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FACHZEITSCHRIFT DER SCHORNSTEIN
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Ausgabe: 71 , Kategorie: Heiztechnik
( ARCHIV Ausgabe 71 - 1/2009 )
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 Zukunftsgerichtete Technologien für flüssige Brennstoffe
Brenngas aus Heizöl ist das Ergebnis, wenn mittels der „Kalte-Flammen-Technologie“ flüssige Brennstoffe verdampft werden. Dieses Prinzip macht das Institut für wirtschaftliche Oelheizung e. V. (IWO) an seinem Messestand auf der diesjährigen ISH mit einem gläsernen Verdampfer für Heizöl EL sichtbar. Das Prinzip der „Kalten Flamme“ wird beispielsweise genutzt, um Brenner kleiner Leistung für flüssige Brennstoffe zu realisieren. Denn äußerst emissionsarme, modulierbare Brenner im Leistungsbereich zwischen zwei und zwanzig Kilowatt sind eine wesentliche Voraussetzung für zukunftsgerichtete Heiztechnologien wie die ölbetriebene Wärmepumpe und Mikro-Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen (Mikro-KWK).
IWO unterstützt die Entwicklung solcher Technologien. Mit dem Einsatz von flüssigen Brennstoffen zum Betrieb von Wärmepumpen und Mikro-KWK ließe sich laut IWO-Geschäftsführer Prof. Christian Küchen ein großes Potenzial an Effizienzsteigerung, Primärenergieeinsparung und CO2-Vermeidung erschließen. „Gerade für die Ziele Versorgungssicherheit, Klimaschutz und Wirtschaftlichkeit kommt der weiteren Steigerung der Energieeffizienz durch neue Technologien aus unserer Sicht eine überragende Rolle zu. Deshalb werden wir in Kooperation mit der Mineralölwirtschaft und der Geräteindustrie Entwicklungsprojekte für heizölbetriebene Wärmepumpen und Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung fördern“, erläutert Küchen.
Sinkender Wärmebedarf verändert Anforderungen
Der sinkende Wärmebedarf von Gebäuden aufgrund besserer Wärmeschutzstandards steigert die Nachfrage nach Heizsystemen mit kleiner Leistung. Eine Folge: Der Brennstoffverbrauch sinkt. Realistischerweise wird aber auch zukünftig zusätzlich Energie in wenigen kalten Wintermonaten benötigt, das heißt, es ergeben sich typische Spitzenlastprofile über relativ kurze Zeiträume.
In diesem Zusammenhang kommen die Vorteile einer dezentral gespeicherten Energie besonders zum Tragen. Fraglich ist hingegen, ob die vergleichsweise hohen Infrastrukturkosten für leitungsgebundene Energien wirtschaftlich sind.
Bereits heute können durch die Kombination von effizienter Öl-Brennwerttechnik mit großen Solaranlagen zur Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung Energieeinsparungen erzielt werden, die in der Praxis beispielsweise mit sehr guten strombetriebenen Wärmepumpen vergleichbar sind.
Dennoch ist anzustreben, die Vorteile flüssiger Brennstoffe langfristig in neuen Anwendungstechniken zu nutzen, um vor allem im Gebäudebestand noch mehr Energieeinsparung zu erreichen. Eine Option sind heizölbetriebene Mikro-KWK-Anlagen mit einer elektrischen Leistung von ein bis zwei Kilowatt und einer Heizleistung von bis zu sechs Kilowatt. Sie würden die Grundlasten des Strom- und Wärmebedarfs eines modernen Ein- oder Zweifamilienhauses abdecken. Derzeit erhältliche KWK-Anlagen arbeiten größtenteils mit mehr als fünf Kilowatt elektrischer und über zehn Kilowatt thermischer Leistung und sind damit für Einfamilienhäuser mit geringem Wärmebedarf überdimensioniert.
Eine andere Möglichkeit zur weiteren Effizienzsteigerung ist eine heizölbetriebene Wärmepumpe. Diese arbeitet mit einem thermischen Verdichter, der mit Wärme, beispielsweise aus der Verbrennung flüssiger Brennstoffe, angetrieben wird. Voraussetzung hierfür ist die Entwicklung eines angepassten modulierbaren Ölbrenners im kleinen Leistungsbereich.
Die Jahresarbeitszahlen thermischer Wärmepumpen sind mit 1,2 bis 1,5 zwar deutlich kleiner als die einer Strom-Wärmepumpe. Im direkten primärenergetischen Vergleich schneiden die thermischen Wärmepumpen aber häufig gleich gut und besser ab, weil für die Bereitstellung der zum Antrieb nötigen Energie weit weniger Aufwand betrieben wird. Die hohen vorgelagerten Verluste wie bei der Stromerzeugung entfallen. Weitere Pluspunkte thermischer Wärmepumpen: Sie stellen durch einfache Schaltungen auch höhere Temperaturen bereit, passen sich schneller an den Wärmebedarf an, sind außerordentlich geräuscharm und kommen auch mit kleineren Kollektoren für die Umweltwärme aus.
Innovative Technik für die optimale Verbrennung
Ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Entwicklung solcher Technologien ist mit der Verdampfung flüssiger Brennstoffe zu Brenngas mittels der „Kalten Flamme“ bereits getan. Hierbei wird durch innovative Vormischtechnik ein homogenes Brennstoff-Luft-Gemisch hergestellt und so die Voraussetzung für eine optimale Verbrennung geschaffen. Die Verbrennung des Heizöls erfolgt in zwei getrennten Prozessen: Zunächst verdampft der Brennstoff mittels der „Kalten Flamme“ vollständig in einem vorgewärmten Luftstrom. Das daraus entstandene Brenngas wird mit der Verbrennungsluft vermischt und anschließend verbrannt.
IWO, 2009
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