Scheitholzvergaserkessel: Zentral heizen mit Holz

Der Scheitholzvergaserkessel steht mehr als jedes andere Heizystem für das Ideal einer regionalen Kreislaufwirtschaft. Im Sinne niedriger Kosten wird der Betreiber eines Scheitholzkessels bestrebt sein, seinen Brennstoff aus dem nächsten Wald zu beziehen. Von Bekannten, die Wald besitzen, wenn er nicht selbst welchen besitzt oder von der Forstverwaltung. Die Wertschöpfung bleibt in der Region. Das Ganze hat damit auch eine sozialökonomische Komponente.

Leistungsfähigkeit der Holzheizung

Mit dem Holzofen aus dem Baumarkt oder dem gemauerten Kamin im Wohnzimmer haben moderne Scheitholzvergaserkessel nicht viel gemein. Vielmehr sind sie ausgeklügelte High-Tech-Maschinen, die sehr effizient arbeiten. Man kann ein ganzes Haus problemlos mit einem Scheitholzkessel heizen. Was seine Leistungsfähgikeit betrifft, unterscheidet er sich in nichts von anderen Zentralheizungssystemen.

Die Kesselleistung wird, wie bei jeder anderen konventionellen Anlage auch, anhand des Wärmebedarfs festgelegt. Zentraler Unterschied: Der Kessel muss manuell mit Holz befüllt werden. Das Scheitholz wird in den Füllraum des Kessels gelegt. Der Kessel brennt die Füllung nur unten ab und das Füllgut rutscht nach. Durch eine weitere Nachverbrennung bei sehr hohen Temperaturen, für die extra Luft eingeblasen wird, gelingt ein so gründliches Ausbrennen, dass Welten zwischen den Emissionsmengen eines „gemeinen“ Kamins und dem eines modernen Scheitholzvergasers liegen.

Das ist der heutige Stand der Technik

Heutiger technischer Stand der Technik sind Scheitholzvergaserkessel, die über eine automatische Leistungs- und Feuerungsregelung verfügen. Sie haben Kesselwirkungsgrade zwischen 88 und 95%.

Im Unterschied zu einem Volllastkessel brennen diese Kessel das Brenngut nicht nur auf einer Stufe, der Maximalstufe, herunter. Sie sind in der Lage, die Kesselleistung an die Wärmeabnahme zu koppeln, was mal mehr, mal weniger sein kann. Dies geschieht automatisch. Die Leistung wird über die Primärluft limitiert. Die Menge wird über die Gebläsedrehzahl geregelt. Sie dehnen das Intervall, an dessen Ende der Kessel aufs Neue befüllt werden muss, auf ein Maximum aus. Denn sie binden die Leistung an die Wärmeabnahme. Sie machen nicht immer „Volldampf“.

Pufferspeicher? Bei Scheitholz ein Muss

Die intelligente Rückkopplung innerhalb des Systems über Temperaturfühler oder Lambdasonden würde es auch möglich machen, den Pufferspeicher geringer zu dimensionieren, als dies beim Volllastkessel möglich wäre. Die Fachliteratur gibt als Orientierungswert 50 l Pufferspeicherwasser pro kW Kesselleistung an. Gefördert wird vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) über das Marktanreizprogramm (MAP) dann, wenn mindestens 55 l/kW nachgewiesen sind.

Pufferspeicher ja oder nein? Für Holzpellets ist das schon seit längerem in der technischen Diskussion, weil sie immer feiner regulieren können. Für Scheitholz ist es trotz technischer Weiterentwicklung aber keine, und im Grunde genommen auch für Holzpellets nicht.

Der Grund: Kessel, die mit fester Biomasse heizen, haben eine längere Reaktionszeit als Systeme auf Basis von Heizöl oder Gas. Der Kessel fährt eine gewisse Zeit an, bis er optimal verbrennt und außerdem lässt sich die Verbrennung nicht einfach abschalten. Eine Installation ignoriert diese systembedingte relative Trägheit dann, wenn z.B. kein Pufferspeicher eingebaut wird. Das hat häufige Start-Stopp-Phasen des Kessels zur Folge und damit auch eine suboptimale Verbrennung.

