Holzheizung

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Mischtyp einer Holzheizung: Wasserführender Ofen mit Anschluss an das Zentralheizungssystem, Aufstellung im Wohnraum, Verbrennung in Holzvergasertechnik mit Naturzug

Eine Holzheizung verbrennt Holz und erzeugt dadurch Wärme zum Beheizen von Räumen und Gebäuden. Sie ist eine Gebäudeheizung. Holz ist ein biogener Festbrennstoff.

Der Brennstoff Holz („Brennholz“) kann verbrannt werden in Form von Stückholz, Holzbriketts, Holzpellets oder Hackschnitzeln. Stückholz wird seit jeher verbrannt; Pellets und Hackschnitzel werden in speziell dafür gebauten Öfen mit automatischer Beschickung verbrannt.

Holzheizungen können Wärme für ein ganzes Haus (Zentralheizung) oder für einen einzelnen Raum erzeugen. Teilweise dienen sie auch der Unterstützung der Heizung und werden nur gelegentlich betrieben (z. B. Kamine). Versorgt eine Anlage ein großes oder mehrere Gebäude, bezeichnet man sie als Heizwerk bzw. Biomasse- oder Holzheizwerk.

Die Nutzung von Holz als Brennstoff hat in den letzten Jahren in Deutschland und in anderen Ländern zugenommen; als Hauptursache dafür gelten die deutlich gestiegenen Preise für Heizöl, Gas und Strom (siehe Ölpreis, Gaspreis, Strompreis). Ein weiterer Faktor ist der Wunsch vieler Menschen, CO2-neutral zu heizen.[1]

Die Emissionen durch Holzheizungen (Feinstaub, Kohlenmonoxid, Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) etc.[2]) haben durch die stark gestiegene Nutzung von Holz als Brennstoff vermutlich zugenommen. Es gibt (wie in anderen Bereichen auch, z.B. Verkehr, konventionelle Heizungen) Gesetze und Verordnungen zur Begrenzung dieser Emissionen. Für Kleinfeuerungsanlagen in Deutschland legt insbesondere die 1. Bundes-Immissionsschutzverordnung (1. BImSchV) Grenzwerte fest; die letzte Neufassung ist seit dem 22. März 2010 in Kraft.

Einzelraumbefeuerung[Bearbeiten]

Holzofen in der Burg Klammstein

Einige Typen von Holzheizungen dienen dem Beheizen nur einzelner Räume.

Öfen mit Zentralheizungsunterstützung[Bearbeiten]

Neuzeitlich isolierte Ein- und Zweifamilienhäuser brauchen deutlich weniger Wärme als Altbauten; man kann mit einem wasserführenden Kaminofen oder Kachelofen Wasser erhitzen und dieses in einem Pufferspeicher speichern, um es später (= zeitversetzt) in die Zentralheizung zu speisen. Einige ermöglichen auch das Erwärmen von Brauchwasser, z.B. zum Duschen oder Baden. Das Funktionsprinzip ist einfach: Im Heizeinsatz des Ofens wird Wasser an Wärmetauscherflächen erwärmt und bei Erreichen einer eingestellten Mindesttemperatur (meist um 65 °C) in einen Pufferspeicher gepumpt. Der Pufferspeicher fasst meist 500, 750 oder 1.000 Liter, abhängig von der Leistung des wasserführenden Ofens oder anderer Quellen (z.B. Solaranlage), die ebenfalls angeschlossen werden können. So kann je nach Wärmebedarf ein Einfamilienhaus noch über einen längeren Zeitraum mit Wärme versorgt werden, während der Ofen außer Betrieb ist. Bei wasserführenden Öfen haben sich im Laufe der Jahre hauptsächlich zwei verschiedene Systeme durchgesetzt:

  • Nachgeschaltete Wärmetauscher nutzen die im Abgas des Ofeneinsatzes vorhandene Rauchgastemperatur;
  • sogenannte Kesselgeräte erzeugen das Warmwasser direkt im wasserumspülten Brennraum.

