Hausbrand

Informationen über Hausbrand

1. Aktuelle Problematik

Um den anthropogenen (durch Menschen verursachten) Treibhauseffekt entgegenzuwirken, zielen die EU und ihre Mitgliedsstaaten darauf ab, am Energiesektor verstärkt erneuerbare Energieträger einzusetzen sowie die Effizienz des Energieeinsatzes zu erhöhen. Aus diesem Grund hat speziell die energetische Verwertung von Biomasse in den letzten Jahren wesentlich an Bedeutung gewonnen. Die Verbrennung von chemisch unbehandeltem Holz in Kleinfeuerungsanlagen leistet dabei europaweit einen erheblichen Beitrag zur Bereitstellung von Raumwärme und Warmwasser. Aktuell werden dabei verschiedenste Biomasse-Kleinfeuerungstechnologien wie Pellet-, Hackgut- und Stückholzkessel sowie unterschiedliche Naturzugöfen (Kaminöfen, Kachelöfen, etc.) eingesetzt. Der Ablagenbestand wird von Stückholzkessel und mit Stückholz befeuerten Naturzugöfen dominiert, wobei allerdings Altanlagen deutlich in der Überzahl sind. Durch den, gegenüber modernen, dem aktuellen Stand der Technik entsprechenden Systemen, geringeren technologischen Standard, emittieren ältere Biomasse-Kleinfeuerungstechnologien einen wesentlich höheren Anteil an gas- und partikelförmigen Emissionen. Die große Anzahl an in Betrieb befindlichen Altanlagen führt dazu, dass die Verbrennung von Biomasse in Kleinfeuerungsanlagen in vielen europäischen Regionen neben dem Verkehr einer der Hauptverursacher von Feinstaubemissionen ist.

2. Vorteile regenerativer Energien, wie Holz

Unter allen erneuerbaren Energieträgern (die Wasserkraft ausgenommen), besitzt Biomasse weltweit das größte derzeitige und auch zukünftige Anwendungspotential zur Erzeugung von Wärme und Strom. Holzartige Biomasse spielt dabei eine besonders wichtige Rolle. Biomasse ist der einzige erneuerbare Energieträger, der CO2 direkt aus der Atmosphäre aufnehmen und im Zuge der Photosynthese umsetzen kann. Aus diesem Grund kommt der Biomasse auch besondere Bedeutung hinsichtlich der Reduktion der weltweiten CO2-Emissionen zu.

Der Energieträger Biomasse ist auch für die Land- und Forstwirtschaftspolitik der europäischen Länder von großem Interesse, da der Bauer als Brennstoffproduzent neue Einkommensquellen erschließen und brachliegendes Ackerland durch den Anbau von Energieholz bzw. Energiepflanzen sinnvoll genutzt werden kann. Aufgrund der im Vergleich zu fossilen Energieträgern relativ geringen Energiedichte der Biomasse, steht die regionale Verwertung im Vordergrund. Energieerzeugung aus Biomasse führt so zu einer gesteigerten nationalen Energiebedarfsdeckung (geringere Importabhängigkeit) und zu einer wirtschaftlichen Stärkung ländlicher Räume durch die Schaffung neuer Arbeitsplätze.

3. Physikalische und chemische Eigenschaften von Holz

Holz besteht aus einer Vielzahl einzelner Zellen. Die Zellwandsubstanz ist das, was wir eigentlich als Holz bezeichnen. Ihre Hauptbestandteile sind Hemizellulose, Zellulose und Lignin. Des Weiteren beinhaltet Holz Extraktstoffe wie Harze, Fette, Stärke, Gerbstoffe sowie Mineralstoffe. Hohlräume im Holzgewebe sind vielfach mit wässrigen Lösungen und Gasgemischen gefüllt. Insgesamt gesehen besteht wasserfreies (trockenes) Holz aus ca. 50% Kohlenstoff, 43% Sauerstoff, 6% Wasserstoff sowie unter 1% aschebildenden Mineralstoffen (Kalzium, Kalium, Magnesium, Phosphor, Mangan, Eisen, Schwefel usw.). Der Wassergehalt von Holz, das in Biomasse-Kleinfeuerungen als Brennstoff eingesetzt wird, beträgt zwischen ca. 10 Gew% (Holzpellets, Briketts, trockenes Scheitholz) und ca. 25 Gew% (Hackgut).

4. Holzverbrennung

Bei der Verbrennung werden der im Holz enthaltene Kohlenstoff möglichst vollständig zu Kohlendioxid (CO2) und der Wasserstoff zu Wasserdampf umgewandelt. Die mineralischen Anteile bilden die Aschen. Ein Teil des im Brennstoff enthaltenen Stickstoffes wird zu gasförmigen Stichstoffoxidemissionen (NO und NO2) umgewandelt. Unvermeidbar sind auch Emissionen an anorganischen Feinstäuben (überwiegend Kaliumsalze). Bis zu einem gewissen Grad vermeidbar hingegen sind Emissionen, die ein Resultat eines unzureichenden Gasphasenausbrandes sind. Dazu zählen Kohlenmonoxid, organische Kohlenwasserstoffe, PAKs (polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe) sowie organische Feinstäube und Russ. Um einen möglichst vollständigen Ausbrand zu erzielen, muss eine gute Durchmischung der Rauchgase mit der Verbrennungsluft gewährleistet sein und ausreichend Verweilzeit bei hohen Temperaturen für den Ausbrand zur Verfügung gestellt werden.

