Energiespeicher kommunal

Unterirdische Bevorratung von Pellets mit Ovalbehälter

Bei großen Betonfertigteilbehältern für die unterirdische Bevorratung von Pellets gibt es im Hinblick auf Platzbedarf und Transportkosten eine optimierte Variante: den Ovalbehälter.

Mit reduziertem Gewicht und einer für LKW-Transporte verbesserten Geometrie verringern sich der Aufwand von Material und Energie bei der Herstellung sowie die Zahl der Fahrten bei der Lieferung. Dies senkt die Kosten und ist ein Beitrag zur Energiewende im Wärmesektor. Beim Heizungstausch in einem bestehenden öffentlichen Nahwärmenetz kam diese Lager- und Entnahmetechnik für Holzpellets 2019 erstmals zum Einsatz. Nach der ersten Heizperiode 2019/2020 äußern sich Bauherrschaft, Fachplaner und Ausführungsbetrieb zu den Erfahrungen mit der Umstellung auf Holzpellets.

Pelletspeicher statt Öltank

Niedereschach, Schwarzwald-Baar-Kreis: Die Gemeinde ist im Ortsteil Kappel Eigentümerin einer Gruppe eng zusammenstehender Gebäude aus verschiedenen Architekturepochen, zu der sowohl die Schlossberghalle (ein Mehrzwecksaal), als auch die Grundschule, der Kindergarten und das Feuerwehrgerätehaus gehören. Die Wärme für das Ensemble lieferte 18 Jahre lang eine Ölheizung, die im Zuge der energetischen Sanierung der gesamten Häusergruppe ausgetauscht wurde.

Nach der Vorstellung des Fachplaners für Haustechnik Michael Vetter, Mitarbeiter bei Ecoplan in Blumberg, sollte im Zuge der Renovierungsarbeiten und der Neugestaltung der Außenanlagen der Pelletspeicher den Platz des ausgedienten Öltanks einnehmen, in der Erde unter dem Stellplatz des Seiteneingangs. Füllmenge und Abmessungen des neuen Ovalbehälters entsprachen genau diesen Erfordernissen, so dass keine weitere Baugrube ausgehoben werden musste – ein großer Kostenvorteil bei Hanggelände innerhalb eines bestehenden Baugebiets in Kappel. Das Versetzen und die Montage der Betonfertigteile war in einem Tag erledigt, so dass im Gegensatz zu einer Lösung in Ortbeton für den Bauablauf wertvolle Zeit gespart wurde.

Klar definierte Schnittstellen

Vetters Heizungskonzept: „Die Grundlast decken wir mit Holzpellets ab, das sind 100 kW bzw. 80 % der Heizlast. Bei Spitzenlast oder im Notfall und während Wartungsarbeiten springt eine Gas-Brennwerttherme ein“. Beide Kessel, sowie ein 3.000-Liter-Heizwasserpufferspeicher, stehen im Keller der Schlossberghalle. Das Trinkwasser wird nach Bedarf über den Wärmeübertrager eines Frischwassermoduls erwärmt. Im Zuge der Renovierungsarbeiten und der Neugestaltung der Außenanlagen sollte der Pelletspeicher den Platz des ausgedienten Öltanks, in der Erde unter dem Stellplatz des Seiteneingangs, einnehmen. Füllmenge und Abmessungen des neuen Ovalbehälters entsprachen genau den Erfordernissen in Niedereschach.

Für Bauleitung und Handwerksbetriebe sind klare Schnittstellen außerordentlich wichtig. Der Installateur- und Heizungsbaumeister Mathias Ettwein vom ortsansässigen Ausführungsbetrieb Günther Herbst Haustechnik lobt die vom Hersteller des Pelletspeichers definierten beiden Schnittstellen. „Wir konnten uns auf unsere Kernkompetenz, den Heizungsbau, beschränken. Von der Saugturbine des Pelletkessels haben wir die Schläuche für Saug- und Rückluft durch das vorhandene Leerrohr nach draußen in den Erdspeicher gezogen. Angeschlossen hat sie das Montageteam des Speicherherstellers an der Adapterplatte, der einen Schnittstelle zum Speicherbehälter“, erinnert sich Ettwein. Das dafür genutzte Leerrohr wie auch das Lüftungsrohr vom Speicher zur Gebäudeaußenwand waren vorab ausgeführte Leistungen des Tiefbauunternehmens, begünstigt durch die im Betonspeicher ab Werk schon vorhandenen runden Öffnungen inklusive Wanddurchführung DN 200 und Dichtung.

