Abgase und Umweltbelastung

Für eine möglichst geringe Umweltbelastung durch die Abgase ist zunächst einmal eine vollständige Verbrennung wesentlich. Diese wird z.B. in älteren Kaminöfen kaum erreicht. Vor allem beim Anheizen entstehen viel Ruß, Kohlenmonoxid und polyzyklische aromatische Verbindungen. Dies wird in einem Heizkraftwerk durch eine aufwendige elektronische Regelung vermieden. Durch die ausschließliche Verbrennung von naturbelassenem Hackgut entstehen auch keine besonderen giftigen Stäube.
Als nächstes werden die Abgase aufwendig gefiltert, zunächst durch Zyklonfilter, in denen feste oder flüssige Partikel durch Fliehkraft abgeschieden werden, danach folgen elektrostatische Abscheider. Insgesamt werden so 99.9% des ursprünglichen Staubes aus dem Rauchgas ausgeschieden, der abgeschiedene Staub und die Asche werden vorschriftsmäßig entsorgt. Das, was oben noch aus dem Kamin kommt, wird permanent mit Sensoren überwacht. Messungen des Umweltbundesamtes in Mödling haben ergeben, dass die Feinstaubbelastung durch das dortige Heizkraftwerk mitten in der Stadt unter der sicheren Nachweisgrenze liegt und im Umfeld des Kraftwerks etwa dem entspricht, was durch zwei bis drei Kaminöfen in Privathaushalten emittiert wird. Natürlich kommt, wie bei jeder Verbrennung, auch CO2 aus dem Kamin, dazu auch Wasserdampf. Dieser Wasserdampf bildet oft die optisch hervorstechende und dadurch zumeist kritisierte Fahne am Kaminaustritt, ist aber ein normales Verbrennungsprodukt, somit absolut keine Bedrohung und schon gar kein Gift. Nur eine Fahne, die nicht weiß ist, wäre schlecht und ein Hinweis auf Rußpartikel.

Nachdem das CO2 aus der Verbrennung nachwachsenden Rohstoffen stammt, die zuvor dieselbe Menge CO2 aus der Natur entnommen haben, ist ein Biomasse-Kraftwerk CO2-neutral.
Da das Heizkraftwerk Biedermannsdorf Wärme für etwa 15.000 Haushalte in der Nähe liefern soll, könnte eine entsprechende Anzahl kleinerer Heizungen (in Privathaushalten oder auch Zentralheizungsanlagen für größere Wohnblocks wie etwa bei uns in der Parkstraße) dadurch ersetzt werden. Das heißt, dass Neubauten nach Möglichkeit gleich direkt an das Fernwärmenetz angeschlossen werden, aber auch bestehende Heizanlagen im Lauf der Zeit ersetzt werden. Dadurch würde die Feinstaubbelastung im Umfeld des Heizkraftwerks nicht steigen, sondern sinken.
Bei der optimalen Verbrennung von einer Tonne Holz mit einer Restfeuchte von 20%, wie sie bei einem modernen Biomasse-Heizkraftwerk gegeben ist, ergeben sich etwa folgende Verbrennungsprodukte:

1470 kg CO2
460 kg H2O , dazu kommen noch die 200 kg aus der Restfeuchte, gibt insgesamt 660kg
4,8 kg SO2


Dafür werden etwa 1130 kg Sauerstoff aus der Luft entnommen und in CO2 und H2O gebunden. Damit ergeben diese 1130 kg Sauerstoff zusammen mit den 1000 kg Holz in Summe eine Masse von 2130kg, gleich viel wie die oben angeführten Verbrennungsprodukte zusammen. Der Schwefel im Holz, der zum Verbrennungsprodukt SO2 führt, stammt aus saurem Regen und wurde vom Baum während seines Lebens über die Wurzeln aufgenommen, ist also eine Folge unserer früheren Luftverschmutzung. Zum Nachrechnen siehe
hier .

Belastungen durch Asche und Feinstaub:
Bei der Verbrennung von Holz entsteht außerdem etwa 0,5 – 1% Asche. Bei der Maximalleistung würde das geplante HKW 185 t Holz täglich verbrennen, abzüglich der Restfeuchte also etwa 150 t reine Holzmasse. Das ergäbe etwa 1000 kg Asche pro Tag. Ein Teil der Asche fällt, wie auch bei einem konventionellen Holzofen, durch einen Rost, wird gesammelt und entsorgt. Ein kleinerer Ascheanteil entweicht, zusammen mit anderen Feststoffen, durch den Kamin. Dort werden allerdings 99,9% aller Partikel herausgefiltert, sodass die Masse des letztlich emittierten Feinstaubs, vor allem in Relation zur umgesetzten Energie, relativ gering ist.

