gewebefilter für Biomasse Feuerungen im mittleren Leistungsbereich (~100-500kW)

■ 2 Entwicklungsprojekte bei BE2020

■ Herausforderungen:

■ Opt. Abscheidegrade■ Kosten (Invest und Betrieb)■ Betriebssicherheit■ Abstimmung mit Feuerung

■ Aktueller Status:

■ Feldtestanlagen in Betrieb■ Optimierungsbedarf vorhanden■ Markteinführung noch offen

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Fazit Sekundärtechnologien

■ Sekundärtechnologien für Kleinfeuerungsanlagen können nicht einfach durch down-scaling von bekannter Großanlagen Technologie entwickelt werden

■ Interessante neue Entwicklungen laufen

■ Herausforderungen die noch zu meistern sind:

■ Kosten■ Langzeitstabilität der Wirkung

– Wechselnde Rohgasqualitäten– Wartung / Instandhaltung bei EndkundInnen

Mit einer breiten Markteinführung in naher Zukunft ist nicht zu rechnen.

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Klimagerechtes Heizen – wesentliche Einflussfaktoren

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Nutzer‐einfluss

Anwendungs‐ebene

Betriebs‐bedingungen

Feuerungs‐technologie

Technologische Ebene

Sekundär‐technologie

Bewertungs‐methoden

Bewertungs‐ebene

Rechtlicher Rahmen

Qualitäts‐Labels

BEWERTUNGSMETHODEN UND RECHTLICHER RAHMEN

Klimagerechtes Heizen

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Emissionen und Effizienz am Prüfstand –historische Entwicklung

• Signifikante Verbesserung der Verbrennungsqualität• Signifikante Verbesserung der Effizienz… unter stationären Prüfbedingungen

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Nächster Schritt: Zyklustest für moderne (Biomasse-)Feuerungen

ZieleVersuchsstandsmethode zur Bestimmung von Jahresnutzungsgrad

und Emissionsfaktoren von Kleinfeuerungssystemen

Soll in Typenprüfungsprozedere nach EN 303-5 integrierbar sein

Konzept:■ In Ahnlehnung an Fahrzyklustest

für KfZ: Entwicklung eines Lastzyklustests für Feuerungssysteme

European driving cycle test

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0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

23:0

0

00:0

0

01:0

0

02:0

0

03:0

0

04:0

0

05:0

0

06:0

0

07:0

0

08:0

0

09:0

0

Jahreslastzyklus - Test für Heizungen■ Last in % der Nennleistung

■ Lastniveaus gemäß DIN 4702-8

■ Definierte Steigungen für Lastwechsel

13%

30%39%48%

63%

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Ausgewählte Ergebnisse Lastzyklustest

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Ein Beispiel inkl. Vergleich mit Feldmessung folgt im letzten Abschnitt dieser Präsentation

Laufendes Projekt: Entwicklung einer neuen Bewertungsmethode für Raumheizgeräte

■ EU – Project (FP7): Advanced Testing Methods for Better Real Life Performance of Biomass Room Heating Appliances (“BeReal”); www.bereal-project.eu

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Batch 5Batch 4Batch 3Batch 2Batch 1Ignition

Aktueller Entwurf der BeReal Prüfmethode

PM Measure-

ment

PM Measurement

PM Measurement

T

CO/ OGC

p

O2/ CO2

Refilling at “25% & 4%-criteria” of CO2flue gas content

Open combustion chamber door for ignition and refilling: < 1 minute

PM Measurement

PM Measurement

Constant flue gas draught : 12 ± 2 Pa

Measurement of gaseous emissions

Measurement of flue gas temperature (centrally placed thermocouple)

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Rechtlicher Rahmenbedingungen: Aktuelle Entwicklungen

■ Nationale Emissionsgrenzwerte für Inverkehrbringen wurden laufend verschärft (letzte Verschärfung 01/2015)

■ 1.BImschVO (D)– einziges Land mit wiederkehrenden Staubmessungen

im Feld und Überprüfung/Stilllegung von Altanlagen■ 15a Vereinbarung (Ö)

