NOSMOG Phase II (Emissionsarmes effizientes Heiz- und Lüftungssystem auf Holzbasis)

• Forschungsstelle: BAFU
• Projektnummer: UTF 457.13.13

Schlüsselwörter (Deutsch)

Holzfeuerung, Energieversorgung, energieeffizient, Stückholzfeuerung, Partikel, Emissionen, Verbrennungstechnik, Biomasse, Kamin, Heizsystem, Lüftungssystem, NOSMOG, Elektrofilter, Feinstaub, PM, Abgas, Kondensat, Wirkungsgrad

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Gegenwärtig spielt die Holz-Feuerung eine beträchtliche Rolle in der Energieversorgung bei Wohn- und Bürogebäuden. So kann eine Holz-Feuerung allein oder in Kombination mit anderen Systemen wie einer Klein-Wärmepumpe den Wärmebedarf eines energieeffizienten Gebäudes vollständig decken.

Leider sind jedoch die Holz-Feuerungen, vor allem Stückholzfeuerung, in der letzten Zeit aufgrund der Partikel-Emissionen zunehmend in Verruf geraten obwohl in den letzten Jahren bedeutende Verbesserungen in der Verbrennungstechnik von Biomasse für Kleinfeuerungen erzielt wurden. Zudem bildet ein Kamin nach wie vor in der Gebäudehülle eine energetische Schwachstelle und deren Beseitigung ist mit zusätzlichen Investitionen verbunden.

Das kompakte Heiz- und Lüftungssystem NOSMOG für Gebäude kann diese Nachteile beheben durch eine innovative Kombination von Lüftung, Kamin und Elektrofilter.

Mit dem im Jahr 2012 realisierten ersten Projekt «NOSMOG» (UTF 370.04.11) wurden vielversprechende Resultate erreicht. Die damals getestete NOSMOG-Einheit konnte die Feuerungseffizienz bedeutend erhöhen und die Partikel-Emissionen stark reduzieren. Das gegenwärtige Projekt NOSMOG Phase II soll das neue Heiz- und Lüftungssystem zur Marktreife fertig entwickeln.

Ergebnisse gemäss Vertrag (Deutsch)

1     Erstellung des serientauglichen Prototyps des Heiz- und Lüftungssystem NOSMOG.

2     Erstellung des serientauglichen, kostengünstigen Elektrofilters für den Prototyp des Heiz- und Lüftungssystem NOSMOG. (Meilenstein 1).

3     Durchführung von Energie- und Abgas-Messungen am Heiz- und Lüftungssystem NOSMOG Prototyp mit Elektrofilter unter Einsatz von mindestens je drei unterschiedlichen Qualitäten von Holzpellets und Stückholz.

4     Daten zum feuerungstechnischen Wirkungsgrad. Ziel: mindestens 100% bezogen auf den unteren Heizwert

5     Daten zu den Feinstaubemissionen. Ziel: weniger als 15 mg/nm3. (Meilenstein 2).

6     Konzept zur fachgerechten Entsorgung des Kondensates

7     Redaktion eines Schlussberichtes mit Darstellung der Ergebnisse aus 1 bis 6

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

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

Projektziele (Deutsch)

Realisierung eines serientauglichen Prototypen des Heiz- und Lüftungssystems  NOSMOG mit Elektrofilter für marktübliche Pellet- und Stückholzöfen mit Reduktion der Feinstaub-Emissionen auf weniger als 15 mg/nm³ über die ganze Abbrand-Dauer und die Erhöhung des feuerungstechnischen Wirkungsgrades auf mindestens 100% bezogen auf den unteren Heizwert.

Beschreibung der Resultate (Deutsch)

NOSMOG ist das kompakte Modul für Biomasse-Feuerungen für Gebäude in dem Lüftung, Wasserwärmer, Kamin und Elektrofilter integriert sind. NOSMOG reduziert die Staubemissionen auf unter 1 mg/nm³ @13%O2, erhöht der Wirkungsgrad der angeschlossenen Feuerung über 100% bezogen auf den Unteren Heizwert und kann in die Gebäudelüftung integriert werden.

