Date post: | 17-Sep-2018 |
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www.oekofen.de Seite 1
Pellet-Heizsysteme mit Brennwert und KWK
Thüringer EnergieAgentur
01. September 2016 in Erfurt
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Philipp Tomaschko Dipl.-Ing.(FH) Umwelt- und Verfahrenstechnik
Produktmanagement
ÖkoFEN Heiztechnik GmbH
Schelmenlohe 2, 86866 Mickhausen
Tel. 08204 2980-0 / Fax 08204 2980-190
E-Mail: [email protected], www.oekofen.de
Wer steht da vorne?
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• Vorstellung
• Heizen mit Pellets
• Pellet-Brennwerttechnik
• ÖkoFEN Brennwerttechnik
• Brennwerttechnik im Detail
• Lösungen für Wohn- und Nichtwohn-Gebäude
• Rahmenbedingungen Pellet-Brennwerttechnik
• Kraft-Wärme-Kopplung mit Pellets
• Projekt Smart_e
• Projekt e-max
• Fazit & Fragen
Pellet-Heizsysteme mit Brennwert und KWK
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Einfallsreichtum, Engagement und Energie haben uns zu dem gemacht, was wir heute sind:
Europas Spezialist für Pelletheizungen
ÖkoFEN Zentrale Europa, Niederkappel, OÖ
Deutschland-Zentrale in Mickhausen bei Augsburg
ÖkoFEN
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Vom Familienunternehmen zum internationalen Netzwerk
ÖkoFEN International
Kanada
Argentinien
China Japan
Dänemark
Spanien
Portugal
Schweiz
Frankreich
UK + Irland
Belgien + NL
Tschechien
Deutschland Russland
Italien
USA Österreich
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1989 Gründung ÖkoFEN - Ökologische Forschung und ENtwicklung
Holzhackschnitzel, Holzbrikettkessel, Heizherde
1994 Entwicklung der 1. Pelletheizungen
1997 Vorstellung des 1. typengeprüften Pelletkessels
2000 Entwicklung Gewebetanktechnik
2004 Weltweit 1. Pelletheizung mit Brennwerttechnik
2011 Markteinführung der Sonnen-Pelletheizung
für Niedrigenergie- und Passivhäuser
2015 Weltneuheit: Pellet-Brennwerttechnik für jedes
Wärmeverteilsystem
Führender Anbieter in Europa mit über 60.000 Pelletheizungen
ÖkoFEN Meilensteine
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Holzpellets …
sind CO2-neutral und klimafreundlich
sind erneuerbar und nachhaltig
sind heimisch und versorgungssicher
sind günstiger als Öl oder Gas
schaffen Arbeitsplätze in Deutschland
machen wirtschaftlich und politisch unabhängig
sind komfortabel, platzsparend und effizient
durch innovative Pelletheiztechnik
Modernste Form umweltfreundlich zu heizen
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Von der einfachen Lieferung… …über Lagerung und Zuführung… …zur automatischen Zündung,…
…sauberen Verbrennung,… …automatischen Reinigung …und staubfreien
Ascheentnahme.
Komfort auf der ganzen Linie
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Wirkungsgrad bis 103 %
zusätzliche Brennstoffeinsparung bis 12 %
Leistungsgrößen: 12 bis 32 kW
Wärmetauscher aus Carbon:
optimaler Wärmeübergang
Schmutzabweisende Oberfläche
Verbesserte Selbstreinigung
aufgrund Durchströmung im
Gegenstrom
PELLEMATIC PLUS
Weltweit 1. Pelletheizung mit
Brennwerttechnik – seit 2004
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Weltneuheit 2015: PELLEMATIC CONDENS
Die neue Generation der Pelletkessel
Pellet-Brennwerttechnik
für jedes Wärmeverteilsystem
auch bei höheren Rücklauftemperaturen (Heizkörper)
Effizienteste Pelletheizung der Welt*
mit Top-Wirkungsgraden von bis zu 107,3%
Kompakte Bauform geringe Stellfläche
von der Größe eines Kühlschranks
(nur ca. 70x70 cm) passt in jeden Heizungskeller
* Besser als der Sieger des Vergleichs aller zum 01.11.2013
veröffentlichter Prüfberichte nach der Norm 303-5, bezogen auf den Kesselwirkungsgrad
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Leistungsgrößen:
10, 12, 14, 16, 18 kW
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Pellematic Condens
Brennraum und Wärmetauscher aus Edelstahl
• Rauchgase können überall im Wärmetauscher kondensieren
• Kessel kann mit beliebiger Rücklauftemperatur betrieben werden
Edelstahl
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Verbrennungstechnik
Sekundärverbrennungszone
aus Feuerleichtbeton
MERKMAL
Höhere Geschwindigkeiten des
Verbrennungsgases
= kleinere Wärmetauscherfläche
= kleinere Kesselbaugrößen
Luftansaugung
Abgas
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Kesseltechnik im Detail
Wärmetauscher- Reinigung
MERKMAL
Reinigung:
mechanisch
+ Wasser
Anforderungen
o Kaltwasseranschluss
o Kondensatablauf mind. DN50
Wasser Mechanische
Reinigungseinrichtung
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Condens-Technologie
Die neue Dimension der Pellet-Brennwerttechnik Für jedes Wärmeverteilsystem geeignet
Pellematic
Condens 3-18 kW
Pellematic
Smart 6-14 kW
mit integriertem
600L-Speicher
Pellematic
Maxi BWT 19-64 kW
in Kaskade bis 256 kW
Pellematic
Smart XS 3-18 kW
mit integriertem
335L-Speicher
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Brennwerttechnik
Das bei der Verbrennung entstehende Abgas wird
bis unter die Taupunkttemperatur abgekühlt, so
dass es zu einer Kondensation des im Abgas
enthaltenen Wasserdampfes kommt.
