Heizen mit Hackschnitzel/Holzresten in öffentlichen Gebäuden

Moderne Hackschnitzel- oder Pelletheizanlagen stellen einen unverzichtbaren Baustein in der Wärmewende dar, da bei der Verbrennung von Holz nur so viel CO2 freigesetzt wird, wie das Holz während der Wachstumsphase aufgenommen hat. Diese Art aktiven Klimaschutzes lässt sich auch in Bürohäusern, Industriegebäuden, größeren Gewerbebetrieben, kommunalen Gebäuden und Einrichtungen, in der Hotel- und Wellnessbranche oder auch im land- und forstwirtschaftlichen Bereich umsetzen. Mit steigender Kesselleistung steigen allerdings auch die Anforderungen an Austragungen und Beschickungen.

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Die Werner-Porsch-Grund- und Mittelschule im oberfränkischen Speichersdorf wird beheizt mit einer HDG M 400 Hackschnitzelheizung. Ebenso mitversorgt werden das Rathaus und die 3-fach-Turnhalle. Bild: HDG Bavaria
Die Werner-Porsch-Grund- und Mittelschule im oberfränkischen Speichersdorf wird beheizt mit einer HDG M 400 Hackschnitzelheizung. Ebenso mitversorgt werden das Rathaus und die 3-fach-Turnhalle. Bild: HDG Bavaria

Seit 01. 01. 2020 werden Heizsysteme für Holz über das Förderprogramm der BAFA – erneuerbare Energien – so gut gefördert wie noch nie. Besonders bei Nichtwohngebäuden können förderfähige Kosten bis max. 3,5 Mio. € (inkl. MwSt.) angesetzt werden, die mit bis zu 35 % gefördert werden, bei Ersatz einer Ölheizung bis zu 45 %. Wird die Energie als Prozesswärme genutzt, kann eine Förderung bis 55 % gewährt werden. Auch der niedrige Primärenergiefaktor für Holz von 0,2 und die günstigen Brennstoffkosten regen zum Umdenken an.

Was müssen TGA-Fachplaner beachten?

Aufgrund mehrerer Anlagenkomponenten – Kessel, Beschickung, Austragungstechnik, Pufferspeicher, Filter – sind Planungsumfang und Platzbedarf bei einer Hackschnitzelanlage etwas umfassender als beim Einsatz einer Öl- oder Gasheizung. Im Vorfeld muss entschieden werden, ob die Anlagen und die Austragungstechnik im Gebäudebestand platziert werden können oder ob ein neuer Heizraum errichtet werden muss. So kann auch eine „Heizbox“ aus Stahlbeton (F90) das neue Kesselhaus darstellen.

Pufferspeicher

Ein Pufferspeicher mit mindestens 30 l/kW ist Voraussetzung für eine BAFA-Förderung. Die Leistung kann auf mehrere Standorte und Speichergrößen aufgeteilt werden. Es können auch Pufferspeicher für die Außenaufstellung oder das Erdreich gewählt werden. Durch eine optimale Planung des Puffervolumens lässt sich die Anlagenlaufzeit und Wirtschaftlichkeit der Anlage erhöhen und die erforderliche Kesselleistung nach unten korrigieren. Durch ein intelligentes Puffermanagement kann der Kessel frühzeitig angefordert werden, so dass einem Leistungsdefizit entgegengewirkt wird.

Lagern und beschicken

Besonderes Augenmerk ist auf die Lagerraumtechnik zu legen. Bei der Planung ist es hilfreich, wenn der Lieferant und das zum Einsatz kommende Lieferfahrzeug bekannt sind. Neben kostengünstigen Austragssystemen (Federkern- oder Gelenkarmaustragung) für quadratische Räume lassen sich auch großflächige Lagerräume mittels befahrbarer Schubbodenaustragungen realisieren. Soll das Austragungssystem mobil sein, kann eine Lösung mit Schubbodenwechselcontainer gewählt werden. Bei dieser Lagerraumtechnik wird der Container mit eingebautem Schubboden mittels Hakenlift-Lkw zum Brennstofflieferanten gebracht und wieder befüllt. Mittels mehrerer Wechselcontainer lässt sich so ein rollierendes mobiles Austragungssystem aufbauen.

Ascheentsorgung

Neben der Brennstofflogistik sollte man die Ascheentsorgung mit den Entsorgern und dem späteren Anlagenbetreuer gemeinsam planen. Der Ascheanfall richtet sich nach der Brennstoffqualität (A1, A2, B) und dem Brennstoffdurchsatz. Wird die Anlagentechnik im Kellergeschoss platziert, muss der Aschetransport ins Erdgeschoss einkalkuliert werden.

Bei den Aschebehältern gibt es verschiedenste Größen und Systeme. Aschetonnen mit 120 und 240 Litern Inhalt sind mit Hausmüllsystemen kompatibel. Im Vorfeld ist die Ascheentsorgung mit den regionalen Müllentsorgern abzustimmen. Kann die Entsorgung mithilfe des Frontladers des Lieferanten erfolgen, gibt es hierfür eine spezielle Tonne mit einer so genannten Euro-Aufnahme.

Auch wenn die geforderten Staubwerte von 20 mg/m³ von vielen Herstellern gemäß Typenprüfung auch ohne sekundären Partikelabscheider erreicht werden, empfiehlt sich in der Praxis der Einsatz eines nachgeschalteten bzw. integrierten Elektrofilters, so dass die Staubwerte auch bei aschereicheren Brennstoffen in der Praxis dauerhaft eingehalten werden.

Technische Regelwerke, Vorschriften

In den jeweiligen Vorgaben der landesspezifischen Feuerungsverordnung (FeuV), sind unter 2a. die Heizraum- und Lagerraumvorschriften aufgeführt.

