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Forschungsstelle
BAFU
Projektnummer
UTF 555.13.17
Projekttitel
NOSMOG IV (Emissionsarmes effizientes Energiemodul für Biomasse-Feuerungen NOSMOG – Phase 4)

Texte zu diesem Projekt

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Schlüsselwörter
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Kurzbeschreibung
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Ergebnisse gemäss Vertrag
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Projektziele
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Beschreibung der Resultate
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Umsetzung und Anwendungen
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Weiteres Vorgehen
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Erfasste Texte


KategorieText
Schlüsselwörter
(Deutsch)
Holzfeuerung, energieeffizient, Stückholzfeuerung, Partikel, Emissionen, Verbrennungstechnik, Biomasse, Kamin, Heizsystem, Lüftungssystem, NOSMOG, Elektrofilter, Feinstaub, PM, Abgas, Kondensat
Kurzbeschreibung
(Deutsch)

Die Feinstaubproblematik ist nach wie vor im Fokus von Industrie und Behörden. Die Gesundheitskosten stehen im direkten Zusammenhang mit der Partikelfracht (Feinstaub) in der Luft. Holz und Biomasse gelten als CO2-neutral und können einen wichtigen Beitrag zur Deckung des zukünftigen Energieverbrauches leisten emittieren aber Feinstaub, wenn sie als Brennstoff genutzt werden. Es ist daher unerlässlich, Massnahmen zu ergreifen, um deren Feinstaubemissionen zu reduzieren.

Bei Holzfeuerungen kann das NOSMOG System, welches aus einer multifunktionalen Abgasanlage mit Abgas-Wasser-Wärmetauscher, Abgas-Luft-Wärmetauscher, Spüldüse und Elektroabscheider besteht, helfen die Feinstaubproblematik zu entschärfen.

Durch die Entwicklung der NOSMOG Technologie in den Projekten NOSMOG I und II (vom BAFU finanzierte Projekte) und NOSMOG III (vom BFE finanziertes Projekt) konnte ein Anlagen-System geschaffen werden, dass die Feinstaubemissionen in jeder Feuerungsphase, vom Anzünden bis zum Ausbrand, nachweisslich massiv reduziert werden können. Neben den primären Partikeln werden auch die Vorläufersubstanzen für die Bildung von Sekundäraerosole durch das System NOSMOG reduziert.

Mit diesem vorliegenden Projekt soll die Wirkung des Systems NOSMOG als Pilotanlage in verschiedenen Varianten evaluiert sowie die Alltagstauglichkeit bei Endkunden über die Dauer einer ganzen Heizperiode nach der im Projekt EN-PME-TEST entwickelten Methode, welche sich an die EN 16510 anlehnt, untersucht werden.

Das Projekt wurde aufgrund des Beitragsgesuchs vom 28.04.2017 an der Sitzung der Koko UT vom 20.06.2017 genehmigt.

Ergebnisse gemäss Vertrag
(Deutsch)

1     Die Installation und die Inbetriebnahme der 5 Pilotanlagen in unterschiedlichen Varianten bezüglich Leistung, Konstruktion, Feuerungstypen und wärmetechnischer Peripherie bei 5 Endkunden ist erfolgt. Meilenstein 1.

2     Je 5 gravimetrische Partikelmessungen (1 Messung in der ersten Betriebswoche und 4 verteilt auf die Heizperiode 2017/18) sind mit der im Projekt EN-PME-TEST entwickelten Methode, bei den 5 Endkunden durchgeführt und die Messresultate belegen, dass die Partikelemissionen in jeder Feuerungsphase, vom Anzünden bis zum Ausbrand, im Durchschnitt unter 10 mg/nm³ liegen. Die Abgasmessungen erfolgen mit einem geeichten Messgerät für O2, CO2 und CO (Madur GA-21, Anapol EU-5000 oder Testo 380).

3     Durch einen Wärmezähler wird die in NOSMOG gewonnene Energie erfasst und die Messresultate dokumentiert.

4     Ein Schlussbericht mit Darstellung der Ergebnisse aus 1 bis 3 und dem weiteren Vorgehen und der Auswertung des Anlagewirkungsgrades, welcher belegt, dass dieser je nach Feuerung und Anlage 5% bis 20 % verbessert werden kann, ist redigiert und dem BAFU abgegeben.

