Holzschnitzelanlage in einem Schulhaus in Luzern (450 kW)

Die Holzkesselanlage Baujahr 1993 erfüllte die erhöhten Grenzwerte der Luftreinhalte-Verordnungen (LRV) nicht mehr. Die Nachrüstung eines Elektrofilters ist aufgrund der engen Platzverhältnisse in der Zentrale baulich nicht möglich und hätte zudem den CO Wert nicht verbessert. Damit der Betrieb der nachhaltigen Wärmeversorgung weiter zugelassen wird, sind die erforderlichen Emissionsgrenzwerte mit einem alternativen Verfahren zu erreichen. Mittels der H2 Injection Anlage wird ein Gasgemisch direkt in den Feuerraum des Holzkessels eingedüst. Dies bewirkt eine verbesserte Verbrennung, wodurch einerseits die Emissionen gesenkt werden und andererseits der Endenergieverbrauch (Holz) reduziert wird bei einem geringen zusätzlichen Strombedarf für die Elektrolyse. Diese Art der Holzkessel-Sanierung ist in der Schweiz noch einzigartig. Das Vorhaben soll als Leuchtturmprojekt der Energiestadt – Zertifizierung der Stadt Luzern behandelt werden.

Unsere Erwartungen wurden weit übertroffen! Update vom 19.1.2017
Seit der Inbetriebnahme haben wir die Anlage auf Herz und Nieren geprüft. Wie sich herausstellte, hatten wir da Probleme, wo wir sie nicht vermuteten und zwar in der Peripherie. Als erstes sammelte sich wegen der sehr feuchten Holzschnitzel viel Kondenswasser an, was sogar die Messgeräte ausser Betrieb setzte. Mit dem Einbau eines grossen Kondensatsammlers konnten wir das Problem lösen. Weiter hat uns die Steuerung mit dem Datenlogger einige Sorgen bereitet. Mittlerweile sind die M-Bus Messgeräte und das Impulssignal der Holzdosierungsschnecke auf der Plattform online. Die H2 Injection Anlage mit den drei Generatoren lief über die ganze Zeit reibungslos.

Mitte Dezember wurde die Emissionsmessung diesmal unter Volllast durchgeführt. Wir vermuteten, dass die Emissionen höher wären als bei der Teillastmessung im Oktober, siehe unten. Wir haben uns getäuscht. Die Emissionswerte unter Volllast sind sogar geringer und zwar CO 158 mg/m3 und Staub sensationelle 16 mg/m3. Somit sind die Grenzwerte nicht nur eingehalten, sondern 3-fach unterschritten!

In der Zwischenzeit haben wir die ersten vom Datenlogger gespeicherten Messdaten ausgewertet. Während der Messperiode haben wir die H2 Injection Anlage mehrfach zu- und wieder weggeschaltet und den Holzkessel bei verschiedenen Betriebspunkten fixiert, um die wechselnden Aussentemperaturen resp. Lasten zu simulieren. Die ersten Auswertungen sind vielversprechend. Mit der H2 Injection ist der Wirkungsgrad jeweils erhöht. Im Wirkungsgrad eingerechnet ist der Stromaufwand für die H2 Injection Produktion. Bei Volllast erhielten wir eine Verbrauchseinsparung von 27% und über die Messperiode im Durchschnitt 18%. Wir werden weitere Messungen vornehmen mit dem Ziel, die Performance der Anlage zu optimieren und die Messdaten zu verifizieren.

Die Inbetriebnahme war ein voller Erfolg! Update vom 7.10.2016
Aufgrund der kühlen Witterung und den Herbstferien hatten wir ideale Bedingungen. Von der Suva bewilligt und alle Installationen und Anschlüsse gemacht, waren wir bereit loszulegen. Am Dienstag, 4.10.16, wurde die H2 Injection Anlage das erste Mal eingeschaltet, und die produzierte auf Anhieb störungsfrei das H2 Injection Mischgas. Am Mittwoch war dann der grosse Tag, an dem die Eindüsung direkt in den Brandherd des Heizkessels erfolgte. An dem Tag ging es in der Heizzentrale zu wie in einem Bienenhaus. 14 Fachleute, jeder Spezialist auf seinem Gebiet, waren beschäftigt, die verschiedenen Komponenten fertig zu konfigurieren und einzustellen. Spannend wurde es am Nachmittag, als der Feuerungsfachmann die Messungen vornahm. Obwohl der Heizkessel nur unter Teillast und die H2 Injection Anlage noch nicht auf voller Leistung lief, sind die ersten Ergebnisse hoch erfreulich:

LRV Grenzwerte mg/m3: CO 500 und Staub 50
Messresultat vom 13.11.15: CO 652 und Staub 73
Messresultat mit H2 Injection vom 5.10.16: CO 163 und Staub 39

Die erste Verbrauchsmessung, wiederum in der obigen Situation, ergab bereits eine Holzschnitzel-Einsparung von rund 20%.

Im laufenden Betrieb wird die H2 Injection Anlage noch leistungsstärker, was die obigen Werte weiter verbessern wird. Es werden weitere Langzeitmessungen vorgenommen und hier publiziert.

Hiermit allen Beteiligten ein grosses Dankeschön für die tolle Zusammenarbeit und ‚Hut ab‘ dem Erfinder und den H2-Tec Kollegen aus Österreich.