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Optimierungspotenziale bei Kaminöfen

21.09.2018

Im Projekt Eranet Wood Stoves 2020 untersuchte das Technologie- und Förderzentrum (TFZ) Maßnahmen zur Verbesserung von Kaminöfen. Die Wissenschaftler zeigen verschiedene technologische Möglichkeiten auf, mit denen sich Schadstoffminderungen und Wirkungsgradsteigerungen erreichen lassen und obendrein auch noch Stillstandsverluste vermieden werden können.

Gemessen an der Anzahl installierter Geräte sind Kaminöfen die beliebtesten Biomasseheizungen in Europa. Um diese Technologie auch in Zukunft sicher nutzen zu können, ist es allerdings zwingend notwendig, das Emissionsverhalten zu verbessern und den Wirkungsgrad zu steigern. Zu diesem Zweck wurden in dem europäischen Projekt Eranet Wood Stoves 2020 die Optimierungspotenziale solcher Kaminöfen praxisnah untersucht.


Im Projekt Eranet Wood Stoves 2020 untersuchte das TFZ Maßnahmen, die bei Kaminöfen die Emissionen mindern sollen. Im Bild ist der Prototyp einer nachrüstbaren Ofensteuerung.

TFZ

In dem Projekt analysierten Wissenschaftler des Technologie- und Förderzentrums (TFZ) die Effekte von Schaumkeramikfiltern, Katalysatoren, nachrüstbaren Ofenregelungen und Zugbegrenzern. Zudem nahmen die Wissenschaftler erstmalig auch Stillstandsverluste unter die Lupe, sowie den Einfluss des Schornsteinzuges auf Emissionen und Wirkungsgrad. Die Ergebnisse hat das TFZ jetzt im Bericht 57 veröffentlicht.

Entgegen einer weit verbreiteten Annahme konnten die Wissenschaftler keine Verbesserung des Emissionsverhaltens bei der Verwendung eines nicht katalytischen Schaumkeramik-Filterelements am Kaminofen feststellen. Dagegen führten katalytisch aktive Schaumkeramiken zu einer CO-Minderung.

Robert Mack, Projektmitarbeiter am TFZ, bewertet den Einsatz von Schaumkeramiken aber insgesamt kritisch: „Solche Angebote sind für Verbraucher irreführend, insbesondere wenn die Keramik vom Hersteller als Staubfilter vermarktet wird, obgleich keinerlei vorteilhafte Wirkung nachweisbar ist.“

Im Rahmen des Projekts wurden erstmals Wärmeverluste untersucht, die durch die Zugwirkung des Kamins entstehen, während der Ofen außer Betrieb ist. Die sogenannten Stillstandsverluste eines haushaltsüblichen Kaminofens mit 8 kW beliefen sich gemessen an den derzeitigen Brennstoffpreisen auf etwa 40 Euro im Jahr. Ausschlaggebend für den hohen Wärmeverlust ist dabei die Stellung der Luftklappe.

„Aus unserer Sicht wäre es wünschenswert, dass bei Kaminöfen mit manueller Lufteinstellung ein vollständiges Abschließen der Luftzufuhr realisierbar ist. Bei automatisch gesteuerten Kaminöfen sollte die Luftzufuhr nach Verbrennungsende selbsttätig unterbunden werden“, resümiert Dr. Hans Hartmann, Sachgebietsleiter am TFZ.

Des Weiteren zeigte sich in den Versuchen, dass durch nachrüstbare Verbrennungsluftsteuerungen die gasförmigen Emissionen deutlich reduziert, der Wirkungsgrad gesteigert und die Wärmeverluste auf ein Minimum reduziert werden, wenn die Klappe der Steuerung dicht schließt.

Leider werden teilweise aber auch erhöhte Staubemissionen gemessen, weshalb aus Sicht der Wissenschaftler solche Verbrennungsluftsteuerungen vorzuziehen sind, die bereits im Ofen integriert wurden und nicht nur die Gesamtluftmenge steuern. Sie können auch fehlerhafte Lufteinstellung durch den Nutzer vermeiden.

Hinsichtlich der Schadstoffemissionen können die Forscher keine eindeutige Empfehlung für oder gegen den Einsatz von Zugbegrenzern aussprechen: „Das Niveau des Schadstoffausstoßes ist sehr ofenspezifisch. Ein zu hoher Schornsteinzug wirkt sich jedoch immer nachteilig auf den Wirkungsgrad aus“, so Robert Mack. Ein zu hoher Förderdruck ließe sich entweder mit einem Zugbegrenzer automatisch oder mittels einer Abgasklappe im Verbindungsstück zwischen Kaminofen und Schornstein senken.

Inwieweit technische Funktionen zukünftiger Öfen langfristig dazu beitragen können, Verbrennungsverbote zu vermeiden oder Sonderausstattungen (z. B. Steuerungen, Regelungen, Katalysatoren etc.) hierbei einen Ausnahmetatbestand begründen können, bleibt nach Abschluss des Projektes offen. „Eine einfache Nachrüstung einer Verbrennungsluftsteuerung oder eines Katalysators an vorhandene Feuerungen stufen wir in diesem Zusammenhang als wenig zielführend ein, da das Minderungspotenzial für Staubemissionen zu gering ist“, schlussfolgert Mack.

In solchen Fällen müsse eher auf neue Ofenkonzepte mit integrierter Steuerung bzw. Regelung und optimierter Brennraumgeometrie oder auf die Nachrüstung elektrostatischer Partikelabscheider gesetzt werden. Mit den übrigen internationalen Partnern hat das Forschungsprojekt zu vielen dieser Fragen ebenfalls passende Antworten gegeben. Sie lassen sich in zwei umfangreichen englischsprachigen "Guidelines für optimierte Ofenkonzepte" und den "Guidelines für automatisierte Ofensteuerungen" unter www.tfz.bayern.de/en/162907/index.php herunterladen.

Die Arbeiten wurden mit Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) gefördert. Die Ergebnisse hat das TFZ im TFZ-Bericht 57, Optimierungspotenziale bei Kaminöfen, veröffentlicht. Der Bericht steht unter www.tfz.bayern.de kostenlos zum Download zur Verfügung.

Weitere Informationen:

http://www.tfz.bayern.de/mam/cms08/festbrennstoffe/dateien/tfz_bericht_57_optimi... TFZ-Bericht 57
http://www.tfz.bayern.de/en/162907/index.php Guidelines

Ulrich Eidenschink | idw - Informationsdienst Wissenschaft

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