5     Textbausteine, Illustrationen und mindestens 3 Fotografien (genauere Angaben s. Beilage 3) für die Verwendung in öffentlichen Publikationen sind bereitgestellt und dem BAFU abgegeben.

6     Eine Präsentation der Ergebnisse mit entsprechender Power-Point Darstellung ist dem BAFU abgegeben und kann auf Nachfrage beim BAFU vorgetragen werden.

Projektziele
(Deutsch)

Die Wirkung des Systems NOSMOG mit 5 Pilotanlagen in unterschiedlichen Varianten bezüglich Leistung, Konstruktion, Feuerungstypen und wärmetechnischer Peripherie wird bei 5 Endkunden über die Dauer einer ganzen Heizperiode nach der im Projekt EN-PME-TEST entwickelten Methode, untersucht.

Die Partikelemissionen sind in jeder Feuerungsphase, im Durchschnitt über alle Messungen unter 10 mg/nm³ und der Anlagewirkungsgrad kann je nach Feuerung und Anlage 5% bis 20 % verbessert werden.

Beschreibung der Resultate
(Deutsch)

Mit dem Abgas-Elektroabscheider und Wärmetauscher NOSMOG werden die Feinstaubemission von Kleinholzfeuerungen (< 70 kW) reduziert sowie deren Effizienz erhöht. Staub- und Energiemessungen wurden bei fünf Zentralheizungsanlagen (2 Stückholz-, 1 Restholz- und 2 Pelletkessel) durchgeführt.

Insgesamt wurden 82 Feinstaubmessungen durchgeführt. Pro Anlage wurden durchschnittlich 20 Feinstaubproben genommen in den diversen Feuerungsphasen: Start-, Leistungs- und Ausbrandphase.

Alle Durchschnittswerte über den ganzen Abbrand (inklusiv Start- und Ausbrandphase) bei allen Anlagen liegen zwischen 0.6 und 7.7 mg/m3 (im Normzustand) @13%O2 und damit unter dem Projektziel von 10 mg/m3 (im Normzustand) @13%O2.

Der Anteil an zusätzliche Energiegewinnung aus dem Abgas liegt bei 5%, knapp innerhalb unseres Zielbereichs von 5 % bis 20%.

Finanziell ist die Eliminierung von Feinstaub mit dem System NOSMOG jedoch noch unattraktiv, da bisher wenig monetärer Anreiz besteht, die Emissionen mit einer solchen Zusatzinstallation massiv unter die aktuellen Grenzwerte (50/100 mg/m3 (im Normzustand) @13%O2 für Pellet/Stückholz) zu bringen.

Ein Förderprogramm mit z. B. Fr 1'500 pro Installierten Elektroabscheider könnte, neben dem verbesserten Vollzug der neuen LRV-Verordnung vom 1.6.2018, deren Umsetzung beschleunigen und damit eine erhebliche Verminderung der Feinstaubemissionen bewirken.

Umsetzung und Anwendungen
(Deutsch)

Die NOSMOG-Varianten minimieren die Feinstaubemissionen und erhöhen die Energie-Effizienz. Sie können für Zentralheizungsanlagen mit einer Leistung kleiner als 70 kW angewendet werden. So z.B. bei Kessel für Stückholz, Pellet, Hackschnitzel, Holzbricketts mit händischem oder automatischem Betrieb. Für kondensierende Pelletkessel ist die NOSMOG-Variante B (box) sehr wirksam und wirtschaftlich vertretbar.

Weiteres Vorgehen
(Deutsch)

Obwohl die Resultate eine markante Reduktion der Feinstaubgehalt im Abgas aufweisen, wird die Umsetzung des NOSMOG-Systems in der nächsten Zukunft eine Herausforderung.

Die geringe zusätzliche Energiegewinnung von 5% durch die Abgaskühlung mit dem Kaminwärmetauscher und die momentan gültigen Partikel-Grenzwerte von 50 (Pelletfeuerung) oder 100 (Stückholzkessel) mg/nm3@13%O2 (nur in der Leistungsphase gemessen) setzen kaum Anreize für eine rasche Sanierung von Holzfeuerungsanlagen mit Systemen wie NOSMOG.

Ein Förderprogramm für Elektroabscheider könnte jedoch den Markt für diese Produkte anschieben. Die Autoren sehen bereits durch eine Förderung mit z. B. Fr 1'500 pro Installierten Abscheider positive Effekte auf die Anzahl installierte Geräte.