Wissenswertes zum Thema Bioenergie: Pelletheizungen und Holzvergaser

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Wissenswertes zum Thema Bioenergie: Pelletheizungen und Holzvergaser

In Zeiten der Energiewende wollen auch immer mehr Hausbesitzer und Privatleute auf die Nutzung von fossilen Brennstoffen verzichten und sich erneuerbaren Energien zuwenden. Neben der kommerziell genutzten Solar- und Windenergie finden unter Privatleuten vor allem Möglichkeiten, Bioenergie zu gewinnen viel Aufmerksamkeit. Dabei werden nachwachsende Rohstoffe genutzt, um Energie zu erzeugen. Die größte Rolle spielt in diesem Bereich Holz, zusammen mit anderen organischen Festbrennstoffen. Hier sind besonders Pelletheizungen und Holzvergaser zu nennen, die im heimischen Bereich zur Gewinnung von Bioenergie verwendet werden.

Dieser Ratgeber stellt Ihnen verschiedene Formen der Erzeugung von Bioenergie vor, die im Privatbereich verwendet werden können und erklärt jeweils Vor- und Nachteile.

Pelletheizung – Heizen mit Pellets aus Holzspänen und Sägemehl

Pellets, das sind kleine gepresste Kügelchen oder Stäbchen aus Sägemehl oder Holzspänen mit großer Wirkung. Holz ist beim Verbrennen CO2-neutral, denn es wird nur soviel CO2 freigesetzt, wie beim Wachstum des Baumes von diesem gebunden wurde. Pellets werden dabei nicht direkt aus Holz hergestellt, sondern aus den Abfall- und Nebenprodukten, die bei der Holzverarbeitung und beim Sägen entstehen. Man nennt diese Pellets Holzpellets um sie von Pellets aus anderen biogenen Brennstoffen unterschieden zu können (Torf, Olivenkerne, Stroh etc.). Zwar sind Pelletheizungen teurer als Öl- oder Gasheizungen in der Anschaffung, haben aber auf Dauer geringere Betriebskosten und lohnen sich dann.

Pelletheizungen verfügen über einen Heizkessel, in dem Holzpellets verbrannt werden. Man unterscheidet hier zwischen Einzelheizungen mit Pellets und solchen, die als Zentralheizung für ein ganzes Haus fungieren. Einzelheizungen können im Wohnbereich aufgestellt werden, der Brennstoff in Form der Pellets wird direkt dem Ofen zugeführt und nur die Asche muss per Hand entfernt werden.

In Einfamilienhäusern kommen eher Zentralheizungen mit Pellets zum Einsatz, die sich erst bei einer höheren Heizlast lohnen. Diese Zentralheizungen mit Pellets haben die beste Energiebilanz, wenn sie unter Volllast laufen.

So funktioniert eine Pelletheizung: Verbrennung, Sicherheit und Wartung

Bei Pelletheizungen wird aus einem Vorratsbehältnis, je nach benötigter Wärmemenge, der Brennstoff in Form von Pellets dem Brennraum automatisch zugeführt. Dort werden die Pellets entweder auf einem Glutbett entzündet oder durch ein Heißluftgebläse. Beim Kauf einer Pelletheizung werden Sie auf verschiedene Methoden der Befeuerung treffen, die unterschiedliche Vor- und Nachteile haben. Bei der sogenannten Sturzbrandtechnik entsteht am wenigsten Asche, bei der Fallschachtfeuerung dagegen ist die Verbrennung exakter steuerbar. Neben diesen beiden Methoden gibt es noch das Walzenrostsystem, sowie die Unterschubfeuerung und die Quereinschubfeuerung.

Mit der Hitze, die bei der Verbrennung entsteht, wird unterschiedlich geheizt. Bei Einzelheizungen wird die Wärme, wie bei einem Ofen direkt an die Umgebungsluft abgegeben. Bei Zentralheizungen mit Pellets wird dagegen Wasser erhitzt, das durch Rohre ins Haus geleitet wird und dort die Wärme freigibt, wo sie benötigt wird. Mithilfe eines Warmwasserspeichers kann die Wärme auch einige Zeit lang gespeichert werden und später bei der Aufwärm- und Ausbrandphase unterstützend wirken. So wird Energie gespart.

Pelletheizungen werden zur Sicherheit mit einer Rückbrandsicherung versehen, sodass sich nicht plötzlich der Nachschubbehälter mit dem Pelletvorrat entzünden kann. Ebenso sind Unterdruckregelungen angebracht, die verhindern, dass giftige Brenngase in den Raum austreten können. Einige Modelle verfügen auch über einen zusätzlichen Überhitzungsschutz.

