In der holzverarbeitenden Industrie und in der Forstwirtschaft fallen grosse Mengen an Holzabfaellen an, deren Verbrennung oftmals sehr hohe Emissionen an Rauch, bestehend aus unverbrannten Stoffen, Partikeln und Stickstoffoxiden, verursacht. In diesem Projekt sollen erstmals bei Holz- und Holzabfall-Feuerungen mit Hilfe der numerischen Verbrennungssimulation die guenstigste Feuerraumgestaltung hinsichtlich optimaler Verbrennung und minimaler Schadstoffemission gefunden werden. Fuer die verbleibenden Partikelrestemissionen soll die Abscheidetechnologie an Holzfeuerungsabgase angepasst und optimiert werden. Dadurch kann die in Baden-Wuerttemberg ansaessige holzverarbeitende Industrie die anfallenden Holzreste umweltfreundlich und energiegewinnend verwerten und zukuenftige Entsorgungskosten (TA Siedlungsabfall) einsparen.
Die ökonomische und ökologische Energiebereitstellung stellt eine zentrale gesellschaftliche Herausforderung dar. Diese wird durch die steigenden Umweltbelastungen bei gleichzeitig wachsendem weltweitem Energiebedarf und zunehmender Ressourcenverknappung bedingt. Für mobile Antriebe nimmt insbesondere die Verminderung des bei der motorischen Verbrennung entstehenden Treibhausgases CO2 sowie der Schadstoffemissionen ein wichtiges Ziel ein. Dies sind zum Beispiel Stickoxide (NOx), Kohlenmonoxid (CO), unverbrannte Kohlenwasserstoffe (uHC) und Ruß, die erheblich zur städtischen und regionalen Luftverschmutzung beitragen. Zur Realisierung von hohen Wirkungsgraden bei gleichzeitig niedrigen Schadstoffemissionen untersucht die FOR2401 die zukunftsträchtige Niedertemperaturverbrennung (NTV). Die NTV kann sowohl auf Ottomotoren (Gasoline Controlled Auto Ignition, GCAI) als auch auf Dieselmotoren (Premiexed Charge Compression Igniton) angewendet werden und zeichnet sich als ein Brennverfahren aus, welches das Potential bietet, bereits innermotorisch die Emissionen deutlich zu reduzieren. Die Komplexität der Prozessführung ist einer der wesentlichen Gründe, welcher die technische Anwendung der NTV aktuell verhindert. Der Ablauf der NTV wird maßgeblich von lokalen thermodynamischen Zuständen und strömungsmechanischen Effekten bestimmt. Die Zeitskalen der hierbei auftretenden Abläufe sind kleiner als die des Verbrennungszyklus und können deshalb nicht mit einer dem Stand der Forschung entsprechenden zyklusbasierten Regelung beeinflusst werden. Um eine hinsichtlich Stabilität, Wirkungsgrad und Schadstoffemissionen verbesserte Prozessführung zu ermöglichen, werden im Rahmen der Forschergruppe Multiskalenregelungskonzepte untersucht, welche Neuland darstellen. Zur erfolgreichen Realisierung der Multiskalenregelung müssen grundlegende Forschungsfragen aus den Disziplinen Chemie, Verbrennungstechnik, Motorenforschung, Regelungstechnik und Numerik geklärt werden. Aus diesem Grund setzt die Forschergruppe auf einen stark vernetzten, interdisziplinären Ansatz. Innerhalb der FOR2401 soll ein detailliertes physikalisch-chemisches Prozessverständnis der NTV und der zugehörigen Beeinflussungsmöglichkeiten entwickelt werden, wodurch eine Beschreibung in Form von mathematischen Modellen ermöglicht wird. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen werden maßgeschneiderte regelungstechnische Methoden entwickelt, die auf Echtzeitoptimierung basieren und die Kontrolle auf einer kleineren als der aktuell möglichen Zeitskala erlauben. Die Forschung erfolgt im engen Schulterschluss zwischen Natur- und Ingenieurswissenschaftler/innen der Universität Bielefeld, der Universität Freiburg und der RWTH Aachen University.
Das Konzept des Projektes 'PrüfReal - Bench Tests' basiert auf der Erhebung grundlegender Aspekte der Emissionsbildung sowie die Auswirkung geringfügiger Änderung der Brennstoffqualität bzw. der Brennstoffzusammensetzung, die in der Vorprojektphase definiert wurden bzw. in der ersten Projektphase im Rahmen der Detailplanung definiert werden. Ziel ist es die Zusammenhänge zwischen Brennstoffzusammensetzung, insbesondere der aschebildenden Elementgehalte, deren kritische Konzentrationen sowie deren Auswirkung auf die Staub- und NOx-Emissionen unter Prüfstandsbedingungen herauszufinden. Mit Hilfe des Projektes soll erhoben werden, welche Auswirkungen Änderungen des Asche- bzw. Stickstoffgehaltes (ev. auch Kaliumgehalt) im Brennstoff auf das Emissionsverhalten im Voll- und Teillastbetrieb haben. Zur Ermittlung der Daten sind Verbrennungsversuche am Kesselprüfstand der BLT Wieselburg mit unterschiedlichen Kesseltypen und definierten Brennstoffqualitäten geplant. Die Variation der Brennstoffqualität bezieht sich auf die aerosolbildenden Elemente- und Stickstoffgehalte. Diese sollen innerhalb der in den aktuellen Brennstoffnormen geforderten Grenzwerte liegen. Für die Beurteilung von geringen Änderungen in der Brennstoffqualität und -zusammensetzung, existieren derzeit noch massive Kenntnisdefizite die mit Hilfe des Projektes 'PrüfReal - Bench Tests' beseitigt werden sollen. Zur Ermittlung der Daten sind Verbrennungsversuche am akkreditierten Kesselprüfstand der BLT Wieselburg mit mindestens 3 unterschiedlichen Kesseltypen und mindestens 3 unterschiedlichen definierten Brennstoffqualitäten (mit Variation des Asche- und Stickstoffgehaltes am unteren, mittleren und oberen Bereich der Grenzwerte) geplant. Die für die Verbrennungsversuche benötigten Feuerungsanlagen, sowie die personellen Ressourcen zur Installation, Wartung und für etwaige bauliche Veränderungen der Anlagen werden von den Firmenpartnern zur Verfügung gestellt. Ein weiteres Ziel des Projektes PrüfReal - Bench Tests ist die Untersuchung der Entstehung und Herkunft der NOx-Emissionen bei der Verbrennung von Holzbrennstoffen. Mittels Untersuchung der Stickstoffisotopie der Stickoxide soll der Einfluss des Luft- und Brennstoffstickstoffes auf die NOx-Emissionen bei der Holzverbrennung neu beleuchtet und bestehende Theorien zur Stickoxid-Entstehung überprüft werden. Die Ergebnisse des Projektes 'PrüfReal' werden in einem Bericht zusammengefasst und sollen den nationalen und internationalen Interessensvertretern der österreichischen Biomasseheizkesselhersteller als Diskussionsgrundlage für zukünftige Grenzwertdebatten und Normierungen dienen.
