Heizen mit Biomasse: Holzofen, Hackschnitzelheizung und Pelletofen

1. Biomasse

1.1 Was ist Biomasse?

Der Begriff Biomasse bezeichnet alles nachwachsende, organische Material. Allgemein denkt man bei Biomasse als Erstes an Holz in seinen verschiedenen Formen (von Stückholz bis Holzpellets), doch Wärme und Strom lassen sich auch aus nicht holziger Biomasse gewinnen, etwa aus Grüngut und Rüstabfällen aus Siedlungen, schnell wachsenden Energiepflanzen und andere organische Stoffe. Deshalb gehören auch Bioethanol und Biodiesel in diese Kategorie (auch ein Bioethanolkamin verwendet Biomasse als Wärmequelle). Wärme und Strom aus Biomasse werden als Bioenergie bezeichnet. Diese Energie ist zu 100 % erneuerbar, da sie aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugt wird. Die Verbrennung von Biomasse ist CO₂-neutral, denn das dabei freigesetzte CO₂ wurde beim Pflanzenwachstum gebunden. Nur die zur Gewinnung und zum Transport von Biomasse benötigte Mechanisierung ist nicht CO₂-neutral. Überdies ist Biomasse im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energien meist lagerfähig und kann daher zur Kompensation schwankender Energieproduktion aus Wind und Sonne eingesetzt werden. Letztlich werden durch die Verarbeitung der Biomasse lokale Arbeitsplätze geschaffen.

1.2 Biomasse in der Schweiz

Heute ist fast ein Drittel (31 %) der Schweizer Landesfläche bewaldet, was ungefähr 1,27 Mio. Hektar Wald oder umgerechnet 0,17 Hektar Wald pro Einwohner ausmacht (zum Vergleich: in Deutschland sind es 0,14 Hektar, in Österreich hingegen 0,5 Hektar). Damit ist die Schweiz ein verhältnismässig waldreiches Land, wenn man bedenkt, dass grosse Teile des Landes aufgrund der Topografie (v. a. oberhalb der Baumgrenze) keine Bewaldung zulassen. Im Mittelland bleibt die Waldfläche konstant, während sie in den Voralpen und im Alpenraum sogar noch zunimmt – jährlich um ca. die Fläche des Bielersees (der Waldeinwuchs geht vor allem auf Kosten von landwirtschaftlich nicht mehr genutzten Flächen). Bezüglich des Holzvorrates je Fläche belegt die Schweiz mit 336,6 m³/ha den europäischen Spitzenplatz (den zweiten Platz belegt Österreich). Jedes Jahr wachsen in der Schweiz 10 Mio. m3 Holz nach, sodass7 bis 8 Mio. m3 Holz geerntet werden könnten, ohne den Wald zu übernutzen (2021 wurden knapp 5 Mio. m3 Holz geerntet).

Diese Zahlen zeigen deutlich, dass das Potenzial der Biomassenutzung in der Schweiz sehr hoch ist. Verständlicherweise haben bei der Nutzung von Holz verschiedene Holzprodukte Vorrang (Inneneinrichtung, Fenster und Türen, Parkett, Bauteile usw.) und als Brennstoff sollte vor allem minderwertiges Holz verwendet werden. Dennoch wird der grösste Teil (54 %) der Holzernte aus Schweizer Forsten als Energieholz verwendet und 24 % werden zu Produkten aus Massivholz und Holzwerkstoffen (z. B. Bretter, Furniere oder Holzspäne) verarbeitet. Trotzdem lag laut des Bundesamtes für Statistik der Anteil an unterschiedlichen Holzheizungen (Stückholz-, Hackschnitzel- und Pelletheizung) in der Schweiz 2017 bei nur etwas mehr als 10 %. Damit lag die Holzheizung deutlich hinter der Ölheizung (39 %) und der Gasheizung (21 %). Glücklicherweise verbessert sich die Situation von Jahr zu Jahr.

2. Holzkessel und Holzöfen

2.1 Eigenschaften von Holzkesseln und Holzöfen

Das Heizen mit Brennholz ist eine wirtschaftliche Heizungsmethode, weil Holz ein sehr günstiger Energieträger ist. Wenn Sie einige Hektar Wald besitzen und selber Scheitholz produzieren können, ist das Heizen mit Brennholz ganz besonders günstig. Holzkessel für die Zentralheizung und Holzöfen für die Aufstellung im Wohnraum (Schwedenofen, Dauerbrandofen, Holzvergaserofen usw.) sind zwar mit höheren Anschaffungskosten verbunden, doch durch die Heizkostenersparnis amortisiert sich die Investition bereits nach wenigen Jahren.

2.2 Arten von Holzkesseln und Holzöfen

In einem Holzkessel lassen sich Holzscheite unterschiedlicher Grössen sowie grobe Hackschnitzel verbrennen. Sowohl bei Scheitholz als auch bei Hackschnitzeln ist auf angemessene Trockenheit des Holzes zu achten. Es gibt mehrere Arten von Heizkesseln für Holz, in denen Holzstücke (Stückholz bzw. Scheitholz) verbrannt werden.

