Im folgenden Fachbeitrag beleuchtet Dr. Heinrich Göddeke, Geschäftsführer Europäische Feuerstätten Arbeitsgemeinschaft, wie Sekundärmaßnahmen den Feinstaubausstoß aus Festbrennstoff-Feuerstätten verringern.

In den Diskussionen um Feinstaub bei Feuerstätten kommt leider zu kurz, dass es schon gute Ansätze gibt, dem Problem zu Leibe zu rücken. Das Reinigen bzw. Filtern der staubhaltigen Abgase ist - neben den verbrennungstechnischen Primärmaßnahmen - eine durchaus praktikable Möglichkeit.

Ausgelöst durch die stark gestiegenen Erdöl- und Gaspreise setzten in den letzten Jahren immer mehr Verbraucher auf Holz als Energieträger. Rund 14 Millionen Feuerstätten sind in Deutschland in Betrieb, Tendenz nach wie vor steigend. Heizen mit Holz ist CO2-neutral und es gilt daher als umweltfreundliches Brennmaterial. Dies relativiert sich, wenn man die mit der Verbrennung einhergehende Feinstaubbelastung ins Auge fasst. Bis vor kurzem war Feinstaub vorwiegend ein Problem des Verkehrssektors, nun werden auch die anderen Verursacher wie Industrie, Landwirtschaft und eben die mit Festbrennstoff betriebenen Feuerstätten unter die Lupe genommen.

Ein Vergleich verdeutlicht das Ausmaß des Problems: Bereits heute sind in Deutschland die Emissionen an gesundheitsschädlichem Feinstaub aus Holzfeuerungsanlagen in Haushalten und im Kleingewerbe insgesamt etwa so hoch wie die aus den Motoren der Pkw, Lkw und Motorräder (ohne Abrieb zum Beispiel von Reifen und Bremsen und ohne Aufwirbelungen durch den Straßenverkehr). Nicht nur an viel befahrenen Straßen sondern auch in Wohngebieten gelangen Feinstäube in niedriger Höhe in die Luft. Obwohl die Belastung in Wohngebieten niedriger ist als im Straßenraum, stellt sie doch für Menschen eine Gesundheitsbeeinträchtigung dar.

Was ist Feinstaub?

Staub ist ein Gemisch aus Partikeln unterschiedlichster Größe und Herkunft und kann sowohl aus natürlichen (Pollen, Bodenerosion) und aus anthropogenen Quellen, z. B. Feuerungs- oder Produktionsanlagen, stammen. Grobstäube halten sich nur relativ kurze Zeit in der Luft, während Feinstäube auch über längere Zeit in der Atmosphäre verbleiben und über größere Strecken transportiert werden können. Staub ist in Abhängigkeit von der Partikelgröße und der ihm anhaftenden Stoffe unterschiedlich stark gesundheitsgefährdend. Als Feinstaub bezeichnet man Partikel kleiner als 10 Mikrometer (1 Mikrometer = 1 Millionstel Meter), das ist ein Zehntel des Durchmessers eines menschlichen Haares. Diese als PM 10 bezeichnete Grenze wird in vielen Veröffentlichungen immer wieder genannt.

Normen

Seit dem 1. Januar 2005 gelten für die Feinstaub-Belastung der Atemluft die Grenzwerte der im Jahr 1999 verabschiedeten EU-Richtlinie 1999/30/EG. Der Grenzwert (Tagesmittelwert) liegt bei 50 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft und darf pro Jahr an maximal 35 Tagen überschritten werden. Der Jahresmittelwert beträgt 40 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft. Die zur Zeit geltende erste Bundes-Immissionsschutzverordnung, kurz 1. BImSchV, regelt nur den Schadstoffausstoß für Feuerungsanlagen mit einer Nennwärmeleistung über 15 kW. Verschiedene Städte haben deshalb für die Feuerstätten mit geringerer Leistung Verordnungen erlassen, die einen Betrieb nur bei Einhaltung strenger Emissionsgrenzwerte erlaubt. So gelten beispielsweise in München seit dem 3. Mai 2006 für neue Feststofffeuerungsanlagen unter 15 kW Grenzwerte für CO (1,5 g/m³), für Staub (75 mg/m³) und für Stickoxid (200 mg/m³).

