umwelt und hausheizungen heinz horbaschek dipl. ing. fh erlangen dreibergstr.10a...
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Umwelt und Hausheizungen
Heinz Horbaschek Dipl. Ing. FH
Erlangen Dreibergstr.10a
Autor :
private Homepage:
www.horbiradio.dewww.horbiradio.de/Heizungsoptimierung.ppt
Begleittext unter:http://www.horbiradio.de/Text U.u.Hzg.doc
Version 1.11.2011
Weitere Energiethemen:
Energiegruppe BN Erlangen
Motivation für den Vortrag
• Seit Jahrzehnten mit Emissionen von Heizungen befasst
• Belastungen durch sog. „Lustfeuerstätten“ in der Nachbarschaft
• Umfangreicher Schriftwechsel mit Behörden wegen Ungereimtheiten
• Versuch, Emissionen objektiv und vergleichbar zu erfassen u. aufzuzeigen ergab :
• Schadstoffe werden in unterschiedlichen Dimensionen angegeben !
• Zu Vergleichen werden uralte mit modernsten Anlagen verglichen !
• Viele Hersteller halten ihre Daten zurück oder kennen sie nicht !
• Politik ist unschlüssig (Petition ! )
• Der Verbraucher wird nicht genügend informiert bzw. getäuscht
• allein CO2 Reduzierung gilt allgemein als „umweltfreundlich“
• Es gibt einfach hohen Informationsbedarf!
Themen des Vortrags
Wesentliche Emissionen verschiedener Heizsysteme objektiv vergleichen (ohne Wirtschaftlichkeit)
Auswirkungen der Emissionen auf Natur u. Mensch
Bewertung der Novellierung der BImSchV in 2009
Öl- und Gaszentralheizung
Fernwärme (Heizwerke)
BHKW, KWK (Blockheizkraftwerke)
Wärmepumpen
Heizsysteme für nachwachsende Rohstoffe (v.a. Holz u.ä.)
Betrachtete Heizsysteme
Natur
Emission
Primäre Schadstoffbildung bei Verbrennungsprozessen
- Produkte der vollständigen Verbrennung: CO2, H2O
- Produkte der unvollständigen Verbrennung: CO, Ruß, CnHm
- Nebenprodukte der vollständigen Verbrennung: NOx
- Produkte aus Brennstoffverunreinigungen: SOx, H2S, NOx , Flugaschen
CO251%
FCKW24%
Methan CH413%
Ozon O37%
Lachgas N2O5%
Treibhausgaselassen das Sonnenlicht auf die Erde,die Wärmestrahlung aber nicht mehr
ins Weltall zurück
Klimafalle und Auswege
Konzentration heute vor allem auf CO2 !!!
Bekannte Primär-Emissionen von Heizungsanlagen u. Wirkungen
Umwelt Mensch
CO2 (Kohlendioxyd) Meist zitiertes Treibhausgas Indirekte Wirkungen
Feinstaub Pflanzenschäden Allergien, Lungenschädigung,
Krebs, Herz/Kreislauf
(- 9 Monate in Europa)
NOx (NO2 )(Stickoxyde)
Chronische Pflanzenschädigung,
Ozon- u. Feinstaubbildung,
Überdüngungseffekt, Smog
Starkes Reizgas
SO2
(Schwefeldioxyd)
Sauerer Regen Reizung der Schleimhäute
CHx
(Kohlenwasserstoffe)
Pflanzenschäden
Ozonbildung
krebsfördernd
CO Reagiert schnell zu CO2 direkt eingeatmet giftig
XXXXX
Konfusion (oder Vernebelung) der Emissionswerte durch unterschiedliche physikalische Dimensionen und Normen
mg/m3 (Normkubikmeter Abgasluft)
mg/kWh
mg/MJ
Rußzahl
ppm im Abgas
Heizungen
Abgasnormen:
TA- Luft
BImSchV
Abgasnormen für Motoren
keine
Bewertung der Emissionen bei der Einwirkung auf Natur und Mensch nicht allein von dem Anteil an den
Gesamtemissionen abhängig
Unmittelbare Einwirkung auf das Kleinklima und den Menschen ebenfalls
sehr wichtig !!!
Unmittelbare Einwirkung!
Weiträumig nur geringe Erhöhung der Schadstoffe
Besonders gefährlich: kleinste Feinstäube !!!
