Wärme und Strom aus Pellets

Mehr als ein Viertel der österreichweit installierten Biomasse-Kleinfeuerungsanlagen kommen aus Oberösterreich. Beim Export sind die Firmen aus dem Land ob der Enns sogar noch erfolgreicher: In Deutschland beträgt der Marktanteil oberösterreichischer Erzeuger bei Pelletskesseln mehr als 50 Prozent, ebenso in Frankreich. Nach langer Entwicklungsarbeit ist Ökofen,  einem der führenden Unternehmen in der Biowärme-Branche, ein technischer Durchbruch gelungen. Am 5. Dezember 2012 ging in Lembach im Mühlkreis die erste stromerzeugende Pelletsheizung ans Netz. Damit ist Ökofen das erste Unternehmen in Österreich, das eine typengeprüfte Pelletsheizung mit Stirlingmotor im Feldtest betreibt. Der Pellematic Smart_e nutzt dabei das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung. Der Stirlingmotor ist zusammen mit dem serienmäßig integrierten Pellets-Brennwertmodul in einen Schichtspeicher mit 600 Litern Volumen eingebaut. „Wir haben hier wirklich etwas geschafft, das viele Firmen vor uns schon erfolglos versucht haben. Wir sind stolz auf diesen wichtigen Schritt und unser engagiertes Team“, sagt Ökofen-Geschäftsführer Stefan Ortner.

Zwei Jahre Entwicklungszeit
Bereits 2010 startete das Unternehmen das Enwicklungsprojekt ÖkoFEN_e mit dem Ziel, eine Pelletsheizung für den Ein-, bzw. Zweifamilienhaushalt zu entwickeln, die Wärme und Strom aus Holzpellets produziert. Den Ingenieuren der Firma Ökofen stand zur Integration in den Pelletskessel ein serienreifer Stirlingmotor der englischen Firma Microgen zur Verfügung. Nach einjähriger Entwicklungszeit konnten bereits im November 2011 alle notwendigen Typenprüfungen abgeschlossen werden. Weitere Tests am Prüfstand folgten, ehe nach einem weiteren Jahr Vorbereitung die erste Feldtestanlage in Betrieb genommen wurde.
„Neben den technischen Herausforderungen war es auch organisatorisch eine große Aufgabe, die erste Anlage ans Netz zu bringen“, so Stefan Ortner. Das System produziert Wärme mit 14 Kilowatt thermischer Leistung und Strom mit 1 Kilowatt elektrischer Leistung (kWe). Mit einer Leistung von 1 kWe werden bei einem Volllastbetrieb von 24 Stunden täglich 24.000 Wattstunden elektrische Energie erzeugt, wodurch zum Beispiel eine Waschmaschine 23-mal betrieben werden kann (Verbrauch ca. 1,04 kWh pro Waschgang).
Um den Stirlingmotor in die Pelletsheizung zu integrieren, musste auch eine eigene, vollautomatische Reinigungseinrichtung für den Erhitzerkopf des Stirlingmotors entwickelt werden. In der ersten Feldtestanlage wurde zusätzlich zur Pellematic Smart_e und der bereits bestehenden 20 m2 großen thermischen Solaranlage ein 800-Liter- Pufferspeicher installiert, um die Laufzeiten zu optimieren. Der Eigenverbrauch im Haus soll nun vorwiegend mit dem eigenen, im Keller erzeugten Strom abgedeckt werden, der überschüssige Strom wird ins Netz eingespeist.

Kessellaufzeiten bedingen Strommenge
Die erzeugte Strommenge hängt stark von den Laufzeiten des Heizkessels ab. Je länger die Laufzeiten sind, desto höher ist der Ertrag des Stirlingmotors. Die Laufzeiten von Pelletsheizungen variieren von 1.500 Stunden pro Jahr bei Einfamilienhäusern bis zu 7.000 Stunden pro Jahr bei Grundlasten im Gewerbe oder Mehrfamilienhäusern. Je nachdem können mit der stromerzeugenden Pelletsheizung zwischen 1.500 und 7.000 kWh pro Jahr erzeugt werden. Zum Vergleich: Ein durchschnittlicher Haushalt verbraucht ca. 4.000 kWh Strom pro Jahr. Ein wesentlicher Vorteil der stromproduzierenden Pelletsheizung gegenüber der Photovoltaik ist laut Ökofen die hohe Eigenbedarfsabdeckung, da die Heizung meistens dann läuft, wenn auch ein Strombedarf im Haus gegeben ist. Im Gegensatz dazu erzeugt eine Photovoltaikanlage nur dann Strom, wenn eine Sonneneinstrahlung gegeben ist. 

Landesförderprogramm 
Für die Biomasse-Kraft-Wärme-Kopplung gibt es nun auch ein eigenes Impulsförderprogramm des Landes Oberösterreich. Im Rahmen der landesenergiepolitischen Zielsetzung „Energiezukunft 2030“ wird seit dem Vorjahr die Entwicklung von Wärme- und Stromerzeugung mit Biomassekesseln gefördert. Dieses Impulsförderprogramm für 20 Anlagen soll als Anreizprogramm den Markteinstieg der neuen Technologie – unabhängig von der produzierenden und liefernden Firma – unterstützen. Dadurch sollen vor allem Erfahrungen und Kenntnisse über Biomasse-KWK-Anlagen im kleinen Leistungsbereich im Praxisbetrieb gesammelt und die Weiterentwicklung der Technologie vorangetrieben werden. Neben der Schaffung der technischen Rahmenbedingungen für den künftigen dezentralen Ausbau erneuerbarer Energieträger soll im Rahmen des Förderprogramms auch die Strom- und Wärmeerzeugung aus Biomasse in Oberösterreich gesteigert werden. Laut Programm werden maximal 20 Anlagen mit einer gemeinsamen Leistung von 300 MWh Wärme aus Biomasse und 20 MWh Strom pro Jahr gefördert.

Ausweitung der Feldtests
Ökofen ist derzeit der einzige Hersteller, der Wärme und Strom mittels typengeprüfter Pelletsheizung und Stirlingmotor erzeugt. Im nun gestarteten Feldtest werden Erfahrungen im Langzeittest gesammelt, um später in Serie gehen zu können. Die Auswahl der Feldtestkunden erfolgte nach verschiedenen Anforderungen (alleiniger Wärmeerzeuger, Grundlastkessel in Kombination mit einem weiteren Wärmeerzeuger etc.) um so viele unterschiedliche Erfahrungen wie möglich zu gewinnen. In den nächsten Monaten werden vor allem noch Anlagen in der Nähe der Firmenzentrale Niederkappel installiert. Der Feldtest wird dann in weiterer Folge auf ganz Österreich mit bis zu 40 Anlagen ausgeweitet werden.