Um Emissionen bei der Verbrennung von Holz zu reduzieren, haben Forschende am Institut für Sensor- und Informationssysteme der Hochschule Karlsruhe (HKA) ein Sensor- und Verbrennungsluft-Regelungssystem für Holzfeueranlagen weiter optimiert und zum Patent angemeldet.
Holz liegt im Trend
Das Umweltbundesamt empfiehlt bisher die Abschaffung von Holzfeuerungen, denn bei der Verbrennung von Holz in Kaminöfen oder Scheitholzheizkesseln entstehen enorm viel Feinstaub und phasenweise hohe Konzentrationen potenziell toxischer Abgaskomponenten. Diese Schadstoffe gefährden Mensch und Umwelt, auch wenn der Rohstoff Holz nach wie vor im Trend liegt: Das Natur-Heizmittel stammt aus heimischen Wäldern, ist gut verfügbar und verbrennt CO2-neutral – nicht zuletzt die aktuell steigenden Energiepreise machen den nachwachsenden Rohstoff attraktiv.
Kernelement des neuen Systems: Der CO/HC-Sensor
Eine Arbeitsgruppe am Institut für Sensor- und Informationssysteme (ISIS) der Hochschule Karlsruhe hat unter der Leitung von Prof. Dr. Heinz Kohler ein Sensor- und Verbrennungsluft-Regelungssystem entwickelt, das die Emissionen bei der Verbrennung von Holz deutlich reduziert.
Ein zentraler Bestandteil dieser Regelung ist ein CO/HC-Sensor. Dieser Sensor kann bei Einbindung in ein Verbrennungsluft-Regelungssystem die Emissionen von Feinstaub erheblich verringern. Die Kombination aus Sensorik und Algorithmus sowie die darauf aufbauende Einstellung der Primär- und Sekundärluftströme führt zu einer deutlichen Verminderung von Schadstoffen, also des Schadgas- und Feinstaubausstoßes. Der Sensor wurde bisher in verschiedenen Holzöfen bereits eingesetzt. Das Problem war jedoch eine relativ geringe Einsatzdauer, bevor der Sensor wieder ausgewechselt werden musste. Zudem war der CO/HC-Sensor in der Herstellung vergleichsweise teuer.
Patentiertes Verfahren ermöglicht längere Standzeit
Die Wissenschaftler:innen haben den Sensor in einem patentierten Verfahren so verbessert, dass der Sensor stabil im Abgas läuft und durch Anwendung einer neu entwickelten Methode zur Regeneration länger stabil bleibt. Damit kann der CO/HC-Sensor nun in allen Scheitholz-Verbrennungsprozessen zum Einsatz kommen und hat nach bisherigen Erkenntnissen voraussichtlich eine Standzeit von mehreren Heizperioden. Durch den Einsatz des CO/HC-Sensors in Kombination mit einer neuartigen, automatisierten Verbrennungsluftregelung, einem Abgaskatalysator und einem Partikelfilter konnten sehr geringe Abgas-Werte gemessen werden, die erheblich unter den aktuellen gesetzlichen Vorgaben liegen.
Die Feinstaub- und Schadgasverringerung aus Scheitholzöfen wurde sowohl im Labor als auch anhand von Feldtests über mehrere Monate untersucht. Die Erfindung wurde zum Patent angemeldet. Die Technologie-Lizenz-Büro (TLB) GmbH unterstützt die Wissenschaftler und die Hochschule Karlsruhe bei der Patentierung und Vermarktung der aktuellen Entwicklung und des gesamten Steuer- und Regelungssystems für Scheitholzfeuerungen.
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