Wird wie vom Bundesumweltamt geplant die 1. BImSchV in Kürze geändert, werden generell alle Einzelraumfeuerstätten von vier bis 15 kW in den Anwendungsbereich der Verordnung fallen. Im Referentenentwurf vom Juni 2007 werden einige Werte genannt, z. B. 0,10 g/m³ Staub für Feuerstätten, die mit naturbelassenem Holz oder Holzbriketts betrieben werden. Bei pelletsbetriebenen Wärmeerzeugern sind es 0,03 – 0,05 Gramm pro Kubikmeter Rauchgas. Für die Einhaltung der Grenzwerte dieser Feuerstätten ist ein Zweistufen-programm vorgesehen. Nach Inkrafttreten der neuen BImSchV wird ein Staubgrenzwert für Prüfstandsmessungen der Feuerstätten gefordert - der von Feuerstätten die beispielsweise das EFA-Qualitätssiegel tragen - derzeit schon eingehalten wird. 2014 soll dann die Anforderung an die Staubemission weiter angezogen werden. Darüber hinaus ist eine Initialberatung für den Feuerstättenbetreiber geplant, z. B. durch den Schornsteinfeger, die sicherstellen soll, dass die Feuerstätten ordnungsgemäß betrieben werden. Eine wiederkehrende Messung an Einzelraumfeuerstätten bis 8 kW ist bisher nicht vorgesehen. Ab 2015 ist in einem Stufenplan das "aus dem Verkehr nehmen" alter Feuerstätten geplant, wenn diese eine sogenannte Einstufungsmessung nicht bestehen. Betreiber von Altanlagen müssen ihren Wärmeerzeuger dann entweder stilllegen oder mit emissionsreduzierenden Produkten nachrüsten. Hier sind bereits erste Lösungen in Sicht.

Sekundärmaßnahmen

Intensive Entwicklungsarbeit führte dazu, dass die Kutzner + Weber GmbH, Spezialist für abgastechnische Komponenten, Produkte für Feststofffeuerstätten im Programm hat, welche die Emissionen deutlich verringern. Hier ist zunächst einmal die K+W Universal Ofenregelung zu nennen. Durch ihren Einsatz lässt sich der Abbrand bei allen handbeschickten Feuerstätten optimieren, wobei das System herstellerunabhängig funktioniert. Ausgangspunkt ist die reale Betriebssituation der Feuerstätte, die mit einem hochwertigen Sensor erfasst wird. Strömungsgeschwindigkeit und -richtung sowie Temperatur im Verbindungsstück sind dabei die maßgeblichen Parameter. Die Information – der Ist-Zustand zum Zeitpunkt der Messung – geht an den Prozessor in der Regeleinheit, wo die Daten mit den abgespeicherten besten Bedingungen verglichen werden. Stellt der Prozessor Abweichungen von den Optimalwerten fest, sendet er Vorgaben an die angeschlossenen Komponenten, um das Ergebnis zu verändern. Vom Anheizen bis zum Halten der Glut steuert die Ofenregelung die installierten Bestandteile so, dass in der Feuerstätte beste Verhältnisse zum jeweiligen Betriebszustand herrschen. Ziel ist es, einen effektiven, Energie sparenden und damit emissionsarmen Verbrennungsprozess zu gewährleisten.

Im Hinblick auf Feinstaubreduzierung verspricht der KW-Partikelabscheider ZumikRon eine hohe Effizienz. Das auf dem Prinzip der elektrostatischen Abscheidung beruhende Bauteil wird in die Verbindungsleitung eingebaut und ermöglicht es, speziell die mikrofeinen Staubpartikel PM 10 und niedriger bis zu 80 Prozent aus dem Rauchgas zu filtern. Es lässt sich somit als sekundäre Maßnahme bei den meisten Holzfeuerungsanlagen unabhängig von Marke und System einsetzen. Der Partikelabscheider eignet sich für Wärmeerzeuger mit einem Leistungsbereich bis zu 40 kW und mit einem Abgasrohrdurchmesser von 150 bis 300 mm.