Gewartet werden muss die Anlage nur indem für regelmäßigen Nachschub an Brennstoff gesorgt wird und indem die Asche entnommen wird. Einige Modelle komprimieren die Asche sogar, um die Intervalle des Entleerens zu verlängern. Andere benötigen in regelmäßigen Abständen eine zusätzliche Reinigung der Rauchabzüge.

Holzvergaser – Biomassevergasung mit Holz zum Heizen

Eine zweite Methode mit Bioenergie zu Heizen ist der Holzvergaser. Biomassevergaser funktionieren indem einer Biomasse ein Vergasungsmittel zugesetzt wird, welches zu einer Verschwelung der Biomasse führt, die dann in Brenngas umgewandelt wird. Dieses Brenngas nennt man dann Sekundärbrennstoff. Wie der Name besagt, ist die Holzvergasung eine Methode bei der Holz als Biomasse verwendet wird. Als Vergasungsmittel wird zumeist Luft verwendet, oft auch reines Kohlendioxid, Sauerstoff oder Wasserdampf.

Durch die getrennte Holzvergasung und Holzgasverbrennung in einem Kessel haben Holzvergaser gegenüber normaler Holzverbrennung viel niedrigere Schadstoffwerte und sind dabei gleichzeitig sehr energieeffizient.

So funktioniert ein Holzvergaser: Aufbau und Sicherheit

In einem Holzvergaser wird automatisch das Holz in den Heizkessel, genauer gesagt auf eine Brennerplatte eingebracht – dies nennt man Holzbeschickung. Dieser Vorgang geschieht stückweise, wodurch eine stetige Vergasung des verbrannten Holzes gewährleistet wird. Wie funktioniert das? Durch die Hitze im Kessel verdampft zunächst das Wasser aus dem Holz, dann erst setzt die Vergasung ein. Dies findet in einer Kammer, die unter der Brennerplatte liegt statt. Mithilfe eines Gebläses gelangen die Verbrennungsgase durch die Holzkohle hindurch in die untere Brennkammer, wo diese bei noch höheren Temperaturen ebenfalls verbrennen. In beide Kammern muss separat Luft eingeführt werden, um den Verbrennungsprozess des Holzes und des Gases anzuregen. Die Luftzufuhr kann entweder manuell eingestellt werden oder über eine automatische Steuerung. Hier gibt es Unterschiede bei verschiedenen Modellen. Beachten sie dies beim Kauf. Holzvergaser können schlussendlich auch zur Wassererwärmung genutzt werden, genauso wie Pelletheizungen.

Jeder Holzvergaser, der mehr als 15 kW Leistung hat, muss laut Gesetz übrigens mit einem Pufferspeicher ausgestattet sein. Die Größe des Puffers soll mindestens 25 Liter pro KW Leistung betragen, empfohlen wird aber sogar noch mehr. Der Puffer bewirkt, dass der Holzvergaser stets mit Nennlast arbeitet und mithilfe des Speichers nur ab und an neu aufgeheizt werden muss. Dadurch wird Energie gespart und die Umwelt geschont. Zudem wird für den Nutzer auch schneller eine Heizleistung erreicht.

Holzvergaser sind zudem mit einer thermischen Ablaufsicherung und einer Rücklaufanhebung ausgestattet, die verhindert, dass sich Teer ablagert und schädliche Kondensate gebildet werden.

Die Heizung mit Wärmepumpe: Bioenergie durch Umgebungswärme

Eine vermutlich weniger bekannte Art der Gewinnung von Bioenergie sind Wärmepumpenheizungen. Diese Art der Bioenergie wird gewonnen indem der Umgebungsluft, dem Erdreich oder dem Grundwasser mittels einer Wärmepumpe Wärme entzogen wird. Anschließend wird die Temperatur noch auf ein gewünschtes Niveau angehoben. Das sogenannte Wärmereservoir wird dabei allerdings abgekühlt. 

Prinzipiell kann eine Wärmepumpe einem Reservoir Wärme entziehen solange dessen Temperatur über dem absoluten Nullpunkt bei -273 Grad Celsius liegt. Je höher die Temperatur des Reservoirs zur gewünschten Heizungstemperatur, desto effektiver funktioniert die Pumpe. Jedoch haben die meisten Wärmepumpen auch eine Temperaturobergrenze von etwa 60 Grad Celsius. Die Effektivität der Pumpe nimmt natürlich ab, je niedriger die Reservoirtemperatur ist. Die Wärmepumpe ist dabei ähnlich wie ein Kühlschrank aufgebaut, allerdings wird der Verflüssiger der Wärmepumpe nicht zum Kühlen, sondern zum Heizen verwendet.

