IntEleKt

Integrierter Elektrofilter im Kleinserientest

01.10.2014

31.03.2018

FKZ-Nr.:

03KB095

Ziel des Vorhabens ist die wissenschaftlich begleitete und umsetzungsorientierte Überführung eines in Biomassefeuerungen vollintegrierten prototypischen elektrostatischen Partikelabscheiders zu einem technisch und wirtschaftlich markt- und serienreifen Produkt. Diese vorwettbewerbliche Weiterentwicklung stellt einen Lösungsansatz zur effizienten, nachhaltigen, umwelt- und naturverträglichen Bioenergienutzung dar, welche die Erschließung von Ressourcenpfaden bisher nicht genutzter biogener Rest- und Abfallstoffe ermöglicht. Neben dem robusten, einfachen und sehr kostengünstigen Aufbau, zeichnet sich der Partikelabscheider vor allem durch die als Kesselbestandteil ausgeführte integrative und die als integrativer Anbau an Biomassekesseln realisierten Versionen aus. Im geplanten Vorhaben wird der in Kleinserie gebaute prototypische Partikelabscheider in 16 ausgesuchte Testkessel verschiedener Leistungen, Typen und Hersteller integriert und unter realen und möglichst unterschiedlichen Einsatzbedingungen betrieben und sowohl in technischer als auch in wirtschaftlicher Hinsicht zur Marktreife weiterentwickelt.

Bedingt durch die ab Januar 2015 geltenden neuen Grenzwerte für Staubemissionen von 0,02 g/Nm3 (CO: 0,4 g/Nm3) für neu installierte Biomassekessel (Ausnahme Scheitholzkessel ab Januar 2017) werden in Zukunft höhere technische Ansprüche an neu installierte Bio-masseheizkessel für die Verbrennung von Biomasse gestellt. Derzeit in Betrieb befindliche Kesselanlagen müssen entsprechend, einem im Rahmen der 1. BImSchV festgelegten Zeitplan, optimiert oder nachgerüstet werden. Durch die für die kommenden Jahre erwartete ver-mehrte Nutzung von alternativen und nicht holzartigen biogenen Brennstoffen werden weitere, derzeit energetisch ungenutzte oder technisch (noch) nicht erschlossene potenzielle Materialien, wie beispielsweise Pellets (ggf. auch Briketts) aus Altholz (A2-Pellets), aus halmartigen Materialien (B-Pellets), aus getrockneter, bzw. torrefizierter Biomasse sowie Biokohle aus Anlagen zur Hydrothermalen Karbonisierung (HTC) zunehmend interessant und verfügbar. Die energetische Nutzung dieser Brennstoffe ist jedoch hinsichtlich der daraus resultierenden, meist höheren Partikelemissionen sehr anspruchsvoll. Durch die Bereitstellung und Etablierung eines universell einsetzbaren und kostengünstigen Abscheidesystems, kann die Palette der nutzbaren Brennstoffe im Wärmemarkt deutlich erweitert werden und damit zur weiteren Steigerung des Anteils an erneuerbaren Energien im Wärmemarkt beitragen. Durch die Erschließung derzeit ungenutzter Materialien für die Wärmebereitstellung, können durch die Substitution von fossilen Brennstoffen auch die Treibhausgas-Emissionen (THG) weiter gesenkt werden. Elektrostatische Partikelabscheider als sekundäre Reinigungstechnologie für mit Biomasse betriebene Kleinfeuerungsanlagen im Wohngebäudesektor haben zum Startzeitpunkt des Vorhabens das Stadium der reinen F&E verlassen und befanden sich zu dieser Zeit an der Schwelle der Felderprobung bzw. in Einzelfällen in der (vor-)kommerziellen Umsetzung. Das Vorhaben IntEleKt betrifft die Weiterentwicklung eines elektrostatischen Partikelabscheiders, welcher sich im Gegensatz zu den bekannten Konkurrenzprodukten einerseits durch seinen einfachen, kostengünstigen und robusten Aufbau und andererseits durch die Möglichkeit der direkten Integration in viele Heizkessel auszeichnet.

