Biogene Festbrennstoffe

Verbrennungslabor am TFZ

Verbrennungslabor am TFZ

Die Abteilung Biogene Festbrennstoffe beschäftigt sich mit angewandter Forschung zur Gewinnung und Nutzung von Biomasse-Festbrennstoffen.

Mit den festen Biomasse-Brennstoffen bietet sich eine faszinierende Vielfalt an Möglichkeiten für den Ersatz fossiler Brennstoffe zur Raum- und Prozesswärmebereitstellung und zur Stromerzeugung. In einem anspruchsvollen ökonomischen Umfeld und mit dem Fortschreiten technischer Standards und Umweltanforderungen bestehen aber zugleich auch große Herausforderungen. Die Qualität der Brennstoffe muss zur jeweiligen Verwendungsart passen oder angepasst werden. Feuerungen müssen technisch weiterentwickelt und durch primäre und sekundäre Maßnahmen verbessert werden. Prüfverfahren, mit denen auch die Alltagstauglichkeit der Anlagen (d.h. Kaminöfen und Zentralheizungskessel) unter Beweis gestellt wird, sind zu entwickeln. Effizienz und Schadstoffausstoß von Biomasseheizungen müssen beurteilt werden, um Gesetze, technische Regeln und auch Förderprogramme sinnvoll zu gestalten. Zu diesen Aufgaben leistet die Abteilung Biogene Festbrennstoffe einen wichtigen Beitrag.

Abteilungsleiter: Dr. Hans Hartmann
Stellvertreter: Claudia Schön, Dr. Daniel Kuptz

Arbeitsschwerpunkte

Bereitstellungsverfahren für feste Brennstoffe

  • Optimierung der Verfahrenstechnik bei der Brennstoffproduktion: Techniken, Arbeitszeitbedarf, Energieverbrauch, Investitions- und Betriebskosten, Logistik, Qualitätsverbesserung und Marketing

Qualitätssicherung und Normierung von Festbrennstoffen

  • Entwicklung und Erprobung von Bestimmungsverfahren für physikalische Brennstoffeigenschaften (z. B. Korngrößenverteilung, Wassergehalt, Schlackebildungseigenschaften)
  • Entwürfe für Prüfnormen
  • Bestimmung und Bewertung von Brennstoffmerkmalen
  • Datenbank für Brennstoffmerkmale

Energetische Nutzung und Emissionsminderung

  • Untersuchung brennstoffbedingter Einflüsse auf das Abbrand- und Emissionsverhalten von Feuerungen (z. B. Brennstoffeignung, Brennstoffanpassung)
  • Beurteilung neuer Brennstoffe in Kleinfeuerungen
  • Beurteilung und Verbesserung von Methoden für die Staubemissionsmessung
  • Probenahme und Charakterisierung von Stäuben aus unterschiedlichen Biomassefeuerungen
  • Beurteilung und Verbesserung von Zusatzeinrichtungen für Feuerungsanlagen (z. B. Abgaskondensation, Staubabscheider, Katalysatoren, Regelungseinrichtungen)
  • Methoden für die Bestimmung des Jahresnutzungsgrads und der Emissionsfaktoren von Feuerungen
  • Optimale Systemeinbindung von Feuerungsanlagen

Technologietransfer, Beratung und Schulung

  • Erarbeitung von Fach- und Handbüchern sowie Beratungsunterlagen (z. B. Fachbuch "Energie aus Biomasse", "Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen", TFZ-Wissen: "Richtig Heizen")
  • Regelmäßige Informationsveranstaltungen für die Praxis, Ausstellungen, Arbeitskreise, themenspezifische Workshops