In der aktuellen 1. BImSchV bis 1 MW Gesamtleistung sind u. a. die Emissionswerte der wiederkehrenden Messung, Mindestkaminhöhen und Abstandsflächen zu umliegenden Fenstern geregelt. Der Kamin muss eine Zulassung für feste Brennstoffe haben und im Rahmen einer Kaminberechnung nach DIN EN 13384, Teil 1, gerechnet werden.

Es ist generell ratsam, den zuständigen Bezirkskaminkehrermeister bei der Planung mit einzubeziehen. Ab einer Gesamtleistung von 1 MW gilt die 4. BImSchV.

Wenn seitens der Hersteller keine abweichende Vorgabe an die Füllwasserqualität existiert, gelten in der Regel die Vorgaben der VDI 2035.

Brennstofflieferung

Durch die Einführung der weltweit gültigen Brennstoffnorm DIN EN ISO 17225 gilt eine einheitliche Klassifizierung von Holzbrennstoffen. Bei Hackschnitzel gilt die DIN EN ISO 17225-4:2014. Hiermit können Hackschnitzel in Bezug auf Partikelgröße (P16S, P31S, P45S), Aschegehalt (A1, A2, B) und Wassergehalt (< M10/M25/30) definiert werden.

Im Rahmen einer Ausschreibung kann man den vom Kesselhersteller geforderten Brennstoff bei mehreren Herstellern anfragen und vergleichen, darunter z. B. Waldbauernverbände und Lieferanten von Energieholz.

Die Abrechnung kann entweder in Schüttraummetern (Srm/m³) oder nach Gewicht, in Verbindung mit einem definierten Wassergehalt, erfolgen. Alternativ hierzu ist die Abrechnung über die erzeugte Energie mittels eines Wärmemengenzählers möglich.

Die Abrechnung über den Wärmemengenzähler bietet dem Betreiber eine zusätzliche Sicherheit, da eine schlechtere Brennstoffqualität keine oder wenig Auswirkung auf die Wirtschaftlichkeit hat.

Lagerkapazitäten

Je nach der Brennstoffqualität (Holzart, Partikelgröße, Wassergehalt Heizwert pro m³) werden bei einer durchschnittlichen Anlagenlaufzeit von 1.600 Volllaststunden zwischen 2,2 und 2,7 m³ Hackschnitzel pro Jahr und kW Heizlast benötigt. Das Lager sollte über eine Kapazität von mindestens sieben Tagen verfügen, die Größe sollte auf jeden Fall bei der Anlagenplanung mit dem Anlagenbetreiber und dem Hackschnitzellieferanten in Bezug auf die Befüllkapazität, das Lieferfahrzeug und die Zugänglichkeit im Winter abgestimmt werden.

Praxisbeispiel: Grund- und Mittelschule

Die Grund- und Mittelschule in Speichersdorf mit angrenzender Diakonie wird mit der 400 kW Hackschnitzelheizung des Typs HDG M beheizt. Zudem speist die Hackschnitzelanlage Wärme in ein Fernwärmenetz ein, das die naheliegende Sportarena sowie das Rathaus mit Wärme versorgt. Die Anlage ist seit Herbst 2017 in Betrieb.

Die HDG M300-400 ist ein für Hackschnitzel geeigneter Heizkessel im Leistungsbereich bis 400 kW (Kaskadenlösung: 800 kW). Als besondere Highlights gelten die äußerst saubere Verbrennung, die innovative Regelungstechnik sowie der hohe Heizkomfort. Entscheidend für die optimale und damit saubere Verbrennung – auch bei wechselnden Brennstoffeigenschaften – sind neben dem beweglichen Stufenrost der HDG M300-400, die gezielte Zugabe von Verbrennungsluft in drei verschiedenen Abschnitten sowie die ausgeklügelte Geometrie der Brennkammer. Sie ermöglichen einerseits einen kontinuierlichen und vollständigen Abbrand der Hackschnitzel. Andererseits bewirken sie, dass die Verbrennungsgase vollständig ausbrennen und damit einen geringst möglichen Emissionsausstoß mit sich bringen.

Vor der Umstellung auf Biomasse wurde die Schule nur mit Gas beheizt. Ein Gaskessel ist immer noch als Sicherheitskessel im Gebäudebestand und kann eventuell auftretende Spitzenlasten abdecken. Die Anlage wurde vom Freistaat Bayern über das Förderprogramm „Bioklima 500“ bezuschusst. Mit der installierten Anlage werden jedes Jahr über 1.000 MWh an klimafreundlicher Wärme produziert und somit über 100.000 m³ Erdgas und jährlich 260 t CO2 eingespart.

Wärmeversorgung der Grund- und Mittelschule Speichersdorf, Sportarena und Rathaus

 

 

Gründung der Bioenergie Speichersdorf GmbH & Co. KG als Gemeindewerk der Gemeinde Speichersdorf

Anlagendaten

Kesselleistung: ca. 400 kW Biomasse

Kesselhersteller: HDG Bavaria GmbH

Baujahr: 2017

Größe Holzlager: ca. 80 m³

eingesetzter Brennstoff: Biomasse Hackschnitzel

jährl. CO2-Ersparnis: rd. 260 t

Investitionsvolumen: ca. 540.000 €

gefördert durch: Freistaat Bayern Förderprogramm „BioKlima“

Planung und Betrieb: KEWOG Energie und Dienste GmbH

Dipl.-Wirtschafts-Ing. (FH) Klaus Neuner

Dipl.-Wirtschafts-Ing. (FH) Klaus Neuner
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Seite 52 bis 54
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