Es ist auch heute noch wärmstens zu empfehlen, Pelletkessel mit einem Pufferspeicher zu installieren, auch wenn viele heute schon ohne betrieben werden könnten, da die Modulationsfähigkeit immer weiter verbessert wird. Es gibt tatsächlich am Markt auch eine leichte Tendenz, Pelletkessel ohne Pufferspeicher einzubauen. Diese Entwicklung dürfte aber von den Anlagen getrieben werden, die ihren Platz im Neubau finden. Im Altbau bzw. in der Heizungssanierung werden (sollten) Speicher aber eine feste Größe bleiben. Selbst Hersteller, deren Kessel ohne Pufferspeicher auskommen, sagen, dass diese zwar kein Muss wären, sie aber doch zu empfehlen sind.

Ausbrandqualität des Gases

Die Kessel bieten derzeit ein Optimum an Komfort. Und sie produzieren ein Minimum an Schadstoffen. Die Feuerungsregelung spielt für die Abgasqualität eine entscheidende Rolle. Sie erkennt die Ausbrandqualität des Gases, das in der ersten Stufe erzeugt wurde. Sie reguliert dann die Luftmenge für den neuerlichen Verbrennungsprozess (Sekundärluft/Sekundärverbrennung) so, dass weder Schwelgase entstehen (Ergebnis einer unvollständigen Oxidation) noch die Flammtemperatur ungewünscht abgesenkt wird (es wäre das Ergebnis eines Luftüberschusses).

Die 1. Bundesimmissionschutzverordnung (1. BImSchV) beschreibt für kleine und mittlere Feuerungsanlagen Emissions-Grenzwerte, zum Beispiel beim Staub und den Stickoxyden. Moderne Holzvergaser halten diese Werte ein. Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) führt zudem eine Liste, in der die Scheitholzkessel aufgeführt sind, die gefördert werden, da sie gemäß Typprüfung Staubemissionen von 15 mg und weniger aufweisen („Liste der förderfähigen handbeschickten Biomasseanlagen“).

Holzarten und Heizwerte

Der Heizwert von Holz hängt entscheidend von seinem Wassergehalt ab, nicht von seiner Dichte. Lufttrockenes Brennholz (Wassergehalt 15 bis 20%, Buche, Birke) besitzt einen durchschnittlichen Heizwert von 4 kWh/kg (Zum Vergleich: Holzpellets kommen auf 5 kWh/kg, Heizöl auf ca. 10 kWh/kg und Liter).Frisch geschlagenes Holz mit einem Wassergehalt von 50% und mehr hingegen kommt nur auf die Hälfte, ca. 2 kWh/kg.

Entgegen landläufiger Vorstellung ist die Buche nicht Spitzenreiter beim Heizwert, sondern wird von Nadelholz (Fichte, Kiefer) übertroffen, wenn auch nur leicht, da diese Baumarten einen höheren Anteil an Ligninen und Harzen besitzen. Allerdings können sie der Buche beim Verbrennungsvorgang nicht das Wasser reichen, da dieses viel gleichmäßiger und „ruhiger“ verbrennt. Deshalb ist Buchenholz das Material der Wahl.

Wenn Holz richtig gelagert wurde, kann es seine optimale „Brennreife“ bereits nach einem Jahr Trocknung erreichen. Zu den Messgrößen der Forstwirtschaft für Holz: 1 Festmeter (Fm) = 1,4 Raummeter (Rm, auch „Ster“ genannt). 1 Raummeter = 1,8 Schüttraummeter (SRm). Die handelsüblichen Verkaufs-Volumen beziehen sich immer auf 1 m³.

