Damit die Luft rein bleibt

Die seit März 2011 geltenden Anforderungen der novellierten 1. BImSchV erfassen erstmals auch Kleinfeuerungsanlagen über 4 kW Nennwärmeleistung. Noch sind die Auswirkungen auf bestehende Anlagen ohne Konsequenz. Sie dürfen auf jeden Fall unverändert bis zum 1. Januar 2015 weiter betrieben werden. Ab diesem Datum gelten auch für neu installierte Anlagen die schärferen Grenzwerte einer 2. Stufe der Novellierung. Mit einer wirksamen Abgasreinigung allerdings ist ein Weiterbetrieb der Altanlagen möglich. Wir stellen die wichtigsten Systeme vor.

Aus Sicht des Klimaschutzes (CO₂-Reduzierung) und der Ressourcenschonung gilt die Holzfeuerung wegen der nachhaltigen Waldbewirtschaftung in Deutschland, der regionalen Verfügbarkeit (Wegfall von Transportwegen) und wegen des geringen Verarbeitungsaufwandes als eine ökologische Alternative zur Wärmeerzeugung. Andererseits emittieren Holzfeuerungsanlagen weitaus mehr Schadstoffe als beispielsweise eine moderne Gasheizung. Einer dieser Schadstoffe sind Feinstäube (Rußpartikel), die im Verdacht stehen, über die Atemwege den menschlichen Organismus zu schädigen. Besonders gefährlich sollen dabei die lungengängigen Feinstäube mit einer Partikelgröße < 2,5 µm sein. Die wachsende Nutzung biogener Brennstoffe würde zu einem starken Anstieg der Staubemissionen führen. Deshalb hat die EU eine Feinstaubrichtlinie erlassen, die in Deutschland zur Novellierung der 1. BImSchV führte. Somit wurden wirkungsvolle Maßnahmen zur Senkung der Feinstaubemissionen aus Feuerungsanlagen veranlasst.
Bei nicht automatisch geregelten handbeschickten Kleinfeuerungsanlagen für Stückholz gibt es zwei ganz entscheidende Einflussgrößen für die Staubemissionen. Zum einen ist es die Qualität des verwendeten Brennstoffes, denn sie ist generell problematisch, da Scheitholz kaum normiert werden kann. Zum anderen ist es der Bediener, mit einem evtl. unsachgemäßen Anfeuern und einer unsachgemäßen Zuluftregulierung. Beide Faktoren sollen durch die in der novellierten Verordnung vorgesehene Beratungspflicht der Betreiber berücksichtigt werden. Ein weiterer wesentlicher Teil der überarbeiteten BImSchV bezieht sich mehr auf die Feuerstätten selbst. Zwar konnten in diesem Bereich allein durch konstruktive Weiterentwicklung der Brennraumgestaltung sowie der Zuluft-Zuführung und der Abgasführung in den letzten Jahren schon bedeutende Verbesserungen erzielt werden. Durch nachgeschaltete Einrichtungen zur Abgasfilterung bzw. Staubabscheidung waren doch erst Emissionsreduzierungen um bis zu 90 % unter Laborbedingungen möglich. Inzwischen hat die Industrie – vornehmlich die mit den Abgasleitungen beschäftigten Hersteller – gleich eine ganze Reihe teils sehr unterschiedlicher technischer Einrichtungen entwickelt. Im Wesentlichen handelt es sich dabei um Fliehkraftabscheider, Filternde Abscheider, elektrostatische Abscheider, Abgaswäscher, Abgaskatalysatoren sowie um Abgaskondensatoren.
Die Aufgabe der letztgenannten Produktart ist zwar in erster Linie eine Nutzung der im Abgas enthaltenen Wärme, wodurch die Feuerstätte quasi nachträglich zu einem hoch effizienten Brennwertgerät wird. Allerdings werden bei der Auskondensation an den Wärmetauscherflächen zugleich im Abgas enthaltene Feinstaub­partikel abgeschieden, die entweder durch eine periodische Nassreinigung im Sprühverfahren oder aber durch Selbstreinigung des Wärmetauschers eliminiert werden. Eine beachtliche Zahl der vorgenannten technischen Einrichtungen ist mittlerweile marktreif oder sogar schon auf dem Markt erhältlich. Wir stellen nachfolgend die wichtigsten Systeme mit ihren Vor- und Nachteilen vor*.

