Umwelt und Hausheizungen

Heinz Horbaschek Dipl. Ing. FH

Erlangen Dreibergstr.10a

heinz.horbaschek@gmx.de

Autor :

private Homepage:

www.horbiradio.dewww.horbiradio.de/Heizungsoptimierung.ppt

Begleittext unter:http://www.horbiradio.de/Text U.u.Hzg.doc

Version 1.11.2011

Weitere Energiethemen:

Energiegruppe BN Erlangen

Motivation für den Vortrag

• Seit Jahrzehnten mit Emissionen von Heizungen befasst

• Belastungen durch sog. „Lustfeuerstätten“ in der Nachbarschaft

• Umfangreicher Schriftwechsel mit Behörden wegen Ungereimtheiten

• Versuch, Emissionen objektiv und vergleichbar zu erfassen u. aufzuzeigen ergab :

• Schadstoffe werden in unterschiedlichen Dimensionen angegeben !

• Zu Vergleichen werden uralte mit modernsten Anlagen verglichen !

• Viele Hersteller halten ihre Daten zurück oder kennen sie nicht !

• Politik ist unschlüssig (Petition ! )

• Der Verbraucher wird nicht genügend informiert bzw. getäuscht

• allein CO2 Reduzierung gilt allgemein als „umweltfreundlich“

• Es gibt einfach hohen Informationsbedarf!

Themen des Vortrags

Wesentliche Emissionen verschiedener Heizsysteme objektiv vergleichen (ohne Wirtschaftlichkeit)

Auswirkungen der Emissionen auf Natur u. Mensch

Bewertung der Novellierung der BImSchV in 2009

Öl- und Gaszentralheizung

Fernwärme (Heizwerke)

BHKW, KWK (Blockheizkraftwerke)

Wärmepumpen

Heizsysteme für nachwachsende Rohstoffe (v.a. Holz u.ä.)

Betrachtete Heizsysteme

Natur

Emission

Primäre Schadstoffbildung bei Verbrennungsprozessen

- Produkte der vollständigen Verbrennung: CO2, H2O

- Produkte der unvollständigen Verbrennung: CO, Ruß, CnHm

- Nebenprodukte der vollständigen Verbrennung: NOx

- Produkte aus Brennstoffverunreinigungen: SOx, H2S, NOx , Flugaschen

CO251%

FCKW24%

Methan CH413%

Ozon O37%

Lachgas N2O5%

Treibhausgaselassen das Sonnenlicht auf die Erde,die Wärmestrahlung aber nicht mehr

ins Weltall zurück

Klimafalle und Auswege

Konzentration heute vor allem auf CO2 !!!

Bekannte Primär-Emissionen von Heizungsanlagen u. Wirkungen

Umwelt Mensch

CO2 (Kohlendioxyd) Meist zitiertes Treibhausgas Indirekte Wirkungen

Feinstaub Pflanzenschäden Allergien, Lungenschädigung,

Krebs, Herz/Kreislauf

(- 9 Monate in Europa)

NOx (NO2 )(Stickoxyde)

Chronische Pflanzenschädigung,

Ozon- u. Feinstaubbildung,

Überdüngungseffekt, Smog

Starkes Reizgas

SO2

(Schwefeldioxyd)

Sauerer Regen Reizung der Schleimhäute

CHx

(Kohlenwasserstoffe)

Pflanzenschäden

Ozonbildung

krebsfördernd

CO Reagiert schnell zu CO2 direkt eingeatmet giftig

XXXXX

Konfusion (oder Vernebelung) der Emissionswerte durch unterschiedliche physikalische Dimensionen und Normen

mg/m3 (Normkubikmeter Abgasluft)

mg/kWh

mg/MJ

Rußzahl

ppm im Abgas

Heizungen

Abgasnormen:

TA- Luft

BImSchV

Abgasnormen für Motoren

keine

Bewertung der Emissionen bei der Einwirkung auf Natur und Mensch nicht allein von dem Anteil an den

Gesamtemissionen abhängig

Unmittelbare Einwirkung auf das Kleinklima und den Menschen ebenfalls

sehr wichtig !!!

Unmittelbare Einwirkung!

Weiträumig nur geringe Erhöhung der Schadstoffe

Besonders gefährlich: kleinste Feinstäube !!!

