Pellets im Duett mit Strom

Die Sektorkopplung ist eins der Trendthemen bei der Gebäude-Energieversorgung. Sie läuft darauf hinaus, selbst erzeugten Strom auch zu Wärmezwecken einzusetzen. Das kommt der Wärmepumpe zupass. Pelletkessel-Primus Ökofen war einer der ersten, die das Thema Strom auf den Biobrennstoff Pellets zuschnitten und mit PV kombinierten. Der Markt fragt das nach.

2015 brachte die Firma Ökofen die erste stromproduzierende Pelletheizung auf den Markt: den Pellematic Condens_e. Das Besondere daran ist, dass Verbraucher mit dem Gesamtkonzept „myEnergy365“ – bestehend aus einer stromproduzierenden Pelletheizung, Photovoltaik-(PV)-Anlage und Batteriespeicher, ganzjährig bis zu 100% Unabhängigkeit von fossilen Energien erreichen können. Durch die Möglichkeit, die einzelnen Komponenten schrittweise einzubauen, können Investitionen zeitlich gestaffelt werden und Eigenheimbesitzer halten sich alle Optionen für die komplette Energiewende offen. Doch wie hat sich das System in der Praxis bewährt?

Blick ins Herz
Das Herzstück des Systems ist der Pelletbrennwertkessel Pellematic Condens. Der auf den Kessel adaptierte Stirlingmotor der Firma Microgen sorgt dafür, dass aus dem Pelletkessel eine stromproduzierende Heizung wird. Die wartungsfreien Stirlingmotoren sind in der Lage, durch das heiße Rauchgas, das bei der Verbrennung der Pellets entsteht, emissionsarm und umweltfreundlich Strom zu erzeugen.
Durch die kleine Leistung von bis zu 1 kW ist die Anlage optimal für das Einfamilienhaus ausgelegt. In der Kombination mit einer PV-Anlage und einem Batteriespeicher kann so ganzjährig Eigenstrom aus Sonne und Pellets erzeugt werden.

Aufgabenteilung und Projektstart
Stellt man das Stromerzeugungs-Profil einer PV-Anlage und einer stromerzeugenden Pelletheizung gegenüber, so werden die Synergieeffekte sofort deutlich. Im Sommer produziert die PV-Anlage umweltfreundlichen Strom. In den Monaten von Oktober bis März findet die aktive Zeit der stromerzeugenden Pelletheizung statt, da in dieser Jahreszeit das Gebäude beheizt wird. In dieser Zeit ist nur ein geringer Ertrag der PV-Anlage zu erwarten.
Die Projektphase der Pellematic Condens_e startete im Jahr 2009 mit den ersten Tests am Prüfstand. Noch im selben Jahr wurden die Feldtestanlagen in Österreich installiert.
Die serienreife Pellematic Condens_e ist seit 2015 in Österreich und seit 2016/2017 in den europäischen Partnerländern von Ökofen erhältlich.

Herausforderungen bei der Produktentwicklung
Die Entwicklung hatte das feste Ziel, mit der stromerzeugenden Pelletheizung denselben Komfort wie bei allen Ökofen-Pelletheizungen anbieten zu können. Dazu gehört auch, dass keine manuellen Eingriffe oder unterjährige Wartungen vorgenommen werden sollten. Aus diesem Grund wurde ein spezielles Reinigungssys­tem für den Erhitzerkopf des Stirlingmotors entwickelt und mehrfach optimiert. Im Zuge der Pilotphase wurden unterschiedliche Varianten von Reinigungssystemen mit Wasser bzw. mit Druckluft getestet. Der Nachteil beider Systeme war, dass bereits nach 600-800 Betriebsstunden Wartungseinsätze nötig waren. Daher wurde das Reinigungssys­tem für den Erhitzerkopf komplett neu überdacht und konzipiert. Die Reinigung wird nun über einen Hebe-Senk-Mechanismus des Stilringmotors realisiert, wobei die Reinigung automatisch angesteuert wird. Nach jedem Neustart der Anlage bzw. bei jedem Saugvorgang des Kessels wird die Hebe-/Senkvorrichtung des Stirlingmotors aktiviert. Durch diese Auf- und Ab- Bewegung werden Partikel, welche am Erhitzerkopf anhaften, abgereinigt und im Weiteren über die normale Ascheschnecke in die Aschelade befördert. Diese Weiterentwicklung ermöglicht somit dasselbe Wartungs- und Serviceintervall wie bei einem Pelletbrennwertkessel, nämlich einmal pro Jahr.