Die dabei freiwerdende Kondensationswärme wird
zusätzlich genutzt.
Funktionsweise der Brennwerttechnik:
Brennwert Heizwert Kondensationswärme = +
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Bei vollständiger Kondensation entsteht bei Pellets eine
Kondensatmenge von
ca. 0,5 L/kg Pellets.
• Max. 0,1 L/kg kommen aus der Restfeuchte der Pellets
• Ca. 0,4 L/kg entstehen bei der Verbrennung, durch die Reaktion des
Wasserstoffgehaltes im Holz mit Sauerstoff
In der Praxis werden Werte von ca. 0,35 l/kg erreicht, je nach Abgastemperatur.
Eine Neutralisation ist nicht notwendig, da der pH-Wert zwischen 4 – 6 liegt.
Das Kondensat
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Zusätzlicher Energiegewinn bei Brennwerttechnik
Brennwertsysteme sind in der
Lage, die im Abgas enthaltene
„latente“ Wärme zu nutzen.
Die Ausnutzung dieser Wärme
erfolgt, indem das Abgas so weit
abgekühlt wird, dass
der im Abgas immer vorhandene
Wasserdampf kondensiert (= zu
Wasser wird) und dabei
die enthaltene Energie =
Kondensationswärme
freigesetzt wird.
Diese wird dem System wieder
zugeführt.
Heizungsrücklauftemperatur
Grundsätzlich gilt :
Je niedriger die Rücklauftemperatur, desto höher der Wirkungsgrad
Idealfall: Fußboden- oder Wandheizung
Ab einer Rücklauftemperatur von ca. 40°C kommt es zu einer teilweisen
Kondensation des Rauchgases
o RL <= 35°C … Optimal = höchster Wirkungsgrad
o RL > 35°C …..Effizienter als herkömmliche Systeme
Brennwerttechnologie
Abgastemperatur = Rücklauf-Temp + 10°C
z.B. Rücklauftemp. 50° Abgastemp. 60°
generell hoher Wärmegewinn durch tiefe Abkühlung der Abgase
Brennwerttechnologie Anschluss an Abwasserleitung
Menge an Kondensat und Spülwasser:
• ca. 2 m³ Kondensat bei 4,5 to Pellets/Jahr
• ca. 2 m³ „Spülwasser “ pro/Jahr
Zur Ableitung von Kondensat und Spülwasser (automatische Reinigungseinrichtung) ist ein
Anschluss an die Abwasserleitung zwingend erforderlich.
zur Abwasserleitung mind. DN 50 mm
Anforderungen an die Abflussleitung vom
Kessel um Abwasseranschluss:
kondensatbeständig
mind. Querschnitt DN 50mm
freies Gefälle
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PELLEMATIC CONDENS
Die neue Generation der Pelletkessel
Weniger Installationsaufwand
und Investitionskosten:
Fertigmontierte Einbringung
mit Sackkarre
Intelligente Anordnung aller Anschlüsse
ermöglicht eck- oder
wandbündigen Einbau
Kein Pufferspeicher erforderlich
Leistungsgrößen:
10, 12, 14, 16, 18 kW
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Einbaubeispiel Pellematic Condens
BEISPIEL
Heizraum mit Gewebetank: 6,5m2
Condens
min. 4 cm
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Einbaubeispiele Pellematic Condens
BEISPIEL
Heizraum mit 3,6m2
Condens
Ablage Wasch-
becken
min. 4 cm
Flexibilität bei der Planung, da kompakt und Eckpositionierung
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Ein einzigartiges Heizsystem,
clever kombiniert:
Pellet-Brennwertheizung, Pufferspeicher
und Solar in einem Gerät
Leistungsbereich von 6 bis 14 kW
Geringe Grundfläche von nur 1,5 m2
TOP-Wirkungsgrad von
bis zu 106 % durch innovative Brennwerttechnik
PELLEMATIC SMART
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ÖkoFEN Pellematic-SMART
ÖkoFEN entwickelte mit der Pellematic Smart ein Kompaktgerät, das
Pelletbrennwertmodul, Pufferspeicher und alle hydraulischen Komponenten auf
kleinstem Raum integriert.
