Schlussbericht
(Deutsch)
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Bei der Verbrennung von feuchtem Holz weist die Abgaskondensation ein theoretisches Potential zur Wirkungsgradverbesserung von bis zu 30% auf im Vergleich zu Holzfeuerungen mit Zusatzwärmetauscher. Proportional zur Effizienzsteigerung gehen die Emissionen (Stickoxide, Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Partikel) sowie die Brennstoffkosten zurück. Für Partikelemissionen ist eine zusätzliche Abscheidung möglich.
Die Wirtschaftlichkeit von Heizungsanlagen mit Abgaskondensation hängt massgeblich vom Brennstoffpreis und von der Brennstofffeuchtigkeit ab. Die Abgaskondensation ist besonders vorteilhaft, wenn feuchte Brennstoffe wie z.B. Waldhackschnitzel verfeuert werden sollen. Die wichtigsten betrieblichen Parameter sind Verbrennung bei kleiner Luftüberschusszahl, tiefe Rücklauftemperatur des Heiznetzes und grosse Volllastbetriebsstundenzahl der Kondensationseinheit.
Tiefe Rücklauftemperaturen vom Wärmeverbraucher zur Heizanlage ermöglichen hohe Wirkungsgrade mit einfacher Anlagentechnik. Ist die Rücklauftemperatur tief und der Brennstoff teuer, können die Zusatzaufwendungen sogar für trockenen Brennstoff amortisiert werden. Unterschreitet die Rücklauftemperatur den Taupunkt nur wenig, kommt die Installation einer Absorptionswärmepumpe in Frage, um die Energie des Verbrennungsgases besser zu nutzen. Diese Wärmepumpentechnik hat im Vergleich zu Kompressionswärmepumpen den Vorteil, fast keinen Strom zu benötigen. Dies ist wichtig, da Strom im Vergleich zu Holz meist teuer ist, und sich daher die Investitionen für eine Kompressionswärmepumpe wegen den höheren Betriebskosten schwieriger amortisieren lassen.
Die Amortisierbarkeit der Zusatzinvestitionen hängt direkt von der Betriebszeit des Kondensators und allenfalls der Wärmepumpe ab. Wird die Abgaskondensation nicht für Volllast der Feuerung ausgelegt, sinken die Investitionskosten und steigt die Anzahl Volllastbetriebsstunden. Zudem verbessert sich der Anlagenbetrieb, da Laständerungen sich weniger auf den Kondensationsteil auswirken. Obwohl bei dieser Auslegung der Wirkungsgrad bei Volllast der Feuerungen reduziert wird, ist der Jahresnutzungsgrad nur unwesentlich tiefer, da die Betriebszeit mit Volllast der Feuerungen nur einen kleinen Teil der gesamten Betriebszeit ausmacht.
Der Wasserdampf des Verbrennungsgases kondensiert nicht nur innerhalb einer Verbrennungsanlage aus. Mischt sich das Abgas mit kälterer Umgebungsluft, kondensiert der Wasserdampf ungewollt aus; dies gilt für alle Arten von Holzheizungen. Die so entstehenden Tröpfchen sind als weisse Kondensatfahne sichtbar. Die Kondensation von Wasserdampf in der Atmosphäre kann vermieden werden, wenn das Abgas mit trockener und warmer Luft gemischt wird, bevor es das Kamin verlässt. Wenn immer möglich sollte jedoch auf eine Entschwadung verzichtet werden, da Kondensatfahnen nur eine optische Einwirkung auf die Umgebung sind und die Entschwadung immer den Wirkungsgrad senkt und zusätzliche Investitionen erfordert. Aus ökologischer Sicht ist daher das Schwergewicht auf die Information der Bevölkerung zu legen.
Die erzielbare energetische Effizienzsteigerung dank Abgaskondensation kann bei bekannter Rücklauftemperatur mit Hilfe von Diagrammen dieses Berichtes bestimmt werden. Die zulässigen Investitionen für die Abgaskondensation sind für ein Set von Randbedingungen ebenfalls dargestellt. Aus den Diagrammen und Kostenbeispielen geht hervor, dass die Abgaskondensation rentabel ist, vorausgesetzt, die Kondensationsanlage ist im Vergleich zur Spitzenlast knapp dimensioniert, so dass z.B. 3000 Volllastbetriebsstunden des Kondensationsteils erreicht werden.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
VERENUM
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Good,Jürgen
Nussbaumer,Thomas
Neuenschwander,Peter
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Englisch)
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Flue gas condensation in wood combustion plants has a theoretical potential for efficiency improvement of up to 30% for wet wood. The emissions (NOX, CO, hydrocarbons and particles) and the fuel costs are reduced with increasing efficiency and furthermore a certain particle separation can be achieved. Therefore flue gas condensation is a promising technology for for wood combustion plants if wet wood is burned. However the efficiency improvement is reduced if measures to avoid condensation in the atmosphere are necessary.
The aim of the present investigation is a technical and economic evaluation of different flue gas condensation technologies with and without measures for condensation in the atmosphere. The report describes the thermodynamics of the flue gas condensation and it gives an assessment for different processes for flue gas condensation in wood combustion plants. A method to determine the overall efficiency of in function of the operation parameters (fuel humidity, excess air, return temperature etc.) is introduced and visualized with respective diagrams. Furthermore diagrams for the evaluation of the pay back time for investments for flue gas condensation units are presented. Different processes for the prevention of condensation in the atmosphere including air pre heating for mixing with flue gas, pre heating and saturation of combustion air, implementation of compression and absorption heat pumps are described and compared.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
VERENUM
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Good,Jürgen
Nussbaumer,Thomas
Neuenschwander,Peter
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