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Steigende Energiepreise und die Abhängigkeiten von internationalen Märkten machen Holz zum Heizen als Alternative zu fossilen Energieträgern für viele Menschen attraktiv, besonders wenn es aus heimischen Wäldern stammt. Doch bei der Verbrennung von Holz in Kaminöfen oder Scheitholzheizkesseln entstehen enorm viel Feinstaub und mitunter hohe Konzentrationen potenziell toxischer Abgaskomponenten, die Mensch und Umwelt gefährden. Eine Lösung zur Verringerung der Emissionsfracht kann die intelligente Führung des Verbrennungsprozesses sein, mittels eines speziellen Sensor- und Verbrennungsluft-Regelungssystems, das jetzt von einer Arbeitsgruppe an der Hochschule Karlsruhe entwickelt wurde.

Manche Einzelraumfeuerstätten und die meisten Heizkessel haben mittlerweile eine Lambda-Sonde zur Messung von Rest-Sauerstoff im Abgas. Um den Verbrennungsprozess noch präziser steuern und damit den Ausstoß von Feinstaub und anderer Schadstoffe weiter absenken zu können, ist ein zusätzlicher Sensor zur Messung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid notwendig, der sogenannte CO/HC-Sensor. Dessen Problem jedoch war bisher eine relativ geringe Einsatzdauer, zudem war er in der Herstellung vergleichsweise teuer.

Optimiertes Mess- und Auswertungsverfahren

Die Arbeitsgruppe am Institut für Sensor- und Informationssysteme (ISIS) der Hochschule Karlsruhe hat nun unter der Leitung von Prof. Dr. Heinz Kohler ein Sensor- und Verbrennungsluft-Regelungssystem entwickelt, das die Emissionen bei der Verbrennung von Holz deutlich reduziert. Ein zentraler Bestandteil dieser Regelung ist ein ebensolcher CO/HC-Sensor. Diesen haben die Wissenschaftler in einem patentierten Verfahren dabei so verbessert, dass er stabil im Abgas läuft und durch Anwendung einer neu entwickelten Methode zur Regeneration länger stabil bleibt. Damit hat er voraussichtlich eine Standzeit von mehreren Heizperioden. Die Kombination aus Sensorik und Algorithmus sowie die darauf aufbauende Einstellung der Primär- und Sekundärluftströme führen zu einer deutlichen Verminderung der Schadstoffemissionen.

Deutlich geringere Emissionen

Sowohl im Labor als auch anhand von Feldtests wurde die Feinstaub- und Schadgasverringerung aus Scheitholzöfen über mehrere Monate untersucht: Durch den Einsatz des optimierten CO/HC-Sensors in Kombination mit einer neuartigen, automatisierten Verbrennungsluftregelung, einem Abgaskatalysator und einem Partikelfilter konnten sehr geringe Abgas-Werte gemessen werden, die erheblich unter den aktuellen gesetzlichen Vorgaben liegen. Die Erfindung wurde bereits zum Patent angemeldet, das Technologie-Lizenz-Büro (TLB) unterstützt die Wissenschaftler und die Hochschule Karlsruhe bei der Patentierung und Vermarktung.

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