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Beschaffenheit von Holzpellets entscheidet über die Höhe der Emissionen

Bei der Verbrennung von Holzpellets haben die im Brennstoff Holz enthaltenen Minerale Kalium und Silizium einen erheblichen Einfluss auf die Schadstoffemissionen.

Das ist eines der Hauptergebnisse, welches die Wissenschaftler am Technologie- und Förderzentrum (TFZ) im Projekt „FuturePelletSpec“ schöpften. In ihren Arbeiten hatten sie bisher unbekannte Parameter bei der Verbrennung von Holzpellets charakterisiert und deren Einfluss auf das Emissionsverhalten bestimmt. Ziel war es, den Pelletherstellern sowie der Pelletofenindustrie Empfehlungen zur Optimierung hin zu einer emissionsarmen Verbrennung zu geben. Die Ergebnisse der Forschungsarbeiten hat das TFZ jetzt im TFZ-Bericht Nr. 74, Erweiterte Holzpelletcharakterisierung, veröffentlicht.

Die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen untersuchten das Verbrennungsverhalten von 28 auf dem Markt verfügbaren Holzpelletsortimenten und stellten zusätzlich über 30 Versuchsbrennstoffe mit definierten Eigenschaften selbst her. „Es stellte sich heraus, dass Nadelholzpellets meist deutlich geringere Emissionen verursachen als Pellets aus Laubholz“, resümiert Robert Mack, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung Biogene Festbrennstoffe am TFZ. Wie die Forscher außerdem herausfanden, können Additive wie beispielsweise Kaolin die Gesamtstaubemissionen senken. Kaolin ist ein Tonmineral und bindet die staubbildenden Elemente Kalium und Natrium in die Asche ein. Weitere Parameter wie der Wassergehalt der Pellets sowie der Feinanteil wirken sich ebenfalls auf die Emissionen aus. „Hohe Feinanteile können die gasförmigen Emissionen um den Faktor 5 – 10 und die Staubemissionen um den Faktor 1,5 erhöhen.“ Auch die Länge der Pellets hat einen Einfluss: sehr kurze oder sehr lange Pellets können die Emissionen negativ beeinträchtigen.

Normen und Zertifikate wie ENplus bieten Orientierung zum Qualitätsstandard des Brennstoffes, dennoch sind Schwankungen in der Zusammensetzung der Chargen natürlich. Umso wichtiger ist es, dass die eingesetzte Pelletofentechnik die Schwankungen flexibel auffangen und hin zu einer emissionsarmen Verbrennung anpassen kann. Deshalb formulierten die Wissenschaftler Empfehlungen an die Pelletofenindustrie. So sollte die Förderschnecke in der Feuerung möglichst wenig Abrieb bei den Brennstoffen erzeugen, da dadurch Feinanteil vermindert wird. Außerdem sollte ein Temperatursensor im Feuerraum vorhanden sein, weil die Ofensteuerung damit auch die häufig wechselnden Pellet-Schüttdichten besser ausgleichen kann. Auch die zeitlich optimale Zufuhr des Brennstoffes ist ein entscheidender Faktor für eine möglichst emissionsarme Verbrennung. „Außerdem sind die Isolierung des Feuerraums, die Geometrie der Brennerschale sowie die Anordnung und Dimensionierung der Luftdüsen entscheidend, um eine emissionsarme Verbrennung der Pellets zu gewährleisten“, so Robert Mack weiter. Bei den ebenfalls untersuchten Pellet-Zentralheizungskesseln war der Einfluss der analysierten Brennstoffparameter im Vergleich zu den Pelletöfen nur gering.

Die Forschungsarbeiten fanden im Rahmen des Projekts „FuturePelletSpec“ statt und wurden gefördert vom Bayerischen Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten (StMELF). Das TFZ arbeitete hierfür mit Vertretern aus Industrie (Deutsches Pellet Institut) und Forschung (BIOS Energiesysteme GmbH) zusammen.

Quelle

TFZ / Technologie- und Förderzentrum im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe 2022

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