Öl- und Gaszentralheizung
Direkte Wärmeerzeugung und Versorgung,
Kessel in kW Leistung angegeben (z.B. 21kW)
Verbrauch in Litern oder qm pro Jahr
Angaben der Emissionen pro MJ oder kWh
Feinstaub indirekt nur in Rußzahl !!!
Vorschriften: BImSchV
Strengste Vorschriften im Vergleich!
Wenig bekannt: Umrechnung der Rußzahl in mg Feinstaub pro kWh oder m3 oder MJ
1Liter Öl 1 m3 Gas 10 kWh 36 MJ
Schwefelarmes Heizöl erzeugt kaum noch SO2 und weniger Feinstaub
Ölzusätze erhöhen oft Anteil der Feinststäube !!!
Entwicklung hin zu niedrigen Emissionen bei Ölbrennern
Fernheizung von zentralem Heizwerk
(z.B. früher Stadtwerke Erlangen)
Neuerdings KWK
Biomassenheizwerk
Bezirkskrankenhaus Erlangen
Großanlagen haben Feinstaubfilter,
aber?
Heizwerk Erlangen (Bezirkskrankenhaus)
Spektrum von „Hackschnitzeln“ !!!Humusvorstufe!
Biologisch aktiv !
Wichtige Mineralstoffe des Waldes werden verheizt!
Emissionen ???
Öl oder Gastank
Stromeinspeisung ins Netz
Motor
Prinzip Mini Block-Heiz-Kraft-Werk (BHKW)
WärmetauscherPufferspeicher
Abgase
• Emissionsarm mit Erdgas
• Hohe Emissionen mit Rapsöl(BImSchV gilt nicht bis 1MW !)
•Aber: wohin mit Wärme im Sommer?
elektr. Energie25 %
Wärme ca. 65%
Prinzipieller Vorteil: Generator erzeugt Strom und erspart damit Emissionen und Verluste im Kraftwerk
Generator
Zentrales BHKW – KWK Gas, Kohle
i.A. Filter
GuD-HKW Erlangen:
Geringe Emissionen – 50% Strom-Wirkungsgrad !
Bei Grundlastbetrieb große Einsparung von Emissionen reiner KW
Feinstaub z.B minus 17mg/kWh
Stromnetz
Emissionen und Energieverluste der Kraftwerke relevant !
Akzeptabel bei:
tatsächlicherJahresarbeits-zahl ≥ 4 !!!
4 Verhältnis:
Wärmeenergie zu elektrischer Energie
Elektrische Wärmepumpe
Pelletsheizung
Scheitholzkessel
Einzelofen
Hackschnitzel
Bis vor kurzem für Anlagen über 15 kW recht großzügige Vorschriften
Nach Novellierung desgl. ab 4 kW !!!
Paradox !!!
Keine Vorschriften und Überprüfung
Aber 10.000 mal mehr Ruß
Jährliche Immissionsprüfung
Gleiches Doppelhaus!
Einzelöfen in folgenden Diagrammen nicht betrachtet !!!
Emissionsvergleichverschiedener Hausheizungen
-200
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
CO2 Staub NO2 CHx
Gas
Öl
BHKW Raps
FW Hackschn.
Pellets
FW ErlangenKWK
WP
mg/kWh
CO2 in g/kWh
Bei nachwachsenden Rohstoffen erst mittelfristig Kompensation von CO2
Emissionsminderung durch KWK
Emissionsvergleich CO2
-200
-100
0
100
200
300
400
CO2
Gas
Öl
BHKW Raps
FW Hackschn.
Pellets
FW Erlg. KWK
WP
g/kWh
Bei nachwachsenden Rohstoffen erst mittelfristig Kompensation von CO2
durch neue Pflanzen
-10
0
10
20
30
40
50
60
Staub
Gas
Öl
BHKW Raps
FW Hackschn.
Pellets
FW Erlg. KWK
WP0 0,01 60 24 24 - 8 6
mg/kWh
Emissionsvergleich StaubFür Einzelöfen ab 4 kW gilt
heute etwa der Wert der
BHKW Raps,
jedoch nur theoretisch da
niemnand nachmisst und die
Verbrennung fortwährend
kontrolliert!
-50
0
50
100
150
200
250
300
350
400
NO2
Gas
Öl
BHKW Raps
FW Hackschn.
Pellets
FW Erlg. KWK
WP
Emissionsvergleich Stickoxyd NO2
mg/kWh
Emissionsvergleich CHx
?