Der Praxisbetrieb
Der Condens_e ist für das Einfamilienhaus konzipiert. Alle Anlagen werden generell als Überschuss-Einspeiseanlagen umgesetzt. Das bedeutet, der erzeugte Strom wird vorrangig im Eigenheim verwendet und der überschüssige Strom könnte ins öffentliche Netz eingespeist werden. In der Regel werden die Anlagen aber im Gesamtkonzept mit einem Stromspeicher betrieben. So liegt die Einspeisung nahezu bei null, da der Strom entweder direkt vor Ort verbraucht oder in der Batterie zwischengespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt verwendet wird.
Der Mehrverbrauch an Pellets für die Stromproduktion ist marginal. Bei derselben Wärmeleistung liegt der Mehrverbrauch zwischen einem Pelletbrennwertkessel Condens und einem Condens_e bei 0,2 kg Pellets pro Stunde im Volllastbetrieb.

Die ersten Kunden
Familie Ungurian im hessischen Dreieich bei Frankfurt am Main war einer der ers­ten „e-Kunden“ von Ökofen in der Feldtestphase. Zusammen mit der PV-Anlage deckt die Anlage den gesamten Wärmebedarf sowie auch zu 100% den Strombedarf des 315 m² großen Eigenheims. Dabei verbrauchen die Bewohner 8 t Pellets im Jahr, die vom regionalen Pellethändler geliefert werden. Die Familie spart jährlich rund 8 t CO₂ ein. Besonders stolz macht Herrn Ungurian der Gedanke, dass sie mit ihrer Anlage eine unabhängige Energieversorgung für die eigenen vier Wände erreicht
haben.
Die Doppelhaushälfte von Familie Brommer aus Stuttgart stammt aus dem Jahr 1920. Trotz des Alters ist das Gebäude auf modernstem energetischen Niveau. Die Familie ergänzte ihre PV-Anlage im Jahre 2017 mit der stromerzeugenden Pelletheizung Condens_e und nutzt seitdem 100% Erneuerbare Energien. Für den „Überzeugungstäter“ eine naheliegende Konsequenz, denn auch bei der Mobilität setzen die Brommers auf Fortschritt und zukunftsweisende Konzepte und fahren seit Jahren bereits ein Elektroauto.

Wer investiert in eine ­stromproduzierende Pelletheizung?
Das Käuferklientel ist weitaus vielschichtiger als das Klischee vermuten lässt: Das reicht vom technikaffinen und ökologisch Interessierten über den Teslafahrer, die verantwortungsbewusste junge Familie, die einen grünen Fußabdruck hinterlassen möchte, bis hin zum technikbegeisterten Unternehmer im Ruhestand. Interessant ist das System vor allem bei Hausbesitzern, die bereits eine Photovoltaik-Anlage haben. Diese interessieren sich besonders für das Gesamtkonzept, da sie häufig über die Anschaffung eines Batteriespeichers nachdenken. Gerade in diesen Immobilien ist aber sehr häufig im Keller noch der alte und unwirtschaftliche Ölkessel vorzufinden.  
Das modular aufgebaute myEnergy365-Konzept ermöglicht es, in eine effiziente Pellet-Brennwertheizung mit eReady-Paket zu investieren und den Stirlingmotor später nachzurüsten. Diese Möglichkeit der Nachrüstung ist sehr beliebt, da sie dem Verbraucher alle Optionen offen hält.
Autor: Beate Schmidt-Menig, Geschäftsleitung Marketing und Vertrieb Ökofen Deutschland

Bilder: Ökofen