Bei der Herstellung von Zementklinkern werden fossile Brennstoffe unter hoher Flammentemperatur und Luft-Überschuss eingesetzt. Beim Verbrennen entsteht überwiegend Stickstoff-Monoxid (NO). Dieses reagiert beim Abkühlen unter 200 °C mit Sauerstoff zu Stickstoffdioxid (NO 2 ). Für Menschen ist Stickstoffdioxid besonders schädlich, da es die Lungenfunktion beeinträchtigt. Außerdem erzeugen Stickstoffoxide (Sammelbezeichnung NO x ) in Verbindung mit Wasser Salpetersäure. Dies führt zum Versauern und Überdüngungen (Eutrophie) der Böden und Gewässer. In der kalten Jahreszeit reagieren gasförmige Stickoxide und Ammoniak zu partikelförmigen Ammoniumnitrat. Dieses ist mitverantwortlich für die großräumige Belastung durch Feinstaub (PM 10). Anfang der 90er Jahre emittierten Zementwerke mehr als 1,5 Gramm Stickoxide pro Kubikmeter Abgas (bezogen auf 10 Prozent sauerstoffgehalt im Abgas). Innerhalb Deutschlands trug die Zementindustrie somit wesentlich zu den Stickoxidemissionen bei. Um diese Belastung zu verringern, war es Ziel, die Emissionswerte der TA Luft für Zementwerke auf 0,8 Gramm Stickoxid/Kubikmeter zu reduzieren. Erste Maßnahmen, wie etwa eine NOx-arme Feuerungstechnik, reichten nicht, die Emissionen ausreichend zu mindern. Eine weitere Möglichkeit, Abgase zu "entsticken", war die selektive nichtkatalytische Reduktion (SNCR). Sie kam damals bereits in abgetrennten Feuerungsräumen erfolgreich zum Einsatz, etwa in Kraftwerken. Mit diesem Vorhaben und mit einem weiteren Vorhaben (HeidelbergCement AG) sollte an zwei verschiedenen Zementofentypen erstmals großtechnisch demonstriert werden, dass mit Hilfe eines prozessintegrierten SNCR-Verfahrens die NOx-Emissionen von Zementöfen deutlich reduziert werden können. Beim SNCR-Verfahren spritzen Düsen Ammoniak (NH 3 ) in den Feuerungsraum ein. Das Ammoniak reagiert selektiv mit den Stickoxiden zu Stickstoff und Wasser. Um die Stickoxide spürbar zu reduzieren und gleichzeitig das Entstehen von Ammoniakschlupf oder das Verbrennen von Ammoniak zu vermeiden, ist ein Temperaturbereich von 850 bis 1.000°C erforderlich. Mit Hilfe der SNCR-Technik gelang es damals, in Zementwerken die NOx-Emissionen auf unter 0,8 Gramm/Kubikmeter zu senken. Die beiden Fördervorhaben hatten maßgeblichen Anteil daran, dass in der TA Luft die Emissionswerte für Anlagen zur Herstellung von Zementklinker deutlich gesenkt werden konnten. Die SNCR-Technik kommt heute europaweit zum Einsatz, in ca. 100 Drehöfen von Zementwerken sowie in anderen Verbrennungsanlagen. Dadurch sanken die Belastungen der Luft durch Stickstoffoxide merklich. Gleichwohl sind sie in Zementwerken noch immer vergleichsweise hoch. Sie zu mindern, bleibt daher auch in Zukunft eine Herausforderung. Dies gilt vor allem im Hinblick auf das Erreichen der gesetzlichen Luftqualitätsziele. Ein weiteres Verfahren ist die SCR-Technik. Sie hat sich in Müllverbrennungs- und Stromerzeugungsanlagen etabliert. Mittlerweile wird sie auch in der Zementproduktion häufig eingesetzt. Das Besondere: sie nutzt einen Katalysator, um die Stickstoffoxidemissionen zu verringern. Ein Vorteil des Verfahrens sind die im Vergleich zur SNCR-Technik niedrigen Ammoniakemissionen. Nachteile können höherer Strom- und thermischer Energiebedarf sein. Branche: Glas und Keramik, Verarbeitung von Steinen und Erden Umweltbereich: Luft Fördernehmer: Dyckerhoff AG Bundesland: Hessen Laufzeit: 1992 - 1995 Status: Abgeschlossen
Das Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines hocheffizienten speichernden Abscheiders für die Reduktion partikulärer Emissionen aus dem Abgas von handbeschickten Stückholzfeuerungen, insbesondere von Einzelraumfeuerungen (ERF). Der Abscheider setzt dabei auf die Mechanismen der mechanischen Filtration. Die größtenteils ultrafeinen Partikel und die an ihnen anhaftenden, organischen Substanzen, wie polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, werden innerhalb eines offenporigen, faserigen Filtermediums sicher abgeschieden und sequestriert. Dadurch werden die toxikologisch relevanten Partikel der Umwelt unwiderruflich entzogen. Das offenporige Filtermedium bildet den innovativen Kern des Abscheiders. Texturierte Garne werden zu strukturierten Filterpackungen und diese zum innovativen Filtermedium zusammengesetzt. Der Ansatz verspricht im Vergleich zu konventionellen Speicherfiltern aus Wirrfaservliesen eine hohe Speicherkapazität bei gleichzeitig hoher Abscheidewirkung. Der Abscheider ist zunächst als Dachaufsatz konzipiert. In Betrieb wird das Abgas mittels eines Lüfters mit geringer Leistung aktiv durch das Filtermedium geleitet und gereinigt. Der Abscheidegrad beträgt bis zu 90 %. Damit werden die Grenzwerte des Blauen Engels für emissionsarme Kaminöfen sicher eingehalten, sowohl in Bezug auf die Partikelmasse (15 mg/m3), als auch hinsichtlich der Partikelanzahl (5·10^6 Partikel/cm3). Die Speicherung der Partikel stellt im Vergleich zu aktuell marktverfügbaren Abscheidern für ERF das Alleinstellungsmerkmal der Entwicklung dar. Ziel ist es, eine Standzeit von bis zu 500 Holzauflagen zu erreichen. Der Nachweis der Funktionsfähigkeit des Konzeptes wurde im Technikumsmaßstab erbracht (TRL 3). Im beantragten Vorhaben soll das Verfahren mit Partnern aus den Bereichen Textil- und Feuerungstechnik optimiert und der Abscheider bis zum Entwicklungsstand TRL 6 weiterentwickelt werden. Das Projekt schließt mit der Demonstration des Abscheiders in einem Praxistest.
<p> So reduzieren Sie Staubemissionen mit Staubabscheidern <ul> <li>Achten Sie beim Kauf von Staubabscheidern auf hohe Staubabscheidegrade (über 50 %) und eine automatische Abreinigung.</li> <li>Prüfen Sie, ob Ihr Staubabscheider eine Bauartzulassung vom <a href="https://www.dibt.de/de/bauprodukte/informationsportal-bauprodukte-und-bauarten/produktgruppen/bauprodukte-detail/bauprodukt/staubabscheider-fuer-feuerungsanlagen">DIBt</a> hat.</li> <li>Binden Sie vor dem Einbau eines Staubabscheiders den Bezirksschornsteinfeger oder die Bezirksschornsteinfegerin frühzeitig in die Planungen ein.</li> </ul> Gewusst wie <p>Die Verbrennung von Holz in kleinen Holzfeuerungsanlagen wie Kamin- und Kachelöfen ohne automatische Regelung läuft nie vollständig ab und es entstehen neben gasförmigen Luftschadstoffen und Gerüchen auch Feinstaub und Ruß. Diese sehr feinen, mit dem Auge nicht sichtbaren Partikel haben einen kleineren Durchmesser als ein menschliches Haar und können bis tief in die Lunge eindringen und dort zu Entzündungsreaktionen führen. Diese Belastung kann zu Erkrankungen des Lungen- und Herz-Kreislauf-Systems führen. Staubabscheider können die Emissionen von Partikeln deutlich reduzieren und somit die negativen Auswirkungen auf die Gesundheit mindern.</p> <p><strong>Auf hohe Wirksamkeit beim Kauf achten:</strong> Achten Sie beim Kauf eines Staubabscheiders auf einen Nachweis des Herstellers, der einen Abscheidegrad von mindestens 50 Prozent aufweist, um sicherzustellen, dass eine Staubminderungseinrichtung nach dem Stand der Technik eingesetzt wird und die Bestandsanlage somit nach Ablauf der Übergangsfrist (Verweis auf § 26 der 1. BImSchV) weiterbetrieben werden darf.</p> <p>Denn Staubabscheider müssen dem Stand der Technik entsprechen, um die Anforderungen des § 26 Absatz 2 der 1. BImSchV zu den Übergangsregelungen und Nachrüstverpflichtungen zu erfüllen. Für Einzelraumfeuerungsanlagen kommen dabei nur elektrostatische Staubabscheider in Betracht, gegebenenfalls ergänzt um Katalysatoren (siehe unten). Bei elektrostatischen Staubabscheidern handelt es sich um Geräte, die mit Hilfe von elektrischer Energie, Staub aus dem Rauchgas entfernen können. </p> <p>Beachten Sie, dass Katalysatoren als Einzellösung keine Staubminderung nach dem Stand der Technik darstellen und somit nur ergänzend Anwendung finden können. Katalysatoren dienen vorwiegend dazu, die gasförmigen Abgasbestandteile zu reduzieren. Ihre Wirkung auf die Staubemissionen ist begrenzt. Sie werden deshalb nicht als eigenständige Staubminderungstechnik angesehen (VDI 3670:2016).</p> <p>Je höher der Abscheidegrad desto besser für die Umwelt. Abscheidegrade von über 65 % sind aus Sicht des Umweltbundesamtes zu empfehlen.</p> <p><strong>Prüfen Sie die Bauartzulassung:</strong> Eingesetzte Staubabscheider müssen über eine Bauartzulassung verfügen. Diese wird i.d.R. vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) erteilt. <a href="https://www.dibt.de/de/bauprodukte/informationsportal-bauprodukte-und-bauarten/produktgruppen/bauprodukte-detail/bauprodukt/staubabscheider-fuer-feuerungsanlagen">Zugelassene Staubabscheider sind auf der Internetseite des DIBt gelistet.</a></p> <p><strong>Bezirksschornsteinfeger*in frühzeitig einbinden:</strong> Beziehen Sie frühzeitig Ihren zuständige*n bevollmächtigte*n Bezirksschornsteinfeger*in in die Planung mit ein. Der Einbau wird im Regelfall von Schornsteinbau- oder Ofenbaufachbetrieben durchgeführt. Beachten Sie dabei, dass in den sogenannten Übergangsregelungen des <a href="https://www.gesetze-im-internet.de/bimschv_1_2010/__26.html">§ 26 der 1. BImSchV</a> festgeschrieben ist, dass Einzelraumfeuerungsanlagen, die vor dem 22. März 2010 errichtet und in Betrieb genommen wurden, nach dem 31.12.2024 nur weiterbetrieben werden dürfen, wenn Grenzwerte für die Emissionen von Staub (0,15 Gramm je Kubikmeter) und Kohlenmonoxid (4 Gramm je Kubikmeter) nicht überschritten werden.