Reduktion von Emissionen

© Fraunhofer IPM
Elektrostatischer Abscheider an einem Pelletofen (Palazzetti Ecofire Bianca)
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Rohrförmiger thermoelektrischer Generator

Reduktion gesundheitsschädlicher Fein- und Feinststäube

Holz und Biomasse liefern als lokale, CO2-neutrale Rohstoffe einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz. Bei der Verbrennung von Biomasse entstehen jedoch große Mengen an Feinststaub, wobei Partikelgrößen unter 1 μm besonders gesundheitsschädlich sind. In Ländern wie Deutschland gelten daher immer strengere Grenzwerte für den Ausstoß der Partikelmasse. Manche Umweltzertifikate (z. B. der »Blaue Engel«) fordern ab 2024 zudem die Einhaltung von Grenzwerten auf Basis der Partikelanzahl, wie sie bei Verbrennungsmotoren heute schon Standard sind. Daher sind – neben einer effektiven Verbrennungsregelung – neue Technologien gefragt, die den Ausstoß gesundheitsschädlicher Feinststäube aus Feuerungsanlagen verringern.

Aktiv statt passiv – Abscheiden statt filtern

Passive Feinstaubfilter aus Keramik oder Metall reinigen die Abgase mechanisch-chemisch. Sie sind auf den ersten Blick kostengünstiger als aktive Partikelabscheider, setzen sich jedoch im Betrieb mit den gefilterten Partikeln zu und müssen regelmäßig gewartet und getauscht werden.

Fraunhofer IPM setzt daher für seine Reinigungssystemen auf die aktive elektrische Partikelabscheidung. Standardmäßig bilden kommerziell erhältliche elektrostatische Abscheider das Kernelement unserer Abscheiderlösungen. Diese laden die im Abgasstrom enthaltenen Feinstaubpartikel elektrisch auf und lagern sie anschließend an den Wänden des Rauchrohres ab. Mit über 90 Prozent der Partikelzahl bieten sie eine sehr hohe Abscheiderate – auch für Partikel bis in den Nanometer-Bereich.

Unsere Systeme zur Feinststaubabscheidung rüsten wir zusätzlich mit eigens entwickelten Vorrichtungen zur Selbstreinigung aus, die die Ablagerungen aus abgeschiedenen Partikeln selbstständig aus dem System entfernen. Die Systeme können für bestehende Anlagen nachgerüstet oder gleich als fester Bestandteil in Neuanlagen integriert werden.

Niedrigenergie-Plasmatechnologie – für höchste Abscheidegrade selbst ultrafeiner Partikel

Ein noch höherer Fraktionsabscheidegrad von über 99 Prozent auch für ultrafeine Partikel unterhalb von 0,1 μm lässt sich mit elektrischen Niedrigenergie-Plasma-Abscheidern erzielen. Diese bieten eine höhere Leistungsdichte und Ionenkonzentration in der Abscheidezone als konventionelle Abscheider, weil das System oberhalb der Durchschlagspannung betrieben wird.

Fraunhofer IPM entwickelt Plasma-Abscheider für verschiedene Anwendungen, insbesondere auch für die Integration in Abscheidesysteme für Biomasse. In ersten Machbarkeitsstudien an einem kommerziellen Pelletofen wurden Werte von über 99 Prozent erreicht.

Vom Stromnetz unabhängig dank thermoelektrischer Generatoren

Thermoelektrische Generatoren (TEG) nutzen Wärmeflüsse zur eigenständigen Stromerzeugung. Sie sind langlebig, zuverlässig und können auf sehr kleinem Raum eingesetzt werden. Durch Integration der TEG in den Rauchgasstrang kann genug elektrische Energie erzeugt werden, um einen Feinstaubabscheider und eine Verbrennungsregelung zu betreiben. Das gesamte Abgasreinigungssystem benötigt daher keinen Stromanschluss.

Unsere Dienstleistungen für die Abgasreinigung

Fraunhofer IPM verfügt über die Erfahrung und Anlagentechnik, um Emissionsreduktions-Lösungen auf Kundenwunsch zu entwickeln.

Dabei bieten wir aus einer Hand:

  • Beratung zur Konzeptionierung von Abgasreinigungssystemen – als Nachrüstlösung oder integriert in neue Anlagen
  • Auslegung und Aufbau des Systems
  • Integration einer Selbstreinigung zur Entfernung der abgeschiedenen Partikel
  • Integration thermoelektrischer Generatoren für eine netzunabhängige Stromversorgung des Abgasreinigungssystems
  • Entwicklung von Niedrigenergie-Plasma-Abscheidern für höchste Abscheidegrade
  • Messung des Fraktionsabscheidegrads für das System
  • Abnahme des Gesamtsystems in Kooperation mit akkreditierten Prüfeinrichtungen
  • Vermittlung von Lieferanten für Abscheiderkomponenten für eine Serienfertigung