Bei der zweiten Schnittstelle, dem Steuergerät der Pellet-Entnahmetechnik, war es noch einfacher. Von der Saugturbine bis zur vereinbarten Stelle an der Wand im Heizraum hat der Elektriker eine Leitung gezogen. Das Montageteam des Speicherherstellers hat das Entnahmesystem „Maulwurf“ einschließlich Steuergerät geliefert, montiert und nach Anschluss des Elektrokabels in Betrieb genommen. So geht der Impuls des Kessels bei Brennstoffbedarf gleichzeitig an Saugturbine und Entnahmesystem „Maulwurf“ im Erdlager.

Und die Wartung? Ettwein ist froh, dass der Speicherhersteller Mall für die von ihm gelieferten Bauteile dies als bezahlte Dienstleistung für die Bauherrschaft erbringt. „Die kennen sich mit ihrem ‚Maulwurf‘, den Kondenswasserabläufen und sonstigen Speicherdetails doch am besten aus – das ist ideal.“ Bleibt noch für die Hausmeister der Schlossberghalle das Leeren des Aschebehälters und des Staub-Zyklonabscheiders in der Rückluft-Leitung am Kessel. Auch bestellen und überwachen sie die Lieferung von Holzpellets. „Eine gute, weil preiswerte und effektive Arbeitsteilung aus unserer Sicht als Betreiber“, meint der Vertreter der Bauherrschaft, Ortsbaumeister Hartmut Stern.

Normgerechte Lüftung des Erdlagers

Der in Niedereschach unterirdisch eingebaute Ovalbehälter verfügt über eine Lüftungsleitung DN 200, die zur Gebäudewand hin verlegt wurde und dort ca. einen Meter über Gelände mit einer schlagregensicheren Haube abgedeckt ist. Dies entspricht den Vorgaben der VDI-Richtlinie 3464. Laut Technischer Regel für Gefahrstoffe (TRGS) 900, auf die in DIN EN ISO 20023 verwiesen wird, ist in Deutschland ein kurzzeitiges Betreten unterirdischer Pelletspeicher bzw. Erdlager bis zu 15 Minuten in Anwesenheit einer eingewiesenen zweiten Person erlaubt, wenn die CO-Konzentration im Lager unter 60 ppm beträgt. Ein CO-Warngerät muss eingeschaltet am Körper getragen werden.

Ein längerer Aufenthalt im Lager ist nur zulässig, wenn die CO-Konzentration unter 30 ppm liegt. Warngeräte sollen nicht stationär im Lagerraum bzw. Lagerbehälter angebracht sein, da die im Holz enthaltenen Terpene die CO-Sensoren auf Dauer schädigen. Der Fachplaner für Haustechnik Vetter hat zur Entlastung der Bauherrschaft, um die Hausmeister des Objekts von derlei Gefahren und Vorkehrungen zu entlasten, die im Betrieb regelmäßig fällige Wartung in die Ausschreibung zur Lieferung des Speichers einbezogen. Die Gemeinde Niedereschach ist froh, diese Pflichten an den Hersteller abgeben zu können.

Wartung der Speicher- und Entnahmetechnik

Mall als Hersteller bietet bei Neuanlagen den Betreibern der Pellet­heizung einen Wartungsvertrag an, mit folgenden ­Leistungen:

Messung der CO-Konzentration im Speicher

Kontrolle des (teil-)entleerten Speichers

Überwachung des Befüllvorgangs

Funktionsprüfung des „Maulwurfs“

Funktionsprüfung der Steuereinheit

Kontrolle der Schachtabdeckungen

Reinigen der Dichtflächen

Kontrolle der Drainageöffnungen

Messung des Unterdrucks am Maulwurf

Sichtprüfung des Verschleißteils „Saugschlauch“

Sichtprüfung insbesondere der Schlauchverbindungen und der elektrischen Schraub-Steck-Verbindungen

Clemens Hüttinger von Mall erklärt dazu: „Wenn der Kunde es so organisieren kann und er das wünscht, führen wir, bevor der Speicher neu befüllt wird, am gleichen Tag die Wartung aus. Dabei besteht die Chance, einen Facility Manager bzw. Hausmeister in die Besonderheiten einzuweisen und ihm zu zeigen, wie der Pelletlieferant beim Befüllen vorgehen sollte“. Sind ca. 100 t Brennmaterial verheizt worden, ist es an der Zeit, bei der Wartung den Saugschlauch im Speicher vorsorglich auszutauschen. Damit wird sichergestellt, dass der allmähliche Abrieb in den Krümmungen der flexiblen Leitung nicht zu einem Leck und damit zu einer Betriebsunterbrechung führt. Der Saugschlauch ist in dieser Hinsicht vergleichbar mit Reifen oder Bremsbelägen beim Fahrzeug: Selbst die Verwendung des besten Materials kann Verschleiß durch mechanische Beanspruchung nicht verhindern. Gemäß DIN EN ISO 20023 sollte nach fünf Lieferungen bzw. alle zwei Jahre das Lager vollständig entleert und von Feinanteilen gereinigt werden.

