Rechtlicher Rahmen
ezüglich der Luftreinhaltung bei den Bundesländern. Um für ganz Österreich gleiche Emissionsgrenzwerte und Mindestwirkungsgrade zu definieren, wurde die rechtliche Möglichkeit einer 15a-Vereinbarung, einer Vereinbarung zwischen dem Bund und den neun Bundesländern, genutzt. Die aus den 1990er-Jahren stammenden Basisdokumente wurden überarbeitet. Der fachlich akkordierte und überarbeitete Vorschlag wurde im Jahr 2011 als 15a-Vereinbarung mit dem Titel “Inverkehrbringen von Kleinfeuerungen und die Überprüfung von Feuerungsanlagen und Blockheizkraftwerken” fertiggestellt. Leider sind bis dato die dazu gehörenden erforderlichen Landesgesetze erst in fünf Bundesländern veröffentlicht worden. In diesem Basisdokument sind Anforderungen hinsichtlich Mindestwirkungsgrad und Grenzwerte für die Emissionen von CO, NOx, Kohlenwasserstoffen und Staub enthalten. Die Einhaltung der geforderten Grenzwerte und Mindestwirkungsgrade wird durch eine unabhängige Prüfung nachgewiesen.Für gewerbliche Anlagen sind die Grenzwerte der Feuerungsanlagenverordnung heranzuziehen.
Energielabels vorgesehen
Im Jahr 2015 wurden von der Europäischen Kommission zwei Verordnungen herausgegeben. Verordnungen werden unmittelbar Bestandteil der Rechtsmaterie der Mitgliedsstaaten der Europäischen Union. Die Verordnung im Hinblick auf die Energieverbrauchskennzeichnung von Festbrennstoffkesseln und Verbundanlagen aus einem Festbrennstoffkessel, Zusatzheizgeräten, Temperaturreglern und Solareinrichtungen (2015/1187, 27. April 2015) beschreibt, wie diese Anlagen ab 27. April 2017 mit dem Energielabel zu kennzeichnen sind. Die Ausstellung dieses Labels erfolgt durch den Anbieter/Installateur der Anlage. Die Kennzeichnung erfolgt dann, wie es bereits zum Beispiel von Kühlschränken bekannt ist, mit Buchstaben. Die beste Einstufung ist grün gefärbt und mit “A++” gekennzeichnet. Die zweite Verordnung im Hinblick auf die Festlegung von Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung von Festbrennstoffkesseln (2015/1189, 28. April 2015) enthält neben einer Reihe von Definitionen die Methode zur Berechnung des saisonalen Wirkungsgrades und der Beurteilungswerte der Emissionen. Anstelle der bisher in Mitteleuropa üblichen Verwendung des Heizwertes des Brennstoffs zur Berechnung des Wirkungsgrades wird in Zukunft der Brennwert des Brennstoffes herangezogen. Dadurch sind Wirkungsgrade über 100 Prozent, auch für Brennwertkessel, in Zukunft nicht mehr möglich. Des Weiteren werden die Prüfergebnisse der Nennleistung nur zu 15 % und die Ergebnisse der kleinsten Leistung mit 85 % in die Kalkulation einbezogen. Die so ermittelten Werte sind mit den derzeitigen Werten nicht unmittelbar vergleichbar. Bis zum 1. Januar 2020 dürfen die Mitgliedstaaten allerdings das Inverkehrbringen und die Inbetriebnahme von Festbrennstoffkesseln gestatten, die die nationalen Vorschriften – in Österreich die vorhin zitierte 15a-Vereinbarung – hinsichtlich des Raumheizungs-Jahresnutzungsgrads sowie hinsichtlich des Ausstoßes von Staub, gasförmigen organischen Verindungen, Kohlenmonoxid und Stickstoffoxiden erfüllen.
In Deutschland gibt es ebenfalls eine nationale Regelung, die Bundesimissionsschutzverordnung (BImSchV). Gemäß dieser Vorgabe gelten auch bei der wiederkehrenden Überprüfung der Feuerungsanlagen (BImSchV – 2. Stufe), die ab 1. Jänner 2015 installiert wurden, sehr strenge Grenzwerte. Vor allem die Vorgaben für die zulässigen Staubemissionswerte sind eine Herausforderung. Da die österreichischen Biomassefeuerungshersteller auf diesem Markt sehr stark vertreten sind, sind technische Lösungen zur Einhaltung dieser Anforderungen unabdingbar.
