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Emissionen und Emissionsminderung bei Kleinfeuerungsanlagen

<p> <p>Kleinfeuerungsanlagen für feste Brennstoffe sind eine wesentliche Quelle von Luftbelastungen. Bei winterlichen Inversionswetterlagen sowie in Tal- und Kessellagen kommt es zusätzlich zur bestehenden Hintergrundbelastung zur Belastung der Atemluft mit Feinstaub und anderen Luftschadstoffen. Vor allem unsachgemäße Bedienung und unsachgemäße Brennstoffbeschaffenheit führen zu hohen Emissionen.</p> </p><p>Kleinfeuerungsanlagen für feste Brennstoffe sind eine wesentliche Quelle von Luftbelastungen. Bei winterlichen Inversionswetterlagen sowie in Tal- und Kessellagen kommt es zusätzlich zur bestehenden Hintergrundbelastung zur Belastung der Atemluft mit Feinstaub und anderen Luftschadstoffen. Vor allem unsachgemäße Bedienung und unsachgemäße Brennstoffbeschaffenheit führen zu hohen Emissionen.</p><p> Feinstaub-Emissionen aus Kleinfeuerungsanlagen <p>Kleinfeuerungsanlagen erzeugen durch das Verbrennen von Erdgas, Heizöl, Holz oder Kohle Heizwärme oder erwärmen das Brauchwasser. Überwiegend handelt es sich um Heizkessel, die ganze Wohnungen oder Häuser beheizen, etwa Festbrennstoff-, Öl- oder Gasheizungen. Bei Feuerungsanlagen, die einzelne Zimmer beheizen, wie Kamin- oder Kachelöfen, handelt es sich um Einzelraumfeuerungsanlagen, die meist mit Holz oder Kohle befeuert werden. Im Folgenden werden unter Kleinfeuerungsanlagen alle Anlagen mit einer Feuerungswärmeleistung unter 1.000 kW verstanden, die in der Ersten Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verordnung über kleine und mittlere Feuerungsanlagen - <a href="https://www.gesetze-im-internet.de/bimschv_1_2010/">1. BImSchV)</a> geregelt sind.</p> <p>Die im Folgenden dargelegten Emissionsdaten stammen aus dem nationalen Emissionsinventar für Luftschadstoffe, Submission 2026, und spiegeln den Stand für das Jahr 2024 wider.</p> <p>Die Staubemissionen werden hierbei in den Größenklassen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/pm10">PM10</a> (Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser ≤ 10 µm) und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/pm25">PM2,5</a> (Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser ≤ 2,5 µm) angegeben. Feinstaub (PM2,5) ist aus <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/3225">gesundheitlicher Sicht relevanter</a> und sollte im Hinblick auf die Empfehlungen der <a href="https://www.who.int/publications/i/item/9789240034228">Weltgesundheitsorganisation</a> prioritär reduziert werden.&nbsp;</p> <p>Die Feinstaub-Emissionen (PM10) aus allen Kleinfeuerungsanlagen (Öl, Gas, Kohle und Holz) liegen bei 16,3 Tausend Tonnen (Tsd. t) (siehe Abb. „Feinstaub-Emissionen (PM10) aus Kleinfeuerungsanlagen“). Hiervon machen die Emissionen aus Holzfeuerungen (Holzkessel und Einzelraumfeuerungsanlagen) mit 15,0 Tsd. t den größten Anteil der Feinstaub-Emissionen aus (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/13199">Nationales Emissionsinventar für Luftschadstoffe, Submission 2026</a>).&nbsp;</p> <p>Bei der Feinstaubfraktion (PM2,5) liegen die Emissionen aus allen Kleinfeuerungsanlagen (Öl, Gas, Kohle und Holz) bei 15,4 Tausend Tonnen (Tsd. t) (siehe Abb. „Feinstaub-Emissionen (PM2,5) aus Kleinfeuerungsanlagen“). Auch hier machen Holzfeuerungen (Holzkessel und Einzelraumfeuerungsanlagen) mit 14,2 Tsd. t den größten Anteil der Feinstaub-Emissionen aus (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/13199">Nationales Emissionsinventar für Luftschadstoffe, Submission 2026</a>).