Biomassefeuerung, Validierung Marktpotenzial

Die Maßnahmen innerhalb der Arbeitspakete sind eng verknüpft mit den Arbeiten des Projektpartners Hoval. Die spezifischen Aufgaben der IZES gGmbH liegen vor allem im Bereich des Monitorings der Feldtestanlagen sowie der Weiterentwicklung der Filtercontroller und der Abreinigungseinheit für die HV Elektrode. Zusätzlich ist IZES involviert in die Identifizierung von Feldteststandorten und der Installation der Filtersysteme.

Die Maßnahmen innerhalb der Arbeitspakete sind eng verknüpft mit den Arbeiten des Projektkoordinators IZES gGmbH. Die spezifischen Aufgaben der Hoval GmbH liegen vor allem im Bereich der Identifizierung aller Feldteststandorte und der Installation der Filtersysteme. Zusätzlich ist Hoval in die Testphasen sowie die sich daraus ergebenden Optimierungsphasen involviert. Hauptsächliche Arbeiten sind die Betreuung eines Clusters (vier Standorte) sowie die hardwaretechnischen Verbesserungen der Filtergehäuse.

~ Vorträge
- Vortrag und schriftliche Kurzvorstellung (Tagungsreader) des IntEleKt Projekts: 6. Abscheider-Fachgespräch zu Partikelabscheidern in häuslichen Feuerungen am 25. Februar 2015 in Straubing: Entwicklung des elektrostatischen Staubabscheidesystems für Biomassefeuerungen der IZES gGmbH: Start der Kleinserie
- Vortrag, schriftliche Abhandlung & Präsentation eines Posters 12th International Conference on Heat Engines and Environmental Protection (HEEP) am 27.-29. Mai 2015 in Pécs (Ungarn): Novel integrated electrostatic precipitator for small scaled biomass boilers
- Vortrag, Posterpräsentation, schriftliche Kurzvorstellung (Tagungsreader) und Teilnahme an einer Podiumsdiskussion (Vertreter der Hoval GmbH): 6. Statuskonferenz des Förderprogramms »Energetische Biomassenutzung« am 12./13. November 2015 in Leipzig: IntEleKt – Start einer Kleinserie
- Vortrag, schriftliche Kurzvorstellung (Tagungsreader): 7. Fachgespräch zu Partikelabscheidern in häuslichen Feuerungen (DBFZ / TFZ) am 09. März 2016 in Leipzig
- Vortrag, Veröffentlichung im Tagungsreader: 8. Fachgespräch »Partikelabscheider in häuslichen Feuerungen« am 08. März 2017 in Straubing
- Vortrag: Statuskonferenz des Förderprogramms »Energetische Biomassenutzung« am 21.11.2017 in Leipzig: Entwicklung des elektrostatischen Staubabscheidesystems für Biomassefeuerungen der IZES gGmbH: Letzte Anpassungen zu einem marktreifen Produkt (Veröffentlichung im Tagungsreader der Veranstaltung)
- Vortrag und Beitrag im Tagungsreader: 9. Fachgespräch zu Partikelabscheidern in häuslichen Feuerungen (DBFZ / TFZ) am 21. März 2018 in Leipzig: »IntEleKt: Entwicklung eines zulassungsfähigen und massentauglichen elektrostatischen Staubabscheiders«
~ Poster- und Textbeiträge
- Posterpräsentation und schriftliche Kurzvorstellung: 20. Conference on Nanoparticles der ETH Zürich, 13-16. Juni 2016.
- Posterbeitrag und »Speedpräsentation« des Elektroabscheiders bzw. des Vorhabens bei der DBFZ Jahrestagung am 08. September 2016 in Leipzig.
- Textbeitrag im Tagungsband und Posterbeitrag auf der Tagung: Berhardt, A.; Schulte, S.; Groß, B.; Hegele, D.; Uhle, T.: EFC Filterbox 50 & 100: Elektrostatischer Filter für kleine Biomassekesselbis 160 kWth – Eine Entwicklung von IZES und Hoval. In: Luschtinetz, T.; Lehmann, J. (Hrsg.), 23. Symposium: Nutzung regenerativer Energiequellen und Wasserstofftechnik. Stralsund, 2016, Tagungsband, S. 18-22, ISBN 978-3-9817740-1-6.
~ Publikationen
- berharDt, a., leZsoVits , f. anD gross , b. (2017): Integrated Electrostatic Precipitator for Small-Scaled Biomass Boilers. In: Chem. Eng. Technol., 40: 278-288. Doi: 10.1002/ceat.201600200