■ EU-Ecodesign Richtlinie bringt einheitliche Anforderungen für ganz Europa

■ LOT15 für Biomasse Kessel■ LOT20 für Raumheizgeräte

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Einschätzung zu den rechtlichen Rahmenbedingungen

■ Grenzwerte in D und Ö liegen schon sehr nahe am Bereich des anorganischen Staubanteils (vollständige Verbrennung)

■ Weitere Emissionsreduktion unter Umständen sehr teuer

■ Anlagenüberprüfung im Feld ist grundsätzlich zu befürworten, Staubmessung im Feld durch Schornsteinfeger ist durch die hohe Komplexität heikel

■ In Deutschland wurden Messgeräte mit hohen Unsicherheiten (40%) zugelassen, um die 1. BImSchVO umsetzen zu können

■ Die Verunsicherung über mögliche Stilllegung von Anlagen wird als Hauptgrund für den Markteinbruch bei Biomassefeuerungen in D gesehen (-30% in 2014 bei Biomassekesseln)

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EU Ecodesign - Direktive

■ Grundsätzlich eine große Chance…

■ Gültig im gesamten EU Raum (keine nationale Umsetzung nötig)

■ Planbarkeit durch gleiche Anforderungen in ganz Europa■ Aktuelle Risiken:

■ Grenzwerte sind zu ambitioniert, aktuell sind nur wenige Hersteller in der Lage Produkte dieser Qualität herzustellen (Problem z.B. in Frankreich, Osteuropa)

■ Ein flächendeckendes Überwachungssystem (neue Regelung: Selbstdeklaration + Marktüberwachung) ist nicht vorhanden

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Fazit Bewertungsmethoden und rechtlicher Rahmen

■ Bewertungsmethoden können technologische Entwicklung vorantreiben

■ Neue Methoden mit höherem Praxisbezug sollen den Fokus der Entwicklungen auf die Praxis lenken

■ Flächendeckende Einführung von Mindestanforderungen ist sinnvoll

■ Weitere Verschärfung von Grenzwerten bei Neuanlagen hat unter Umständen unerwünschte negative Effekte

■ Erneuerung des Altbestands ist der Schlüssel zu signifikanter Verbesserung – bislang wurden allerdings wenig Bemühungen in diese Richtung unternommen

Bewertungsmethoden und Qualitätslabels sind gut,Standardisierung (Normen) und Qualitätslabels sind besser

Normen und einheitliche Grenzwerte sind am besten.

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Klimagerechtes Heizen – wesentliche Einflussfaktoren

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Nutzer‐einfluss

Anwendungs‐ebene

Betriebs‐bedingungen

Feuerungs‐technologie

Technologische Ebene

Sekundär‐technologie

Bewertungs‐methoden

Bewertungs‐ebene

Rechtlicher Rahmen

Qualitäts‐Labels

Betriebsbedingungen und Nutzereinfluss –Abweichungen zum Prüfstand

Betriebsbedingungen:

■ Kaminzug (Kaminhöhe, Außentemperatur, Wind)

■ Umgebungstemperatur und Druck

■ Dimensionierung (Wärmeleistung – Wärmebedarf)

■ Hydraulische Systemeinbindung (Kessel)

Nutzereinfluss:

■ Brennstoff (Art / Stückigkeit, Wassergehalt, Nachlegen)

■ Lufteinstellung (z.B. bei Öfen)

Bestimmung des Einflusses nur durch Feldmessungen möglich

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■ 16 Standorte in 5 EU Ländern

■ 5 Kesseltypen

■ Kontinuierliche Messungen

■ Kesselparamter■ Energie Input/Output■ ~ 6100 Messtage

■ Emissionsmessungen

■ 24h Messungen■ 3 x pro Heizsaison■ ~ 80 Emissionsmessungen im Feld

BioMaxEff Projekt: Feldmessungen an Biomasse-Kesseln

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GB: 3 Sites

ES: 1 Site GR: 1

Site

DE: 3 Sites

AT: 8 Sites

Ergebnisse: für einen Kesseltyp

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Pelletkessel 12kW

Type test Full Load in field

Load Cycle Test

Real Life Operation

CO mg/MJ 17 50 181 228NOx mg/MJ 64 92 73 90VOC mg/MJ 1 1 6 5PM mg/MJ 6 15 25 17

Markus Schwarz, Vijay Kumar Verma, Elisa Carlon. Comparison of efficiency and emissions from pellet boilers on test stand and in real life conditions. BioMaxEff workshop at Pellets Industry Forum, Berlin, Oct. 2014www.biomaxeff.eu