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
CHx
Gas
Öl
BHKW Raps
FW Hackschn.
Pellets
FW Erlg
WP
mg/kWh
Feinstaubentwicklung
Bereits mehr Feinstaub als von allen Diesel PKW + LKW !!! (BUA)
Offizielles Bild vom BUA
Mitteilung der Lobby
Setzt sich für schnelle Verabschiedung der Novelle ein! Warum wohl?
Bewertung der Heizungen nach Emissionen neben CO2
Konsequenzen ???
Fernwärme von KWK (Erlangen)
Gas und Ölheizung
Mini Gas- BHKW
Rapsöl BHKW
Einzelöfen
elektr. Wärmepumpen
HKW Hackschnitzel
Pellets ohne Filter
FW HackschnitzelRapsöl BHKW
Einzelöfen
Rapsöl BHKW
Einzelöfen
elektr. Wärmepumpen
HKW Hackschnitzel
Pellets ohne Filter
FW HackschnitzelRapsöl BHKW
Einzelöfenunmittelbare Einwirkung
Was bedeutet der „blaue Umweltengel ?
Auszeichnung für besonders „umweltfreundliche“ Produkte die die geltenden Grenzwerte deutlich unterschreiten
Referenz ist der jeweilige „Stand der Technik“ und
die geltenden Gesetze
aber :
Die Gesetzgebung hinkt immer hinter den technischen Möglichkeiten hinterher !
Keine Bewertung von Relationen von unterschiedlichen Technologien (Heizsysteme) untereinander !
z.B. beste Pelletsheizung zu bester ÖlheizungFeinstaub 1000:1 und trotzdem beide gleichwertig empfohlen !
Warum werden unterschiedliche Maßstäbe angesetzt?
Siehe auch Diesel und Benziner (bis EURO 6) !
Gesetzgebung für den Immissionsschutz
• Massives Mitwirken der Interessenvertreter
• Neue, bald verfügbare Lösungen werden nur selten berücksichtigt
• I. Allg. Typprüfungen unter idealisierten Messbedingungen
• Prioritäten liegen weniger beim Umweltschutz,
sondern bei kurzfristigen, wirtschaftlichen Interessen
• Feinstaubreduzierung ist politisch nicht mehr aktuell
Nr.5aPellets Heute üblich: 0,02 0,05 0,2
0,1 / 0,02
Ölheizung heute
Grenzwert / üblich (g/m3)
NOx Staub CO
0,0001 /0,00001
0,12 / 0,08
Lang diskutierte Novellierung der BImSchV in 2009
Kleine Heizungen erst ab 4kW !
Keine Grenzwerte für Stickoxyde (Getreide!)
Keine Motivation für Staubfilterbei Pelletsanlagen!
(mit Filter 0,001 = statt 0,020 g/m3 = ein Zwanzigstel des Grenzwertes !!!)
Holzöfen
-20
0
20
40
60
80
100
Staub
Gas
Öl
BHKW Raps
FW Hackschn.
Pellets
FW Erlg. KWK
WP
Holzöfen0 0,01 60 24 24 - 8 6 100
mg/kWh
Emissionsvergleich Staub mit Grenzwerten für Holzöfen nach Novellierung der BImSchV
Bei Öfen in der Praxis
heute noch wesentlich höher !!
• Holz nur als genormte Pellets in Anlagen mit Feinstaubfiltern
oder Anlagen mit echtem Brennwertbetrieb
• Einzelofenbetrieb reduzieren
• Abwarten bis Feststoff (Holz) -veredelung zu schadstoffarmen
Heizstoffen verfügbar (Gas, Öl ) bzw. in gefilterten
Großanlagen genutzt wird
Umweltbewusst heizen, aber wie?
• Einsparung durch energiebewusstes Bauen u. Renovieren
• Fernwärme nutzen – größtes Einsparpotential der Heizenergie !
• Solarenergie nutzen
• insgesamt emissionsarme, sparsame Heizungen verwenden
• wenn BHKW : Gas und mindestens Oxi- Kat wählen
Großanlagen sind aber immer besser ! (Emissionen u. Einwirkung)
• Sole/Wasser- Wärmepumpen wenn gute Jahresarbeitszahl garantiert
wird, bei neuen Häusern mit niedrigem Energieverbrauch (z.B.
Passivhausstandard)
Vielen Dank für Ihr Interesse !