Öl- und Gaszentralheizung

Direkte Wärmeerzeugung und Versorgung,

Kessel in kW Leistung angegeben (z.B. 21kW)

Verbrauch in Litern oder qm pro Jahr

Angaben der Emissionen pro MJ oder kWh

Feinstaub indirekt nur in Rußzahl !!!

Vorschriften: BImSchV

Strengste Vorschriften im Vergleich!

Wenig bekannt: Umrechnung der Rußzahl in mg Feinstaub pro kWh oder m3 oder MJ

1Liter Öl 1 m3 Gas 10 kWh 36 MJ

Schwefelarmes Heizöl erzeugt kaum noch SO2 und weniger Feinstaub

Ölzusätze erhöhen oft Anteil der Feinststäube !!!

Entwicklung hin zu niedrigen Emissionen bei Ölbrennern

Fernheizung von zentralem Heizwerk

(z.B. früher Stadtwerke Erlangen)

Neuerdings KWK

Biomassenheizwerk

Bezirkskrankenhaus Erlangen

Großanlagen haben Feinstaubfilter,

aber?

Heizwerk Erlangen (Bezirkskrankenhaus)

Spektrum von „Hackschnitzeln“ !!!Humusvorstufe!

Biologisch aktiv !

Wichtige Mineralstoffe des Waldes werden verheizt!

Emissionen ???

Öl oder Gastank

Stromeinspeisung ins Netz

Motor

Prinzip Mini Block-Heiz-Kraft-Werk (BHKW)

WärmetauscherPufferspeicher

Abgase

• Emissionsarm mit Erdgas

• Hohe Emissionen mit Rapsöl(BImSchV gilt nicht bis 1MW !)

•Aber: wohin mit Wärme im Sommer?

elektr. Energie25 %

Wärme ca. 65%

Prinzipieller Vorteil: Generator erzeugt Strom und erspart damit Emissionen und Verluste im Kraftwerk

Generator

Zentrales BHKW – KWK Gas, Kohle

i.A. Filter

GuD-HKW Erlangen:

Geringe Emissionen – 50% Strom-Wirkungsgrad !

Bei Grundlastbetrieb große Einsparung von Emissionen reiner KW

Feinstaub z.B minus 17mg/kWh

Stromnetz

Emissionen und Energieverluste der Kraftwerke relevant !

Akzeptabel bei:

tatsächlicherJahresarbeits-zahl ≥ 4 !!!

4 Verhältnis:

Wärmeenergie zu elektrischer Energie

Elektrische Wärmepumpe

Pelletsheizung

Scheitholzkessel

Einzelofen

Hackschnitzel

Bis vor kurzem für Anlagen über 15 kW recht großzügige Vorschriften

Nach Novellierung desgl. ab 4 kW !!!

Paradox !!!

Keine Vorschriften und Überprüfung

Aber 10.000 mal mehr Ruß

Jährliche Immissionsprüfung

Gleiches Doppelhaus!

Einzelöfen in folgenden Diagrammen nicht betrachtet !!!

Emissionsvergleichverschiedener Hausheizungen

-200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

CO2 Staub NO2 CHx

Gas

Öl

BHKW Raps

FW Hackschn.

Pellets

FW ErlangenKWK

WP

mg/kWh

CO2 in g/kWh

Bei nachwachsenden Rohstoffen erst mittelfristig Kompensation von CO2

Emissionsminderung durch KWK

Emissionsvergleich CO2

-200

-100

0

100

200

300

400

CO2

Gas

Öl

BHKW Raps

FW Hackschn.

Pellets

FW Erlg. KWK

WP

g/kWh

Bei nachwachsenden Rohstoffen erst mittelfristig Kompensation von CO2

durch neue Pflanzen

-10

0

10

20

30

40

50

60

Staub

Gas

Öl

BHKW Raps

FW Hackschn.

Pellets

FW Erlg. KWK

WP0 0,01 60 24 24 - 8 6

mg/kWh

Emissionsvergleich StaubFür Einzelöfen ab 4 kW gilt

heute etwa der Wert der

BHKW Raps,

jedoch nur theoretisch da

niemnand nachmisst und die

Verbrennung fortwährend

kontrolliert!

-50

0

50

100

150

200

250

300

350

400

NO2

Gas

Öl

BHKW Raps

FW Hackschn.

Pellets

FW Erlg. KWK

WP

Emissionsvergleich Stickoxyd NO2

mg/kWh

Emissionsvergleich CHx

?