Die wichtigsten Staubabscheider-Systeme im Vergleich
Voraussetzungen für einen wirksamen und störungsfreien Betrieb sind aber immer folgende Punkte:

• Der Staubabscheider ist korrekt einzusetzen,
• Staubabscheider können nicht die Probleme schlecht eingestellter oder gewarteter Feuerungen lösen,
• Filter, Brennstoff und Feuerung müssen zueinander passen.

Messtechnische Schwierigkeiten vor Ort
1. Die Umsetzung der 1.BImSchV und vorgezogenen Anforderungen mit vorhandener Messtechnik ist problematisch. Zurzeit sind nicht einmal von Schornsteinfegern handhabbare und für diese Vor-Ort-Messungen zugelassene Analysegeräte auf dem Markt verfügbar. Der Einsatz spezieller Laboranalysegeräte aus dem Kraftwerksbereich, die für diese Aufgaben grundsätzlich geeignet wären, ist wegen der erheblichen Kosten nicht praktikabel.
2. Es sind falsche Messresultate möglich, z.B. negative Staubmessungen (Staubzunahme) bei Einsatz von (elektrostatischen) Staubabscheidern. Das liegt u.a. daran, dass die Feinstaubverteilung im Abgasstrom sehr inhomogen ist. Durch die Ioni­sation der Staubpartikel kommt es beispielsweise zu einer Häufung von Partikeln zu gröberen Partikeln. Diese bilden sich jedoch unregelmäßig und landen „bröckchenweise“ im Messfilter, weshalb je nach Messzeitpunkt sogar hinter dem Abscheider eine höhere Partikeldichte gemessen werden kann als davor. Außerdem setzen sich die Messsonden schnell zu. Zuverlässige Ergebnisse sind daher in der Regel nicht durch Einzelmessungen zu gewinnen, sondern es sind Messkampagnen erforderlich.
3. Die Ergebnisse mit gravimetrischen Messmethoden sind schlecht reproduzierbar. Das folgt aus dem vorgenannten Punkt.
4. Bisherige Referenzmessung vor Ort bei der Förderung durch die KfW ist zu aufwendig. Dafür wären (siehe Punkt 1) zurzeit außerordentlich aufwendige Laboranalysegeräte erforderlich, die auch nur von speziell geschultem Personal bedient werden können. Aus diesem Grund bewegt man sich zurzeit in einer Grauzone, denn konkret ist der Vollzug der Messungen nach BImSchV zurzeit ausgesetzt. Das gilt auch für vereinzelte Städte wie Aachen, die mit einer eigenen Initiative die 2. Stufe der BImSchV-Novelle offiziell schon vorgezogen haben.

Fazit
Es gibt heute schon eine ganze Reihe effektiver technischer Einrichtungen zur Feinstaubreduzierung für unterschiedlichste Einsatzzwecke und Leistungsbereiche. Dass sie bislang noch nicht in nennenswerten Stückzahlen verkauft wurden, dürfte vor allem daran liegen, dass sich praktisch alle zurzeit im Markt befindlichen Feuerstätten bis Ende 2014 auch noch „ungereinigt“ betreiben lassen. Sämtliche nachgerüsteten Reinigungssysteme setzen eine erhebliche Investitionsbereitschaft auf Betreiberseite voraus, die ohne gesetzlichen Zwang nur selten gegeben ist. Dabei sind einige dieser Systeme schon heute förderfähig (siehe Textkasten „Förderungen und Zulagen“).

Autor: Martin Henze

*) Ein besonderer Dank an Dipl.-Ing. Tobias Böhm, Leiter Forschung und Entwicklung bei der Schräder Abgastechnologie GmbH, dessen Vortrag auf dem 3. Zukunftsforum Abgastechnik in Bad Wildungen den wesentlichen „Input“ für diesen Beitrag lieferte.

Förderungen und Zulagen
Einige Reinigungssysteme sind heute schon förderfähig. Hier eine kurze Zusammenfassung der BAFA und der KfW:

Bundesanstalt für Ausfuhrkontrolle (BAFA):

• Leistungsbereich < 100 kW,
• pauschaler Zuschuss: 500 Euro,
• Bestand- und Neuanlagen,
• Funktion und Wirksamkeit des Filters muss von einer unabhängigen, fachlich anerkannten Einrichtung geprüft und dokumentiert werden, z.B. dem TÜV oder einer öffentlichen Forschungseinrichtung,
• nicht förderfähig sind Fliehkraftabscheider wie Zyklone oder Multizyklone.

Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW):

• Leistungsbereich > 100 kW,
• Tilgungszuschuss 20 Euro/kW,
• nur für Neuanlagen,
• Finanzierung muss durch KFW erfolgen.