Sauberes Verbrennen von Holz

Derzeit hat Holz als Energieträger einen Anteil von rund vier Prozent am Endenergieverbrauch in der Schweiz. Ein Ziel der Energiestrategie 2050 ist, diesen Anteil auf über sieben Prozent zu erhöhen, indem zum Beispiel Wohnbauten mit Holzschnitzeln anstatt Öl geheizt werden. Allerdings können beim Verbrennen von Holz Schadstoffe wie Feinstaub oder Stickoxide in die Luft entweichen. Wie diese für die Gesundheit schädlichen Emissionen minimiert werden können, haben Forschende der Hochschule Luzern untersucht.

Dazu haben sie die Verbrennungsprozesse in neun verschiedenen Typen von Feuerungsanlagen, sowohl automatischen wie auch manuellen, untersucht. Dabei variierten die Wissenschaftler die Betriebsbedingungen und die verwendeten Brennstoffe, so dass sie insgesamt 51 Kombinationen messen konnten. Zu den Betriebsbedingungen zählten neben dem Normalbetrieb unter anderem Kalt- und Warmstart und Betrieb bei Luftmangel. Die Brennstoffe umfassten Holzpellets, Holzschnitzel sowie trockene und feuchte Buchenscheite.

Automatik gewinnt

Die Messungen zeigten, dass der Ausstoss von Schadstoffen bei den automatisch betriebenen Holzfeuerungen viel geringer ist als bei manuell betriebenen – je nach Setting drei bis 2400 Mal weniger. Nicht nur das: manuell betriebene Öfen produzierten auch sogenannte sekundäre organische Aerosole, die erst in der Atmosphäre durch Reaktion mit Sonnenlicht gebildet werden. Diese können bei einem Holzofen während der Startphase hohe Werte erreichen und die gesamte Feinstaubmasse mehr als verdoppeln. Doch auch die automatischen Feuerungen können bei schlechten Bedingungen wie Luftmangel oder Luftüberschuss oder während der Startphase ähnlich viele Schadstoffe ausstossen. Einen geringen Schadstoffausstoss erreicht man deshalb mit automatischen Anlagen, die möglichst kontinuierlich laufen und eine vollständige Verbrennung des Holzes sicherstellen.

Einfache Kontrollmessungen

Eine umfassende Überwachung der Verbrennungsqualität und der ausgestossenen Gase ist sehr aufwändig. Doch die Analysen der Forschenden zeigten, dass die Messung von Kohlenmonoxid ein guter Indikator für die Schädlichkeit der Abgase ist – einschliesslich der sekundären organischen Aerosole. Denn die verschiedenen Gase und Partikel, die beim Verbrennen entstehen, korrelieren mit Kohlenmonoxid. Diese Erkenntnis ermöglicht einfache Kontrollmessungen sowohl bei der Entwicklung neuer Feuerungen als auch ein Monitoring während des Betriebs.

Das Projekt zeigt, dass ein Ausbau der Holzenergie in der Schweiz möglich ist, und zwar ohne die Luftqualität zu belasten. Die Forschenden schreiben aber, dass die Behörden dafür Anreiz-Strategien entwickeln sollten, denn neben einem Ausbau wird auch der Ersatz alter Öfen mit neuen, automatisierten Verbrennungsanlagen nötig sein. Emissionen lassen sich reduzieren, wenn der Einfluss des Menschen auf den Verbrennungsprozess minimiert wird. Ausserdem sollte in der technischen Weiterentwicklung ein spezielles Augenmerk auf das Entzünden und Ausglimmen gelegt werden, da in diesen Phasen auch in automatisierten Anlagen noch Luftschadstoffe entstehen können. Die vermehrte Nutzung von Holz als Brennstoff hätte nicht nur einen positiven Effekt auf die Luftqualität und die CO₂-Belastung, auch die Schweizer Forstwirtschaft würde profitieren.