Welches System im Einzelfall besser geeignet ist, hängt von der Relation des Wärmebedarfs im Aufstellraum des Ofens zur benötigten Wasserleistung ab. Eine falsche Auslegung der Anlage kann zum Überheizen des Aufstellraums führen, während die Wasserleistung zu gering ausfällt, um damit den Pufferspeicher zu bedienen. Umgekehrt kann es zum Überladen des Pufferspeichers kommen, während im Aufstellraum des Kachelofens nicht genügend Leistung zur Beheizung zur Verfügung steht. Kachelöfen mit nachgeschaltetem Wasserregister eignen sich eher für einen Altbau mit hohem Wärmebedarf im Aufstellraum des Ofens und leichter Heizungsunterstützung. Kesselgeräte kommen hingegen eher in Niedrigenergiehäusern zum Einsatz; dort ist oft eine relativ geringe Ofenleistung gefragt und eine relativ hohe Wasserleistung zum Bedienen eines großen Pufferspeichers.

Kamin[Bearbeiten]

(siehe auch Hauptartikel Kamin)

Ein Kamin ist eine Vorrichtung zum Beheizen und dezenten Beleuchten eines Raums. Kamine sind vollständig in die Raumwand eingelassen oder ragen ein Stück in den Raum hinein. Der Feuerraum ist häufig zum Wohnraum hin offen und gibt die Wärme direkt an die Raumluft ab. Durch die hohe und nicht regelbare Luftzufuhr entstehen bei der Verbrennung verhältnismäßig viele Schadstoffe, die über einen Schornstein abgeführt werden. Bei geschlossenen Kaminen (Sichtscheibe) ist die Luftzufuhr regelbar; im Brennraum ist die Temperatur viel höher als bei offenem Feuer; dadurch ist der Wirkungsgrad um ein Mehrfaches höher. Kamine können über eine Warmluftumwälzung verfügen; diese erhöht die Heizleistung (und damit den Wirkungsgrad) etwas.

Kaminofen[Bearbeiten]

(siehe auch Hauptartikel Kaminofen)

Ein Kaminofen ist ein Ofen für fossile oder biogene Brennstoffe. Meist stehen Kaminöfen vor einer Wand (nicht in der Wand eingebaut) im Wohnraum und haben eine geschlossene Brennkammer. Sie sind aus Gusseisen oder Stahlblech gefertigt und haben oft Glasscheiben für freie Sicht in den Feuerraum. Kaminöfen sind Dauerbrandöfen, die durch eine Tür manuell mit Brennstoffen befeuert werden. Die Luftzufuhr lässt sich meist über Schieberegler oder Luftklappen regeln. Der Wirkungsgrad der effizientesten Kaminöfen erreicht über 80 %.

Kachelofen[Bearbeiten]

(siehe auch Hauptartikel Kachelofen)

Ein Kachelofen ist im Allgemeinen ein aus Schamottesteinen gesetzter Zimmerofen, der mit Kacheln verkleidet ist. In ihm kann man Stückholz und Holzbriketts verheizen, in manchen auch Kohle. Ein Kachelofen wird auch Speicherofen genannt, weil er eine große Speichermasse (z.B. Ton, Kacheln usw.) hat. Diese Masse nimmt Wärme auf, speichert sie und gibt sie bei einer Temperatur von 80 bis 125 °C an die Raumluft ab. Zwischen dem Zeitpunkt des Anzündens und dem Beginn der Wärmefreisetzung liegt einige Zeit.

Koch-Heiz-Herd bzw. Heizungsherd[Bearbeiten]

Ein Heizungsherd ist ein Kaminofen mit integrierter Kochstelle und gelegentlich auch mit Backfach. Wasserführende Modelle können an die Heizungsanlage angeschlossen werden und versorgen so einen Heißwasserspeicher, Pufferspeicher und/oder das Wohnhaus mit Wärme. Heizungsherde bieten, ebenso wie Kaminfeuer, die Möglichkeit, das Feuer im Brennraum zu betrachten. Nach der neuen Ersten Bundesimmissionsschutzverordnung (1.BImSchV) sind in Deutschland für Heizungsherde Mindest-Wirkungsgrade von 75 % vorgesehen. Neben der Anwendung in Wohnhäusern werden sie in Ferienhäusern auch zur Komplettheizung eingesetzt. In Europa erfolgt die Sicherheits- und Emissionsprüfung einheitlich gemäß der DIN EN 12815.

Wirkungsgrad-Verbesserung[Bearbeiten]

Der Wirkungsgrad der o.g. Öfen kann durch einen Abgaswärmetauscher verbessert werden, mit dem die Öfen in die Zentralheizung eingebunden werden. Es gibt auch Ofenrohre mit Kühlrippen oder ähnlichem; gängige Bezeichnungen sind 'Warmlufttauscher', 'Abgaskühler' oder 'Abgaswärmetauscher'.

