Holzvergaserkessel

Prinzip des Holzvergaserkessels

Der Holzvergaserkessel ist ein Heizkessel und zwar eine Variante eines Stückholzkessels.

Der Holzvergaserkessel zeichnet sich dadurch aus, dass die einzelnen Stufen der Holzverbrennung, nämlich Holzvergasung und Holzgasverbrennung räumlich und zeitlich voneinander getrennt stattfinden. Dadurch werden (im Vergleich zu anderen Festbrennstoffkesseln) sehr niedrige Schadstoffemissionen und ein sehr hoher Wirkungsgrad erreicht.

Technik des Holzvergaserkessels

Das Holz wird dem Heizkessel chargenweise zugeführt und durch die im Betrieb entstehende Verbrennungswärme kontinuierlich vergast.
Der Kessel ist durch eine Brennerplatte aus feuerfester Keramik in eine Ober- und eine Unterkammer geteilt. In der Oberkammer liegt das Stückholz auf der Brennerplatte geschichtet. Die Oberkammer ist, abgesehen von der Einfüllöffnung, nach oben hin geschlossen.
Wird der Kessel angefeuert, so verdampft durch die Wärme des brennenden Holzes zunächst die Feuchtigkeit aus dem Holz, ihm wird also die Restfeuchte entzogen. Erst danach setzt die Holzvergasung ein. Die leichten Gas-Bestandteile werden bereits oberhalb der Brennerplatte vorverbrannt. Die Verbrennungsgase gelangen dann mit den noch unverbrannten Gasbestandteilen durch die auf der Brennerplatte liegende glühende Holzkohle nach unten in eine Brennkammer, wo auch die schwer brennbaren Anteile der Holzgase bei hohen Temperaturen um 1100 °C ebenfalls verbrannt werden. Die Abgase werden dann aus der unteren Brennkammer außen vorbei an der oberen Brennkammer oben zum Abgasanschluss geführt.
Die auffällige Besonderheit des Holzvergaserkessels ist, dass das Brenngut nach unten hin abbrennt und die heißen Verbrennungsabgase unten im Ofen produziert werden. Ein Ofen dieser Bauart wird deshalb auch Sturzbrandofen genannt.
Da heiße Gase die Bestrebung haben, nach oben und nicht nach unten zu strömen, kann der natürliche Kamineffekt nicht genutzt werden. Ohne Gebläse, das die Verbrennungsgase in die Unterkammer und weiter zum Abgasanschluss befördert, würden sich die heißen Abgase in der oberen Brennkammer stauen und der Ofen würde ausgehen oder ließe sich schon nicht anfeuern. Im Betrieb würde der Kamineffekt stark beeinflusst von der Gasdurchlässigkeit und Menge der Brennraumfüllung, der Luftdurchsatz wäre damit schwer zu regeln. Daher werden Holzvergaserofen mit einem (meist elektrisch angetriebenen) Gebläse betrieben. Je nach Bauart befindet sich ein hitzefester Saugzugventilator im Abgasstrom oder ein Druckgebläse in der Frischluftzufuhr.
Wie bei jedem Ofen zur Holzverbrennung teilt sich die Zufuhr der Verbrennungsluft in Primär- und Sekundärluft. Die Primärluft wird der Oberkammer zugeführt, mit ihr wird die Vergasung und damit die Kesselleistung gesteuert. Die Sekundärluft wird dem Holzgas in der Unterkammer zu dessen vollständiger Verbrennung zugeführt. Die Optimierung der Primär- und Sekundärluftzufuhr erfolgt stets getrennt. Die Luftmengen werden je nach Hersteller und Bauart manuell eingestellt oder elektronisch geregelt. Bei Kesseln mit elektronischer Regelung werden entweder nur der Saugzugventilator bzw. das Druckgebläse drehzahlgeregelt, oder zusätzlich die Menge der Sekundärluft geregelt, wozu der Restsauerstoffgehalt der Abgase permanent mit einer Lambdasonde gemessenen werden muss.

Wie alle Holzheizkessel benötigt auch ein zur Wassererwärmung dienender Holzvergaserkessel eine Rücklaufanhebung, damit die Bildung aggressiver Kondensate und Teerablagerungen bei Rücklauftemperaturen unter 55 °C vermieden werden. Zudem ist er wie alle Feststoffbrennkessel mit einer thermischen Ablaufsicherung versehen.

Pufferspeicher

Für Holzkessel über 15 kW Leistung ist in Deutschland nach der Bundesimmissionsschutzverordnung (BImSchV) ein Puffer vorgeschrieben. Dieser dient sowohl dem Umweltschutz, da der Kessel stets bei Nennlast, also im optimalen Betriebszustand, arbeiten kann, als auch dem Komfort, da der Kessel nicht ständig angefeuert bleiben muss, sondern nur bedarfsweise zum Aufheizen des Pufferspeichers in Betrieb genommen wird. Die Puffergröße nach BImSchV muss mindestens 25 l je kW Kesselleistung betragen. In der Praxis sollte sie aber oberhalb 50 l je kW Kesselleistung liegen, die Förderrichtlinien der BAFA verlangen mind. 55 l/kW.^[1] Erst ab dieser Größe wird auch der entsprechende Komfort erreicht. Dazu sollte auch die Kesselleistung nicht zu klein gewählt werden, um vernünftige Pufferaufheizzeiten zu erreichen und auch im Hochwinter sowohl direkt ausreichend Heizleistung abnehmen als auch die Puffer aufheizen zu können. Ein Richtwert ist: Leistung eines Öl-/Gaskessels nach herkömmlicher Berechnungsart + >50%.

Förderungen

Deutschland: Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) gab für den Einbau von Scheitholzvergaserkesseln und anderen Biomassebrennern Zuschüsse. Seit dem Sommer 2010 werden für reine Holzvergaserkessel keine Zuschüsse mehr vergeben. Daneben sind über die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) an entsprechende Bedingungen geknüpfte zinsgünstige Kredite erhältlich. Auch Länder und Kommunen bieten gelegentlich einschlägige Fördermittel an.

Siehe auch

• Holzheizung
• Pelletheizung

Weblinks

• BAFA: Zuschüsse für Erneuerbare Energien

Einzelnachweise

1. ↑ bafa.de