Festbrennstoffkessel sind zur Verbrennung fester Brennstoffe wie Scheitholz oder Kohle geeignet und werden daher auch als Allesbrenner bezeichnet. Ein Festbrennstoffkessel besitzt einen Brennraum und einen Aschekasten, die Verbrennungsluft strömt dabei entweder von selbst (Naturzugkessel) oder durch ein Gebläse von unten nach, während das Brenngut nach oben hin abbrennt (oberer Abbrand).

Bei modernen Scheitholzkesseln handelt es sich meistens um sog. Holzvergaserkessel. Die Besonderheit eines Holzvergasers sind zwei Kammern (obere Kammer und untere Kammer), die durch eine Brennerplatte getrennt sind. Die Scheiter verbrennen nicht auf einmal: Zunächst wird das Brenngut in der oberen Kammer vergast, und anschliessend werden die Verbrennungsabgase in der unteren Kammer verbrannt. Anders als bei herkömmlichen Scheitholzkesseln brennt das Brenngut in einem Holzvergaserkessel nach unten hin ab und die heissen Verbrennungsabgase sammeln sich im unteren Bereich des Ofens (Sturzbrandofen). Dieser Vorgang wird auch „unterer Abbrand“ genannt und besitzt den Vorteil, dass die Gase, die bei oberem Abbrand unverbrannt und ungenutzt in den Rauchfang gelangen, bei hohen Temperaturen gut verbrannt werden. Dadurch läuft die Feuerung sauber und effizient ab. Das Brenngut verbrennt fast rückstandslos, weshalb der Wirkungsgrad höher und die Schadstoffemissionen niedriger sind als bei einem Festbrennstoffkessel. Ausserdem lässt sich bei einem Holzvergaserkesseln die Vergasung und damit die Kesselleistung steuern, während Festbrennstoffkessel in der Regel immer im Volllastbetrieb arbeiten.

2.3 Holzkessel – Preise

Ein Stückholzkessel für ein durchschnittliches Einfamilienhaus (5-Personen-Haushalt, Wärmebedarf etwa 25.000 kWh) kostet ungefähr 17.000 CHF. Die Installation durch einen professionellen Heizungsinstallateur kostet etwa 12.000 CHF. Damit stellt die Stückholzheizung eine sehr günstige Heizungsvariante dar. Bedenken Sie, dass moderne Stückholzheizungen nicht mehr ohne einen dazugehörigen Wärmespeicher verbaut werden. Für den Wärmespeicher inkl. Zubehör sind Kosten in Höhe von etwa 8.000 CHF einzuplanen. Die Gesamtkosten belaufen sich also auf etwa 37.000 CHF, werden aber durch Förderungen spürbar abgemildert.

3. Hackschnitzelheizung und Hackgutkessel

3.1 Allgemein über Hackgutkessel

Der Hackgutkessel (Hackschnitzelkessel) zeichnet sich ebenfalls durch einen hohen Wirkungsgrad und die Möglichkeit der Leistungssteuerung aus. Der Wirkungsgrad von Hackgutkesseln liegt bei 80 – 90 %. Es gibt verschiedene Arten von Hackgutkesseln für Hackschnitzel unterschiedlicher Grössen. Die häufigsten Varianten von Hackgutkesseln sind Hackgutkessel ohne Vorbrennkammer und Hackgutkessel mit Vorbrennkammer.

Die erste Art von Hackgutkesseln ist ein Heizkessel mit direkter Verbrennung von Holzhackschnitzeln im Feuerraum. Der Kessel besteht aus mehreren Teilen: einem Brennstofftank, dem eigentlichen Kessel und einem Verbindungsstück, der sog. Schnecke. Über diese Förderschnecke gelangen die Hackschnitzel aus dem Brennstofftank in den Kessel. Unterstützt wird dieser Vorgang durch ein Gebläse, das die zugeführte Luftmenge und damit den Verbrennungsvorgang reguliert.

Die zweite Kesselart sind Hackgutkessel mit Vorbrennkammer, in der das Hackgut zunächst vorgewärmt und evtl. von Schnee oder Eis befreit wird. Anschliessend wird es in den Brennraum transportiert (z. B. über einen Rotationsrost), wo es bei hohen Temperaturen verbrennt. Hackgutkessel mit Vorbrennkammer garantieren optimalen Ausbrand und damit einen höheren Wirkungsgrad als Hackgutkessel ohne Vorbrennkammer.