Gremienarbeit

Gremienarbeit

  • International Energy Agency (IEA), Bioenergy Agreement, Task 32 „Combustion”, National Team Leader
  • ISO Normungsausschuss TC238, „Solid Biofuels“ und ISO WG4: „Physical/Mechanical Tests“ und WG2 „Fuel specifications and classes“ (Delegierter des DIN) und Mitglied des TC
  • DIN-Normenausschuss Materialprüfung (NMP 582), Arbeitsausschuss „Feste Biobrennstoffe“ (Obmann)
  • DIN-Normenausschuss zum CEN/TC 295 „Feuerstätten für feste Brennstoffe“
  • Normenausschuss VDI-DIN 33999 „Kleine und mittlere Feuerungsanlagen – Prüfverfahren zur Ermittlung der Abscheidewirkung von nachrüstbaren und nachgeschalteten Einrichtungen zur Staubminderung“
  • Normungsausschuss VDI 3464 Blatt 2 „Emissionsminderung - Lagerung und Umschlag von Holzhackschnitzeln für die energetische Nutzung im privaten und gewerblichen Bereich“
  • Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN-Normenausschuss KRdL, Arbeitsgruppe KRdL-4/3/13 „Mindestanforderungen und Prüfpläne für Messeinrichtungen zur Überwachung von Anlagen im Sinne der 1. BImSchV“
  • Research Advisory Council des Deutschen Biomasse-Forschungszentrums (DBFZ), Leipzig
  • CEN/TC 295: „Feuerstätten für feste Brennstoffe - Deutscher Spiegelausschuss“

Bestimmung von Heizwert, Aschegehalt, Wassergehalt, Flüchtigengehalt, Glühverlust, Abriebfestigkeit von Presslingen, Korngrößenverteilung von Schüttgütern mittels Sieb- und Bildanalyse, Belüftungswiderstand von Schüttgütern, Schüttdichte, Rohdichte, Brückenbildungsneigung.

Das TFZ führt keine gewerblichen Brennstoffprüfungen für Dritte durch.

  • Verschiedene Gasanalysesysteme: CO, org.-C, NOx, H2O, O2, CO2, CH4, N2O, SO2, HCl, Nicht-Methan-org.-C (FTIR und andere physikalische Verfahren)
  • Gesamtstaub nach VDI 2066 mit automatischer Isokinetikregelung oder mit EN-PME-Sonde
  • Staub-Korngrößenverteilung (Onlinebestimmung der Staub-Korngrößenverteilung mit ELPI+ oder gravimetrisch mit 4-stufigem Kalman-Impaktor)
  • Partikelanzahl online mit CPC
  • Abgastemperaturen mittels Thermoelement oder Pyrometer
  • Bestimmung der Zusammensetzung der Stäube hinsichtlich OC, EC, IC, Salze und Oxide mittels Kohlenstoffanalysator
  • Verschiedene Kaminkehrermessgeräte
  • Abgasvolumenstrom mit Hitzdraht-Anemometer, Flügelrad-Anemometer, Vortex-Strömungssensor oder Prandtl-Staurohr
  • Bestimmung der Verbrennungsluftmenge
  • 4 Prüfplätze mit geregeltem Unterdruck und ein Prüfplatz mit Naturzug
  • Verschiedene Wärmeleistungsmessstrecken für Anlagen bis 100 kW (Wirkungsgradbestimmung, Wärmeleistung)
  • Abgasverdünnung (Teilstromverdünnung Porous Tube mit Diluter, Vollstromverdünnung mit Verdünnungstunnel)
  • Teilweise mobile Messausrüstung für Feldmessungen
  • Hammermühle für die Zerkleinerung von Versuchsbrennstoffen
  • Pelletieranlage für die Herstellung von Versuchsbrennstoffen
  • Klimatisierter Wiegeraum
  • Klimaschrank für die Brennstoffkonditionierung
  • Stationärer Trommelhacker für die Aufbereitung von Versuchsbrennstoffen
  • Diverse Brennstofftrocknungseinrichtungen
  • Brückenbildungstestgerät
  • Muffelofen
  • Diverse Probenteiler und Probenehmer
  • Dichtheitsprüfgerät für Feuerstätten

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter

Dr. Hans Hartmann Leiter der Abteilung
Dr. Daniel Kuptz Bereichsleiter Brennstoffbereitstellung
Claudia Schön Bereichsleiterin Energetische Nutzung
Dr. Hans Bachmaier Ascheverwertung
Robert Mack Feuerungstechnische Versuche
Elisabeth Rist Feuerungstechnische Versuche, Brennstoffdatenbank
Paul Roßmann Feuerungstechnische Versuche
Alexander Marks Prüf- und Messtechnik
Petra Siedersbeck Sekretariat
Anja Rocktäschel Labor
Stephan Winter-Thoma Versuchstechnik, Werkstatt, Elektronik
Albert Maierhofer Versuchstechnik