</p> <ul> <li><strong>Was Sie noch tun können:</strong><br>Durch die richtige Auswahl und einen ordnungsgemäßen Betrieb lassen sich die Emissionen reduzieren. Schauen Sie hierzu in unseren Flyer <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/376/publikationen/faltblatt_heizen_mit_holz_2023_04_19.pdf">"Heizen mit Holz – wenn dann richtig"</a></li> <li>Kaminöfen, die die Anforderungen des "Blauen Engel" erfüllen, erreichen u.a. durch einen eingebauten elektrostatischen Staubabscheider und durch einen Katalysator besonders geringe Emissionen an Staub, Kohlenmonoxid und gasförmigen Kohlenwasserstoffen.</li> </ul> <p><strong>Grenzen der Technik: </strong>Staubabscheider können Staubemissionen deutlich mindern. Eine Minderung der gasförmigen Abgasbestandteile erfolgt nicht. Daher ersetzen sie keine emissionsarme Feuerungstechnik und keinen sachgerechten Betrieb. Können jedoch ergänzend einen Beitrag zu einem emissionsarmen Betrieb leisten. </p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/11906/bilder/heizen-mit-holz-feinstaub-infografik-co2online-print.jpg"> </a> <strong> Heizen mit Holz: Feinstaub im Vergleich </strong> Quelle: co2online (2021) Hintergrund <p><strong>Funktionsweisen: </strong>Es gibt es zwei typische Funktionsprinzipien der Staubabscheidung: elektrostatische und filternde Abscheider. Ergänzend können auch Katalysatoren Anwendung finden.</p> <p><strong>Elektrostatische Staubabscheidung: </strong>Bei elektrostatischen Staubabscheidern erfolgt die Abtrennung der Partikel durch deren Aufladung infolge der Einwirkung eines starken elektrischen Felds, das mittels einer hohen Gleichspannung erzeugt wird, und der anschließenden Abscheidung der geladenen Partikel auf einer elektrisch leitenden Niederschlagsfläche. Der abgelagerte Staub wird im Rahmen der Kehrarbeiten durch das Schornsteinfegerhandwerk abgereinigt und mit der Kehrasche zusammen entsorgt. Aufgrund der höheren Staub- und Rußablagerungen ist es möglich, dass, abhängig von der Nutzungshäufigkeit, eine oder zwei zusätzliche Kehrungen pro Heizsaison notwendig sind. Darüber entscheidet der zuständige bevollmächtigte Bezirksschornsteinfeger. Zwingend sind aber die Vorgaben der allgemein bauaufsichtlichen Zulassungen zu beachten. Dort werden Vorgaben über die Kehrhäufigkeit getroffen, um die Betriebssicherheit des Gerätes zu gewährleisten. Elektrostatische Staubabscheider können an verschiedenen Stellen zwischen Ofen und Schornstein, aber auch auf der Schornsteinmündung verbaut werden. Das Material des Schornsteins, also Metall, Beton oder Stein, spielt für die Installation keine Rolle.</p> <p><strong>Filternde Abscheider</strong> funktionieren wie ein Schwamm. Staubpartikel lagern sich an der Oberfläche und den Poren und Wänden des Filters an. Diese Art der Staubabscheidung ist sehr effizient, aber auch vergleichsweise teuer und wird in dieser Form nicht bei Einzelraumfeuerungsanlagen eingesetzt.</p> <p><strong>Katalysatoren </strong>bilden neben den elektrostatischen und filternden Staub-minderungseinrichtungen eine eigene Gruppe der Abgasreinigungsverfahren. Im Unterschied zu den Staubminderungseinrichtungen, die Feststoffe aus dem Gasstrom entfernen, zielen Katalysatoren primär auf die Umsetzung von gasförmigen Abgasbestandteilen ab. Teilweise kommt es auch zur Reduzierung der Staubemissionen, vor allem von Ruß, als Bestandteil des Staubs (VDI 3670:2016).</p> <p>Da Katalysatoren aber vorwiegend dazu dienen die gasförmigen Abgasbestandteile zu reduzieren und ihre Wirkung auf die Staubemissionen begrenzt ist, werden sie nicht als eigenständige Staubminderungstechnik angesehen (VDI 3670:2016). Katalysatoren als Einzellösung stellen somit keine Staubminderung nach dem Stand der Technik dar. Katalysatoren können sich mit der Zeit zusetzen und dadurch in ihrer Filterwirkung nachlassen. Daher bedürfen diese Produkte einer regelmäßigen Wartung. Darüber hinaus kommt es aufgrund verschiedener Prozesse zu einer Minderung der katalytischen Wirkung. Daher müssen Katalysatoren nach einer bestimmten Anzahl von Betriebsstunden oder -jahren ausgetauscht werden. Reinigungszyklen sowie der Austausch von Bauteilen sind den Zulassungs- oder Herstellerunterlagen zu entnehmen und berücksichtigen übliche und vorhersehbare Abnutzung.