Aufbau und Funktionsweise einer Pelletheizung

1. Pelletkessel und Pelletofen

Recht häufig kommt es vor, dass Menschen die Begriffe Pelletkessel und Pelletofen nicht auseinanderhalten und sie als Synonyme verwenden. Doch zwischen einem Pelletkessel und einem Pelletofen gibt es einen signifikanten Unterschied. Ein Pelletkessel wird meistens als Zentralheizung verwendet, um für das gesamte Gebäude Raumheizung und Erwärmung des Brauchwassers sicherzustellen. Im Gegensatz dazu arbeitet ein nicht wasserführend betriebener Pelletofen wie ein Kamin und wird deswegen auch als Pelletkamin oder Pelletkaminofen bezeichnet. Er ist gut zur Aufstellung im Wohnbereich geeignet, da er durch seinen hohen Anteil an Strahlungswärme, die er von seinem Aufstellort aus abgibt, ein gemütliches Wohngefühl schafft. Dieser Effekt wird durch die verglaste Feuerraumtür verstärkt, die eine freie Sicht auf die Flammen gewährt. Falls der Pelletofen wasserführend betrieben wird, kann er auch dazu genutzt werden, die Heizung zu unterstützen.

2. Aufbau und Funktionsweise einer Pelletheizung

2.1 Halbautomatische und vollautomatische Pelletheizung

Pelletheizungen gibt es als halbautomatische und vollautomatische Heizungen. Die beiden Varianten unterscheiden sich in der Weise, wie der Brennstoff zur Brennkammer gelangt. Eine halbautomatische Pelletheizung verfügt über einen Vorratsbehälter, den der Anlagenbesitzer von Hand mit den Pellets befüllen muss. Aus diesem Behälter gelangen die Pellets dosiert und kontinuierlich zur Brennkammer. Die vollautomatische Version hingegen ist über eine Förderanlage (Förderschnecke) mit dem Lagerraum verbunden. Über dieses Fördersystem werden die Pellets direkt zum Heizkessel geführt.

2.2 Förderanlage

Die Förderanlage ist ein wichtiger Bestandteil einer vollautomatisierten Pelletheizung. Bei der Förderanlage kann es sich um ein mechanisches, ein pneumatisches oder ein kombiniertes System handeln. Bei mechanischen Förderanlagen handelt es sich häufig um Förderschnecken.

Eine Förderschnecke hat die Form eines Bohrers und befördert durch ihre rotierende Bewegung die Pellets vom Lagerraum zum Pelletkessel. Im Regelfall wird die Förderschnecke am Boden verlegt und ist aufgrund ihrer Bauart ziemlich unflexibel. Deshalb sollte der Abstand zwischen dem Brennstofflager und der Heizung klein sein, damit die Beförderung der Pellets reibungslos ablaufen kann.

Alternativ kann ein Vakuumsaugsystem verwendet werden. Dieses System besteht aus einem Vakuumsauger, bei dem eine Saugturbine den nötigen Druck erzeugt und die Pellets vom Lagerraum ansaugt, um sie über Saugleitungen (Schlauchverbindungen) zum Pelletkessel zu leiten. Das Vakuumsaugsystem ist flexibler im Einsatz als die Förderschnecke. Größere Lagerräume können auch mit mehreren Saugpunkten ausgestattet werden, damit auch bei großer Heizlast immer eine problemlose Brennstoffzufuhr gewährleistet bleibt.

Welche Fördertechnik in einem konkreten Fall eingesetzt wird, hängt vor allem von den räumlichen Gegebenheiten ab. Wenn es längere Distanzen zu überwinden gibt, werden Vakuumsauger eingesetzt, da diese in der Lage sind, Strecken von bis zu 25 Metern zu überbrücken. Förderschnecken eignen sich, wie oben erwähnt, eher für kürzere Strecken bzw. für Pelletheizungen, die sich unweit vom Lagerraum befinden.

