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Pellet-Heizsysteme mit Brennwert und KWK

Thüringer EnergieAgentur

01. September 2016 in Erfurt


Philipp Tomaschko Dipl.-Ing.(FH) Umwelt- und Verfahrenstechnik

Produktmanagement

ÖkoFEN Heiztechnik GmbH

Schelmenlohe 2, 86866 Mickhausen

Tel. 08204 2980-0 / Fax 08204 2980-190

E-Mail: [email protected], www.oekofen.de

Wer steht da vorne?


• Vorstellung

• Heizen mit Pellets

• Pellet-Brennwerttechnik

• ÖkoFEN Brennwerttechnik

• Brennwerttechnik im Detail

• Lösungen für Wohn- und Nichtwohn-Gebäude

• Rahmenbedingungen Pellet-Brennwerttechnik

• Kraft-Wärme-Kopplung mit Pellets

• Projekt Smart_e

• Projekt e-max

• Fazit & Fragen

Pellet-Heizsysteme mit Brennwert und KWK


Einfallsreichtum, Engagement und Energie haben uns zu dem gemacht, was wir heute sind:

Europas Spezialist für Pelletheizungen

ÖkoFEN Zentrale Europa, Niederkappel, OÖ

Deutschland-Zentrale in Mickhausen bei Augsburg

ÖkoFEN


Vom Familienunternehmen zum internationalen Netzwerk

ÖkoFEN International

Kanada

Argentinien

China Japan

Dänemark

Spanien

Portugal

Schweiz

Frankreich

UK + Irland

Belgien + NL

Tschechien

Deutschland Russland

Italien

USA Österreich

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Produkte

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1989 Gründung ÖkoFEN - Ökologische Forschung und ENtwicklung

Holzhackschnitzel, Holzbrikettkessel, Heizherde

1994 Entwicklung der 1. Pelletheizungen

1997 Vorstellung des 1. typengeprüften Pelletkessels

2000 Entwicklung Gewebetanktechnik

2004 Weltweit 1. Pelletheizung mit Brennwerttechnik

2011 Markteinführung der Sonnen-Pelletheizung

für Niedrigenergie- und Passivhäuser

2015 Weltneuheit: Pellet-Brennwerttechnik für jedes

Wärmeverteilsystem

Führender Anbieter in Europa mit über 60.000 Pelletheizungen

ÖkoFEN Meilensteine

Heizen mit Pellets


Holzpellets …

sind CO2-neutral und klimafreundlich

sind erneuerbar und nachhaltig

sind heimisch und versorgungssicher

sind günstiger als Öl oder Gas

schaffen Arbeitsplätze in Deutschland

machen wirtschaftlich und politisch unabhängig

sind komfortabel, platzsparend und effizient

durch innovative Pelletheiztechnik

Modernste Form umweltfreundlich zu heizen


Effizient heizen mit Pellets

Pellet-

Brennwert

bis 107%


Von der einfachen Lieferung… …über Lagerung und Zuführung… …zur automatischen Zündung,…

…sauberen Verbrennung,… …automatischen Reinigung …und staubfreien

Ascheentnahme.

Komfort auf der ganzen Linie

ÖkoFEN Brennwerttechnik


Wirkungsgrad bis 103 %

zusätzliche Brennstoffeinsparung bis 12 %

Leistungsgrößen: 12 bis 32 kW

Wärmetauscher aus Carbon:

optimaler Wärmeübergang

Schmutzabweisende Oberfläche

Verbesserte Selbstreinigung

aufgrund Durchströmung im

Gegenstrom

PELLEMATIC PLUS

Weltweit 1. Pelletheizung mit

Brennwerttechnik – seit 2004

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Weltneuheit 2015: PELLEMATIC CONDENS

Die neue Generation der Pelletkessel

Pellet-Brennwerttechnik

für jedes Wärmeverteilsystem

auch bei höheren Rücklauftemperaturen (Heizkörper)