Einen anderen Ansatz wählte das Unternehmen Schräder – Technik aus Edelstahl. Dort hat man die HydroCube entwickelt, einen Abgaswärmetauscher mit Kondensatwäsche, der eine noch effizientere Energieausnutzung und gleichzeitig eine Reduzierung der Staubemission um rund zwei Drittel bewirkt. Das Bauteil wird normalerweise direkt hinter der Feuerstätte nach dem Feuerungsstutzen installiert, wobei auch der nachträgliche Einbau problemlos erfolgt. Die heißen Abgase durchströmen den wasserführenden Wärmetauscher und erwärmen so indirekt das Heizungswasser. Gleichzeitig bewirkt die Rauchgaswäsche die Entfernung der meisten Rußpartikel und Stäube aus dem Abgas. Sogenannte Bypassklappen, die motorisch gesteuert werden, sorgen sowohl im Dauer- als auch im Volllastbetrieb für eine störungsfreie Funktion. Die HydroCube kann im Leistungsbereich von 15 bis 1.000 kW insbesondere für Feuerstätten eingesetzt werden, die mit regenerativen Energien wie Holz und Getreide funktionieren.

Aufklärung für Verbraucher

Die Emissionen aus Festbrennstofffeuerstätten sind zu einem guten Teil von individuellen Faktoren abhängig. Wie viel Feinstaub tatsächlich ausgestoßen wird, hängt nicht nur von Art, Alter und Eigenschaft der Anlage ab. Auch die Befeuerung, der Wartungszustand des Wärmeerzeugers sowie die Auswahl und Qualität des genutzten Holzes spielen eine große Rolle. Grundsätzlich darf nur naturbelassenes, ausreichend getrocknetes Heizmaterial eingesetzt werden. Für Scheitholz stehen z. B. einfache Feuchtemessgeräte zur Verfügung, mit der auch der Endverbraucher seine Ware prüfen kann – mehr als 20 Prozent Restfeuchte sollte generell nicht im Brennholz vorhanden sein.

Anders als beispielsweise bei automatisch beschickten Pelletsheizungen nimmt also der Mensch mit seinem Handeln einen großen Einfluss auf die Emissionsentwicklung. Daher ist es von enormer Bedeutung, weiterhin eine offensive Informationspolitik zum sachgerechten Heizen bei den Verbrauchern durchzuführen. Die intensive Beratung über die richtige Bedienung der Feuerstätte sollte demnach einen größeren Stellenwert bekommen. Im Anforderungskatalog des EFA-Qualitätssiegels (Europäische Feuerstätten Arbeitsgemeinschaft e.V.) wird diesem Aspekt bereits Rechnung getragen. So werden unter dem Stichwort „Bedienungsanleitung“ zahlreiche Punkte abgefragt, die alle auf eine korrekte Handhabung und damit auf einen sicheren, umweltschonenden und emissionsarmen Betrieb ausgerichtet sind.

Fazit

Moderne Feuerstätten mit optimierter Verbrennungstechnik erfüllen die derzeit diskutierten Kriterien der ersten Stufe der BImSchV. Daher droht diesen Feuerstätten nicht die Stilllegung. Vielmehr genießen sie nach derzeitiger Kenntnis eine Bestandsgarantie. Intensive Entwicklungsarbeit für emissionsreduzierende Produkte und verbesserte Verbrennungstechnologie werden dafür sorgen, dass die strengeren Werte bei richtiger Bedienung der Feuerstätte einzuhalten sind.