&nbsp;</p> <p>Die Verbrennung von Holz in privaten Haushalten sowie in gewerblich genutzten Gebäuden ist somit eine wesentliche Quelle der Feinstaubemissionen in Deutschland. Die Emissionen von Kleinfeuerungsanlagen sind stark von der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/witterung">Witterung</a> während der Heizperiode abhängig: Bei niedrigen Außentemperaturen in der Heizperiode ergeben sich höhere Emissionen aufgrund des höheren Brennstoffeinsatzes. Bei höheren Außentemperaturen in der Heizperiode ergeben sich geringere Emissionen aufgrund des gesunkenen Brennstoffeinsatzes. Außerdem ist die Verwendung ordnungsgemäßer Brennstoffe sowie eine sachgerechte Bedienung und regelmäßige Wartung der Anlagen notwendig, um die Emissionen so gering wie möglich zu halten.</p> <p>Weitere Informationen zur Organisation und Methodik der Luftschadstoff- Emissionsberichterstattung erhalten Sie <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/17864">hier</a>.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/2_Abb_PM10-Emi-KFA_2026-04-21.png"> </a> <strong> Feinstaub-Emissionen (PM10) aus Kleinfeuerungsanlagen </strong> Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/2_Abb_PM10-Emi-KFA_2026-04-21.png">Bild herunterladen</a> (232,53 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_Abb_PM10-Emi-KFA_2026-04-21.pdf">Diagramm als PDF</a> (40,75 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_Abb_PM10-Emi-KFA_2026-04-21.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten</a> (37,25 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/3_Abb_PM25-Emi-KFA_2026-04-21.png"> </a> <strong> Feinstaub-Emissionen (PM2,5) aus Kleinfeuerungsanlagen </strong> Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/3_Abb_PM25-Emi-KFA_2026-04-21.png">Bild herunterladen</a> (227,77 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/3_Abb_PM25-Emi-KFA_2026-04-21.pdf">Diagramm als PDF</a> (41 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/3_Abb_PM25-Emi-KFA_2026-04-21.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten</a> (31,56 kB) Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> Emissionen unterschiedlicher Feuerungssysteme <p>Bei Holzfeuerungen in privaten Haushalten ist zwischen Einzelraumfeuerungsanlagen wie Kamin- oder Kachelöfen, die einzelne Räume beheizen, und Zentralheizungskesseln, die Wohnungen oder Häuser mit Wärme versorgen, zu unterscheiden. Einzelraumfeuerungsanlagen verbrennen meist entweder Scheitholz oder Kohle die von Hand in die Feuerungsanlage eingebracht werden oder Holzpellets, die mechanisch der Feuerungsanlage zugeführt werden. Bei Festbrennstoffkesseln gibt es neben Pellet-, Scheitholz- und Kohlekesseln auch noch automatisch betriebene Hackschnitzelkessel. Dabei werden die Holzhackschnitzel mechanisch dem Brennraum zugeführt.</p> <p>Ein Problem für die Luftreinhaltung stellen die – zumeist älteren – Einzelraumfeuerungen dar. Diese verursachen bei gleichem (Primär-) Energieeinsatz um ein Vielfaches höhere Feinstaub-Emissionen als moderne Festbrennstoffkessel. Wie hoch diese Emissionen tatsächlich sind, hängt nicht nur von Art und Alter der Anlage ab. Auch die Art der Brennstoffzufuhr (automatisch oder manuell), der Wartungszustand der Anlage, die Bedienung sowie die Auswahl und Qualität des genutzten Holzes haben einen großen Einfluss auf die Emissionen.</p> <p>Gas- und Ölfeuerungen stoßen bei gleichem Energiebedarf sehr viel weniger Feinstaub aus als Festbrennstoffkessel: So liegen die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/pm10">PM10</a>- bzw. <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/pm25">PM2,5</a> -Emissionen aller Gasheizungen, die in der 1. <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/bimschv">BImSchV</a> geregelt sind, bei 35 t (inklusive Flüssiggas mit 1 t) und die PM10 bzw. PM2,5 -Emissionen aller Ölheizungen bei&nbsp;380 t (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/13199">Nationales Emissionsinventar für Luftschadstoffe, Submission 2026</a>.