Moderne Biomasse-Kleinfeuerungen erfüllen auf Grund der in den vergangenen Jahren intensiven technologischen Weiterentwicklung diese Kriterien, während bei alten Technologien, wie sie heute noch immer oft in Anwendung sind, unzureichende Ausbrandbedingungen zu erhöhten gasförmigen wie auch Feinstaubemissionen führen. Bezüglich der Feinstaubemissionen ist dabei zu betonen, dass moderne Biomassefeuerungen nicht nur deutlich weniger Feinstaub emittieren als Altanlagen, sondern diese Feinstaubemissionen auf Grund des besseren Ausbrandes (sie bestehen wie gesagt hauptsächlich aus Kaliumsalzen und weisen nur geringe Anteile an organischen Verbindungen und Russ auf) auch bezüglich ihrer gesundheitlichen Auswirkungen als weniger bedenklich angesehen werden können.

5. Überblick Feuerungsanlagen

Biomasse-Kleinfeuerungen können grundsätzlich in folgende Kategorien unterteilt werden:
Handbeschickte Feuerungsanlagen und Pelletöfen: Einzelfeuerstätten (offener Kamin, geschlossener Kamin, Zimmeröfen, Kaminöfen, Speicheröfen, Küchenherde), Erweiterte Einzelfeuerstätten (Zentralheizungsherde, erweiterte Kachelöfen oder Kamine), Zentralheizungsanlagen: Pelletkessel, Hackgutkessel und Scheitholzkessel.
Am Markt wird eine Vielzahl von Produkten von unterschiedlichen Herstellern angeboten, wobei auch die konkreten technologischen Ausführungen stark variieren. Moderne Holzfeuerungen zeichnen sich dabei durch hohen Bedienungskomfort, hohe Wirkungsgrade und niedrige Emissionen (sowohl in Bezug auf gasförmige Schadstoffe als auch auf Feinstaub) aus.

6. Zusammenfassung/ Ausblick Thema Hausbrand

Steigende Preise für fossile Energieträger wie auch nationale und internationale Bemühungen die CO2 Emissionen zu reduzieren, führen in den letzten Jahren zu einem verstärkten Einsatz von Biomasse-Kleinfeuerungen zur Raumwärmeerzeugung. Im Vergleich zu Altanlagen zeichnen sich moderne Biomassefeuerungen durch erhöhten Bedienungskomfort und deutlich niedrigere Emissionen aus. Der technische Fortschritt, der in den letzten Jahren dabei erzielt wurde, lässt sich am besten dadurch dokumentieren, dass die Staubemissionen von Festbrennstoffkesseln alter Bauart bei 90-150 mg/MJ liegen (Daten aus 1997/1998) moderne Pellet- und Stückholzkessel hingegen bei Staubemissionen von weniger rund 10 mg/MJ betrieben werden. Eine der wichtigsten Maßnahmen für die Reduktion von Feinstaubemissionen des Hausbrandes ist somit der Austausch von veralteten Festbrennstoff-Heizsystemen gegen moderne Biomasse-Kleinfeuerungen.

Quellen:

  • Winiwarter, Wilfried/ Schmidt-Stejskal, Hermann/ Windsperger Andreas (Hrsg.): Aktualisierung und methodische Verbesserung der österreichischen Luftschadstoffinventur für Schwebstaub. Endbericht, Wien, 2007.
  • Holzabsatzfonds. Absatzförderungsfonds der deutschen Forst- und Holzwirtschaft (Hrsg.): Moderne Holzfeuerungsanlagen, Bonn, 2004.
  • Umweltbundesamt (Hrsg.): Schwebestaub in Österreich. Fachgrundlagen für eine kohärente österreichische Strategie zur Verminderung der Schwebestaubbelastung. (Bericht BE-277, Juni 2005), Wien, 2005.
  • Brunner Thomas, 2006: Aerosols and coarse fly ashes in fixed-bed biomass combustion. PhD-thesis, book series “Thermal Biomass Utilization”, Volume 6, Graz University of Technoloy. ISBN 3-9501980-2-4
  • Obernberger Ingwald, 1997: Nutzung fester Biomasse in Verbrennungsanlagen unter besonderer Berücksichtigung des Verhaltens aschebildender Elemente, Schriftenreihe "Thermische Biomassenutzung", Band 1, ISBN 3-7041-0241-5, dbv-Verlag der Technischen Universität Graz, Graz, Österreich