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2004-01: Erneuerbare Energien in Österreich

Thema

Feste Biomasse, vor allem natürlich Holz, ist in Österreich der wichtigste regenerierbare Energieträger zur Deckung des Wärmebedarfs. In den Zeiten des weltweiten Raubbaues an fossilen Energieträgern mag seine Bedeutung - zumindest in den Industriestaaten - vorübergehend in den Hintergrund getreten sein. Aufgrund der vorhersehbaren Erschöpfung der fossilen Energieträger einerseits und aufgrund der mit der Freisetzung von "fossilem" Kohlendioxid verbundenen Veränderung des Weltklimas andererseits, besinnt man sich heute aber wieder auf die Biomasse als Brennstoff zurück.

Wärme aus fester Biomasse

Von Josef Spitzer und Reinhard Padinger*

Nicht zuletzt ihre heimische Verfügbarkeit dürfte in Anbetracht der früher oder später unvermeidlich auf uns zukommenden Verknappung der fossilen Brennstoffe von höchster politischer Bedeutung sein.
Bei der Verbrennung fester Biomasse entsteht natürlich Rauchgas mit verschiedenen Komponenten, die beachtet werden müssen. Durch technische Entwicklungen und durch gesetzliche Vorschriften mit entsprechenden Überprüfungsmaßnahmen (Einzel- bzw. Typengenehmigungen) konnten die Biomassefeuerungen aber bis heute auf einen technischen Stand gebracht werden, bei dem Gefahren durch schädliche Emissionen auszuschließen sind.
Als Haupthindernisse für den notwendigen verstärkten Einsatz fester Biomasse zur Wärmegewinnung in Österreich, sowie auch im übrigen Europa, gelten heute noch notwendige technische Entwicklungen, vor allem in Bezug auf Bedienungskomfort und Betriebsicherheit und die bedingte Wirtschaftlichkeit der Wärmebereitstellung.

Technischer Entwicklungsstand von Biomassefeuerungen

Ein Maß für den technische Entwicklungsstand von Biomassefeuerungen sind nicht nur die Ergebnisse der Typen- bzw. Einzelgenehmigungsprüfungen, die heute jede Feuerung bestehen muss bevor sie in Betrieb genommen werden darf, sondern auch die Zufriedenheit der Nutzer im praktischen Umgang mit den Feuerungen. Ergebnisse jüngerer Nutzerbefragungen /1, 2/ zeigen hierzu ein sehr erfreuliches Bild. Die wichtigsten Ergebnisse der Befragungen in diesem Zusammenhang sind: Sowohl Einzelnutzer wie auch Bauträger bezeichnen Holzfeuerungsanlagen - nach der Beseitigung diverser "Kinderkrankheiten" und Planungsfehler in den letzten Jahren - heute im Wesentlichen als unproblematisch und technisch ausgereift. Besonders gelobt werden die Pelletfeuerungen, vor allem aufgrund der Homogenität des Brennstoffs, welche die Anlagen besonders betriebssicher macht.
Die einzelnen Verbrennungstechniken weisen allerdings in Bezug auf den technischen Entwicklungsstand gewisse Unterschiede auf, die nachstehend kurz erörtert werden.

Stückholzfeuerungen

Stückholzfeuerungen haben keine automatische Brennstoffzuführung, sondern es muss händisch eingeheizt und nachgelegt werden. Zur besseren Anpassung der erzeugten Wärme an den momentanen Wärmebedarf werden sie zweckmäßig entweder mit einem Warmwasser Pufferspeicher ausgestattet oder als Kachelöfen ausgeführt. Damit wird es bei richtiger Auslegung der Heizung im Allgemeinen möglich, den Bedienungsaufwand auf einen einmaligen Heizvorgang pro Tag zu beschränken. Hiezu kommt das Ausräumen der Asche etwa einmal pro Woche. Es gibt aber auch Stückholzfeuerungen mit vergrößerten Aschenbehältern oder mit automatischer Aschenaustragung. Weniger komfortabel in Bezug auf die Bedienung aber dafür besonders behaglich sind die sog. Kamin- oder Zimmeröfen. Sie müssen normalerweise mehrmals pro Tag nachgelegt werden.
Der Verbrennungsvorgang an sich ist bei den meisten heutigen Stückholzheizungen durch Regeleinrichtungen in Hinblick auf einen guten Ausbrand mit geringen Emissionen optimiert. Vielfach werden hierzu auch Ventilatoren eingesetzt. Moderne Stückholzkessel verfügen darüber hinaus zumeist über eine automatische Reinigungsanlage für die Kesselzüge.
In Österreich gibt es derzeit 13 Anbieter von Stückholzheizungen. Die Wärmeleistung der angebotenen Stückholzheizungen reicht von 5 bis etwa 200 kW.