</p> <p><strong>Umweltsituation:</strong> Aktuell gehören die über 11 Mio. Holzöfen in Deutschland zu einer der Hauptquellen von Feinstaub. Denn die Emissionen von kleinen Holzfeuerungsanlagen können erheblich zur Feinstaubbelastung der Umgebungsluft beitragen und stellen somit eine ernsthafte Umwelt- und Gesundheitsbelastung dar. Diese kleinen Partikel können nicht nur die Atemwege beeinträchtigen, sondern auch zu schwerwiegenderen Gesundheitsproblemen führen. Staubabscheider können die Freisetzung von Luftschadstoffen reduzieren und somit zur Verringerung der Umwelt- und Gesundheitsbelastung beitragen. Noch besser wäre es jedoch kein Holz zu verbrennen, da es auch mit Staubabscheider zu einem Ausstoß von Luftschadstoffen kommt.</p> <p><strong>Gesetzeslage:</strong> Der Betrieb von Einzelraumfeuerungsanlagen wie Kamin- und Kachelöfen ist in der Verordnung über kleine und mittlere Feuerungsanlagen (Erste Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetze – 1. BImSchV) geregelt. In den sog. Übergangsregelungen des <a href="https://www.gesetze-im-internet.de/bimschv_1_2010/__26.html">§ 26 der 1. BImSchV</a> ist festgeschrieben, dass Einzelraumfeuerungsanlagen, die vor dem 22. März 2010 errichtet und in Betrieb genommen wurden, nach dem 31.12.2024 nur weiterbetrieben werden dürfen, wenn Grenzwerte für die Emissionen von Staub (0,15 Gramm je Kubikmeter) und Kohlenmonoxid (4 Gramm je Kubikmeter) nicht überschritten werden. Kann ein Nachweis über die Einhaltung der Grenzwerte nicht erbracht werden, sind bestehende Einzelraumfeuerungsanlagen abhängig vom Alter der Anlage zu bestimmten Zeitpunkten (spätestens bis Ende 2024) mit einer "Einrichtung zur Reduzierung der Staubemissionen nach dem Stand der Technik" nachzurüsten oder außer Betrieb zu nehmen (§ 26 Absatz 2 der 1. BImSchV).</p> <p>Bei der Verabschiedung der Verordnung im Jahr 2010 wurde diese technologieoffene Formulierung gewählt, um die Entwicklung verschiedener Techniken zu ermöglichen. In der VDI 3670 (Ausgabe: April 2016) wurden die bis zur Drucklegung der technischen Richtlinie bereits auf dem Markt verfügbaren Abgasreinigungstechniken beschrieben. Für nachgeschaltete Staubminderungseinrichtungen für Einzelraumfeuerungsanlagen wurde ein Abscheidegrad von mindestens 50 Prozent beschrieben (siehe auch <a href="https://www.bmuv.de/faqs/kleinfeuerungsanlagen">BMUV-FAQ</a>). Seit 2016 ist die technische Entwicklung weiter vorangeschritten, sodass je nach Anlagen- und Brennstoffart höhere Abscheidegrade möglich sind. Dies zeigt auch die Vergabegrundlage für den <a href="https://produktinfo.blauer-engel.de/uploads/criteriafile/de/DE-UZ%20222-202201-de-Kriterien-V3.pdf">Blauen Engel für Staubabscheider</a>, die einen Staubabscheidegrad von 65 % fordert.</p> <p><strong>Marktbeobachtung:</strong> Staubabscheider sind bei Einzelraumfeuerungsanlagen bisher eine Nischenanwendung. Eine Installation ist jedoch an verschiedenen Stellen zwischen Feuerungsanlage und Schornsteinmündung möglich. Bei Festbrennstoffkesseln haben elektrostatische Staubabscheider in den letzten Jahren deutlich an Relevanz gewonnen. Der Einsatz von Staubabscheidern bei Festbrennstoffkesseln wird durch das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude gefördert. Beachten Sie hierzu die <a href="https://www.bafa.de/DE/Energie/Effiziente_Gebaeude/Sanierung_Wohngebaeude/Heizungsoptimierung/heizungsoptimierung_node.html">Förderkriterien des BAFA</a> bezüglich der geforderten Staubabscheidung.</p> </p><p> So reduzieren Sie Staubemissionen mit Staubabscheidern <ul> <li>Achten Sie beim Kauf von Staubabscheidern auf hohe Staubabscheidegrade (über 50 %) und eine automatische Abreinigung.</li> <li>Prüfen Sie, ob Ihr Staubabscheider eine Bauartzulassung vom <a href="https://www.dibt.de/de/bauprodukte/informationsportal-bauprodukte-und-bauarten/produktgruppen/bauprodukte-detail/bauprodukt/staubabscheider-fuer-feuerungsanlagen">DIBt</a> hat.</li> <li>Binden Sie vor dem Einbau eines Staubabscheiders den Bezirksschornsteinfeger oder die Bezirksschornsteinfegerin frühzeitig in die Planungen ein.</li> </ul> </p><p> Gewusst wie <p>Die Verbrennung von Holz in kleinen Holzfeuerungsanlagen wie Kamin- und Kachelöfen ohne automatische Regelung läuft nie vollständig ab und es entstehen neben gasförmigen Luftschadstoffen und Gerüchen auch Feinstaub und Ruß. Diese sehr feinen, mit dem Auge nicht sichtbaren Partikel haben einen kleineren Durchmesser als ein menschliches Haar und können bis tief in die Lunge eindringen und dort zu Entzündungsreaktionen führen. Diese Belastung kann zu Erkrankungen des Lungen- und Herz-Kreislauf-Systems führen. Staubabscheider können die Emissionen von Partikeln deutlich reduzieren und somit die negativen Auswirkungen auf die Gesundheit mindern.