Feste Bioenergieträger

Feste Bioenergieträger

Der derzeit wichtigste Bioenergieträger ist das Holz. Seit Menschengedenken wird mit Holz geheizt. Jährlich werden Millionen von Festmetern Holz in Form von Scheitholz, Hackschnitzeln, Pellets und Briketts zum Heizen genutzt. Scheitholz aus dem Wald – vielfach in Selbstwerbung gewonnen – ist der bedeutendste Holzbrennstoff in Deutschland. Aber auch Holz aus dem eigenen Garten oder der Landschaftspflege sowie unbehandeltes Gebrauchtholz, Stückholzreste aus Sägewerken, Holzbriketts und Waldholz-Hackschnitzel sind von nennenswerter Bedeutung.

Heizen mit Holz in privaten Haushalten

In privaten Haushalten kommen vornehmlich Einzelraumfeuerstätten wie z. B. Kaminöfen, Grund- und Kachelöfen etc. zur Beheizung einzelner Wohnräume oder Wohnbereiche zum Einsatz. Sie ergänzen zumeist eine Zentralheizung und werden oft nur gelegentlich betrieben. Gut eine Million Haushalte in Deutschland verfügen über eine Holzzentralheizung (Scheitholzvergaserkessel, Pelletheizung, Hackschnitzelheizung etc.), die über das wasserführende Zentralheizungssystem alle Räume mit Wärme versorgt und in der Regel zugleich auch der Brauchwassererwärmung dient.

Dank technischer Entwicklung weisen moderne Biomasseanlagen wie z. B. Pelletöfen/Pelletkessel, Scheitholzvergaserkessel und Hackschnitzelheizungen heute Wirkungsgrade von oftmals schon deutlich über 90 Prozent auf. Die technische Entwicklung ist bemerkenswert, so erreichen moderne Anlagen rund 20 Prozent höhere Wirkungsgrade als Holzkessel, die vor 20–30 Jahren eingebaut wurden! Mehrere Hersteller haben inzwischen auch die Brennwerttechnik bei Holzheizungen zur Marktreife entwickelt. Kessel mit Brennwerttechnik nutzen den Energiegehalt des Brennstoffs nahezu vollständig, indem sie auch die Kondensationswärme des Wasserdampfes im Abgas verwerten. Sie sind dadurch besonders effzient.
Moderne Holzfeuerungen zeichnen sich durch sehr geringe Emissionen an Staub, Kohlenmonoxid und Stickoxiden aus.

Kaminöfen und Heizkamine

Kaminöfen und Heizkamine, aber auch weitere Einzelraumfeuerstätten wie Grundöfen, Lehmöfen, Kachelöfen, Holzkochherde etc. erfreuen sich in Deutschland großer Beliebtheit und kaum ein Neubau wird heute ohne eine solche Einzelraumfeuerstätte errichtet. Sie bieten im Wohnbereich ein besonderes Ambiente, wohlige Strahlungswärme und geben ein Gefühl der Sicherheit für den Fall, dass die Zentralheizung ausfallen sollte. Bei hohen Brennstoffpreisen für Öl und Gas können sie die Heizkosten deutlich mindern.

Einzelraumfeuerstätten wie z. B. Kaminöfen und Heizkamine, werden zunehmend auch als wasserführende Modelle zur Heizungsunterstützung angeboten und nachgefragt. In Haushalten von Berufstätigen sind Kaminöfen und Heizkamine erste Wahl, da sie bereits kurz nach dem Anfeuern ein schönes Flammenspiel und wohlige Wärme bieten. 
Für ganztägig belebte Häuser, z. B. Mehrgenerationenhäuser, bieten sich Grundöfen, Lehmöfen, schwere Kachel- und Specksteinöfen und andere Speicherheizungen an. Morgens angefeuert und mit reichlich aufgelegtem Holz versorgt, dauert es zwar einige Zeit, bis sich die Ofenmasse aufheizt, dann aber gibt sie den ganzen Tag lang eine angenehme Strahlungswärme ab.

Einzelraumfeuerstätten werden – abgesehen von Pelletöfen – mit Scheitholz oder Holzbriketts befeuert.

Pelletheizungen

Mit den Holzpellets ist seit gut 15 Jahren ein neuer Brennstoff am Markt, der einen deutlichen Entwicklungsschub bei hoch effzienten und besonders emissionsarmen Holzheizungen ausgelöst hat. Es gibt ein vielfältiges Angebot an Pelletzentralheizungen und an luft- und wassergeführten Pelletöfen für den Wohnbereich. Mit Holzpellets befeuerte Kochherde sind ebenso verfügbar wie Kaminöfen mit Pelletmodul, die wahlweise von Hand mit Scheitholz und Holzbriketts oder – z. B. bei Abwesenheit – automatisch mit Holzpellets befeuert werden. Mit den Pelletheizungen wurden für Holzbrennstoffe erstmals auch holzbefeuerte Brennwertkessel geschaffen. .

