105% Wirkungsgrad bei Heizkesseln: Wie ist das möglich?

Was bei Gasthermen und Ölkesseln seit den 90er-Jahren Stand der Technik ist, findet nun auch Einzug in Biomasseheizungsöfen: die Brennwerttechnologie. Doch was steckt dahinter und vor allem: Wie sind Wirkungsgrade von mehr als 100% möglich?

Bei "normalen" Heizkesseln wird die Verbrennungsluft über einen Wärmetauscher geführt und die Energie über das Heizungswasser im Haus verteilt. Die Abgastemperatur liegt bei diesen Kesseln meist zwischen 150 und 200 Grad Celsius. Aus gutem Grund: Fällt die Temperatur zu weit ab, beginnt der Wasserdampf im Rauch zu kondensieren. Dieses Kondensat ist stark sauer und greift unedle Werkstoffe im Kessel an, Metall beginnt zu rosten. Kondensiert der Rauch im Kamin, führt dies zur Versottung. Um den Heizkessel und den Kamin zu schützen, werden daher bei herkömmlichen Heizsystemen die Abgastemperaturen von 120 °C möglichst nicht unterschritten. Oftmals sorgt auch ein Mischventil – die sogenannte Rücklaufanhebung – dafür, dass kaltes Wasser aus dem Heizungsrücklauf die Oberfläche des Wärmetauschers nicht zu stark abkühlt, wodurch ebenfalls die Rauchgase kondensieren würden.

Die Brennwerttechnologie nützt hingegen genau dieses Prinzip der Kondensation, um die restliche Energie aus den Abgasen zu holen. Dafür werden die Abgase nach dem Wärmetauscher des Kessels über einen weiteren, zusätzlichen Wärmetauscher geführt. Dieser wird vom kalten Rücklaufwasser möglichst unter den Taupunkt abgekühlt mit dem Effekt, dass sich der Wasserdampf verflüssigt. Will man Wasser verdunsten, muss man Energie aufwenden, kondensiert man hingegen Wasser, gewinnt man diese Energie zurück. Dieser physikalische Effekt wird in den Brennwertgeräten genützt, um den Abgasen möglichst viel Energie zu entziehen und den Brennstoffverbrauch um 10 bis 15% zu senken. Letztendlich hängt der tatsächliche Wirkungsgrad eines Brennwertkessels allerdings von mehreren Faktoren ab. Je tiefer die Rücklauftemperatur, desto höher ist der Wirkungsgrad des Wärmetauschers, entscheidend ist aber auch der Anteil des Wasserdampfes im Rauchgas.

Brennwertkessel verlangen allerdings sehr beständige Werkstoffe. So kommen bei den Wärmetauschern Materialien wie Edelstahl oder Carbon zum Einsatz, um den Säuren standzuhalten. Für die Ableitung der Kondensate ist zudem ein Kanalanschluss nötig. Aber auch Kamine müssen mit den niedrigeren Abgastemperaturen zurechtkommen. Da sich das Rauchrohr nicht mehr erwärmt, trocknet es auch nicht ab, es müssen Edelstahl- und glasierte Keramikrohre benützt werden. Brennwertkessel sind jedenfalls eine echte Überlegung wert, da sie den Wirkungsgrad der Feuerungsanlagen deutlich verbessern. Ein positiver Nebeneffekt ist auch die Reduktion des Feinstaubes und der Schadstoffe im Abgas.

Dass der Wirkungsgrad eines Heizkessels durch die Brennwerttechnik auf mehr als 100% ansteigt, hat mit alten Berechnungsmethoden zu tun: Basis ist hier seit vielen Jahren der Heizwert eines Brennstoffes und nicht der Brennwert.

Der Brennwert beschreibt den gesamten Energieinhalt eines Brennstoffes, während man beim Heizwert die im Wasserdampf versteckte Energie vorsorglich "herausrechnet". Damit haben sich schon bislang "werbetechnisch günstige" Kessel-Wirkungsgrade von über 90% erzielen lassen. Bei Brennwertgeräten wird nun die Kondensationswärme genützt und zusätzlich obendrauf gerechnet. Dies ergibt durchaus unsinnige Wirkungsgrade von 105% und mehr. Dass die Berechnung des Wirkungsgrades nicht auf Basis des Brennwertes umgestellt wird, kann man wohl ebenfalls damit erklären, dass sich "höhere" Werte einfach besser verkaufen lassen.