Sensorik Sensor verringert Feinstaub bei der Holzverbrennung

Quelle: Pressemitteilung

Holzheizungen gelten als Nachhaltige Art der Wärmegewinnung. Ein Problem ist aber der Feinstaub. Abhilfe schafft hier nun Sensortechnologie aus Baden-Württemberg. Details gibt es hier.

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Behaglich-romantisch ist ein Holzfeuer. Doch sorgt es auch für Feinstaub und andere üble Emissionen. Zwar gibt es Möglichkeiten diese zu verringern, doch hatten diese bisher ihre Probleme. Forschende aus Karlsruhe halten mit ihrem verbesserten CO/HC-Sensor nun dagegen.
Behaglich-romantisch ist ein Holzfeuer. Doch sorgt es auch für Feinstaub und andere üble Emissionen. Zwar gibt es Möglichkeiten diese zu verringern, doch hatten diese bisher ihre Probleme. Forschende aus Karlsruhe halten mit ihrem verbesserten CO/HC-Sensor nun dagegen.
(Bild: M. T.)

Die steigenden Energiepreise und die Abhängigkeiten von internationalen Märkten machen den nachwachsenden Rohstoff Holz als Heizmaterial momentan noch attraktiver, registriert das Technologie-Lizenz-Büro (TLB) aus Karlsruhe. Auch stammt das natürliche Heizmittel aus heimischen Wäldern, ist gut verfügbar und verbrennt CO2-neutral, weil nur das Kohlendioxid frei wird, das die Bäume einst beim Wachsen gebunden haben.

Viele halten das Heizen mit Holz für eine ziemlich saubere Sache, doch bei der Verbrennung von Holz in Kaminöfen oder Scheitholz-Heizkesseln entstünde enorm viel Feinstaub. Phasenweise werden auch hohe Konzentrationen an potenziell toxischen Abgaskomponenten ausgestoßen. Diese Schadstoffe gefährden Mensch und Umwelt, merkt das TLB an.

Feinstaub bei der Holzverbrennung effektiv verringern

Doch das Problem kann man entschärfen. Denn um die Emissionsfracht wirksam zu verringern, ist eine intelligente Führung des Verbrennungsprozesses nützlich. Manche Einzelraum-Feuerstätten und die meisten Heizkessel haben außerdem mittlerweile eine Lambda-Sonde zur Messung von Restsauerstoff im Abgas. Um den Verbrennungsprozess noch präziser steuern zu können und damit den Ausstoß von Feinstaub und anderen Schadstoffe weiter abzusenken, braucht es nur einen zusätzlichen Sensor, der die Menge an unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid erfassen kann.

Dieser als CO/HC-Sensor bezeichnete Unterstützer wird in ein Verbrennungsluft-Regelsystem integriert, heißt es weiter. So könne die Menge an Feinstaub bei der Holzverbrennung effektiv verringert werden. Er wird laut TLB bereits in diversen Holzöfen eingesetzt. Aber er hielt bisher den Temperaturen bei der Holzverbrennung nicht allzu lange aus. Hinzu kam sein relativ hoher Preis, merken die Karlsruher an. Doch die Hochschule in Karlsruhe hat nachgedacht, um beides in den Griff zu bekommen.

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Verbesserter Sensor hält mehrere Heizperioden

Eine Arbeitsgruppe am Institut für Sensor- und Informationssysteme (ISIS) der Hochschule Karlsruhe hat nämlich 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 der CO/HC-Sensor. Er kombiniert Sensorik und Algorithmus sowie die darauf aufbauende Einstellung der Primär- und Sekundärluftströme, so die Erklärung. Das führe zu einer deutlichen Verminderung von schädlichen Gasen und Feinstaub bei der Holzverbrennung.

Die Wissenschaftler haben den CO/HC- Sensor, der von einem Partnerunternehmen produziert werden kann, in einem patentierten Verfahren so verbessern können, dass er nun stabil im Abgas messen kann, und durch eine neu entwickelte Methode zur Regeneration länger stabil bleibt. Damit kann der Sensor nun bei allen Scheitholz-Verbrennungsprozessen eingesetzt werden, wobei er nun voraussichtlich sogar mehrere Heizperioden durchhält.

So sieht das Funktionsprizip eines feinstaubverringernden Regelkonzepts bei der Scheitholzverbrennung im Ofen aus, wie es an der Hochschule Karslruhe entwickelt wurde.
So sieht das Funktionsprizip eines feinstaubverringernden Regelkonzepts bei der Scheitholzverbrennung im Ofen aus, wie es an der Hochschule Karslruhe entwickelt wurde.
(Bild: Hochschule Karlsruhe / H. Kohler)

Jetzt geht es an die Patentierung und Vermarktung

Dass die Feinstaub- und Schadgasverringerung aus Scheitholzöfen funktioniert, wurde sowohl im Labor als auch anhand von Feldtests über mehrere Monate hinweg untersucht, so das TLB. Mithilfe des verbesserten CO/HC-Sensors in Kombination mit einer neuartigen, automatisierten Verbrennungsluftregelung, einem Abgaskatalysator und einem Partikelfilter konnten nur noch sehr geringe Abgaswerte gemessen werden, die erheblich unter den aktuellen gesetzlichen Vorgaben liegen. Nähere Daten werden aber nicht genannt.

Die Erfindung wurde zum Patent angemeldet (DE, EP) anhängig). TLB unterstützt die Wissenschaftler und die Hochschule Karlsruhe nun bei der Patentierung und Vermarktung der aktuellen Entwicklung und des gesamten Steuer- und Regelungssystems für Scheitholzfeuerungen. Das Büro ist außerdem mit der Verwertung dieser Idee beauftragt und bietet Herstellern von Stückholzöfen oder -Heizkesseln Möglichkeiten der Lizenzierung.

Buchtipp

Die Sensortechnik ist eine Schlüsseltechnologie für das Messen, Steuern und Regeln von mechatronischen Systemen in der Automatisierung. Das Buch „Industriesensorik“ beschreibt anwendungsbezogene Fehleranalysen von Messsystemen, Sensoren und Sensorsystemen, jeweils ergänzt durch vollständig durchgerechnete Anwendungsbeispiele. Techniker und Ingenieure finden hierin Ideen und Lösungsansätze für ihre tägliche Arbeit.

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