Pelletheizungen werden mit sehr kleinen Heizleistungen angeboten, die sie zur idealen Heizung für moderne Passiv- und Niedrigenergiehäuser machen. Hier reichen oft schon wasserführende Pelletöfen aus, errichtet überwiegend in Kombination mit Solarthermie-Anlagen, um die Heizwärmebereitstellung und Brauchwassererwärmung komplett zu übernehmen.

Pelletöfen und Pelletkessel weisen eine elektronische Steuerung und Regelung auf, die die Wärmebereitstellung bedarfsgerecht vornimmt und in jedem Lastzustand für eine optimale, emissionsarme Verbrennung sorgt. Die Regelungen sind meist dafür ausgelegt, mehrere Heizkreise gezielt zu bedienen und auch weitere Wärmeerzeuger z. B. Solarthermie und Pufferspeicher, in das System einzubinden. Es werden auch niedertemperaturfähige Pelletheizungen für Gebäude mit Fußboden- und Wandflächenheizungen angeboten. Pelletheizungen zeichnen sich im Holzheizungsvergleich durch sehr großen Komfort und geringen Heiz- und Lagerraumbedarf aus. Es sind platzsparende, an der Wand stehende oder hängende Pelletheizungen verfügbar.

Pelletöfen haben einen 15–25 kg fassenden Vorratsbehälter. Je nach Jahreszeit und Heizbedarf ist der Brennstoff täglich bis wöchentlich von Hand nachzufüllen. Holzpellets können als Sackware – in handlichen 15-kg-Säcken – bei regionalen Brennstoffhändlern oder in Baumärkten erworben werden. Per Spedition liefern Pelletwerke und Pellethändler auch palettenweise Sackware mit einer Tonne Holzpellets je Palette frei Haus. Die Lager für Pelletheizkessel sind bei privaten Haushalten meist so dimensioniert, dass sie den Jahresbedarf an Holzpellets fassen können. Die Holzpellets werden in diesem Fall mit Silotankwagen geliefert und in die Lagerräume eingeblasen. Bei großen Pelletheizanlagen sind die Lagerkapazitäten so ausgelegt, dass eine ganze Lastwagenlieferung aufgenommen werden kann. Die Holzpellets werden dem Pelletheizkessel aus dem Lagerraum oder Silobehälter per Förderschnecke oder pneumatischer Fördersysteme vollautomatisch zugeführt.

Scheitholzvergaserkessel

Im Gebäudebestand und insbesondere im ländlichen Raum erfreuen sich Scheitholzvergaserkessel großer Beliebtheit. Für Verbraucher mit eigenem Holzaufkommen und günstigem Zugriff auf Brennholz, wie Land- und Forstwirte, Gewerbetreibende mit Anfall an Resten naturbelassenen Holzes oder auch Selbstwerber, die ihre Arbeitskraft zur Aufarbeitung von Holz einbringen, wird hiermit eine zwar aufwendige, aber preiswerte Wärmebereitstellung ermöglicht. Betreiber von Scheitholzvergaserkesseln müssen dazu über den erforderlichen Lagerplatz bzw. Lagerraum verfügen, denn es gilt, für das Abtrocknen des Holzes und zum Ausgleich von witterungsbedingt schwankendem Holzbedarf einen Brennholzvorrat für mindestens 2–3 Jahre vorzuhalten und regengeschützt zu lagern.

Scheitholzvergaserkessel stehen dank enormer Entwicklungsfortschritte in den letzten Jahren den Pelletheizungen hinsichtlich Effzienz und Emissionsniveau inzwischen kaum nach. Sie sind in keiner Weise mehr mit den herkömmlichen Oberbrandkesseln für Holz und Kohle mit ihren geringen Wirkungsgraden, hohen Emissionen und Nachbarschaftsbelästigungen vergleichbar. Moderne Scheitholzkessel gibt es im Leistungsbereich von 5 bis zu mehreren 100 kW, modernste Feuerungs- und Regelungstechnik sorgt für eine effziente und saubere Verbrennung, sodass viele Kesseltypen die 2010 in der novellierten Kleinfeuerungsanlagenverordnung strenger gefassten Emissionsgrenzwerte sehr deutlich unterschreiten. Mittels Feuerungsregelung per Rauchgastemperaturfühler und Lambda- Sonde wird stetig die für eine vollständige Verbrennung erforderliche Luft- bzw. Sauerstoffmenge zur Verfügung gestellt.

Bei Scheitholzvergaserkesseln gilt es, diese morgens anzufeuern und reichlich Holz im Füllraum aufzulegen. Das Holz gast über viele Stunden aus und wird in einer unter oder hinter dem Rost angeordneten Nachbrennkammer vollständig ausgebrannt. Leistungssteuerung und Feuerungsregelung garantieren beste Verbrennung und ermöglichen es, direkt die Heizkreise zu bedienen. Überschüssige Wärme wird im Pufferspeicher gespeichert. Vorrangschaltungen tragen für warmes Brauchwasser Sorge, hierfür kommt aber auch oft die Kombination mit Solarthermie zum Einsatz.