</p> <p><strong>Auf hohe Wirksamkeit beim Kauf achten:</strong> Achten Sie beim Kauf eines Staubabscheiders auf einen Nachweis des Herstellers, der einen Abscheidegrad von mindestens 50 Prozent aufweist, um sicherzustellen, dass eine Staubminderungseinrichtung nach dem Stand der Technik eingesetzt wird und die Bestandsanlage somit nach Ablauf der Übergangsfrist (Verweis auf § 26 der 1. BImSchV) weiterbetrieben werden darf.</p> <p>Denn Staubabscheider müssen dem Stand der Technik entsprechen, um die Anforderungen des § 26 Absatz 2 der 1. BImSchV zu den Übergangsregelungen und Nachrüstverpflichtungen zu erfüllen. Für Einzelraumfeuerungsanlagen kommen dabei nur elektrostatische Staubabscheider in Betracht, gegebenenfalls ergänzt um Katalysatoren (siehe unten). Bei elektrostatischen Staubabscheidern handelt es sich um Geräte, die mit Hilfe von elektrischer Energie, Staub aus dem Rauchgas entfernen können. </p> <p>Beachten Sie, dass Katalysatoren als Einzellösung keine Staubminderung nach dem Stand der Technik darstellen und somit nur ergänzend Anwendung finden können. Katalysatoren dienen vorwiegend dazu, die gasförmigen Abgasbestandteile zu reduzieren. Ihre Wirkung auf die Staubemissionen ist begrenzt. Sie werden deshalb nicht als eigenständige Staubminderungstechnik angesehen (VDI 3670:2016).</p> <p>Je höher der Abscheidegrad desto besser für die Umwelt. Abscheidegrade von über 65 % sind aus Sicht des Umweltbundesamtes zu empfehlen.</p> <p><strong>Prüfen Sie die Bauartzulassung:</strong> Eingesetzte Staubabscheider müssen über eine Bauartzulassung verfügen. Diese wird i.d.R. vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) erteilt. <a href="https://www.dibt.de/de/bauprodukte/informationsportal-bauprodukte-und-bauarten/produktgruppen/bauprodukte-detail/bauprodukt/staubabscheider-fuer-feuerungsanlagen">Zugelassene Staubabscheider sind auf der Internetseite des DIBt gelistet.</a></p> <p><strong>Bezirksschornsteinfeger*in frühzeitig einbinden:</strong> Beziehen Sie frühzeitig Ihren zuständige*n bevollmächtigte*n Bezirksschornsteinfeger*in in die Planung mit ein. Der Einbau wird im Regelfall von Schornsteinbau- oder Ofenbaufachbetrieben durchgeführt. Beachten Sie dabei, dass in den sogenannten Übergangsregelungen des <a href="https://www.gesetze-im-internet.de/bimschv_1_2010/__26.html">§ 26 der 1. BImSchV</a> festgeschrieben ist, dass Einzelraumfeuerungsanlagen, die vor dem 22. März 2010 errichtet und in Betrieb genommen wurden, nach dem 31.12.2024 nur weiterbetrieben werden dürfen, wenn Grenzwerte für die Emissionen von Staub (0,15 Gramm je Kubikmeter) und Kohlenmonoxid (4 Gramm je Kubikmeter) nicht überschritten werden.</p> <ul> <li><strong>Was Sie noch tun können:</strong><br>Durch die richtige Auswahl und einen ordnungsgemäßen Betrieb lassen sich die Emissionen reduzieren. Schauen Sie hierzu in unseren Flyer <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/376/publikationen/faltblatt_heizen_mit_holz_2023_04_19.pdf">"Heizen mit Holz – wenn dann richtig"</a></li> <li>Kaminöfen, die die Anforderungen des "Blauen Engel" erfüllen, erreichen u.a. durch einen eingebauten elektrostatischen Staubabscheider und durch einen Katalysator besonders geringe Emissionen an Staub, Kohlenmonoxid und gasförmigen Kohlenwasserstoffen.</li> </ul> <p><strong>Grenzen der Technik: </strong>Staubabscheider können Staubemissionen deutlich mindern. Eine Minderung der gasförmigen Abgasbestandteile erfolgt nicht. Daher ersetzen sie keine emissionsarme Feuerungstechnik und keinen sachgerechten Betrieb. Können jedoch ergänzend einen Beitrag zu einem emissionsarmen Betrieb leisten. </p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/11906/bilder/heizen-mit-holz-feinstaub-infografik-co2online-print.jpg"> </a> <strong> Heizen mit Holz: Feinstaub im Vergleich </strong> Quelle: co2online (2021) </p><p> Hintergrund <p><strong>Funktionsweisen: </strong>Es gibt es zwei typische Funktionsprinzipien der Staubabscheidung: elektrostatische und filternde Abscheider. Ergänzend können auch Katalysatoren Anwendung finden.</p> <p><strong>Elektrostatische Staubabscheidung: </strong>Bei elektrostatischen Staubabscheidern erfolgt die Abtrennung der Partikel durch deren Aufladung infolge der Einwirkung eines starken elektrischen Felds, das mittels einer hohen Gleichspannung erzeugt wird, und der anschließenden Abscheidung der geladenen Partikel auf einer elektrisch leitenden Niederschlagsfläche. Der abgelagerte Staub wird im Rahmen der Kehrarbeiten durch das Schornsteinfegerhandwerk abgereinigt und mit der Kehrasche zusammen entsorgt. Aufgrund der höheren Staub- und Rußablagerungen ist es möglich, dass, abhängig von der Nutzungshäufigkeit, eine oder zwei zusätzliche Kehrungen pro Heizsaison notwendig sind. Darüber entscheidet der zuständige bevollmächtigte Bezirksschornsteinfeger. Zwingend sind aber die Vorgaben der allgemein bauaufsichtlichen Zulassungen zu beachten. Dort werden Vorgaben über die Kehrhäufigkeit getroffen, um die Betriebssicherheit des Gerätes zu gewährleisten. Elektrostatische Staubabscheider können an verschiedenen Stellen zwischen Ofen und Schornstein, aber auch auf der Schornsteinmündung verbaut werden. Das Material des Schornsteins, also Metall, Beton oder Stein, spielt für die Installation keine Rolle.