2.3 Pelletkessel

Der eigentliche Pelletkessel besteht aus einem stabilen Gehäuse, einer Brennkammer (Brennraum) aus hitzebeständigem Material, einer Einschubschnecke, einem Ascheaustragungssystem und einem Wärmetauscher. Effiziente Verbrennung und der für Pelletheizungen typische, besonders hohe Wirkungsgrad werden bei modernen Pelletbrennern durch Verbrennungsluft mithilfe der lambdagestützten Primär- und Sekundärluftregelung gewährleistet. Anstatt einer Lambdasonde kann auch ein Temperatur- oder Flammraumfühler in Verbindung mit einer über ein Saugzuggebläse stufenlos regelbaren Verbrennungsluftzuführung zum Einsatz kommen.

2.4 Lambdasonden, Abgastemperatursensoren und Rückbrandsicherung

Bevor der Verbrennungsprozess starten kann, wird der Brennstoff (Pellets) zur Brennkammer transportiert. Dieser Schritt erfolgt, wie oben erwähnt entweder manuell oder automatisch. Wenn die Brennkammer beschickt ist, wird durch einen automatischen Zündvorgang die Verbrennung in Gang gesetzt. Der Verlauf des Verbrennungsvorgangs wird durch eingebaute Lambdasonden und Abgastemperatursensoren überwacht, damit optimale und vollständige Verbrennung der Pellets sichergestellt wird. Mit der beim Verbrennen der Pellets entstandenen Hitze wird der integrierte (vom Wasser umflossene) Wärmetauscher erwärmt, der die Wärme wiederum an den Heizkreislauf weiterleitet. Falls die gewünschte Temperatur unterschritten wird, wird der Kessel automatisch neu gezündet. Idealerweise ist der Pelletbrenner mit einem Pufferspeicher gekoppelt. Dieser speichert die überschüssige Wärme bis zur Anforderung durch den Verbraucher. Der Verbrennungsvorgang läuft kontrolliert ab, nur in den seltensten Fällen kann die Flamme in die entgegengesetzte Richtung schießen und schlimmstenfalls mit dem Brennstoff in Kontakt kommen. Dies wird durch eine Rückbrandsicherung verhindert, die in Form eines Fallschachts und einer Zellenradschleuse angebracht wird.

2.5 Pellets

Die Pelletheizung ist eine höchst effektive Weise mit dem erneuerbaren Energieträger Holz zu heizen, denn Pellets stellen die komprimierteste Form von Holzenergie mit einem hohen Brennwert dar. Holzpellets haben dank ihrer sehr geringen Restfeuchte (diese ist deutlich geringer als bei Stückholz) und ihrer homogenen Zusammensetzung einen äußerst hohen Energiegehalt und sie verbrennen im Pelletkessel nahezu vollständig. Durch die beinahe rückstandslose Verbrennung der Pellets fällt nur wenig Asche an. Das Entfernen der Asche erfolgt anlagenabhängig manuell oder automatisch über ein Ascheaustragssystem.

Durch die genormte Größe der Pellets ist die Möglichkeit zum vollautomatischen Betrieb der Pelletheizung gegeben. Damit die Pelletheizung gute Ergebnisse erzielen kann, muss man allerdings darauf achten, hochwertige Pellets zu verwenden. Qualitativ minderwertige Pellets verbrennen schnell und verursachen im schlimmsten Fall Schäden am Heizkessel. Qualitativ hochwertige Pellets erkennt man an ihrer glatten Oberfläche, sie sind auch abriebfest und hinterlassen in der Verpackung nur wenig Brösel. Ein schnell erkennbares Qualitätsmerkmal ist die Farbgebung. Qualitativ hochwertige Pellets sind farblich einheitlich, markante Farbverläufe weisen dagegen auf die Verwendung minderwertiger Holzspäne hin. In Österreich dürfen zur Pelletherstellung nach ÖNORM ausschließlich naturbelassene Holzreste verwendet werden. Dieser Rohstoff fällt in großen Mengen in Form von Hobel- oder Sägespänen als Abfallprodukt in der holzverarbeitenden Industrie an. Um Holzpellets herzustellen, werden die feinkörnigen Holzreste unter hohem Druck zu Holzstiften verdichtet bzw. gepresst und pelletiert, d. h. in zylindrische Form gepresst. Die anschließende Lagerung und der Transport von Holzpellets müssen absolut trocken erfolgen. Verkauft werden Holzpellets entweder in verpackter oder loser Form. Holzpellets in loser Form werden mit Silopumpwagen transportiert und über ein Schlauchsystem in den Vorratsraum eingeblasen. Falls eine Ölheizung durch eine neue Pelletheizung ersetzt wurde, können die Pellets im bisherigen Heizöllagerraum im Keller gelagert werden.