Hackgut-Kleinfeuerungen

Hackgutfeuerungen sind heute durchwegs für vollautomatischen Betrieb konzipiert. Auch die Zündung erfolgt normalerweise automatisch durch ein Heißluftgebläse. Hackgut wird zwar zumeist mit in einem offenen Fahrzeug transportiert und in einen Vorratsbehälter gekippt, es gibt aber auch spezielle "Pumpwägen", aus denen das Hackgut pneumatisch ausgetragen werden kann.
In Österreich gibt es derzeit 14 Anbieter von Hackgut-Einzelfeuerungen. Der technische Entwicklungsstand der Anlagen ist hoch und sie können in Bezug auf die Betriebssicherheit als ausgereift bezeichnet werden. Allerdings können durch etwaige Fremdkörper im Brennstoff (Steine, Metallteile) ausgelöste Betriebsstörungen nicht vollständig aus-geschlossen werden.

Pelletfeuerungen

Mit den normgemäß als "Presslinge aus naturbelassenem Holz" bezeichneten "Pellets" wurden vor etwa 6 Jahren ein als Brennstoff auf dem Markt eingeführt, der gegenüber Holzhackgut folgende Vorteile aufweist:

• geringer Wassergehalt (5%)
• weitest gehende mechanische und stoffliche Homogenität
• gleichbleibende Qualität
• einfache pneumatische Förderbarkeit

Parallel mit der Einführung der Pellets wurden auch Feuerungen entwickelt, die speziell für diesen Brennstoff technisch und wirtschaftlich optimiert wurden. Es gibt auch es Anlagen, die mit zwei Brennkammern ausgestattet sind und dadurch einen wahlweisen Betrieb mit Pellets oder Stückholz ermöglichen.

Abbildung 1: Die Pellets werden mit Hilfe einer Förderschnecke vom Pelletlagerraum in den Kessel, der im Keller oder im Wohnraum steht, gefördert

Pelletheizungen bieten einen mit Öl- oder Gasheizungen vergleichbaren Komfort. Automatische Zündeinrichtungen, Ascheaustragsvorrichtungen und Reinigungseinrichtungen für den Kessel sind bereits Standard geworden. Der erforderliche Pelletlagerraum im bautechnischen Sinn ist im Fall eines Einfamilienhauses etwa gleich groß, wie für eine entsprechende Ölfeuerung.

Nahwärmeversorgungsanlagen

Biomassefeuerungen zur zentralen Nahwärmeversorgung sind heute in jeder Hinsicht als technisch ausgereift zu bezeichnen. Sie liegen im Leistungsbereich ab 500 kW aufwärts (siehe auch Abbildung 2). Der Errichtung einer solchen Anlage können u.U. praktische Gründe (z.B. Lärmbelästigung der Anrainer) entgegenstehen. Ansonsten ist der Einsatz von Biomassefeuerungen zur Nahwärmeversorgung heute ausschließlich eine Frage der Wirtschaftlichkeit der Wärmebereitstellung.

Abbildung 2: Das solarunterstützte Biomassenahwärmekraftwerk in Deutsch Tschantschendorf hat eine Kesselleistung von 600 kW und eine Kollektorfläche von 325 m². Es wurde 1994 in Betrieb genommen.

