Österreich nimmt weltweit eine führende Stellung im Bereich der Entwicklung und
Verbreitung von Biomassekesselanlagen für Gebäudebeheizung, industrielle und
gewerbliche Anlagen als auch für Nah- und Fernwärmeversorgung ein. Während im Bereich
der Kleinkessel sehr oft Pelletskessel mit einem hinsichtlich der Verbrennungseigenschaften
homogenen und standardisierten Brennstoff zum Einsatz kommen, sind im Bereich der
mittelgroßen und größeren Anlagen primär Hackgutkessel vertreten.
Im Anlagenbetrieb steigt mit der Größe der Anlagen auf Grund der Brennstoffvariabilität auch
die Anforderung an Verbrennungsregelung. Bei Kleinkessel sind Lambdasonden
(Zirkoniumoxid- Sonden) Stand der Technik. Bei mittelgroßen und größeren Anlagen ist auf
Grund der Brennstoffinhomogenität und -variation eine reine Lambdasonden- Regelung
jedoch kein Garant für eine schadstoffarme Verbrennung.
Die Feinstaubbelastung durch Biomasseverbrennung ist in diversen Medienberichten immer
wieder Anlass für Kritik an der Technologie. Im großen Anlagensegment sind Tuch- bzw.
Elektrofilter in Kombination mit Zyklon- Vorabscheidern Stand der Technik. Speziell im
kleinen und mittleren Anlagensegment fehlen noch zuverlässige und kosteneffiziente
Lösungen zur Minderung von staubförmigen Emissionen.
Ziel des gegenständlichen Vorhabens ist es durch effiziente Kombination von Primär- und
Sekundärmaßnahmen die Grundlage zur Entwicklung von hocheffizienten, emissionsarmen
Biomassekesseln mit erhöhter Brennstoffflexibilität zu schaffen. Dazu sollen im ersten Schritt
durch eine Weiterentwicklung der Verbrennungsregelung in Verbindung mit neuer,
innovativer CO-λ-Sensorik sowie mit NOx- Sonden, die Verbrennungsgüte optimiert werden.
Vor allem mit Hinblick auf den zweiten Schritt des Vorhabens, der Untersuchung von
Möglichkeiten für eine Integration von elektrostatischen Abscheidern in Biomassekesseln, ist
eine vorhergehende Optimierung des Ausbrandes wesentlich. Dazu soll eine
modellprädiktive Regelung entwickelt werden, die zusätzlich mit Fehlerdetektion für die
verwendete Sensorik ausgestattet ist. Die Anlagengröße, die durch das Vorhaben adressiert
wird, liegt im mittleren Leistungsbereich zwischen 50 kW – 1,0 MW. Die angestrebten
Projektziele sollen in enger Kooperation zwischen Forschungseinrichtung, Universität und
Kesselproduzenten erarbeitet werden.
Die Methodik dieser industriellen Forschung stützt sich auf Grundlagenuntersuchungen im
Bereich der Verbrennungssensorik an Prüfständen (Sondenprüfstand) und im realen
Anlagenbetrieb. Es wird eine innovative modellprädiktive Regelung entwickelt und durch
Implementierung in eine LabVIEW Umgebung über geeignete Schnittstelle zur
Kesselsteuerung, untersucht. Im Bereich der Feinstaubabscheidung wird auf Basis von CFDSimulationen
und experimentellen Grundlagenuntersuchungen an einem Versuchsträger die
Integration von PM- Abscheidern in den Kesselkörper untersucht.