Die einzige Vorbedingung, die ein Reservoir haben muss, ist Feuchtigkeit. Ansonsten haben Sie die Wahl zwischen Luftwärmepumpen, Erdwärmepumpen und Grundwasserwärmepumpen.

Luftwärmepumpen als Heizung: Wärme wie aus dem Nichts

Wie der Name bereits sagt, nutzt diese Art der Wärmepumpe die von der Sonne aufgewärmte Umgebungsluft zum Heizen. Die Wärme wird dann in Form von Warmwasser aufbereitet. Oftmals werden Luftwärmepumpen auch mit anderen Pumpen kombiniert, um bei niedrigen Lufttemperaturen effizienter Heizen zu können. So gibt es neben der Direktwärmepumpe für Luft auch noch die Kombisysteme Luft-Wasser-Wärmepumpe und Luft-Luft-Wärmesysteme (die mit einer Lüftungsanlage kombiniert sind).

Luftwärmepumpen haben den Vorteil, preisgünstiger zu sein als viele andere Pumpen und können sowohl im Haus, als auch außerhalb platziert werden. Zu beachten ist bei Wärmepumpen aber der relativ hohe Geräuschpegel, den die Anlagen produzieren.

Erdwärmesonde – Heizen durch Erdwärme mit Sonde oder Kollektoren

Um mit Erdwärmepumpen zu heizen, stehen Ihnen zwei verschiedene Methoden zur Auswahl. Je nach baulicher Beschaffenheit Ihres Hauses oder Grundstücks können beide vorteilhaft sein. Beim Hausneubau oder beim Ausbau von Altbauten bieten sich folgende Methoden an:

  • Ein ca. 100 Meter tiefes Loch wird für eine Erdwärmesonde ausgehoben, die dann Wärme an die Wärmepumpe leiten kann.
  • Flächenkollektoren werden großflächig knapp unter der Erdoberfläche (ca. 1 Meter) verlegt und sammeln so Wärme für die Pumpe.

Jeder Hausbesitzer wird selbst wissen welche Methode auf seinem Grundstück vorteilhafter ist. Bei der Bohrmethode muss wenig Fläche umgegraben werden und die Wärmeleistung ist hoch, sie ist allerdings auch kostspielig. Bei der Kollektormethode muss eine große Fläche aufgegraben werden, sie ist günstiger. Die Leistung ist stärker abhängig von Umgebungsfaktoren, wie Sonneneinstrahlung, Frost oder Regen. Nach der Wärmegewinnung durch Sonde oder Kollektoren arbeitet die Pumpe wieder nach dem bereits genannten umgekehrten Kühlschrankprinzip.

Grundwasserwärmepumpe – Heizen mit Wasser aus einem Förderbrunnen

Grundwasser hat eine Durchschnittstemperatur von ungefähr 10 Grad Celsius. Diese Wärme kann ebenfalls genutzt werden. Mithilfe eines Förderbrunnens wird Grundwasser angesaugt, die benötigte Wärme entnommen und das abgekühlte Wasser wieder dem Grundwasser zugeführt. Das System benötigt allerdings eine gute Wasserqualität. Es gibt zwei Arten von Systemen: eines ist in der Lage, das Grundwasser direkt der Wärmepumpe zur Verfügung zu stellen, indem es einen Verdampferwärmetauscher aus Edelstahl nutzt. Das andere muss einen Wärmetauscher aus Edelstahl vorschalten, der erst dann die Energie an den Verdampferwärmetauscher aus Kupfer weiterleitet. Vor dem Kauf sollten Sie sich über die Wasserqualität in Ihrer Umgebung informieren, um entscheiden zu können, welches System das beste für Sie ist. Ist das Wasser besonders eisenhaltig, kann der Wärmetauscher schnell durch Oxidierung Schaden nehmen. Bei manganhaltigem Wasser kommt es zu Verockerung. Zudem muss beachtet werden, dass die lokale Wasserbehörde häufig eine Genehmigung für den Betrieb fordert.

Besonders Hausbesitzer haben eine große Auswahl an verschiedenen Methoden, mit Bioenergie zu heizen. Aber wie Sie gesehen haben, können auch Bewohner von Mietwohnungen auf biologische Art heizen und erneuerbare Energien verwenden. Tauchen auch Sie in die Welt erneuerbarer Energien ein, mit Pelletheizungen, Holzvergasern und Wärmepumpen.

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