</p> </p><p> Anforderungen an Holzfeuerungsanlagen <p>Für die Begrenzung der Emissionen aus Kleinfeuerungsanlagen gilt in Deutschland die 1. Bundesimmissionsschutzverordnung (<a href="https://www.gesetze-im-internet.de/bimschv_1_2010/">1. BImSchV).</a> Sie gibt vor, welche Emissionsgrenzwerte Feuerungsanlagen der Haushalte und Kleinverbraucher einhalten müssen und welche Brennstoffe in solchen Anlagen zulässig sind. Diese Vorschrift wurde im Jahr 2010 novelliert. Für Feuerungsanlagen, die ab 2015 errichtet wurden, gelten Emissionsgrenzwerte, die nur mit moderner Technik eingehalten werden können. Auch für kleinere Heizkessel ab vier Kilowatt (kW) gelten Emissionsgrenzwerte und Überwachungspflichten abhängig vom Errichtungsjahr. Alte Öfen und Kessel mit hohen Emissionen müssen die Betreiber*innen nach entsprechenden Übergangsfristen nachrüsten oder stilllegen.</p> <p>Angesichts des hohen Ausstoßes an Feinstaub sollte bei Holzfeuerungen nur modernste Anlagentechnik mit möglichst niedrigen Emissionen zum Einsatz kommen. Relativ niedrige Emissionsgrenzwerte gelten für Holzpelletheizungen. Besonders emissionsarme Holzfeuerungen erfüllen die Anforderungen des Umweltzeichens „Blauer Engel“ oder erhalten im Rahmen der „Bundesförderung für effiziente Gebäude - Einzelmaßnahmen“ (<a href="https://www.bafa.de/DE/Energie/Effiziente_Gebaeude/effiziente_gebaeude_node.html">BEG EM</a>) einen Bonus (sog. Emissionsminderungs-Zuschlag).</p> <p>Eine weitere Minderung der Emissionen kann durch eine Kombination aus Nutzung einer erneuerbaren Energiequelle (Sonne, Erd- oder Luftwärme) zur Abdeckung der Grundlast und der Holzfeuerung zur Abdeckung von Zeiten hohen Energiebedarfs erreicht werden (sog. hybride Heizsysteme). Auf das Verbrennen von Holz ausschließlich aus Behaglichkeitsgründen sollte nach Möglichkeit verzichtet werden.</p> </p><p> Anteil an den Stickstoffoxid-Emissionen <p>Die Emissionen von Stickstoffoxiden aus Kleinfeuerungsanlagen machten 2024 mit 65,4 Tausend Tonnen etwa 8 % der Gesamtemissionen in Deutschland aus (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/13199">Nationales Emissionsinventar für Luftschadstoffe, Submission 2026</a>). Hier bestehen zwischen Anlagen mit unterschiedlichen Brennstoffen geringere Unterschiede als bei den Feinstaubemissionen.</p> </p><p> Kohlendioxid-Emissionen aus Kleinfeuerungsanlagen <p>Die Kohlendioxid-Emissionen fossiler Energieträger (Heizöl, Erdgas, Flüssiggas, Kohle) aus Kleinfeuerungsanlagen lagen im Jahr 2024 mit 97,6 Millionen Tonnen etwas niedriger als im Vorjahr <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/13215">(Nationales Treibhausgasinventar, Submission 2026)</a>.</p> </p><p> Anteil an den Emissionen gasförmiger organischer Luftschadstoffe (ohne Methan) <p>Die Emissionen von gasförmigen organischen Luftschadstoffen ohne Methan (sog. <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/nmvoc">NMVOC</a>) aus Kleinfeuerungsanlagenmachten lagen im Jahr 2024 mit rund 35 Tausend Tonnen etwa 3,7 % der Gesamtemissionen in Deutschland aus (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/13199">Nationales Emissionsinventar für Luftschadstoffe, Submission 2026</a>).</p> <p>Weitere Informationen zur Organisation und Methodik der Emissionsberichterstattung für Treibhausgase und Luftschadstoffe erhalten Sie hier (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/treibhausgas-emissionen/wie-funktioniert-die-berichterstattung">Treibhausgase </a>bzw.&nbsp;<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/luft/emissionen-von-luftschadstoffen/wie-funktioniert-die-berichterstattung">Luftschadstoffe</a>).</p> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Druckaufgeladene zirkulierende Wirbelschichten