Weitere Informationen

• VDI Richtlinie 3464 „Lagerung von Holzpellets beim Verbraucher - Anforderungen an Lager sowie Herstellung und Anlieferung der Pellets unter Gesundheits- und Sicherheitsaspekten“. Beuth Verlag, Berlin. www.beuth.de

• DIN EN ISO 20023:2019-04 „Biogene Festbrennstoffe - Sicherheit von Pellets aus biogenen Festbrennstoffen - Sicherer Umgang und Lagerung von Holzpellets in häuslichen und anderen kleinen Feuerstätten“. Beuth Verlag, Berlin. www.beuth.de

• TRGS 900 Arbeitsplatzgrenzwerte: Technische Regel für Gefahrstoffe, Ausgabe: Januar 2006. BArBl. Heft 1/2006 S. 41-55, zuletzt geändert und ergänzt: GMBl 2019 S. 117-119 vom 29.03.2019 [Nr. 7]. Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin

• DEPI-Broschüre „Lagerung von Holzpellets – ENplus-konforme Lagersysteme“. Deutsches Pelletinstitut, Berlin. www.depi.de

• DEPI-Flyer „ENplus – das Qualitätssiegel für Holzpellets sichert einen reibungslosen Heizungsbetrieb”, Information für Endverbraucher. Deutsches Pelletinstitut, Berlin. www.enplus-pellets.de

• Planerhandbuch „Unterirdische Lagersysteme für Biomasse, Pellets und Wärme“. Mall GmbH, Donaueschingen. www.mall.info

Ovalbehälter mit optimierter Geometrie

Befahrbare Speicher für Holzpellets aus Stahlbetonfertigteilen gab es beim Hersteller Mall nur bis 22 m³ (in der Baureihe mit 3 m Durchmesser) und erst wieder von 45 bis 60 m³ Fassungsvermögen (mit 6 m Durchmesser). Der Ovalbehälter mit einem Nennvolumen von 30 m³ schließt diese Lücke. Er ist in der Preisliste mit 39,7 m³ Behältervolumen angegeben. Das tatsächliche Fassungsvermögen reduziert sich beim Befüllen mit Pellets durch die Hohlräume über den drei Schüttkegeln auf das genannte Nennvolumen, daher die Typ-Bezeichnung „ThermoPel 30000“.

Laut Clemens Hüttinger, Fachingenieur für Haustechnik bei Mall, ist die Entwicklung des Ovalbehälters ein Beitrag zum kostengünstigen Bauen. „Der neue Behälter verbindet die Vorteile der monolithischen Fertigung mit einer optimierten Geometrie für den Transport, denn die Breite von 2,48 m und die Höhe von 2,60 m erlauben den Transport mit gewöhnlichen Straßen-LKWs“. Dieser Stahlbetonbehälter mit einer Länge von 8,00 m ist fugenlos hergestellt und wasserdicht. Kondenswasser-Abläufe für die Schachthälse, Anschlüsse für die Pelletentnahme oder die Lüftung in Form von Kernbohrungen mit Wanddurchführung und Dichtung werden schon bei der Produktion integriert.

Der Fachverband informiert

Die vollständig überarbeitete Broschüre des Deutschen Pelletinstituts (DEPI) „Lagerung von Holzpellets – ENplus-konforme Lagersysteme“ erklärt detailliert die Planung eines sicheren und die Brennstoffqualität schonenden Lagers. Diese Empfehlungen des Deutschen Energieholz- und Pellet-Verbandes (DEPV) richten sich an Fachleute und Privatpersonen, die Pelletlager planen, errichten und ausstatten wollen. Sowohl für Lagerräume als auch Fertiglagersysteme werden der aktuelle Stand der Technik und Normen zu Lage, Brandschutz, Statik, Austrags- und Befüllsystemen sowie Belüftung anhand vieler Skizzen und Bilder praxisnah erläutert. Auch die Inhalte der 2019 erschienenen DIN EN ISO 20023 wurden aufgegriffen. Für Erdlager jeglicher Größe, die in Kapitel 5 der DEPI-Broschüre behandelt werden, ist demnach grundsätzlich eine mechanische Lüftung (Anmerkung des Autors: Luftwechsel, erzielt durch ein Gerät mit Fremdenergie, der über die aus atmosphärischen Druckverhältnissen entstehende Luftwechselrate hinausgeht) vor dem Einsteigen erforderlich. Besonders großen Lagern mit mehr als 30 t Fassungsvermögen wurde in der DEPI-Broschüre das Kapitel 8 gewidmet.

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