Ein ähnliches Produkt sind Holzbriketts, die, genau wie Pellets, aus Sägenebenprodukten oder Industrieholzresten hergestellt werden und ebenfalls einen sehr hohen Energiegehalt besitzen. Sie sind jedoch größer und werden für Scheitholzkessel genutzt (bei einer Scheitholzheizung ist nicht nur die Brennstoffzufuhr anders als bei einer Pelletheizung, auch der Verbrennungsvorgang funktioniert technisch auf eine andere Art und Weise). Allerdings ist aufgrund ihrer Größe kein vollautomatischer Betrieb der Heizung möglich, die Briketts müssen händisch nachgelegt werden.

2.6 Lagerung von Pellets

Holzpellets müssen absolut trocken gelagert werden, denn wenn sie feucht werden, lässt sich eine einwandfreie und effektive Verbrennung nicht mehr garantieren. Bei zu hoher Feuchtigkeit können die Pellets nämlich aufquellen oder verkleben, was ihre Brenneigenschaften verschlechtert.

Weil es einfacher ist, einen ganzen Jahresvorrat an Pellets auf einmal zu kaufen, statt den Vorrat alle paar Wochen durch Zukauf erneuern zu müssen, wird ein ausreichend großer Lagerraum benötigt. Sehr häufig werden zur Pelletlagerung Gewebetanks mit der dazugehörigen Rahmenkonstruktion eingesetzt. Ein Gewebetank kann einfach, günstig und sauber innerhalb des Gebäudes aufgestellt werden und ist die optimale Lösung für nicht ausreichend trockene Lagerräume.

Eine alternative Lagermöglichkeit ist ein (trockener) Kellerraum, der im Falle einer Verwendung zur Pelletlagerung als Schüttraum bezeichnet wird. Falls im Gebäude nicht genügend Platz vorhanden ist, kann auch eine unterirdische Zisterne zur Brennstofflagerung eingesetzt werden. In solchen Fällen muss der Pelletkessel allerdings händisch aufgefüllt werden (halbautomatische Pelletheizung).

Der Lagerraum muss so ausgewählt werden, dass die Pellets problemlos über die Förderanlage zum Pelletkessel gelangen können. Der zweite wichtige Punkt bei der Wahl des Standortes für den Lagerraum ist die Zugänglichkeit von außen. Die Entfernung zur Straße sollte nicht mehr als 30 Meter von der Straße betragen, denn sonst können Lieferfahrzeuge (Silofahrzeuge) die Entfernung nicht mehr überbrücken.

3. Fördergelder

Der Umstieg von einer alten Ölheizung auf eine neue Pelletheizung wird von den Ländern gefördert. Beim Tausch eines Ölkessels gegen einen neuen Pelletkessel kann man mit Fördergeldern in Höhe von mehreren tausend Euro rechnen. Im letzten Jahr wurde der Umstieg auf heimische Rohstoffe wie Stückholz, Hackgut und Pellets auch vom Bund gefördert („Raus aus Öl“ und Sanierungsoffensive 2020).