Effizienteste Pelletheizung der Welt*

mit Top-Wirkungsgraden von bis zu 107,3%

Kompakte Bauform geringe Stellfläche

von der Größe eines Kühlschranks

(nur ca. 70x70 cm) passt in jeden Heizungskeller

* Besser als der Sieger des Vergleichs aller zum 01.11.2013

veröffentlichter Prüfberichte nach der Norm 303-5, bezogen auf den Kesselwirkungsgrad

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Leistungsgrößen:

10, 12, 14, 16, 18 kW

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Hauptkomponenten Pellematic Condens

Kessel

Brenner

Zwischenbehälter

Feuerungsautomat

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Pellematic Condens

Brennraum und Wärmetauscher aus Edelstahl

• Rauchgase können überall im Wärmetauscher kondensieren

• Kessel kann mit beliebiger Rücklauftemperatur betrieben werden

Edelstahl

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Verbrennungstechnik

Sekundärverbrennungszone

aus Feuerleichtbeton

MERKMAL

Höhere Geschwindigkeiten des

Verbrennungsgases

= kleinere Wärmetauscherfläche

= kleinere Kesselbaugrößen

Luftansaugung

Abgas

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Kesseltechnik im Detail

Wärmetauscher- Reinigung

MERKMAL

Reinigung:

mechanisch

+ Wasser

Anforderungen

o Kaltwasseranschluss

o Kondensatablauf mind. DN50

Wasser Mechanische

Reinigungseinrichtung

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Condens-Technologie

Die neue Dimension der Pellet-Brennwerttechnik Für jedes Wärmeverteilsystem geeignet

Pellematic

Condens 3-18 kW

Pellematic

Smart 6-14 kW

mit integriertem

600L-Speicher

Pellematic

Maxi BWT 19-64 kW

in Kaskade bis 256 kW

Pellematic

Smart XS 3-18 kW

mit integriertem

335L-Speicher

Brennwerttechnik im Detail


Brennwerttechnik

Das bei der Verbrennung entstehende Abgas wird

bis unter die Taupunkttemperatur abgekühlt, so

dass es zu einer Kondensation des im Abgas

enthaltenen Wasserdampfes kommt.

Die dabei freiwerdende Kondensationswärme wird

zusätzlich genutzt.

Funktionsweise der Brennwerttechnik:

Brennwert Heizwert Kondensationswärme = +

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Bei vollständiger Kondensation entsteht bei Pellets eine

Kondensatmenge von

ca. 0,5 L/kg Pellets.

• Max. 0,1 L/kg kommen aus der Restfeuchte der Pellets

• Ca. 0,4 L/kg entstehen bei der Verbrennung, durch die Reaktion des

Wasserstoffgehaltes im Holz mit Sauerstoff

In der Praxis werden Werte von ca. 0,35 l/kg erreicht, je nach Abgastemperatur.

Eine Neutralisation ist nicht notwendig, da der pH-Wert zwischen 4 – 6 liegt.

Das Kondensat


Zusätzlicher Energiegewinn bei Brennwerttechnik

Brennwertsysteme sind in der

Lage, die im Abgas enthaltene

„latente“ Wärme zu nutzen.

Die Ausnutzung dieser Wärme

erfolgt, indem das Abgas so weit

abgekühlt wird, dass

der im Abgas immer vorhandene

Wasserdampf kondensiert (= zu

Wasser wird) und dabei

die enthaltene Energie =

Kondensationswärme

freigesetzt wird.

Diese wird dem System wieder

zugeführt.