Feinstaubpartikel setzen sich bedingt durch ihre geringe Größe nur langsam ab. Partikel mit einem Durchmesser von 10 µm würden in vollkommen turbulenzfreier Luft in einer Stunde um 10 m absinken, Partikel mit 2,5 µm nur etwa 60 cm, Teilchen mit einem Durchmesser von 1 µm gar nur 10 cm. Dazu kommt, dass das Absinken des Staubs nicht an der Oberkante des Rauchfangs beginnt. Denn die dort entweichenden Verbrennungsgase sind ja heißer als die umgebende Luft, steigen daher noch weiter nach oben und nehmen die enthaltenen Feststoffe mit. Dieser Effekt wird noch dadurch verstärkt, dass ein Saugzuggebläse mit erheblicher Leistung die Abgase durch den Kamin und die Filterstufen nach oben befördert und mit Überdruck entweichen lässt. Die Reise nach unten beginnt für die Staubteilchen also in erheblicher Höhe über dem Kamin, dementsprechend länger und unvorhersehbarer ist ihr weiterer Weg und umso größer das Areal, in dem sie letztlich landen.

Dazu eine Modellrechnung: Wenn wir annehmen, dass Staubteilchen durch die Thermik und das Saugzuggebläse bei einem 30 m hohen Kamin bis auf 50 m über dem Grund hochsteigen, von dort absinken und dabei von einem horizontalen Luftstrom mit 10 km/h vertragen werden, kommen sie, wenn sie eine Dichte von 1000 kg/m3 und 2,5 µm Durchmesser haben, erst nach über 800 km unten an, größere Teilchen mit 10 µm auch erst nach 50 km (siehe dazu hier).

Einzelöfen, in denen Holz verbrannt wird, emittieren bei gleicher Heizleistung durch fehlende Filterung einige 100 bis 1000 mal so viel Feinstaub, der einen höherer Anteil größere Staubpartikel enthält. Diese sinken schneller zu Boden und werden durch die niedrigeren Kamine auch nicht so großflächig verteilt. Gleiches gilt für einfache Ölheizungen, die Ruß emittieren.
Daher ist die lokale Staubbelastung durch solche kleineren Heizanlagen um viele Größenordnungen größer als durch eine große moderne Heizanlage mit optimal gesteuerter Verbrennung und Filterung.

Zur Feststoffemissionen von Holz-Einzelöfen:
„Wie nämlich in mehreren Studien nachgewiesen werden konnte, sind es vor allem die alten Einzel- und Kaminöfen, die für die hohen Emissionsgrade verantwortlich sind und nicht die modernen Zentralholzheizungen. Auf der Website der Österreichischen Biomasseverbandes steht hierzu nachzulesen: „Besonders große Effekte kann der Ersatz alter Festbrennstoff-Anlagen (Öfen und Kessel) durch neue, moderne Holzheizungen erbringen. Eine Studie der Johannes Kepler Universität in Linz belegt, dass dadurch rund 90 % der Feinstaub-Emissionen der alten Öfen und Kessel eingespart werden können.“ Siehe dazu
hier .

Zur Feststoffemissionen von Ölöfen:
„...Für einen störungsfreien Betrieb muss ein solcher Ofen allerdings regelmäßig gereinigt und gewartet werden. Ohne fachgerechte Ofenpflege wird sich vor allem Ruß schon nach kurzer Zeit als gravierendes Problem erweisen und der Ölofen brennt nicht richtig…...Zum einen vermindern Rußablagerungen und andere Verbrennungsrückstände die Heizleistung des Ofens, zum anderen können sie beispielsweise den Brennerkopf verstopfen.“ Siehe dazu
hier .

Dazu muss man ergänzen : Ruß, der sich im Ölofen, im Abzugsrohr und im Kamin absetzt ist nur jener Teil der festen Verbrennungsrückstände, die es nicht bis oben zum Ausgang des Kamins schaffen und von dort in die Umwelt verteilt werden. Es ist nicht anzunehmen, dass das für alle Rußpartikel zutrifft. Und wie viele Ölöfen werden so regelmäßig gründlich gereinigt, wie es erforderlich wäre?
Noch ein paar interessante Details, die einiges relativieren:

In geschlossenen Räumen sind der Rauch von Tabakwaren, Laserdrucker und Kopierer Quellen der Feinstaubbelastung. Emissionen von 2 Milliarden Partikeln pro gedruckter Seite sind bei Laserdruckern keine Seltenheit. (Wikipedia)

In Summe entsteht durch das Silvester-Feuerwerk eine Feinstaub-Menge in der Größenordnung von 15 % des jährlich im Straßenverkehr entstehenden Feinstaubs. (Wikipedia)

Nach Angaben des Bundesverbandes des Schornsteinfegerhandwerks halten in Deutschland bundesweit rund vier Millionen Kamin-, Kachelöfen und andere Feuerstätten für feste Brennstoffe die geforderten Grenzwerte nicht ein (Wikipedia). Proportional ähnlich wird das wohl auch bei uns so sein.
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