3.2 Holzhacker – Hackschnitzelmaschine

Hackschnitzel sind maschinell zerkleinerte Holzstücke, die mit schneidenden Werkzeugen hergestellt werden. Hackschnitzelmaschinen bzw. Holzhacker oder Holzhäcksler reichen von kleinen Geräten bis zu selbstfahrenden Grossmaschinen und stationären Anlagen. Die verbreitetste Variante sind Holzhacker, die als Anhänger von Traktoren oder anderen Forstfahrzeugen transportiert werden und das Hackgut über eine höher gelagerte Führung ausgeben, wodurch direktes Befüllen von Kippern und anderen Behältern möglich ist. Hier muss man zwischen Holzhackschnitzeln und Schredderholz unterscheiden – letzteres wird mit stumpfen Werkzeugen gebrochen und meist aus Altholz hergestellt.

3.3 Hackschnitzelheizung – Kosten

Eine Hackschnitzelheizung ist deutlich teurer als eine Stückholzheizung. Ein Hackgutkessel für ein Einfamilienhaus (Nennleistung von 20 kW) kostet ab 32.000 CHF. Die Installation kostet etwa 15.000 CHF und das Zubehör (Wärmespeicher usw.) an die 6.000 CHF. Damit liegen die Gesamtkosten bei etwa 53.000 CHF.

4. Pelletheizung und Pelletbrenner

4.1 Pelletkessel und Pelletöfen

Pelletkessel und Pelletöfen verwenden Holzpellets als Energiequelle. Holzpellets oder einfach nur Pellets sind unter hohem Druck verdichtete Holzbiomassereste, die im Vergleich zu anderen Holzbrennstoffen eine besonders geringe Restfeuchte und einen ausserordentlich hohen Heizwert aufweisen. Pellets werden entweder in grossen Pelletkesseln für die Zentralheizung oder in kleineren, im Wohnraum als Pelletkamin aufgestellten Pelletöfen verbrannt. Moderne Pelletheizungen lassen sich auch mit einer Fussbodenheizung kombinieren.

4.2 Pelletheizung – Kosten

Die Pelletheizung gilt allgemein als die teuerste Variante der Holzheizung, ist aber auch am effizientesten, da Pellets die komprimierteste Form von Holzenergie mit einem hohen Brennwert darstellen. Pelletkessel für die Zentralheizung mit einer Nennleistung von mindestens 14 kW kosten je nach Bauart ab 15.000 CHF. Kleinere Anlage, wie Pelletöfen für die Raumheizung kosten inkl. Installation ab 6.000 CHF, manchmal sogar weniger. Was die Pelletheizung so teuer macht, ist der Umstand, dass sie auch ein Pelletlager, ein Fördersystem, ggf. einen Pufferspeicher und weiteres Zubehör benötigt. Ein Pelletsilo inkl. Fördersystem kostet etwa 5.000 CHF, ein Pufferspeicher etwa 4.000 CHF und die Installationskosten liegen ebenfalls bei etwa 4.000 CHF. Zudem sind für den Einbau einer Pelletheizung oft bauliche Eingriffe und/oder eine Kaminsanierung erforderlich. Deshalb können die Gesamtkosten auf bis zu 40.000 CHF ansteigen.

5. Förderungen

Förderungen für den Einbau einer Holzheizung sind in den meisten deutschsprachigen Kantonen erhältlich, das zentrale Förderinstrument ist dabei das Harmonisierte Fördermodell der Kantone (HFM). Beachten Sie, dass nicht alle Arten von Holzheizungen gleich stark gefördert werden. Ausserdem kann jeder Kanton selbst entscheiden, welche Massnahmen gefördert werden und wie hoch die Zuschüsse sein sollen, sodass die Höhe der Förderung mitunter von Kanton zu Kanton stark variieren kann.

Allgemein werden Stückholzheizung mit Zuschüssen von bis zu CHF 6.000 gefördert. Holzfeuerungsanlagen mit automatischer Brennstoffzufuhr (Hackschnitzel, Pellets) werden oft gesondert bezuschusst. Darüber hinaus gibt es Zusatzbeiträge und Bonusförderungen, mit denen die Basisförderung gesteigert werden kann (z. B. Bonus Gebäudehülleneffizienz M-14). Neben den kantonalen Förderungen existieren auch kommunale Förderprogramme und die Investitionskosten sind steuerlich abziehbar.

Eines der grössten schweizweiten Förderprogramme für Holzheizungen ist das Förderprogramm Holzheizungen der Energie Zukunft Schweiz mit Unterstützung von SFIH Holzfeuerungen Schweiz. Das Programm wird von der Stiftung KliK finanziert, von vielen weiteren Organisationen und Unternehmen unterstützt, und vom Bundesamt für Umwelt reguliert. Das Ziel ist es, möglichst rasch viele klimaschädliche Öl- oder Gasheizungen durch Holzheizungen zu ersetzen, deshalb ist diese nationale Klimaprämie besonders grosszügig: Für eine 100-kW-Heizung können Sie einen Zuschuss von bis zu CHF 36.000 erhalten. Im Unterschied zu anderen Förderprogrammen ist bei der Klimaprämie auch keine Obergrenze vorgesehen.