Zentralheizungskessel[Bearbeiten]

Holzhackschnitzelheizung, 45 kW, Hackschnitzelzufuhr durch quadratisches Rohr im Bild
Brennerraum einer Holzhackschnitzelheizung, Schnecke (Mitte oben) dient zur Ascherückfuhr in den Brennerraum

Zentralheizung nennt man eine Heizung, die mehrere Räume oder ein ganzes Gebäude beheizen kann. In der Regel dient Wasser wegen seiner guten Eignung (gut verfügbar, ungefährlich, hohe spezifische Wärmekapazität) als Wärmeträger bzw. -überträger und in Pufferspeichern oft auch als Wärmespeicher.

Holzvergaserkessel[Bearbeiten]

(siehe auch Hauptartikel Holzvergaser)

Holzvergaserkessel haben einen höheren Wirkungsgrad und deutlich niedrigere Emissionswerte als die Naturzugkessel, da ein geregeltes Gebläse für eine optimale Luftzufuhr bei der Verbrennung sorgt. Der Holzvergaserkessel wird einmal gefüllt („beschickt“) und brennt dann über mehrere Stunden aus. Der Pufferspeicher sollte so groß sein, dass der Kessel über die gesamte Brenndauer im energetisch günstigen Volllastbetrieb arbeiten kann. Die gespeicherte Wärme kann anschließend über einen längeren Zeitraum (mehrere Tage) bedarfsgerecht abgerufen werden. Der Heizwasserkreislauf eines älteren Einfamilienhauses kann mehrere hundert Liter Wasser enthalten (große Rohrdurchmesser; Heizkörper mit viel Wasserinhalt); auch er kann einen Teil der Wärme puffern. Neubauten haben dagegen relativ wenig Wasser im Kreislauf.

Naturzugkessel[Bearbeiten]

Naturzugkessel werden durch die mit einem Thermostat verbundene oder von Hand eingestellte Öffnung einer Klappe geregelt. Man kann die Leistung regeln; wenn das Feuer „zu wenig Luft“ bekommt, kann es zu einer unvollständigen Verbrennung (=> erhöhte Emission von Kohlenmonoxid etc.) kommen. Wenn die freigesetzte Heizenergie über dem aktuellen Bedarf liegt, braucht man einen Pufferspeicher. Naturzugkessel sind als Alleinheizung oder kombiniert mit einer bestehenden Öl-, Gas- oder Pelletheizung einsetzbar.

Holzpelletkessel[Bearbeiten]

(siehe auch Hauptartikel Pelletheizung)

Holzpelletkessel bieten den Komfort der klassischen Öl- oder Gasheizung, weil der Betrieb automatisierbar ist (Beschickung durch Förderschnecke, Entzündung durch Heißluft und Kesselreinigung durch Rütteln). Aufgrund des definierten Grades an Restfeuchte der Holzpellets und geregelter Verbrennung entstehen geringe Aschemengen. Moderne Pelletheizungen haben einen höheren Wirkungsgrad und geringere Abgaswerte als andere Holzfeuerungen.

Hackschnitzelkessel[Bearbeiten]

(siehe auch Hauptartikel Hackschnitzel)

Holzhackschnitzelkessel bieten ebenfalls den Komfort der klassischen Öl- oder Gasheizung, weil der Betrieb automatisiert ist (Beschickung mit Holzhackschnitzeln durch Förderschnecke, Entzündung durch Heißluft und Kesselreinigung durch Rütteln). Aufgrund der geregelten Verbrennung (mittels Lambdasonde) entstehen geringe Aschemengen.

Emissionen von Holzheizungen[Bearbeiten]

Abgasfahne einer Holzfeuerung

Holzheizungen emittieren prinzipbedingt mehr Feinstaub, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) und Ruß als Gas- oder Ölheizungen vergleichbarer Leistungen.

Weißer Rauch entsteht durch Wasserdampf, der nach dem Austreten aus dem Schornstein kondensiert. Wenn die Abgase viele Ruß- oder Aschepartikel enthalten, sieht der Rauch grau aus. Kohlenmonoxid und Kohlendioxid sind unsichtbar. Eine quantitative Bestimmung der Schadstoffe ist nur messtechnisch möglich.