Feuerungsanlagen für Nicht-Holz-Brennstoffe

Grundsätzlich kann nahezu jede Biomasse als Brennstoff eingesetzt werden. Von Bedeutung sind insbesondere - definierte Biomasse-Reststoffe wie Nussschalen, Früchtekerne, Pressrückstände etc., Stroh, Heu und bestimmte Getreidearten (sog. "Energiekorn").
In Bezug auf das Energiepotential spielt der Einsatz von Biomasse-Reststoffen im Vergleich mit anderen Stoffen natürlich eher eine untergeordnete Rolle. Trotzdem ist die Nutzung von Biomasse-Reststoffen als Brennstoff in jedem Fall sinnvoll. Eine funktionierende saubere Verbrennungstechnik sei natürlich für jeden einzelnen Brennstoff vorausgesetzt.
Die Stroh- und Heuverbrennung ist in Österreich aufgrund der Transportkosten des Brennstoffs nur begrenzt sinnvoll. Derzeit laufende Anstrengungen zur Pelletierung von Stroh- und Heu lassen hierbei Verbesserungen erwarten. Auch technische Barrieren, vorwiegend Verschlackungsprobleme, bestehen noch bei einzelnen Anlagen.
Von zunehmender Bedeutung aber erweist sich das "Energiekorn" als Brennstoff. Österreich produziert derzeit pro Jahr etwa 9 Mio. Tonnen überschüssiges Getreide. Statt dessen könnte ein als Brennstoff geeignetes "Energiekorn" (z.B. "Tritikale") /3/ produziert werden. Der Vorteil läge in der erprobten und optimierten Produktionstechnik und den etablierten Vermarktungswegen sowie in einer Reihe von guten mechanischen Eigenschaften des "Energiekorns" als Brennstoff: Es ist homogen, riesel- und pumpfähig, mechanisch stabil und normalerweise frei von Fremdkörpern. Bestimmte verbrennungstechnischen Eigenschaften, insbesondere mögliche erhöhte Emissionen von Stickoxiden und Chlorverbindungen sind allerdings noch zu untersuchen.

Kosten der Wärme aus fester Biomasse

Die Kosten der Wärme aus Biomasse werden einerseits durch die Brennstoffkosten bestimmt. Zunächst zum Vergleich: Der Heizölpreis ist derzeit 0,041 €/kWh, jener von Erdgas 0,047 €/kWh (Stand Oktober 2001). Holzbriketts sind mit rund 0,049 €/kWh etwas teurer als Heizöl und Erdgas. Stückholz kostet zwischen 0,034 und 0,040 €/kWh und ist somit billiger. Pellets sind mit 0,034 €/kWh ebenfalls billiger. Holzhackgut ist mit ca. 0,014 €/kWh sogar signifikant billiger als Heizöl oder Erdgas.
Um die Wärmebereitstellungskosten für verschiedene Feuerungen berechnen zu können sind Kosten für die Verzinsung der Investition, Wartung, und Instandhaltung sowie eine bestimmte Nutzungsdauer anzunehmen. Bei Kleinfeuerungsanlagen können Annahmen je nach Situation und individueller Einschätzung weit auseinandergehen. Weiters ist der Nutzungsgrad der Feuerung zu berücksichtigen, der unter anderem vom "Benutzerverhalten" abhängt und daher ebenfalls sehr unterschiedlich sein kann. Dies führt zu einer großen Streubreite der errechneten Wärmebereitstellungskosten.
Eine ausführliche Analyse hiezu findet sich in /4/. Danach betragen die Wärmebereitstellungskosten einer Öl- oder Erdgasheizung derzeit 0,10 - 0,11 €/kWh. Das Heizen mit händisch beschickten Biomassefeuerungen ist unter günstigen Bedingungen ungefähr gleich teuer wie mit Öl- oder Erdgas. Unter ungünstigen Bedingungen (teurer Brennstoff, schlechter Nutzungsgrad) kann das Heizen mit händisch beschickten Biomassefeuerungen erheblich teurer werden. Das Heizen mit Hackgutfeuerungen ist heute etwa gleich teuer wie mit Öl- oder Gasfeuerungen. Unter günstigen Bedingungen (z.B. billiges Hackgut aus dem privaten Handel im ländlichen Raum) ist das Heizen mit Hackgutfeuerungen aber nur etwa halb so teuer wie mit Öl- oder Gas. Das Heizen mit Pelletfeuerungen ist etwa gleich teuer, unter günstigen Umständen aber bis zu 15% billiger als das Heizen mit Öl- und Gas.