Mittlere Heizwerte je Raummeter* luftgetrocknetes Holz mit einer Restfeuchte von 15 Prozent:

Laubholz
Buche	2.100 kWh
Eiche	2.100 kWh
Ahorn	1.900 kWh
Birke	1.900 kWh
Weide	1.400 kWh
Nadelholz
Lärche	1.700 kWh
Douglasie	1.700 kWh
Kiefer	1.700 kWh
Fichte	1.500 kWh
Tanne	1.400 kWh

*1 Raummeter (rm) gestapeltes Holz = 1m x 1m x 1m = 1m³ kWh = Kilowattstunde

Emissionsgrenzwerte für Staub und Kohlenstoffmonooxid (CO)
Quelle: Referentenentwurf BImSchV, Stand Juni 2007:

	Brennstoff gemäß §3 Abs. 1	Nennwärme­leistung [kW]	Staub [g/m³]	CO [g/m³]
Stufe 1: Anlagen, die nach Inkrafttreten der Verordnung errichtetwerden	Nr. 1- 3a	≥ 4 – 500	0,09	1,0
		> 500	0,09	0,5
	Nr. 4-5	≥ 4 – 500	0,10	1,0
		> 500	0,10	0,5
	Nr. 5a	≥ 4 – 500	0,06	0,8
		> 500	0,06	0,5
	Nr. 6-7	≥ 50 – 100	0,10	0,8
		> 100 – 500	0,10	0,5
		> 500	0,10	0,3
	Nr. 8	≥ 4 > 100	0,10	1,0
Stufe 2: Anlagen, die nach dem 31.12.2014 errichtet werden	Nr. 1-5a	≥ 4	0,02	0,4
	Nr. 6-7	≥ 50 – 500	0,02	0,4
		>500	0,02	0,3
	Nr. 8	≥ 4 > 100	0,02	0,4

§ 3 Brennstoffe
(1) In Feuerungsanlagen nach § 1 dürfen nur die folgenden Brennstoffe eingesetzt werden:

1. Steinkohlen, nicht pechgebundene Steinkohlenbriketts, Steinkohlenkoks,
   
2. Braunkohlen, Braunkohlenbriketts, Braunkohlenkoks,
   
3. Grill-Holzkohle, Grill-Holzkohlebriketts entsprechend DIN EN 1860, Ausgabe September 2005,
   
4. naturbelassenes stückiges Holz einschließlich anhaftender Rinde, beispielsweise in Form von Scheitholz, Hackschnitzeln, sowie Reisig und Zapfen, Arbeitsentwurf Stand: 28.02.2007 - 5 -
   
5. naturbelassenes nicht stückiges Holz, beispielsweise in Form von Sägemehl, Spänen, Schleifstaub oder Rinde,
   5a. Presslinge aus naturbelassenem Holz in Form von Holzbriketts entsprechend DIN 51731, Ausgabe Oktober 1996, oder in Form von Holzpellets entsprechend den brennstofftechnischen Anforderungen des DINplus-Zertifizierungsprogramms „Holzpellets zur Verwendung in Kleinfeuerstätten nach DIN 51731-HP 5“, Ausgabe Januar 2004“, oder andere Holzpellets aus naturbelassenem Holz mit gleichwertiger Qualität.
   
6. gestrichenes, lackiertes oder beschichtetes Holz sowie daraus anfallende Reste, soweit keine Holzschutzmittel aufgetragen oder infolge einer Behandlung enthalten sind und Beschichtungen keine halogenorganischen Verbindungen oder Schwermetalle enthalten,
   
7. Sperrholz, Spanplatten, Faserplatten oder sonst verleimtes Holz sowie daraus anfallende Reste, soweit keine Holzschutzmittel aufgetragen oder infolge einer Behandlung enthalten sind und Beschichtungen keine halogenorganischen Verbindungen oder Schwermetalle enthalten,
   
8. Stroh, Getreideganzpflanzen, Getreidekörner und -bruchkörner, Pellets aus Getreideganzpflanzen oder Getreidekörnern , Getreideausputz, Getreide- spelzen und Halmreste.