Der Zweite Prototyp des Systems NOSMOG wurde in diesem Projekt realisiert und im Forschungslabor des Ökozentrums in Langenbruck getestet.

Die Staubemissionen werden durch NOSMOG  in allen Betriebsphasen massiv reduziert. Selbst bei sehr schlechter Verbrennung über mehrere Stunden konnten kaum Staubemissionen nach dem System NOSMOG detektiert werden. In der Regel unterschritten die Staubkonzentrationen im Abgas nach dem System NOSMOG die Messgrenze der verwendeten Messmethoden (EN16510, Testo 380).

Das System NOSMOG reduziert neben den Staubemissionen auch die SOA-Emissionen (Sekundäre Organische Aerosole-Emissionen) deutlich. Der Hauptgrund für die Reduktion der SOA-Vorläufersubstanzen ist die Abkühlung der Abgase und das gleichzeitige Entfernen der kondensierten Substanzen mit dem Elektroabscheider.

NOSMOG erhöht den Wirkungsgrad der angeschlossenen Feuerung gemittelt über alle Versuche auf über 100% (Bezogen auf Hu). Bei Pellet beträgt er nach NOSMOG 103 bis 106%, beim Stückholz durchschnittlich 97%.

NOSMOG kann auch kostengünstig als Zuluft- und Abluftkanal für die Gebäudelüftung genutzt werden.

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

Die Resultate in diesem Projekt zeigen, dass der zweite Prototyp von NOSMOG die Partikel-Emissionen von Biomasse-Feuerungen stark senken oder eliminieren kann. Auch die Energieausbeute wird wesentlich verbessert. Dies gilt insbesondere auch für Stückholz-Öfen, bei denen die problematischen Start-und Nachlegephasen verbessert werden können.

Daher kann NOSMOG ein wichtiges Bauelement in der Gebäudetechnik werden, in dem Abgas-  und Lüftungsverluste reduziert und Partikelemissionen eliminiert werden können.

Die Vorteile der dezentralen, bedarfsgesteuerten und regenerierbaren Holzfeuerung ohne den Nachteil der Feinstaubemission können damit zum Tragen kommen.

Die am Projekt beteiligten Industriepartner arbeiten intensiv an der Kommerzialisierung des Produkts, um die genannten Anwendungen zu realisieren.

Weiteres Vorgehen (Deutsch)

Die weiteren Schritte zu einem Marktreifen Produkt NOSMOG beinhalten:

• Patentierung des Systems NOSMOG.
• Produkt-Zertifizierung.
• Serien-Prototypen planen und bauen.
• Durchführung von Feld-Langzeit-Tests bei 3 bis 5 Anlagen.
• EU-Partner für Produktion und Vertrieb suchen.

 Die sehr guten Resultate können Impulse im Bereich der Emissionsminderungsmassnahmen liefern.

Die Erkenntnisse von NOSMOG können in diesem Zusammenhang eine wichtige Rolle spielen.

Folgende Punkte stehen zur Diskussion:

 Wird das Staub-Problem durch NOSMOG teilweise verlagert? Die Kondensat-Thematik sollte mit Spezialisten aus dem Bereich Abwasser diskutiert werden.

• Welches sind die chemischen/physikalischen Gründe für die fast vollständige Beseitigung der Partikeln? Das System NOSMOG sollte weiter analysiert werden um das Zusammenspiel der verschiedenen Komponenten im Detail zu verstehen.
• Wo sind die Grenzen von NOSMOG?
• Kann NOSMOG auch bei grösseren Leistungen kosteneffizient eingesetzt werden? Es sollte geprüft werden mit welchem Aufwand NOSMOG an grössere Anlagen adaptiert werden kann.
• Kann NOSMOG als Massnahmen zur Feinstaubreduktion gefördert werden?

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Keine