Bei der Verbrennung von Öl, Gas und Holz entstehen stets auch kleine Mengen Kohlenmonoxid (CO) (durch unvollständige Verbrennung). In der Atmosphäre wird es schnell verdünnt. Kohlenstoffmonoxid kommt in natürlichen und künstlichen Umgebungen vor. Typische Konzentrationen in der Atmosphäre sind 0,1 ppm[3] In Wohngebäuden liegt die normale Konzentration bei 0,5 bis 5 ppm, wobei in der Nähe von Gasbrennern Konzentrationen von bis zu 15 ppm auftreten können. Holzfeuer in Kaminen können bis zu 5 ‰ Kohlenstoffmonoxid (= bis zu 5000 ppm) freisetzen.[4]

Das von Holzheizungen freigesetzte Kohlendioxid wird zuvor während des Wachstums vom Baum aufgenommen und ist somit Teil des Kohlenstoffzyklusses. Der Transport des Holzes zum Ort der Verbrennung verursacht eine gewisse Menge CO2. Wird der Holzbrennstoff durch Abholzung gewonnen, verschlechtert sich die CO2-Bilanz: der Baum hätte weiter CO2-aufgenommen, wenn man ihn stehengelassen hätte.[5]

Deutschland[Bearbeiten]

In Klein-Holzheizungen (private Kamine oder Öfen bis zu einer Nennleistung von 15 kW) dürfen nur die in § 3 der 1. BImSchV, Nr. 1 – 4 sowie 5a genannten Brennstoffe verwendet werden, also naturbelassenes, stückiges oder zu Presslingen verarbeitetes Holz. Die Verbrennung lackierter, gestrichener oder imprägnierter Hölzer ist verboten, weil dabei diverse Schadstoffe entstehen.

Die Verbrennung behandelter Hölzer kann nachträglich durch eine Rußprobe nachgewiesen werden, eine Überprüfung kann im Verdachtsfall stattfinden.

Seit dem 1. Januar 2005 sind die in der 22. BImSchV festgelegten Grenzwerte für Feinstaub in Deutschland verbindlich. Ab 2005 – die Öffentlichkeit war durch die Diskussionen um Umweltzonen und um Rußpartikelfilter für Diesel-Kraftfahrzeuge sensibilisiert – wurden gesetzliche und technische Maßnahmen zur Begrenzung der Feinstaubemissionen von Holzheizungen diskutiert. Mit der am 3. Dezember 2009 beschlossenen Novellierung der 1. Bundes-Immissionsschutzverordnung (1. BImSchV, Kurztitel: Verordnung über kleine und mittlere Feuerungsanlagen) wurden Grenzwerte für Feinstaub (0,10 g Staub/m3) und andere Schadstoffe festgelegt. Ab 2015 gilt für Neuanlagen eine Verschärfung (0,02 g Feinstaub/m3).[6]

Grenzwerte gelten für Anlagen ab 4 kW Leistung, ausgenommen Einzelraum-Feuerungsanlagen. Kommunen können Auflagen bei der Errichtung (bis hin zu Verboten) machen. Die Stadt Aachen bereitet (Stand April 2010) eine lokale Festbrennstoffverordnung vor, die für das Gebiet der Stadt Aachen gelten soll.[7]

Von technischer Seite ist vor allem an eine Regelung der Verbrennungstemperatur und an eine Rauchgasreinigung zu denken.

Schweiz[Bearbeiten]

Seit 1. September 2007 ist die revidierte Luftreinhalteverordnung (LRV) in Kraft. Sie enthält neue Grenzwerte für die Feinstaubemissionen von Holzfeuerungen.

Länder[Bearbeiten]

Deutschland[Bearbeiten]

In Deutschland wurden in 2008 rund 103,8 TWh Wärme aus erneuerbaren Energien bereitgestellt, was einen Anteil von 7,4 % an der gesamten Wärmebereitstellung ausmacht. 55,7 % dieser erneuerbaren Energie (4,1 % der gesamten Wärmebereitstellung) machten biogene Festbrennstoffe – wie vor allem Holz – aus, die in Haushalten genutzt wurden.[8]

Von 54,7 Mio. Festmeter (Fm) energetisch genutztem Holz (Wärme- und Stromerzeugung) in 2008 wurden 25,2 Mio. Fm (46 %) in privaten Haushalten in Holzheizungen verwendet.[8]