</p> <p><strong>Filternde Abscheider</strong> funktionieren wie ein Schwamm. Staubpartikel lagern sich an der Oberfläche und den Poren und Wänden des Filters an. Diese Art der Staubabscheidung ist sehr effizient, aber auch vergleichsweise teuer und wird in dieser Form nicht bei Einzelraumfeuerungsanlagen eingesetzt.</p> <p><strong>Katalysatoren </strong>bilden neben den elektrostatischen und filternden Staub-minderungseinrichtungen eine eigene Gruppe der Abgasreinigungsverfahren. Im Unterschied zu den Staubminderungseinrichtungen, die Feststoffe aus dem Gasstrom entfernen, zielen Katalysatoren primär auf die Umsetzung von gasförmigen Abgasbestandteilen ab. Teilweise kommt es auch zur Reduzierung der Staubemissionen, vor allem von Ruß, als Bestandteil des Staubs (VDI 3670:2016).</p> <p>Da Katalysatoren aber vorwiegend dazu dienen die gasförmigen Abgasbestandteile zu reduzieren und ihre Wirkung auf die Staubemissionen begrenzt ist, werden sie nicht als eigenständige Staubminderungstechnik angesehen (VDI 3670:2016). Katalysatoren als Einzellösung stellen somit keine Staubminderung nach dem Stand der Technik dar. Katalysatoren können sich mit der Zeit zusetzen und dadurch in ihrer Filterwirkung nachlassen. Daher bedürfen diese Produkte einer regelmäßigen Wartung. Darüber hinaus kommt es aufgrund verschiedener Prozesse zu einer Minderung der katalytischen Wirkung. Daher müssen Katalysatoren nach einer bestimmten Anzahl von Betriebsstunden oder -jahren ausgetauscht werden. Reinigungszyklen sowie der Austausch von Bauteilen sind den Zulassungs- oder Herstellerunterlagen zu entnehmen und berücksichtigen übliche und vorhersehbare Abnutzung.</p> <p><strong>Umweltsituation:</strong> Aktuell gehören die über 11 Mio. Holzöfen in Deutschland zu einer der Hauptquellen von Feinstaub. Denn die Emissionen von kleinen Holzfeuerungsanlagen können erheblich zur Feinstaubbelastung der Umgebungsluft beitragen und stellen somit eine ernsthafte Umwelt- und Gesundheitsbelastung dar. Diese kleinen Partikel können nicht nur die Atemwege beeinträchtigen, sondern auch zu schwerwiegenderen Gesundheitsproblemen führen. Staubabscheider können die Freisetzung von Luftschadstoffen reduzieren und somit zur Verringerung der Umwelt- und Gesundheitsbelastung beitragen. Noch besser wäre es jedoch kein Holz zu verbrennen, da es auch mit Staubabscheider zu einem Ausstoß von Luftschadstoffen kommt.</p> <p><strong>Gesetzeslage:</strong> Der Betrieb von Einzelraumfeuerungsanlagen wie Kamin- und Kachelöfen ist in der Verordnung über kleine und mittlere Feuerungsanlagen (Erste Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetze – 1. BImSchV) geregelt. In den sog. Übergangsregelungen des <a href="https://www.gesetze-im-internet.de/bimschv_1_2010/__26.html">§ 26 der 1. BImSchV</a> ist festgeschrieben, dass Einzelraumfeuerungsanlagen, die vor dem 22. März 2010 errichtet und in Betrieb genommen wurden, nach dem 31.12.2024 nur weiterbetrieben werden dürfen, wenn Grenzwerte für die Emissionen von Staub (0,15 Gramm je Kubikmeter) und Kohlenmonoxid (4 Gramm je Kubikmeter) nicht überschritten werden. Kann ein Nachweis über die Einhaltung der Grenzwerte nicht erbracht werden, sind bestehende Einzelraumfeuerungsanlagen abhängig vom Alter der Anlage zu bestimmten Zeitpunkten (spätestens bis Ende 2024) mit einer "Einrichtung zur Reduzierung der Staubemissionen nach dem Stand der Technik" nachzurüsten oder außer Betrieb zu nehmen (§ 26 Absatz 2 der 1. BImSchV).</p> <p>Bei der Verabschiedung der Verordnung im Jahr 2010 wurde diese technologieoffene Formulierung gewählt, um die Entwicklung verschiedener Techniken zu ermöglichen. In der VDI 3670 (Ausgabe: April 2016) wurden die bis zur Drucklegung der technischen Richtlinie bereits auf dem Markt verfügbaren Abgasreinigungstechniken beschrieben. Für nachgeschaltete Staubminderungseinrichtungen für Einzelraumfeuerungsanlagen wurde ein Abscheidegrad von mindestens 50 Prozent beschrieben (siehe auch <a href="https://www.bmuv.de/faqs/kleinfeuerungsanlagen">BMUV-FAQ</a>). Seit 2016 ist die technische Entwicklung weiter vorangeschritten, sodass je nach Anlagen- und Brennstoffart höhere Abscheidegrade möglich sind. Dies zeigt auch die Vergabegrundlage für den <a href="https://produktinfo.blauer-engel.de/uploads/criteriafile/de/DE-UZ%20222-202201-de-Kriterien-V3.pdf">Blauen Engel für Staubabscheider</a>, die einen Staubabscheidegrad von 65 % fordert.