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

CHx

Gas

Öl

BHKW Raps

FW Hackschn.

Pellets

FW Erlg

WP

mg/kWh

Feinstaubentwicklung

Bereits mehr Feinstaub als von allen Diesel PKW + LKW !!! (BUA)

Offizielles Bild vom BUA

Mitteilung der Lobby

Setzt sich für schnelle Verabschiedung der Novelle ein! Warum wohl?

Bewertung der Heizungen nach Emissionen neben CO2

Konsequenzen ???

Fernwärme von KWK (Erlangen)

Gas und Ölheizung

Mini Gas- BHKW

Rapsöl BHKW

Einzelöfen

elektr. Wärmepumpen

HKW Hackschnitzel

Pellets ohne Filter

FW HackschnitzelRapsöl BHKW

Einzelöfen

Rapsöl BHKW

Einzelöfen

elektr. Wärmepumpen

HKW Hackschnitzel

Pellets ohne Filter

FW HackschnitzelRapsöl BHKW

Einzelöfenunmittelbare Einwirkung

Was bedeutet der „blaue Umweltengel ?

Auszeichnung für besonders „umweltfreundliche“ Produkte die die geltenden Grenzwerte deutlich unterschreiten

Referenz ist der jeweilige „Stand der Technik“ und

die geltenden Gesetze

aber :

Die Gesetzgebung hinkt immer hinter den technischen Möglichkeiten hinterher !

Keine Bewertung von Relationen von unterschiedlichen Technologien (Heizsysteme) untereinander !

z.B. beste Pelletsheizung zu bester ÖlheizungFeinstaub 1000:1 und trotzdem beide gleichwertig empfohlen !

Warum werden unterschiedliche Maßstäbe angesetzt?

Siehe auch Diesel und Benziner (bis EURO 6) !

Gesetzgebung für den Immissionsschutz

• Massives Mitwirken der Interessenvertreter

• Neue, bald verfügbare Lösungen werden nur selten berücksichtigt

• I. Allg. Typprüfungen unter idealisierten Messbedingungen

• Prioritäten liegen weniger beim Umweltschutz,

sondern bei kurzfristigen, wirtschaftlichen Interessen

• Feinstaubreduzierung ist politisch nicht mehr aktuell

Nr.5aPellets Heute üblich: 0,02 0,05 0,2

0,1 / 0,02

Ölheizung heute

Grenzwert / üblich (g/m3)

NOx Staub CO

0,0001 /0,00001

0,12 / 0,08

Lang diskutierte Novellierung der BImSchV in 2009

Kleine Heizungen erst ab 4kW !

Keine Grenzwerte für Stickoxyde (Getreide!)

Keine Motivation für Staubfilterbei Pelletsanlagen!

(mit Filter 0,001 = statt 0,020 g/m3 = ein Zwanzigstel des Grenzwertes !!!)

Holzöfen

-20

0

20

40

60

80

100

Staub

Gas

Öl

BHKW Raps

FW Hackschn.

Pellets

FW Erlg. KWK

WP

Holzöfen0 0,01 60 24 24 - 8 6 100

mg/kWh

Emissionsvergleich Staub mit Grenzwerten für Holzöfen nach Novellierung der BImSchV

Bei Öfen in der Praxis

heute noch wesentlich höher !!

• Holz nur als genormte Pellets in Anlagen mit Feinstaubfiltern

oder Anlagen mit echtem Brennwertbetrieb

• Einzelofenbetrieb reduzieren

• Abwarten bis Feststoff (Holz) -veredelung zu schadstoffarmen

Heizstoffen verfügbar (Gas, Öl ) bzw. in gefilterten

Großanlagen genutzt wird

Umweltbewusst heizen, aber wie?

• Einsparung durch energiebewusstes Bauen u. Renovieren

• Fernwärme nutzen – größtes Einsparpotential der Heizenergie !

• Solarenergie nutzen

• insgesamt emissionsarme, sparsame Heizungen verwenden

• wenn BHKW : Gas und mindestens Oxi- Kat wählen

Großanlagen sind aber immer besser ! (Emissionen u. Einwirkung)

• Sole/Wasser- Wärmepumpen wenn gute Jahresarbeitszahl garantiert

wird, bei neuen Häusern mit niedrigem Energieverbrauch (z.B.

Passivhausstandard)

Vielen Dank für Ihr Interesse !