Heizungsrücklauftemperatur

Grundsätzlich gilt :

Je niedriger die Rücklauftemperatur, desto höher der Wirkungsgrad

Idealfall: Fußboden- oder Wandheizung

Ab einer Rücklauftemperatur von ca. 40°C kommt es zu einer teilweisen

Kondensation des Rauchgases

o RL <= 35°C … Optimal = höchster Wirkungsgrad

o RL > 35°C …..Effizienter als herkömmliche Systeme

Brennwerttechnologie

Abgastemperatur = Rücklauf-Temp + 10°C

z.B. Rücklauftemp. 50° Abgastemp. 60°

generell hoher Wärmegewinn durch tiefe Abkühlung der Abgase

Brennwerttechnologie Anschluss an Abwasserleitung

Menge an Kondensat und Spülwasser:

• ca. 2 m³ Kondensat bei 4,5 to Pellets/Jahr

• ca. 2 m³ „Spülwasser “ pro/Jahr

Zur Ableitung von Kondensat und Spülwasser (automatische Reinigungseinrichtung) ist ein

Anschluss an die Abwasserleitung zwingend erforderlich.

zur Abwasserleitung mind. DN 50 mm

Anforderungen an die Abflussleitung vom

Kessel um Abwasseranschluss:

kondensatbeständig

mind. Querschnitt DN 50mm

freies Gefälle

Lösungen für Wohn- und

Nichtwohn-Gebäude

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PELLEMATIC CONDENS

Die neue Generation der Pelletkessel

Weniger Installationsaufwand

und Investitionskosten:

Fertigmontierte Einbringung

mit Sackkarre

Intelligente Anordnung aller Anschlüsse

ermöglicht eck- oder

wandbündigen Einbau

Kein Pufferspeicher erforderlich

Leistungsgrößen:

10, 12, 14, 16, 18 kW

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Einbaubeispiel Pellematic Condens

BEISPIEL

Heizraum mit Gewebetank: 6,5m2

Condens

min. 4 cm

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Einbaubeispiele Pellematic Condens

BEISPIEL

Heizraum mit 3,6m2

Condens

Ablage Wasch-

becken

min. 4 cm

Flexibilität bei der Planung, da kompakt und Eckpositionierung

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Ein einzigartiges Heizsystem,

clever kombiniert:

Pellet-Brennwertheizung, Pufferspeicher

und Solar in einem Gerät

Leistungsbereich von 6 bis 14 kW

Geringe Grundfläche von nur 1,5 m2

TOP-Wirkungsgrad von

bis zu 106 % durch innovative Brennwerttechnik

PELLEMATIC SMART

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ÖkoFEN Pellematic-SMART

ÖkoFEN entwickelte mit der Pellematic Smart ein Kompaktgerät, das

Pelletbrennwertmodul, Pufferspeicher und alle hydraulischen Komponenten auf

kleinstem Raum integriert.

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Einbaubeispiel Pellematic Smart

BEISPIEL

Heizraum mit Gewebetank, inkl. 600l Puffer, Friwa und Solar-Einbindung: nur 8m2

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SMART PV

Innovation 2016

Intelligente Eigenverbrauchsoptimierung

für Photovoltaik-Anlagenbesitzer

Kann überschüssige PV-Leistung zur

Wärmeerzeugung nutzen

Optimale Energienutzung spart zusätzlichen

Brennstoff

Verdeckte Stromfresser werden identifiziert

Amortisationszeit privater Stromerzeugung

wird verkürzt, da sonst ungenutzter PV-

Strom die Heizkosten reduziert

Bestehend aus Smart PV Meter und

Smart PV Power2Heat für die Pellematic Smart


geringer Platzbedarf (passt durch jede 80er Normtür)

automatische Brenntellerreinigung (Multisegment-Brennteller)

serienmäßig mit externer Aschebox

mit Vakuumsaugsystem

Multisegment-Brennteller

für geringere Wartungskosten

durch Selbstreinigung

Optimal für Gewerbe und

Kommunen!

