NOSMOG (Entwicklung eines emissionsarmen und effizienten Energiemodul mit Biomasse)

• Forschungsstelle: BAFU
• Projektnummer: UTF 370.04.11

Schlüsselwörter (Deutsch)

Verbrennungstechnik, Kleinfeuerungen, Wirkungsgrad, Staubemissionen, Heizwert

Kurzbeschreibung (Deutsch)

In den letzten Jahren wurden bedeutende Verbesserungen in der Verbrennungstechnik der Biomasse für Kleinfeuerungen erreicht. Der feuerungstechnische Wirkungsgrad liegt heute durchschnittlich bei 90%, die Staubemissionen unter 50 mg/nm3 bei optimalen Voraussetzungen. Für Holzpellets wurden in den letzten Jahren sogenannte kondensierende Kessel auch für den kleinen Leistungsbereich (5-30 kW) realisiert. Der Wirkungsgrad wurde hier „nur“ um 5-6 %-Punkte verbessert, auch weil der Taupunkt bei Teillast oft so tief ist, dass keine Kondensation stattfindet. Diese Systeme brauchen in der Regel zusätzliches Frischwasser für die Spülung der Kondensationswärmetauscher.

 

Mit dem neuen auf dem AirModul1 basierenden Konzept von NOSMOG sind weitere, deutliche Verbesserungen in der Effizienz  und Lufthygiene im Kleinleistungsbereich in der Haustechnik zu erwarten. NOSMOG ist als kompaktes Biomasse-Energiemodul für Gebäude (EFH bis Gewerbehäuser, für Keller oder Wohnbereich) zu verstehen, in dem Lüftung und Kamin eine Einheit bilden. Mit NOSMOG können durch geschickte Luftführung und Entwärmung der Verbrennungsgase Abgastemperaturen knapp über der Aussentemperatur erreicht werden. Dies entspricht einem Wirkungsgrad von beinahe 100% bezogen auf den oberen Heizwert. Zusätzlich wird mit Hilfe des Kondensats in den Abgasen eine Selbstbefeuchtung und Rauchgaswäsche erreicht.

Ergebnisse gemäss Vertrag (Deutsch)

1. Erstellung Prototyp des Energiemoduls NOSMOG (Meilenstein 1)

2. Durchführung Testbetrieb mit Einsatz von mindestens drei unterschiedlichen Qualitäten von Holzpellets

3. Daten zum feuerungstechnischen Wirkungsgrad (Ziel: mindestens 98%)

4. Bestimmung des Abscheidegrades und Daten zu den Feinstaubemissionen (Ziel:
weniger als 20 mg/nm3; Messmethode gravimetrisch)

5. Redaktion eines Schlussberichtes mit Darstellung der Ergebnisse aus 1. bis 4.

6. Bereitstellung von Textbausteinen und Illustrationen für die Erstellung eines Publikums-Factsheets

7. Präsentation der Ergebnisse an einem wissenschaftlichen Kolloquium beim BAFU mit entsprechender Power-Point Darstellung

Projektziele (Deutsch)

Realisierung eines Prototyps des Energiemoduls NOSMOG und Durchführung eines Testbetriebes mit Reduktion der Feinstaub-Emissionen auf weniger als 20 mg/nm3 und Erhöhung des feuerungstechnischen Wirkungsgrades auf mindestens 98%.

Beschreibung der Resultate (Deutsch)

NOSMOG ist das kompakte Biomasse-Energiemodul für Gebäude (EFH bis Gewerbehäuser, für Keller oder Wohnbereich) in dem Lüftung und Kamin integriert sind. Mit NOSMOG können durch geschickte Luftführung und Entwärmung der Verbrennungsgase Abgastemperaturen knapp über der Aussentemperatur, also Wirkungsgrad beinahe 100% bezogen auf den Oberen Heizwert, erreicht werden. Zusätzlich wird mithilfe des Kondensats in den Abgasen eine Selbstbefeuchtung und Rauchgaswäsche erreicht. Ein Elektrofilter ist in NOSMOG eingebaut.

Mit der Kombination vom Kondensat und Elektrofilter werden die Partikel-Emissionen im Abgas stark reduziert.

Realisierung eines Prototyps des Energiemoduls NOSMOG und Durchführung eines Testbetriebes mit Reduktion der Feinstaub-Emissionen auf weniger als 20 mg/nm3 und Erhöhung des feuerungstechnischen Wirkungsgrades auf mindestens 98%.

Im Nassbetrieb (Abgase gesättigt) betragen die Partikel-Emissionen am NOSMOG-Austritt durchschnittlich 4 mg/nm³ (13% O₂) mit einem Abscheidegrad von 97%, im Trockenbetrieb 15 mg/nm³ (13% O₂) mit einem Abscheidegrad von 81%.
Der feuerungstechnische Wirkungsgrad liegt zwischen 97 und 103 % und beträgt durchschnittlich 101 %. Die berechneten thermischen Verluste durch die Kaminwand liegen zwischen 4-5 % und wurden in der Berechnung des Wirkungsgrads berücksichtigt.

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

Die Resultate in diesem Projekt zeigen, dass das Konzept von NOSMOG vor allem für Biomasse-Feuerungen die Partikel-Emissionen stark senken und die Energieausbeute wesentlich verbessern könnte. Dies gilt auch für Stückholz-Öfen, bei denen auch die problematischen Start-und Schlussphasen verbessert werden können.
Gelingt es eine kostengünstige Lösung zu realisieren, so kann NOSMOG ein wichtiges Bauelement in der Gebäudetechnik werden, in dem Abgas-  und Lüftungsverluste sowie Partikelemissionen reduziert werden können. Die Vorteile der dezentralen, bedarfsgesteuerten Holzfeuerung ohne den Nachteil der Feinstaubemission können damit zum Tragen kommen.

Weiteres Vorgehen (Deutsch)

Weitere notwendige Schritte für dessen Realisierung sind:

 

• Planen und Herstellung eines einsatztauglichen Prototyps

• Labor-Messungen

• Messungen im Alltag-Gebrauch

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Keine