Abbildung 3: Ergebnis der Hackschnitzelheizungserhebung, in Österreich 1986-2000 /5/

Künftige Entwicklung

Die Anzahl der Hackgut- und Pelletheizungen in Österreich wird von der Niederösterreichischen Landes-Landwirtschaftskammer regelmäßig erhoben bzw. aktualisiert /5/ (siehe Abbildung 3). Es ist ein signifikanter Anstieg des jährlichen Zuwachses an Pelletheizungen in Österreich seit dem Jahr 1997 erkennbar. Die akkumulierten Zahlen ergeben für das Jahr 2000 mehr als 7.000 installierte Anlagen. Man kann daher annehmen, dass mit Beginn des Jahres 2001 bereits die 10.000-er Grenze überschritten wurde. Der stark steigende Trend lässt auf ein längeres Anhalten dieser Entwicklung hoffen. Eine von Rakosch /1/ durchgeführte Analyse lässt bis zum Jahr 2009 rund 180.000 Pelletfeuerungen, bei einem Biomasseeinsatz von rund 900.000 t/a erwarten. Von den derzeit rund 7,9 Mio t fossilem CO₂ könnten damit ca. 1,3 Mio t (rund 16%) eingespart werden. Die kleinen Hackgutheizanlagen bis 100 kW zeigen zwar keinen so progressiven, jedoch zumindest stetigen Zuwachs von derzeit rund 2000 Anlagen pro Jahr.
Die Zukunft der Wärme aus fester Biomasse ist aus heutiger Sicht, speziell in Österreich, jedenfalls als gut einzuschätzen. Nicht nur die Umwelt sondern auch die regionale Wirtschaft werden davon erheblich profitieren. In /3/ werden die bei optimalem Ausbau der Biomasseheizungen zu erwartenden zusätzlichen Arbeitsplätze auf 15.000 bis 20.000 geschätzt.
Die Schwerpunkte der technischen Entwicklung liegen in der Verbesserung des Komforts und der Betriebssicherheit, in der weiteren Verringerung des Schadstoffausstoßes, in der weiteren Verbesserung der Effizienz und in der Verringerung der Kosten durch Entwicklung und Einsatz standardisierter Komponenten.

Literatur
/1/ Rakosch C., Hackstock R.: "Untersuchungen zum Einsatz von Holz als Energieträger am Wärmemarkt", Projekt-Endbericht, Energieverwertungsagentur (E.V.A) - Wien, September 2001
/2/ Könighofer K., et al.: "Anforderungsprofile für Biomassefeuerungen zur Wärmeversorgung von Objekten mit niedrigem Energiebedarf", Projekt Endbericht, IEF-B-01/01, Joanneum Research, Graz, Februar 2001
/3/ Landw. Fachschule Tulln: "Der Bauer als Energiewirt", Broschüre zum EU-Projekt LSDN (Local Sustainable Development Network)
/4/ Padinger R., Spitzer J.: "Pelletfeuerungen". VDI-Tagung "Thermische Nutzung von fester Biomasse", 16./17. Mai 2001, Salzburg, VDI-Berichte 1588, 2001, (105-128)
/5/ Jonas A., Haneder H.: "Zahlenmäßige Entwicklung der modernen Holz und Rindenfeuerungen In Österreich, Gesamtbilanz 1986 - 2000", Niederösterreichische Landes -Landwirtschaftskammer, März 2001

*) Univ.-Doz. Dr. Josef Spitzer ist Leiter und Dr. Reinhard Padinger ist Mitarbieter des Instituts für Energieforschung an der JOANNEUM RESEARCH ForschungsgeschellschaftmbH, Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein! [^]