“The research leading to these results has received funding from the European UnionSeventh Framework Programme (FP7/2007-2013) under Grant Agreement n° 268217”

Ergebnisse: alle Feldmessungen

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■ Mittlere Emissionen unter realen Bedingungen liegen nahe an den Ergebnissen der Typenprüfung

■ Nur wenige Ausreißer, meist an Tagen mit minimalem Wärmebedarf

Verbesserung des Nutzerverhaltens bei händisch beschickten Einzelfeuerstätten

■ Information des Nutzers über…

■ geeigneten Brennstoff■ Lagerung■ Anheizvorgang■ Nachlegen■ …

■ Broschüre Richtig heizen desLebensministeriums:

■ www.richtigheizen.at

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Kurzanleitung (1 Seite)Quick-user Guide

■ Vorschlag aus BeReal Projekt

■ Das Wichtigste auf einer Seite (Text und Foto):

– Anzündevorgang– Nachlegen– Heizbetrieb beenden

■ Verpflichtend für dieErteilung des BeReal –Qualitätslabels

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Technische Maßnahmen

■ Automatische Luftregelungen

■ Einstellung von Sekundärluft und Primärluft entsprechend der Brennkammer- / Abgastemperatur (Technologie verfügbar)

■ Luftregelung auf Basis von Temperatur und CO-Konzentration (in Entwicklung)

■ Aktive Einbeziehung des Nutzers in optimalen Betrieb

■ Optische Anzeige von Emissionen und Wirkungsgrad in Kombination mit Hinweisen zur Verbesserung (z.B. App)

Soll den Ehrgeiz des Nutzers wecken und so Verbesserungen bringen (Technologien in Entwicklung)

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Fazit Betriebsbedingungen und Nutzereinfluss

■ Fokus technologischer Entwicklung auf praktischen Betrieb (reale Bedingungen) zeigt bereits Wirkung

■ Moderne Biomassefeuerungen sind in der Lage im Feld ähnliche Leistungen zu bringen, wie am Prüfstand

■ Nutzereinfluss ist bei manuellen Feuerungen relevant(er)

■ Moderne Raumheizgeräte (mit Sichtscheibe) reduzieren die Wahrscheinlichkeit von massiven Fehlbedienungen

■ Reduktion des Nutzereinflusses möglich durch eine optimale Kombination von

■ Technischen Maßnahmen■ Informationsmaßnahmen

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Klima- und Umweltgerechtes Heizen mit Biomasse

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Nutzer‐einfluss

Anwendungs‐ebene

Betriebs‐bedingungen

Feuerungs‐technologie

Technologische Ebene

Sekundär‐technologie

Bewertungs‐methoden

Bewertungs‐ebene

Rechtlicher Rahmen

Qualitäts‐Labels

Schlussbemerkungen

■ Energie aus Biomasse ist für die Erreichung der Klimaschutzziele in Europa und Österreich unumgänglich

■ Die Feuerungstechnologie ist mittlerweile sehr weit ausgereift, im Bereich Sekundärtechnologien und neue Brennstoffe wird noch intensiv geforscht

■ Neue Bewertungsmethoden sollten den Fokus in der Entwicklung in Richtung Praxis lenken

■ Gesetzgebung muss neben den strengen Vorgaben für neue Geräte auch den (unangenehmen) Weg in Richtung Ersatz von Altgeräten beschreiten, um zeitnah einen Effekt für die Luftqualität erzielen zu können

ÖAW, 23.1.2015

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!Christoph SchmidlArea Manager Combustion SystemsBIOENERGY 2020+ GmbH, Standort WieselburgTel: +43 7416 52238-24christoph.schmidl@bioenergy2020.eu