</p> <p><strong>Marktbeobachtung:</strong> Staubabscheider sind bei Einzelraumfeuerungsanlagen bisher eine Nischenanwendung. Eine Installation ist jedoch an verschiedenen Stellen zwischen Feuerungsanlage und Schornsteinmündung möglich. Bei Festbrennstoffkesseln haben elektrostatische Staubabscheider in den letzten Jahren deutlich an Relevanz gewonnen. Der Einsatz von Staubabscheidern bei Festbrennstoffkesseln wird durch das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude gefördert. Beachten Sie hierzu die <a href="https://www.bafa.de/DE/Energie/Effiziente_Gebaeude/Sanierung_Wohngebaeude/Heizungsoptimierung/heizungsoptimierung_node.html">Förderkriterien des BAFA</a> bezüglich der geforderten Staubabscheidung.</p> </p><p>Informationen für...</p>
Das Oeko-Institut ueberpruefte im Auftrag der Kreistagsfraktion der GRUENEN in Viersen ein Gutachten ueber die 'Einsatz- und Standortmoeglichkeiten einer Muellverbrennungsanlage fuer das Gebiet der Stadt Moenchengladbach und des Kreises Viersen'. Die wichtigsten Ergebnisse dieser Ueberpruefung waren: Der Anteil an Hausmuell, der einer endgueltigen Beteiligung zugefuehrt werden muss, ist wesentlich geringer, als in dem Gutachten angenommen wird. Die konventionelle Rostfeuerung wurde durch methodisch fehlerhafte Wertung zu vorteilhaft dargestellt. Die Emissionen der vorgeschlagenen Anlage wurden aufgrund nicht korrekten Vergleichs mit Kohlekraftwerken bagatellisiert. Es wird vorgeschlagen, ein neues mengen- und schadstoffbezogenes Gutachten zu verlangen
Die Entsorgung kommunaler Abfaelle erfordert die Weiterentwicklung des klassischen Muellverbrennungsprozesses mit dem Ziel einer Minderung der Freisetzung von Schadstoffen. Dazu sind umfassende Kenntnisse ueber die Entstehung und das Verhalten einzelner Schadstoffe notwendig. Entsprechende Untersuchungen werden an bestehenden Muellverbrennungsanlagen, insbesondere mit Hilfe der halbtechnischen Testanlage TAMARA des KfK durchgefuehrt. Sie betreffen folgende Problemkreise: 1) Bilanzierung und Verhalten von Schadstoffen mit dem Ziel einer Schadstoffbilanz in Muellverbrennungsanlagen mit unterschiedlichen Gasreinigungssystemen mittels Einsatz moderner Analyseverfahren. 2) Untersuchungen der Verbrennungsvorgaenge im Brennraum und in der Nachbrennkammer von Muellverbrennungsanlagen, insbesondere der Entstehung organischer Schadgase, des chemischen und thermischen Verhaltens von Schwermetallen und der Bildungs-, Emissions- und Zersetzungsmechanismen organischer Schadstoffe einschl. Entwicklung spezieller analytischer Verfahren. 3) Erprobung der Abscheidewirksamkeit verschiedener Entstaubungsverfahren wie Zyklone, Elektro- und Gewebefilter, in Kombination mit nasser Rauchgasbehandlung zur HCl-, Hg- und SO2-Abscheidung. 4) Methodische Entwicklungen zur Schwermetallaugung aus den Filterstaeuben mit der sauren Fluessigphase der Rauchgas-Waesche, zur Abscheidung und Konzentrierung dieser Metalle aus den resultierenden Waessern, mit Hilfe der Testanlagen DORA und KLARA sowie zur Rueckfuehrung der gelaugten Filterstaeube in den Verbrennungsraum, um anhaftende organische Schadstoffe zu zerstoeren (3R-Verfahren).
Die Waermeuebertragung an feinkoernigen Feststoffen kann in blasenbildenden Wirbelschichten erfolgen. Derartige Waermetauscher werden z.B. bei der Verbrennung von Kohle eingesetzt. Zur Einhaltung bestimmter Emissionsgrenzwerte muss die Temperatur der eingesetzten Feststoffpartikeln gezielt eingestellt werden. Dies erfordert eine eingehende Kenntnis ueber den vorliegenden Waermeuebertragungsmechanismus, damit physikalisch sinnvolle Korrelationen fuer den Waermeuebergangskoeffizienten erstellt werden koennen. Derartige Korrelationen sind dann auch fuer geaenderte Stoffsysteme anwendbar, wie sie z.B. in Gas-Feststoff-Reaktoren auftreten. In solchen Reaktoren muss ebenfalls, je nach vorliegenden Reaktionstyp, Waerme zu- oder abgefuehrt werden, um die gewuenschte Reaktionstemperatur einzustellen. Im Forschungsvorhaben wurden an blasenbildenden druckaufgeladenen Wirbelschichten Waermeuebertragungsuntersuchungen durchgefuehrt und das Bewegungsverhalten der Feststoffpartikeln an der Waermetauscherwand analysiert. Basierend auf diesen Untersuchungen konnte fuer einen weiten Bereich von Gas-Feststoff-Kombinationen eine Korrelation fuer den Waermeuebergangskoeffizienten erstellt werden.
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.
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