2007 lag die Zahl der Feuerungen in privaten Haushalten bei über 9 Mio. 97 % davon waren Einzelfeuerstätten. 2/3 von ihnen wurde mit Scheitholz aus dem Wald betrieben. Bei Berücksichtigung von anderen Holzquellen lag der Anteil von stückigem Holz sogar bei über 80 %. Die Nutzung von Pellets und Hackschnitzeln macht noch einen vergleichsweise geringen Anteil aus, wächst aber stark. Die Anzahl der Holzfeuerungen insgesamt nimmt zu. Zudem werden vorhandene Anlagen intensiver bzw. häufiger genutzt, um Heizöl- und Erdgaskosten einzusparen.[9]

Schweiz[Bearbeiten]

Holz ist nach der Wasserkraft die zweitwichtigste erneuerbare Energie der Schweiz.

Vom jährlichen Holzzuwachs in den Schweizer Wäldern wurde 2006/07 etwas mehr als die Hälfte genutzt. Würde das Potenzial ausgeschöpft, könnte Holz 5% des gesamten Energieverbrauchs oder 10% des Wärmebedarfs decken.

Insgesamt deckte die Holzenergie 2005 rund 3,4 % des Gesamtenergiebedarfs oder rund 7 % des Wärmebedarfs. Die installierten Heizungen nutzten 2007 rund 3,8 Millionen Kubikmeter Holz zur Energiegewinnung.

Seit 1990 hat sich die Anzahl automatischer Holzheizungen in der Schweiz beinahe verdreifacht, ihr Holzverbrauch stieg anderthalb- bis zweifach. Daher tragen inzwischen auch in der Schweiz schlecht betriebene kleine Holzfeuerungen im Jahresmittel mehr zur Feinstaubbelastung bei als der Straßenverkehr.[10]

Bei den Holzheizungen mit mehr als 50 kW Leistung stehen 19% aller Anlagen der Schweiz im waldreichen Kanton Bern, gefolgt von Zürich (12 %) und Luzern (11 %). Auch bezüglich der gesamthaft installierten Leistung liegt Bern mit 15 % an der Spitze, vor Zürich (13 %) und Luzern (10 %). Dies erklärt sich auch dadurch, dass überwiegend Personen aus dem ländlichen Raum mit Holz heizen.

Sonstiges[Bearbeiten]

Im Februar 2008 wurde vom Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) das Deutsche Biomasseforschungszentrum gegründet.[11]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. das Wachstum der Pflanzen (=> CO2-Entzug aus der Luft), die Freisetzung von CO2 bei deren Zersetzung bzw. Verbrennung und das Nachwachsen einer gleich großen Pflanzenmenge sind ein geschlossener Kreislauf; dagegen wird durch das Verbrennen fossiler Brennstoffe CO2 freigesetzt, das vorher in ihnen gebunden war
  2. Qualität und Quantität von Feinstäuben lassen sich mit einfachen Mitteln deutlich reduzieren (PDF; 155 kB)
  3. Committee on Medical and Biological Effects of Environmental Pollutants: Carbon Monoxide. National Academy of Sciences, Washington, D.C. 1977, ISBN 0-309-02631-8, S. 29.
  4. Green W: An Introduction to Indoor Air Quality: Carbon Monoxide (CO). United States Environmental Protection Agency. Abgerufen am 16. Dezember 2008.
  5. P. Fairley: Europe Looks to North America's Forests to meet Renewable Energy Goals, Emissions reductions may prove smaller and slower than once expected, IEEE Spectrum, April 2012
  6. 1.BImschV, Fassung 2009 (PDF; 579 kB)
  7. Vorlage - FB 36/0015/WP16
  8. a b Bioenergie - Basisdaten Deutschland (Stand Oktober 2009), Infobroschüre der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR), Gülzow, 14-seitiges pdf-Dokument
  9. Handbuch: Bioenergie-Kleinanlagen, Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR), Gülzow (2007), zweite, vollständig überarbeitete Auflage, ISBN 3-00-011041-0
  10. Möglichkeiten zur Emissionsreduktion für kleine Feuerungen abgerufen am 28. Januar 2012
  11. http://www.dbfz.de/web/das-dbfz.html

Weblinks[Bearbeiten]

zu PAK