Der Einsatz druckaufgeladener zirkulierender Wirbelschichten als Feuerungssystem fuer Festbrennstoffe (Kohle) erlaubt den Einsatz des Gasturbinenprozesses. Hierdurch ist es moeglich, den Wirkungsgrad kohlegefeuerter Kraftwerke zu erhoehen. Die zirkulierende Wirbelschicht ihrerseits erlaubt durch Zugabe von Kalkstein in den Feuerungsraum eine In-situ-Entschwefelung. Die niedrige Feuerraumtemperatur ist ursaechlich fuer geringe Stickoxidemissionen, so dass nachgeschaltete Reinigungsanlagen nicht erforderlich sind. Im Forschungsvorhaben werden an einer kaltbetriebenen zirkulierenden Wirbelschicht die bis zu einem statischen Druck von 60 bar betrieben werden kann, Untersuchungen zur Stroemungsmechanik und Waermeuebergang durchgefuehrt. Es zeigt sich, dass gegenueber atmosphaerisch betriebenen zirkulierenden Wirbelschichten ein geaenderter Stroemungszustand auftritt und der wandseitige Waermeuebergang verbessert ist.

Sonderforschungsbereich Transregio 129 (SFB TRR): Oxyflame - Entwicklung von Methoden und Modellen zur Beschreibung der Reaktion fester Brennstoffe in einer Oxyfuel-Atmosphäre, Teilprojekt B05: Robuste absorptionsspektroskopische Diagnosemethoden für Kohlestaubverbrennungs-prozesse: Verfahren zur Bestimmung von Gasspezies, Gastemperaturen und der Partikelbeladung

Auf Basis verschiedener absorptionsspektroskopischer Methoden werden neue, robuste, probennahmefreie in-situ-Messtechniken entwickelt, die unter den Bedingungen turbulenter Kohlestaubfeuerungen eine Bestimmung prozessrelevanter Gasspezies (H2O, CO, CO2, C2H2 oder HCl) sowie der Gastemperatur ermöglichen, um diese dann für die experimentelle Validierung von Verbrennungsmodellen sowie für die Regelung von Oxyfuel-Prozessen nutzbar zu machen. Hierzu werden an unterschiedlichen hierarchisch aufgebauten Brennerkonfigurationen unter zunehmend komplexeren, thermochemischen Randbedingungen (ein-/zweiphasig, nicht-reaktiv/chem.-reaktiv) Oxyfuel-Bedingungen untersucht und die Erkenntnisse sukzessive auf technische Feuerungsanlagen übertragen sowie für deren Prozessoptimierung nutzbar gemacht.

Feste Brennstoffe

Brennstoffe werden zur Wärmegewinnung eingesetzt und dienen der Erzeugung von elektrischem Strom im Dampfkraftwerk. Die Landwirtschaft verfügt über ein großes Potenzial an energetisch nutzbarer fester Biomasse. Das sind zum einen Getreidestroh, Grünland- und Landschaftspflegeaufwüchse zum anderen Energiepflanzen (Getreidekorn, Miscanthus, Schnellwachsende Baumarten), die gezielt angebaut werden. Im Zuge des weiteren Preisanstieges für fossile Energieträger und im Interesse der Umweltschonung (Klimawandel) gewinnen diese nachhaltigen Ressourcen zunehmend an Bedeutung.

Untersuchung der Wirksamkeit technischer Primärmaßnahmen auf die Zerstörung, Neubildung und Umwandlung stabiler Organohalogen-Verbindungen im Feuerbett bei der Verbrennung fester Brennstoffe bzw. Brennstoffgemische

Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Untersuchung der Wirksamkeit prozesstechnischer Primärmaßnahmen auf die Zerstörung, Neubildung und Umwandlung von Organohalogen-Verbindungen im Feuerbett bei der Verbrennung fester Brennstoffe bzw. Brennstoffgemische. Als prozesstechnische Primärmaßnahmen werden Brennstoff- und Verbrennungsparameter betrachtet, auf die vor bzw. während des Verbrennungsvorganges eingewirkt werden kann. Anhand der Ergebnisse des Forschungsprojektes werden hinsichtlich der Minimierung der emissionsseitigen Bildung von Organohalogen-Verbindungen die verbrennungstechnischen Randbedingungen definiert. Zur Abschätzung des Einflusses des jeweiligen Verbrennungsparameters auf die Zerstörung, Neubildung und Umwandlung von Organohalogen-Verbindungen soll der Gehalt an ausgewählten Substanzklassen in dem sich bildenden Rauchgas untersucht werden. Aus Untersuchungen an einer Großanlage ergab sich durch die Zugabe von bromhaltigen Material zum einen eine signifikante Steigerung der chlorierten Dioxine und Furane und zum anderen die Bildung von bromierten bzw. bromiert-chlorierten Dioxinen und Furanen. Da deren Bildung prinzipiell dem selben Mechanismus wie dem der chlorierten Verbindungen unterliegt, werden die bromierten bzw. bromiert-chlorierten Dioxine und Furane als Leitsubstanzen zur Abschätzung der Wirksamkeit von Primärmaßnahmen herangezogen. Daneben sollen zur Untersuchung der Bildungstendenz von Precusoren in Abhängigkeit der Verbrennungsparameter bromiert/chlorierte Phenole und Benzole untersucht werden.

Charakterisierung des Verbrennungsverhaltens von Festbrennstoff aus Abfall

Durch die veränderten Randbedingungen in der Abfallwirtschaft ist es von zunehmender Bedeutung, für den Einsatz von Festbrennstoffen aus Abfall deren Verbrennungsverhalten bestimmen zu können. Dieses ist mit den normierten Analysemethoden für Festbrennstoffe nicht ausreichend möglich. Am Fachgebiet Abfalltechnik der Universität Kassel werden mit der Untersuchung der Einzelkornverbrennung und der Durchführung semi-kontinuierlicher Verbrennungsversuche zwei Methoden verfolgt, das Verbrennungsverhalten von Festbrennstoffen aus Abfall durch Verbrennungsversuche an der Technikumsverbrennungsanlage (TVA) zu bestimmen. Vorteile der Verbrennungsversuche zur Charakterisierung des Verbrennungsverhaltens durch Einzelkornverbrennung ergeben sich aus der größeren Informationstiefe im Vergleich zu den herkömmlichen DIN-Verfahren sowie durch die große Einzelkornabmessung, die neben einer besseren statistischen Absicherung des Brennverhaltens Aussagen zum Fragmentierungsverhaltens großer Brennstoffkörner erlaubt. Die Bilanzierung von semi-kontinuierlichen Verbrennungsversuchen ermöglicht die Charakterisierung des Verbrennungsverhaltens heterogener Stoffgemische. Durch die Bestimmung charakteristischer Kurven der Energiefreisetzung unterschiedlicher Abfallgemische und des daraus abgeleiteten Energiefreisetzungswertes (EFW) lässt sich das Verbrennungsverhalten verschiedener Stoffgemische direkt vergleichen. Nach den bisher vorliegenden Ergebnissen scheinen beide Methodenansätze geeignet zu sein, einen Beitrag zur Bestimmung des Verbrennungsverhaltens von Festbrennstoffen aus Abfall zu liefern. Für genauere Aussagen ist es allerdings notwendig, die vorhandene Datenbasis zu erweitern.

Demonstration von Methoden zur Diagnose, Prognose und Behebung von nicht-nominalen Betriebszuständen in biomassebasierten Versorgungssystemen, Teilprojekt: Entwicklung von Methoden, Modellen und Werkzeugen zur Fehlerdiagnose und -prognose mit Fokus auf anlagenbezogene Fehler

Demonstration von Methoden zur Diagnose, Prognose und Behebung von nicht-nominalen Betriebszuständen in biomassebasierten Versorgungssystemen, Teilvorhaben: Experimentelle Validierung der Algorithmen zur Fehler-Früherkennung an einer Feldanlage

Neue Verfahrenskombination für die maximierte Energiegewinnung aus Bioabfällen mit Nährstoffrecycling, Teilvorhaben: Prozessentwicklung für die EGSB-Vergärung von Flüssigphasen aus der HTC-Behandlung von Bioabfall inklusive einer Nährstoffrückgewinnung

Neue Verfahrenskombination für die maximierte Energiegewinnung aus Bioabfällen mit Nährstoffrecycling, Teilvorhaben: Prozessentwicklung für die HTC-Behandlung von Bioabfall mit erhöhtem Kunststoffanteil

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