ÖkoFENs Große: 36 bis 64 kW

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Mit Condens-Brennwerttechnik für jedes Wärmeverteilsystem

Top-Wirkungsgrade bis 102,7%

Passt durch jede 80 cm breite Tür

Verfügt über alle Vorteile der Pellematic Maxi-Baureihe

Niedrigste Emissionen

PELLEMATIC MAXI jetzt auch mit Brennwerttechnik

Innovation 2016

Pellet-Brennwerttechnik bis 256 kW

Leistungsbereich

Pellematic BWT 41 kW




Ideal für variablen Bedarf

Optimierte Betriebszustände

Modulierbare Leistung

Kompaktes Kesselmaß reduziert

Umbaukosten

Hohe Betriebssicherheit

Geringer Verschleiß

Fernüberwachung via Internet

möglich

Starke Teams für mehr Leistung: Kaskadensysteme


Maße:

•Breite: 2,78 m / 2,98 m

•Länge: je nach Bedarf

•Höhe: 2,84 m (innen 1,47 m)

Heizzentrale zur Außenaufstellung

Rahmenbedingungen

Pellet-Brennwerttechnik

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BAFA Förderung

Pellet-Brennwerttechnik - Heizungstausch

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BAFA Förderung

Pellet-Brennwerttechnik im Neubau

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BAFA Förderung

Heizungstausch bei Gebäudesanierung auf KfW 55 - Beispielrechnung Pellematic Condens


Neben der BAFA-Förderung können bei der KfW-Förderbank zinsgünstige

Darlehen mit Tilgungserlass beantragt werden.

Infos zu Konditionen und Möglichkeiten – auch für Kommunen – erhalten Sie unter

www.kfw-foerderbank.de

MAP: KfW-Kredite für Großanlagen


Energieberechnung

• In den Berechnungs-Normen DIN V 4701-10 sowie DIN V 18599 sind für

Pelletkessel schlechte Standard-Werte hinterlegt.

• Diese entsprechen bei Weitem nicht mehr der Energieeffizienz heutiger,

marktüblicher Pelletkessel.

• Bei Energieberechnungen sollten deshalb die tatsächlichen Hersteller-Werte

eingesetzt werden.

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Beispiel – Kenndaten nach DIN V 4701-10

Variable Kennwert Einheit Standardwerte

DIN V 4701-10

Pellematic

PE(S) 15 kW

Pe Condens

18 kW

Brennwert

ηSB Wirkungsgrad im

stationären Betrieb 0,8 0,947 1,073

ηGZ Wirkungsgrad im

Grundzyklus 0,72 0,852 0,966

QHE,GZ Hilfsenergiebedarf

Grundzyklus [kWh] 0,32 0,08 0,05

Pel,SB

mittlere elektrische

Leistungsaufnahme

im stat. Betrieb

[W] 160 77 39

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Beispiel – DIN V 4701-10

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Beispiel BKI Energieplaner mit Vorlage Referenzprüffall 1

Einheit Ergebnis

Standardwerte

Ergebnis

Pe Smart 6 kW

Brennwert

Erzeuger-

Aufwandszahl 1,39 0,98

Hilfsenergie f.

Raumwärme [kWh/a] 1.883 472

Heizenergie f.

Raumwärme [kWh/a] 13.372 9.436

Jährl. Heizkosten bei 0,05 €/kWh Pellets

und 0,30 €/kWh Strom

[€/a] 1.234 €/a 614 €/a

Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung

HEIZEN und Strom erzeugen

im Eigenheim, wo Wärme und Strom benötigt wird

&

auf Basis erneuerbare

Energieträger!

