Katalysator für Holzöfen

12. Jan. 2015 von Karin Müller

Emissionen von VOC, CO, NOx und Staub können mit Katalysator gesenkt werden.

Glut und Aschefach eines alten HolzofensDie Abgasgrenzwerte auch für Ofenheizungen werden immer weiter verschärft. Bei Kaminöfen, Pelletöfen, Scheitholzkesseln und ähnlichen Brennanlagen für feste Biomasse ist dabei in den letzten Jahrzehnten der Feinstaub in den Fokus geraten. Gerade im städtischen Umfeld ist der Feinstaub-haltige Rauch der Kaminöfen problematisch. Gerade bei nicht komplett durchgetrocknetem Holz als Brennstoff entstehen daneben aber auch flüchtige, organische Verbindungen (VOC), die ebenfalls unerwünscht sind.

Die Verbrennungsführung der Öfen stand bei der Entwicklung bislang im Vordergrund. Insbesondere mit Vergaserkesseln wurden dabei sehr gute Resultate erzielt. In Vergaserkesseln wird das Holz in der ersten Verbrennungsstufe unter Sauerstoffmangel lediglich verschwelt. Die Schwelgase werden nach unten gesaugt und mit Sekundärluft sauber verbrannt. So ist eine gute Verbrennungsführung mit Regelbarkeit in weiten Grenzen möglich. Die Abgase können, nachdem sie ihre Wärme an den Wärmetauscherflächen an das Heizwasser abgegeben haben mit relativ geringen Temperaturen in das Abgasrohr geführt werden. Dank geringer Gehalte an unverbrannten organischen Verbindungen ist die Anlagerung von teerigem Ruß, wie man sie aus alten Öfen kennt, kaum noch gegeben.

In Norwegen ging man seit Jahrzehnten einen ähnlichen Weg wie bei Kraftfahrzeugen. Während die Öfen auf Leistung optimiert wurden, wurde der Rauch katalytisch nachbehandelt. Das Problem, das dabei entsteht ist, dass die Abgasnachbehandlung bei hohem Gehalt an VOC zu Temperaturen über 1000°C führt, die den Edelstahl-haltigen Katalysator zerstören. Die Zusammensetzung der Rauchgase ist eben nicht planbar. Mal liegt feuchte Kiefer im Ofen, mal trockene Eiche, dann wieder Birke mit ihrer Terpen-reichen Rinde. Daher müssen die Katalysatoren der norwegischen Öfen auch immer wieder gereinigt werden, damit die Oberflächen ihre katalytische Funktion erfüllen und hin und wieder brennen sie auch durch, was dann teuer ist.

Derzeit arbeitet das Leipziger Start-up-Unternehmen ETE Emtech-Engineering an einem alternativen Katalysator. Statt teurer Edelmetalle soll auf der Basis eines Aluminiumoxid-Schwamms mit eher billigen Materialien wie Eisen, Kupfer oder Mangan die Oberfläche legiert werden, um die katalytische Wirkung zu erzielen. Versuche auf dem Versuchsstand des Deutschen Biomasse-Forschungszentrums (DBFZ) mit Öfen des hessischen Ofenherstellers Specht ergaben dabei während einer Benutzung über zwei Heizperioden keine Einschränkung der Katalyseleistung.

Der Einsatz solcher Katalysatoren würde auch den Nutzereinfluss verringern, da unabhängig von der eigentlichen Verbrennung der Katalysator dafür sorgt, dass auch die Reste totaloxidiert werden. Der nächste Entwicklungsschritt soll nun ein Brennraum-integrierter Katalysator sein, der aus hochtemperaturbeständigem Material gemacht sein muss und schon vor den Wärmeübertragern die Nachverbrennung vornimmt. Damit ließe sich dann auch die Energieeffizienz noch ein wenig steigern.


Bildnachweise:
Holzofen-alt, Foto: Grossmann/pixelio.de 2007

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