Neue Sensor-/Verbrennungsluft-Regelung verspricht weniger Feinstaub aus Pelletöfen

(19.3.2015; ISH-Bericht) Es ist eine Mär, dass Heizen mit dem Naturprodukt Holz per se besonders umweltfreundlich ist. Natürlich bietet der Rohstoff viele Vorzüge - wie z.B. regionale Verfügbarkeit und CO₂-Neutralität -, doch die Verbrennung kann für Mensch und Umwelt durchaus problematisch sein. Der Gesetzgeber hat das erkannt und die bereits seit 2010 geltende Verordnung zum Bundesimmissionsschutzgesetz (BimSchV) zum 1. Januar 2015 nochmals verschärft. Neue so genannte Klein-Holzfeu­erungsanlagen, also Pellet- oder Kaminöfen für Wohnung oder Keller, dürfen demzufol­ge nicht mehr als 0,04 Gramm Staub pro Kubikmeter an die Umwelt abgeben. Damit ist die Industrie gefordert, die Geräte entsprechend auszurüsten. Staubfilter sind ei­ne Variante dafür, doch diese sind mit kostspieligen Installationen verbunden. Erheb­lich smarter ist es, Feinstaub und unverbrannte Gaskomponenten gleich bei der Ent­stehung zu minimieren.

Professor Dr. Heinz Kohler (Hochschule Karlsruhe); Foto: TLB GmbH (Bild vergrößern)

Die Höhe der Schadstoffemissionen hängt davon ab, wie der Verbrennungsprozess läuft: Nur wenn die Temperatur stimmt und genügend Sauerstoff zur Verfügung steht, verbrennt das Holz fast vollständig. Eine Arbeitsgruppe um Professor Dr. Heinz Kohler vom Institut für Sensorik und Informationssysteme (ISIS) der Hochschule Karlsruhe hat ein Sensor- und Verbrennungsluft-Regelungssystem entwickelt, das den Verbren­nungsprozess in Pelletöfen optimiert und den Schadstoffausstoß damit minimiert:

• Dazu messen Sensoren kontinuierlich die Temperatur in der Brennkammer sowie den Restsauerstoffgehalt im Abgas.
• Sie melden die Daten an einen Mikroprozessor, der anhand eines am ISIS ent­wickelten Algorithmus die optimale Verbrennungsluftzufuhr regelt.

Die Kombination aus Sensoren, Algorithmus und Verbrennungsluftregelung wurde be­reits zum Patent angemeldet.  In Pelletöfen und Pellet-Heizkesseln könnte das Sys­tem bereits serienmäßig zum Einsatz kommen - tut es bislang aber (noch) nicht. Et­wa 350.000 Pelletöfen gibt es in Deutschland - ein kleiner, aber zukunftsträchtiger Markt.

Problematisch ist die etwa 15-minütige Anfahrphase

Beim Aufheizen des Pelletofens oder -Heizkessels werden überdurchschnittlich viel Feinstaub und vor allem unverbrannte toxische Gase emittiert. „Vor allem in dieser Phase können wir über die Regelung der Primär- und Sekundärluftströme die Entste­hung von Feinstaub und unverbrannten Gaskomponenten deutlich reduzieren. Auch kann auf diese Weise die Anlage besser auf Schwankungen der Pelleteigenschaften etwa in Form oder Holzart und auf Veränderungen in den Brennräumen reagieren“, erklärt Professor Kohler.

Bei der Patentierung und Vermarktung der Forschungsergebnisse unterstützt ihn die Technologie Lizenz Büro (TLB) GmbH in Karlsruhe. „Die von Professor Kohler entwi­ckelte Kombination aus Sensorik und Algorithmus sowie die darauf aufbauende Ein­stellung der Primär- und Sekundärluftströme führt zu einer deutlichen Verminderung des Schadgas- und Feinstaubausstoßes. Insbesondere vor dem Hintergrund der no­vellierten BImSchV dürfte diese Technik für die Hersteller von Pelletöfen und Pellet-Heizkesseln sehr interessant sein“, erklärt TLB- Innovationsmanager Dr.-Ing. Hubert Siller. Die TLB GmbH unterstützt Erfinder, Hochschulen und Unternehmen bei der Pa­tentierung innovativer Ideen und der Umsetzung in marktfähige Produkte.