Zukunftstechnologie: dezentrale Mikro-KWK

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ÖkoFEN_e

Stirling 0.6 kWe

Stirling 4.5 kWe

PE Smart_e 0.6

• Für Einfamilienhäuser

• Nennleistung: 9 kWth | 0.6 kWe

• Spitzenleistung: 13 kWth | 0.6 kWe

• Nachrüstung des Stirlingmotors möglich

• Status: erweiterte Pilotphase in Europa

Pellematic e-max

• Als Grundlastinstallation, in größeren Firmengebäuden/Wohnbauten

• Neu entwickelter Pelletskessel mit ca. 55 kWth und einem Qnergy Stirlingmotor mit ca. 4.5 kWe

• Status: Herbst 2015: Typenprüfung am BLT Wieselburg abgeschlossen, erste Feldtestinstallation 2016

Aktuelle Entwicklungsprojekte

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Pellematic Smart_e

• Thermische Nennleistung: 9 kW

• Elektrische Nennleistung: 0.6 kW (durch Stirlingmotor)

• Pellets-Brennwertkessel mit integriertem Pufferspeicher von 600 Liter

• Möglichkeit der Integration eines Frischwassermodul + direkter Aufbau von bis zu zwei HKR-Gruppen

Zielgruppe:

• kleiner Leistungsbereich

• KWK-Anlage für

den Einfamilienhausbereich

Strom erzeugende Pelletsheizung für den kleinen Leistungsbereich

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Energie in Relation

• „Strom-Grundlast“: ca. 200 – 400 Watt

• Spitzenlasten - Problematik: „ungeschulter“ Konsument • Temperatur und Wochentag abhängig

• Spitzenlast im EFH mehrere kW

• Viele Verbraucher gleichzeitig in Betrieb

ZIEL KWK-Anlage:

• %-Eigenbedarfsdeckung (hauptsächlich Grundlast) – Nur über Eigenbedarfsdeckung ist* KWK-System wirtschaftlich!

• Gleichzeitigkeit – Stromverbrauch & Stromerzeugung

* Bei aktueller Förderungssituation | Einspeisevergütung

Stromverbrauch eines typischen Einfamilienhauses

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30. November 2015 – Pilothaushalt #11

Electricity consumption household [W] Electricity generation Stirling [W]

Pellematic e-max Strom erzeugende Pelletsheizung für den mittleren Leistungsbereich

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Pellematic e-max

• Thermische Leistung: 55 kW

• Elektrische Spitzenleistung: 4.5 kW (durch Stirlingmotor)

• Zielgruppe: Gewerbebetriebe, Hotel- und Wohnanlagen – vor allem als Grundlastanwendung in Kombination mit einem Spitzenlastkessel

• Lieferumfang – Pellematic e-max: • Gesamtpaket aus Pelletskessel, Qnergy Stirlingmotor und Fronius

Wechselrichter (3-phasige Einspeisung)

• Gesamtsystem wird inkl. Wechselrichter zertifiziert und der Typenprüfung unterzogen

• Hydraulische Anforderungen: • Rücklauftemperaturen sollten aus Effizienzgründen so niedrig wie möglich

sein – Durchschnittstemperaturen von 50°C sind jedoch kein Problem

Strom erzeugende Pelletsheizung für den mittleren Leistungsbereich

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Pellematic e-max Nächste Schritte

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Konzepttests im Hinblick auf: • Maximale elektrische (Dauer-)Leistung • Materialzuverlässigkeit • Service- und Reinigungsintervalle • Gesamtkonzepttests in unterschiedlichen Einsatz- szenarien

Pilotphase: • Suche & Auswahl geeigneter „Testpiloten“ • Realisierung einiger Anlagen in der Heizsaison 2016/2017 • Erste Pilot-Anlage wurde im April in Betrieb genommen …weitere Pilotprojekte folgen…

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Fazit

• Holzpellet-KWK:

• Höchst Effizient durch gekoppelte Wärme- und

Stromerzeugung

• Wirtschaftlichkeit derzeit stark abhängig von

Eigenverbrauchsanteil und Jahresleistung

• Technisch noch in der Erprobung – bereits sehr

vielversprechend

• Pellet-Brennwerttechnik:

• Effizienteste Art, mit Holz zu heizen

• Wirtschaftlich

• Technisch ausgereift

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Deutschland durch kompetente Experten

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Fragen

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Ökonomisch

Ökologisch

Heizen mit Pellets

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