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Einbaubeispiel Pellematic Smart
BEISPIEL
Heizraum mit Gewebetank, inkl. 600l Puffer, Friwa und Solar-Einbindung: nur 8m2
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SMART PV
Innovation 2016
Intelligente Eigenverbrauchsoptimierung
für Photovoltaik-Anlagenbesitzer
Kann überschüssige PV-Leistung zur
Wärmeerzeugung nutzen
Optimale Energienutzung spart zusätzlichen
Brennstoff
Verdeckte Stromfresser werden identifiziert
Amortisationszeit privater Stromerzeugung
wird verkürzt, da sonst ungenutzter PV-
Strom die Heizkosten reduziert
Bestehend aus Smart PV Meter und
Smart PV Power2Heat für die Pellematic Smart
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geringer Platzbedarf (passt durch jede 80er Normtür)
automatische Brenntellerreinigung (Multisegment-Brennteller)
serienmäßig mit externer Aschebox
mit Vakuumsaugsystem
Multisegment-Brennteller
für geringere Wartungskosten
durch Selbstreinigung
Optimal für Gewerbe und
Kommunen!
ÖkoFENs Große: 36 bis 64 kW
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Mit Condens-Brennwerttechnik für jedes Wärmeverteilsystem
Top-Wirkungsgrade bis 102,7%
Passt durch jede 80 cm breite Tür
Verfügt über alle Vorteile der Pellematic Maxi-Baureihe
Niedrigste Emissionen
PELLEMATIC MAXI jetzt auch mit Brennwerttechnik
Innovation 2016
Pellet-Brennwerttechnik bis 256 kW
Leistungsbereich
Pellematic BWT 41 kW
Pellematic BWT 55 kW
Pellematic BWT 64 kW
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Ideal für variablen Bedarf
Optimierte Betriebszustände
Modulierbare Leistung
Kompaktes Kesselmaß reduziert
Umbaukosten
Hohe Betriebssicherheit
Geringer Verschleiß
Fernüberwachung via Internet
möglich
Starke Teams für mehr Leistung: Kaskadensysteme
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Maße:
•Breite: 2,78 m / 2,98 m
•Länge: je nach Bedarf
•Höhe: 2,84 m (innen 1,47 m)
Heizzentrale zur Außenaufstellung
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BAFA Förderung
Heizungstausch bei Gebäudesanierung auf KfW 55 - Beispielrechnung Pellematic Condens
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Neben der BAFA-Förderung können bei der KfW-Förderbank zinsgünstige
Darlehen mit Tilgungserlass beantragt werden.
Infos zu Konditionen und Möglichkeiten – auch für Kommunen – erhalten Sie unter
www.kfw-foerderbank.de
MAP: KfW-Kredite für Großanlagen
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Energieberechnung
• In den Berechnungs-Normen DIN V 4701-10 sowie DIN V 18599 sind für
Pelletkessel schlechte Standard-Werte hinterlegt.
• Diese entsprechen bei Weitem nicht mehr der Energieeffizienz heutiger,
marktüblicher Pelletkessel.
• Bei Energieberechnungen sollten deshalb die tatsächlichen Hersteller-Werte
eingesetzt werden.
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Beispiel – Kenndaten nach DIN V 4701-10
Variable Kennwert Einheit Standardwerte
DIN V 4701-10
Pellematic
PE(S) 15 kW
Pe Condens
18 kW
Brennwert
ηSB Wirkungsgrad im
stationären Betrieb 0,8 0,947 1,073
ηGZ Wirkungsgrad im
Grundzyklus 0,72 0,852 0,966
QHE,GZ Hilfsenergiebedarf
Grundzyklus [kWh] 0,32 0,08 0,05
Pel,SB
mittlere elektrische
Leistungsaufnahme
im stat. Betrieb
[W] 160 77 39
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Beispiel – DIN V 4701-10
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Beispiel BKI Energieplaner mit Vorlage Referenzprüffall 1
Einheit Ergebnis
Standardwerte
Ergebnis
Pe Smart 6 kW
Brennwert
Erzeuger-
Aufwandszahl 1,39 0,98
Hilfsenergie f.
Raumwärme [kWh/a] 1.883 472
Heizenergie f.