Verfügbare Technik
In den letzten Jahren wurde immer wieder darauf hingewiesen, dass in der Europäischen Union bis zu 400.000 Menschen aufgrund der Feinstaubbelastung vorzeitig sterben. Der Feinstaub stammt aus verschiedenen Quellen. Als eine Quelle mit bedeutendem Feinstaubausstoß wurden auch Biomassefeuerungen identifiziert. Die Anforderungen bezüglich der zulässigen Partikelemissionen wurden zunehmend verschärft. Die rechtlichen Vorgaben haben zu Anlagen mit einem hohen technischen Stand geführt.Die renommierten Hersteller beherrschen ihr Handwerk. Die Feuerraumgeometrien, die Gestaltung der Wärmetauscher und der integrierten Abreinigungseinrichtungen führen zu vollständiger Umsetzung des Brennstoffes und geringen Emissionen. Ein Ansatz zur Erhöhung des Wirkungsgrades ist die Brennwerttechnik. Hierbei wird das Rauchgas unter den Taupunkt gekühlt und die im Wasserdampf enthaltene Energie der Wärmenutzung zugeführt. Voraussetzung dafür ist eine niedrige Rücklauftemperatur und somit eine Wärmeverteilung auf niedrigem Niveau. Durch das Auskondensieren des Wasserdampfes ergeben sich auch Vorteile bei der Partikelabtrennung und damit einhergehend niedrige Staubemissionen.In Großanlagen ist die Nachbehandlung (Sekundärmaßnahme) der Rauchgase mit einem Elektrofilter seit Langem realisiert. Seit einigen Jahren gibt es vermehrt Anstrengungen, diese Technologie auch im kleineren Leistungsbereich zur Verfügung zu stellen. Einerseits werden diese Elektrofilter als Sekundärmaßnahme zwischen Kessel und Abgaseinleitung in den Kamin installiert. Andererseits integrieren Hersteller diese Filtertechnik direkt in die Feuerung. Der Vorteil ist, dass die dabei anfallende Asche gemeinsam mit der Rostasche gesammelt wird. Vergleichende Messungen an automatisch beschickten, mit Hackgut und Pellets betriebenen Feuerungen zeigen eine sehr starke Reduktion der Staubemissionen.In neuen Forschungsprojekten und Entwicklungen werden die Konzepte von Großanlagen mehr und mehr auch bei Kleinanlagen angewandt. Durch Luftstufung erfolgt die erste Umsetzung des Brennstoffes unterstöchiometrisch und somit bei Sauerstoffmangel und geringeren Temperaturen. Bei Brennstoffen mit einem höheren Kaliumgehalt (bei Holzpellets zum Beispiel bei 1000 Milligramm pro Kilogramm = ein Promille der Trockenmasse) wird dadurch die Gefahr des Verklebens und Verschlackens der Asche reduziert. Bei kaliumreicher agrarischer Biomasse ist dieser Gesichtspunkt für eine erfolgreiche Umsetzung noch von viel größerer Bedeutung.Bei einer gerade in Markteinführung befindlichen Feuerung wird dieser Vergasungsprozess an der Unterseite des Brennstoffvorrats durchgeführt. Den durch den Brennstoff durchstreichenden energiereichen Gasen wird in der oberen Hälfte des Brennraumes Sekundär- und Tertiärluft zugeführt. Mit dieser Technik werden äußerst niedrige Emissionswerte bei Staub, NOx und CO erzielt. Die durchgeführten Feldtests mit einer Vorserie ergaben auch bei Hackgut mit größerem Feinanteil erfolgversprechende Ergebnisse.
Brennstoffe
Die Qualitätsanforderungen an biogene Brennstoffe sind in der Normenserie ÖNORM EN ISO 17225-1 bis 7 definiert. Im ersten Teil sind die Einteilung der Ausgangsbiomasse und allgemeine Grenzen festgelegt. Im Anhang finden sich typische Werte für verschiedenste (auch exotische) Rohstoffe. In den Teilen 2 bis 7 werden für spezifische biogene Brennstoffe, z. B. Holzpellets, Holzbriketts, Hackgut, Scheitholz usw., Grenzwerte für verschiedene Qualitätsklassen ausgewiesen.Diese internationale Normenserie wurde um österreichische Normen ergänzt. In den ÖNORMEN C 4001 (2016): Miscanthushäcksel, C 4003 (2016): Maisspindeln und C 4005 (2016): Hackgut und Schredderholz für Feuerungsanlagen über 500 kW sind die Anforderungen für diese Brennstoffe im Detail dargestellt.Die Bereitstellung einer guten Brennstoffqualität durch den Anlagenbetreiber bringt hohe Wirkungsgrade und niedrige Emissionen. Die Untersuchungen von Hackgutpraxisproben zeigen eine große Bandbreite. Da in der Praxis mit den heutigen Bringungsmethoden ganze Wipfel und Bäume als Hackholz verwendet werden können, kann dies zu einem hohen Anteil an feinen Partikeln mit erhöhtem Mineralstoffanteil führen. Dieser hohe Ascheanteil kann erhöhte Staubemissionen nach sich ziehen.Bei Scheitholz, das ausreichend lange gelagert wurde, um einen Wassergehalt unter 20 % zu erreichen, sind in Feuerungen mit einer guten Regelung niedrige Emissionswerte erreichbar.Bei Pelletsfeuerungen geringer Leistung ist der Einsatz von Pellets der Klasse A1 angeraten.
Weniger Emissionen: Bei höherer Gesamtleistung
Im Zeitraum von 2001 bis 2015 hat sich die Gesamtleistung der neu installierten Biomassefeuerungen bis 100 Kilowatt (kW) Leistung mehr als versechsfacht. Die Feinstaubemissionen (PM10 und PM2,5) im Sektor Kleinverbrauch (Haushalte, Gewerbe) haben sich im selben Zeitraum um 30 % vermindert. Sie liegen für Österreich bei rund 8000 Tonnen pro Jahr. Die auf den ersten Blick hoch erscheinende Zahl ist bei anderer Betrachtung sehr klein. Umgelegt auf die gesamte Staatsfläche entspricht diese Menge einer Belastung von 0,1 Gramm pro Quadratmeter und Jahr, eine auf den Tag umgelegt kaum mehr messbare Größe.
Fazit: Technik und Brennstoff sind ganz entscheidend
• Die heute verfügbare Technik im Bereich der Biomassefeuerungen arbeitet mit hohem Wirkungsgrad und geringen Emissionen.
• Die Verantwortung des Anlagenbetreibers liegt bei der Bereitstellung des geeigneten (qualitativen) Brennstoffes und der regelmäßigen Kontrolle und allfälligen Anlagenwartung.
• Strenge Anforderungen haben zu einem hohen Stand der Entwicklung bei Biomassefeuerungen geführt.
• Europäische Regelwerke sorgen für einheitliche Anforderungen in den EU-Mitgliedsstaaten.
DIpl.Ing. Dr. Josef Rathbauer, HBLFA Francisco Josephinum /BLT Wieselburg