Hackschnitzelheizungen

Hackschnitzelheizungen werden ab ca. 15 kW für Ein- und Mehrfamilienhäuser angeboten. Lohnenswert sind Hackschnitzelheizungen aber insbesondere dann, wenn der Leistungsbereich über 50 oder gar 100 kW liegt. Hackschnitzelheizungen kommen vielfach für die Wärmeversorgung einzelner Gebäude oder nahegelegener Gebäudeensembles zum Einsatz (Mikronetze). Bei größeren Hackschnitzelheizungen, die über Nah- bzw. Fernwärmenetze Straßenzüge, Ortschaften oder Stadtteile mit Wärme aus Biomasse versorgen, spricht man von Hackschnitzel- oder Biomasse-Heizwerken.

Viele Betreiber von Holzhackschnitzelheizungen verfügen über Holzressourcen, die sie mit eigenem Hacker oder von einem land- bzw. forsttechnischen Lohnunternehmen zu Hackschnitzeln verarbeiten lassen. Es wächst aber auch die Zahl der Biomassehöfe, die sich auf die Bereitstellung von Holzbrennstoffen aller Art spezialisieren, und auch Komposthöfe und Recyclingbetriebe erweitern vielfach ihr Geschäftsfeld um den Bereich Biobrennstoffe und vermarkten Holzhackschnitzel und Schredderholz. Hiermit bietet sich auch für Betriebe ohne eigene Holzressourcen (und insbesondere bei hohem Brennstoffverbrauch) die Option, sich von hohen und volatilen Kosten für fossile Brennstoffe zu verabschieden und auf eine nachhaltige, preisstabile Wärmeversorgung umzustellen.

Biomasseheizkraftwerke

Ist die Feuerungswärmeleistung so groß dimensioniert, dass sich per Dampfturbine, ORC-(Organic-Rankine-Cycle) Turbine oder Dampfmotor eine Stromerzeugung rentiert, werden Holzheizkraftwerke bzw. Biomasseheizkraftwerke als Kraft-Wärme-gekoppelte (KWK)-Anlage errichtet.

Holzheizkraftwerke sind häufig an Standorten der holzverarbeitenden Industrie im Einsatz, so in Sägewerken und Holzpelletwerken, bei Herstellern von Span- und OSB- Platten, Parkett und Laminat und Werken der Papier-, Holzstoff- und Zellstoffproduktion. Nicht in den Produktionsprozessen nutzbare oder anderweitig besser zu verwertende Holzreste werden in den Biomasseanlagen eingesetzt, um Strom, Wärme und Prozessdampf zu erzeugen. Überschüssiger Strom wird ins öffentliche Netz eingespeist. Auch Energieversorger, Städte und Kommunen bzw. deren Stadt- und Gemeindewerke haben in den zurückliegenden Jahren zahlreiche Holzheizkraftwerke errichtetet. Während in den Anlagen der Energieversorger, die vielfach mit Leistungen zwischen 10 und 20 MW elektrischer Leistung dimensioniert sind, vorwiegend Alt-/Gebrauchtholz zum Einsatz kommt, werden in Anlagen der Städte und Kommunen, die meistens mit Leistungen < 5 MWel ausgelegt sind, überwiegend Waldrestholzsortimente und Landschaftspflegeholz aus der Region sowie kommunaler Gehölzschnitt energetisch genutzt. Über Nah- und Fernwärmenetze wird die Wärme der Biomasseanlagen den Gewerbe-, Handels- und Dienstleistungsbetrieben sowie Wohnungsgesellschaften, privaten Haushalten und öffentlichen Gebäuden zur Verfügung gestellt.

Strohheizwerke

In Dänemark sind Strohheizwerke weit verbreitet. In der Landwirtschaft erzeugen sie u. a. Wärme für die Ställe der Geflügel und Schweine haltenden Betriebe. Vielfach liefern Landwirte aber auch überschüssiges Stroh an große kommunale Heizwerke, die Nah- und Fernwärmenetze versorgen. Selbst in einem Kohlekraftwerk wird Stroh verfeuert, um damit Strom für Kopenhagen zu erzeugen. In Deutschland finden sich dagegen bisher nur wenige Strohheizwerke, aber das Interesse an diesen Anlagen wächst. Ein Hersteller in Mecklenburg-Vorpommern fertigt Strohballenvergaserkessel, in denen ganze Rundballen verfeuert werden können, daneben kommen Strohfeuerungsanlagen zum Einsatz, die große Quaderballen einer Auflöse- und Häckselvorrichtung zuführen und das Häckselstroh dosiert im Luftstrom zur Feuerung transportieren. Mit Leistungen von ca. 400–1.000 kW werden so auch in mehreren deutschen Strohheizwerken aus den örtlich nachhaltig verfügbaren Strohüberschüssen die Grundlast für kommunale Heizwerke erzeugt oder größere Stallanlagen mit preiswerter Wärme versorgt.

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