Raumwärme [kWh/a] 13.372 9.436
Jährl. Heizkosten bei 0,05 €/kWh Pellets
und 0,30 €/kWh Strom
[€/a] 1.234 €/a 614 €/a
Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung
HEIZEN und Strom erzeugen
im Eigenheim, wo Wärme und Strom benötigt wird
&
auf Basis erneuerbare
Energieträger!
Zukunftstechnologie: dezentrale Mikro-KWK
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ÖkoFEN_e
Stirling 0.6 kWe
Stirling 4.5 kWe
PE Smart_e 0.6
• Für Einfamilienhäuser
• Nennleistung: 9 kWth | 0.6 kWe
• Spitzenleistung: 13 kWth | 0.6 kWe
• Nachrüstung des Stirlingmotors möglich
• Status: erweiterte Pilotphase in Europa
Pellematic e-max
• Als Grundlastinstallation, in größeren Firmengebäuden/Wohnbauten
• Neu entwickelter Pelletskessel mit ca. 55 kWth und einem Qnergy Stirlingmotor mit ca. 4.5 kWe
• Status: Herbst 2015: Typenprüfung am BLT Wieselburg abgeschlossen, erste Feldtestinstallation 2016
Aktuelle Entwicklungsprojekte
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Pellematic Smart_e
• Thermische Nennleistung: 9 kW
• Elektrische Nennleistung: 0.6 kW (durch Stirlingmotor)
• Pellets-Brennwertkessel mit integriertem Pufferspeicher von 600 Liter
• Möglichkeit der Integration eines Frischwassermodul + direkter Aufbau von bis zu zwei HKR-Gruppen
Zielgruppe:
• kleiner Leistungsbereich
• KWK-Anlage für
den Einfamilienhausbereich
Strom erzeugende Pelletsheizung für den kleinen Leistungsbereich
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Energie in Relation
• „Strom-Grundlast“: ca. 200 – 400 Watt
• Spitzenlasten - Problematik: „ungeschulter“ Konsument • Temperatur und Wochentag abhängig
• Spitzenlast im EFH mehrere kW
• Viele Verbraucher gleichzeitig in Betrieb
ZIEL KWK-Anlage:
• %-Eigenbedarfsdeckung (hauptsächlich Grundlast) – Nur über Eigenbedarfsdeckung ist* KWK-System wirtschaftlich!
• Gleichzeitigkeit – Stromverbrauch & Stromerzeugung
* Bei aktueller Förderungssituation | Einspeisevergütung
Stromverbrauch eines typischen Einfamilienhauses
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30. November 2015 – Pilothaushalt #11
Electricity consumption household [W] Electricity generation Stirling [W]
Pellematic e-max Strom erzeugende Pelletsheizung für den mittleren Leistungsbereich
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Pellematic e-max
• Thermische Leistung: 55 kW
• Elektrische Spitzenleistung: 4.5 kW (durch Stirlingmotor)
• Zielgruppe: Gewerbebetriebe, Hotel- und Wohnanlagen – vor allem als Grundlastanwendung in Kombination mit einem Spitzenlastkessel
• Lieferumfang – Pellematic e-max: • Gesamtpaket aus Pelletskessel, Qnergy Stirlingmotor und Fronius
Wechselrichter (3-phasige Einspeisung)
• Gesamtsystem wird inkl. Wechselrichter zertifiziert und der Typenprüfung unterzogen
• Hydraulische Anforderungen: • Rücklauftemperaturen sollten aus Effizienzgründen so niedrig wie möglich
sein – Durchschnittstemperaturen von 50°C sind jedoch kein Problem
Strom erzeugende Pelletsheizung für den mittleren Leistungsbereich
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Pellematic e-max Nächste Schritte
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Konzepttests im Hinblick auf: • Maximale elektrische (Dauer-)Leistung • Materialzuverlässigkeit • Service- und Reinigungsintervalle • Gesamtkonzepttests in unterschiedlichen Einsatz- szenarien
Pilotphase: • Suche & Auswahl geeigneter „Testpiloten“ • Realisierung einiger Anlagen in der Heizsaison 2016/2017 • Erste Pilot-Anlage wurde im April in Betrieb genommen …weitere Pilotprojekte folgen…
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Fazit
• Holzpellet-KWK:
• Höchst Effizient durch gekoppelte Wärme- und
Stromerzeugung
• Wirtschaftlichkeit derzeit stark abhängig von
Eigenverbrauchsanteil und Jahresleistung
• Technisch noch in der Erprobung – bereits sehr
vielversprechend
• Pellet-Brennwerttechnik:
• Effizienteste Art, mit Holz zu heizen
• Wirtschaftlich
• Technisch ausgereift
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für Ihre Bedürfnisse und für die
Anforderungen des Heizungsmarktes an!
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