Rund 15 Millionen Öfen und Feuerungsanlagen für Holz gibt es in Deutschland. Trotz großer Fortschritte in der Verbrennungstechnologie haben die Feinstaubemissionen aus der Holzfeuerung in den letzten Jahren stark zugenommen. Die Bundesemissionsschutzverordnung (1. BlmSchV) schreibt seit 2015 eine drastische Senkung der Partikelemissionen aus holzgefeuerten Heizkesseln vor. Unter Leitung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) entwickelte ein Industriekonsortium den Carola®-Abscheider als hochwertiges und preiswertes Produkt zur Emissionsminderung.

In deutschen Haushalten Ein- und Mehrfamilienhäusern werden die Feuerungsanlagen zu ca. 45 % der erneuerbaren Wärme mit fester Biomasse wie Scheitholz oder Holzpellets befeuert. In Zukunft soll mit Biomasse noch stärker geheizt werden. Allerdings erzeugen die derzeit eingesetzten Biomassefeuerungsanlagen gesundheitsschädliche Feinstaub-emissionen. Genau hier setzt „Carola“ an. Ziel des Vorhabens Carola (FKZ-Nr. 03KB083) war die Entwicklung und Demonstration eines elektrostatischen Feinstpartikelabscheiders, der optimal an Biomassekessel angepasst ist. Durch hohe Abscheidegrade sollten die Staubemissionsgrenzwerte der 1. BlmSchV bei Brennstoffen unterschiedlicher Qualität sicher unterschritten werden. Gefördert in dem Programm „Energetische Biomassenutzung“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) arbeitete das KIT in dem Vorhaben seit 2013 mit der CCA – Carola Clean Air GmbH und dem Kesselhersteller HDG Bavaria GmbH zusammen.

„Nach zwei Jahren der intensiven Forschung, Entwicklung und Erprobung im Verbundprojekt zieht die CCA eine positive Bilanz. Mit Hilfe eines optimierten sogenannten Carola®-Abscheiders, der nahtlos mit der Kesseltechnologie zusammenarbeitet, konnten die Ziele erreicht werden“, so Dr. Hans P. Rheinheimer, Geschäftsführer der CCA.

Innerhalb des Projekts wurde der als Einzelgerät entwickelte Carola®-Abscheider an einen modernen, holzbefeuerten Heizkessel, wie er in derzeit in zahlreichen Familienhäusern steht, adaptiert. Die Herausforderung war es, die zukunftsweisende Carola®-Technologie vor allem kosteneffizient mit dem Kessel zu verbinden. Hierfür waren zahlreiche Auslegungsversuche an industriellen Testständen sowie konstruktive Anpassungen der mechanischen und elektrischen Schnittstellen notwendig. Die optimale Bauweise wurde anhand mehrerer Prototypen von verschiedenen Kessel-Abscheider-Kombinationen identifiziert. An Prüfständen und in Feldversuchen mit Dauerbetrieb sowie unter verschiedenen Betriebsbedingungen konnte erneut ein stabiles Betriebsverhalten des patentierten Carola®-Abscheiders demonstriert und nachgewiesen werden. “Durch die Kombination der optimalen Verbrennungstechnologie unserer Kessel mit dem Carola® Abscheider werden die Grenzwerte der 1.BImSchV auch bei wechselnden Brennstoffqualitäten sicher eingehalten“ betont Martin Ecker Geschäftsführer der HDG Bavaria GmbH.

In Hinblick auf die industrielle Serienfertigung wurden beim Bau einer Kleinserie das Fertigungsverfahren sowie die Herstellungskosten optimiert. Die adaptierte Bauweise hat sich als zukunftsweisende Lösung für Kesselhersteller und Anwender erwiesen: „Der Trend zu niedrigeren Grenzwerten wird sich langfristig weiter fortsetzen. Wir leisten unseren Beitrag zur Entwicklung zukunftssicherer und bezahlbarer Biomasseheizkessel“, erklärt Dr. Hanns-Rudolf Paur, wissenschaftlicher Leiter des Verbundvorhabens. Die erstmalige Serien-produktion des Carola®-Abscheiders, ist ein Meilenstein auf dem Weg der Weiterentwicklung zur Marktreife. Die im Verbundvorhaben erzielten Forschungsergebnisse legten zudem den Grundstock für die kürzlich erfolgte allgemeine bauaufsichtliche Zulassung (Z-7.4-3504) des Carola-Abscheiders durch das Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt).


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Quelle: Informationsdienst Wissenschaft e. V. / Deutsches Biomasseforschungszentrum (11/2015)