Kosten durch Eigenleistung senken

Zu den Kosten: Scheitholzvergaser können im laufenden Betrieb ihre Stärke über niedrige Brennstoffkosten ausspielen – wenn der Brennstoff selbst zubereitet und nicht fertig gekauft wird (dann ist er bereits gespalten, inklusive Transport, Zustand atro = absolut trocken). In Eigenregie werden die Arbeitsschritte Zurechtsägen, Transport und Spalten selbst ausgeführt. Diese beiden Welten liegen, bezogen auf den Raummeter (Rm) und auf die Brennstoffkosten/Jahr, im Preis um den Faktor 5 - 6 auseinander (aktuell kostet ein Rm Buchenholz inkl. Lieferung rund 100,- Euro, Stand Juli 2020).

Ein Kessel mit brennbereit bezogenem Scheitholz kann bei den jährlichen Brennstoffkosten durchaus den Vergleich zum Pelletkessel verlieren, auch im Vergleich zur Ölheizung wird ein derart betriebener Scheitholzvergaser bei den aktuellen Heizölpreisen den kürzeren ziehen.

Gibt es Fördergeld vom Staat?

Die BAFA-Förderung für Wärme aus erneuerbaren Energien wurde zu Beginn des Jahres (1.1.2020) umgestellt, von einem Festzuschuss auf eine anteilige Förderung bzw. anteiligen Übernahme der Investitionskosten. Im Neubau werden Biomasseanlagen mit 35% der förderfähigen Kosten gefördert, sofern die Voraussetzungen erfüllt sind, gleiches gilt für Bestandsgebäude. Dort erhöht sich der Förderanteil auf 45%, wenn darüber eine alte Ölheizung ersetzt wird. Zu den Bedingungen, die erfüllt sein müssen, um eine Förderung zu erhalten, zählen u.a.:

• Mindestens 5 kW Nennwärmeleistung
• Staubförmige Emissionen: max. 15 mg/m3 für Scheitholzanlagen
• Kesselwirkungsgrad min. 89 %
• Pufferspeicher-Nachweis für Scheitholzvergaser: min. 55 l/kW
• Zusätzliche Anforderungen für Biomasseanlagen im Neubau:
  
  Brennwerttechnik oder sekundäre Partikelabscheidung (elektrostatisch oder filternd. Nicht förderfähig sind Fliehkraftabscheider wie Zyklone oder Multizyklone)

Marktübersicht des FNR

Die Fachagentur Nachhaltige Rohstoffe e.V. (FNR) hat vor kurzem eine Aktualisierung ihrer Marktübersicht Scheitholzvergaser-/Kombikessel veröffentlicht. Das 142 Seiten umfassende Werk beschreibt Technik, Installation und gibt eine umfängliche Übersicht über derzeit am Markt verfügbarer Scheitholzvergaser-/Kombikessel mit ausführlichen technischen Daten. Die Übersicht gibt es als PDF zum kostenlosen Download auf www.fnr.de und dort in der Rubrik Broschüren/Feste Biobrennstoffe

Für wen sich Scheitholz als Wärmeerzeuger lohnt

Mit Scheitholz zentral ein Wohnhaus beheizen wollen bedeutet am Anfang aller Überlegungen: Die Familie muss dazu bereit sein, sich einen Kessel ins Haus zu holen, der in den Heizphasen durchaus jeden Tag mit Scheitholz befüllt werden muss. Und auch das ist Scheitholz im Vergleich zu anderen Systemen: Der komplette Brennstoff liegt auf Vorrat auf dem Grundstück gestapelt.

Einmal angenommen, ein kompletter Heizzyklus wäre mit der Menge von zwölf Rm Buchenholz zu befriedigen. Das braucht 12m³. Der Stapel würde also bei einer Höhe von zwei Metern eine Grundfläche von 6m² in Anspruch nehmen. Ob mit Scheitholz geheizt werden soll, hängt meist nicht von der Frage nach Raum auf dem Grundstück ab. Stärker ins Gewicht fallen die Nähe zum Rohstoff und die Freude an der Sache. Die Technik jedenfalls ist ausgereift und braucht den Vergleich zu anderen nicht scheuen.

Unser Autor Dittmar Koop ist Journalist für erneuerbare Energien und Energieeffizienz.