Kaminöfen sind gefragt, sie erfüllen den Betreibern die Wünsche nach behaglicher Wärme und Wohlfühlambiente. Sie sind beliebt, weil Scheitholz regional verfügbar ist und es oft vom Betreiber selber geschlagen werden kann. Scheitholz bietet den ökologischen Vorteil, dass es CO2-neutral verbrennt und damit den Treibhauseffekt nicht verstärkt.

Die Kehrseite dieser Medaille ist, dass häufig Kaminöfen mit zu großer Leistung in Aufstellräumen installiert werden, die die große Nennwärmeleistung nicht aufnehmen können. Die zu großen Feuerräume werden mit viel Holz bestückt, um ein schönes und großes Flammenbild zu erhalten, das den ganzen Feuerraum ausfüllt. Die Aufstell-räume werden folglich schnell überheizt; Lufteinrichtungen der Kaminöfen werden geschlossen, um die große Wärmeabgabe zu mindern. Der Kaminofen wird dann mit zu geringer Sauerstoffzufuhr betrieben und es entstehen Ruß, CO, Staub und weitere Schadstoffe, die auch in den Aufstellraum der Feuerung gelangen können. Ein weiterer Betreiberfehler ist der, dass die zu großen Brennräume mit nur wenig Holz bestückt werden und ein kleines Feuer im viel zu großen Brennraum entzündet wird. Aufgrund der zu großen Dimensionierung des Kaminofens wird das kleine Feuer mit zu hohem Luftüberschuss betrieben. Durch diese beiden geschilderten Benutzer-verhalten werden Kaminöfen nicht sachgerecht verwendet und sie verursachen dabei zu hohe Emissionen.

Der Zukunftstrend sieht Kaminöfen für moderne und gut gedämmte Wohnungen vor, die in der Nennwärmeleistung auf ihren Einsatzzweck abgestimmt werden und damit effizientes Heizen mit geringerem Holzverbrauch ermöglichen. Bedarfsgerecht dimensionierte Feuerungen erfüllen genau den Wärmebedarf, den der Nutzer noch zusätzlich zu seinen bereits vorhandenen Wärmequellen benötigt. Dabei wird auch der Abgasmassenstrom auf ein Minimum reduziert. Zudem berücksichtigt eine solche moderne Feuerung den Wärmedämmstandard des betreffenden Hauses oder der Wohnung. Die Umwelt-belastung durch Emissionen wird dank der integrierten Katalysatoren deutlich reduziert. Die Firma Blue Fire GmbH hat für solche innovativen Feuerungen einen besonderen Katalysator entwickelt. Es lassen sich damit die geforderten Emissionsgrenzwerte auch bei kleinen Feuerungsleistungen realisieren. Der Feuerraum wird aufgrund der kleineren Abmessungen aber der trotzdem vorhandenen maximalen Sicht auf das Feuer vollständig vom Flammbild ausgefüllt und bietet dem Nutzer behagliche Stunden bei gleichzeitiger Schonung der Umwelt.

Die Blue Fire Katalysatoren werden direkt in den oberen Bereich des Brennraumes von Holzfeuerungen eingebaut. Nur in diesem Bereich sind die Temperaturen für eine Oxidation am Katalysator ausreichend hoch. Die Katalysatoren der Firma Blue Fire sind Oxidationskatalysatoren. Sie benötigen also einen Sauerstoffüberschuss in der Verbrennung, um die Abgasbestandteile mit dem überschüssigen Sauerstoff in Verbindung zu bringen. An der Katalysatoroberfläche findet die katalytische Reaktion statt.

Die Abgase aus der Verbrennung strömen durch den Katalysator und kommen dabei mit der speziellen aktiven Oberfläche des Blue Fire-Katalysators in Berührung. Der Katalysator setzt die Aktivierungsenergie herab, die zur Reaktion von oxidierbaren Abgasbestandteilen und somit zur Aufnahme von Sauerstoff notwendig ist, um daraus CO2 zu erhalten. Die Reaktion an der Katalysatoroberfläche ist ein zusätzlicher Reaktionsschritt, bei dem die oxidierbaren Abgasbestandteile mit Sauerstoff reagieren können. Grundsätzlich reagieren die oxidierbaren Gase einer Holzfeuerung bei hohen Temperaturen bereits in der Gasphase, d.h. direkt in der Flamme. Dies geschieht unmittelbar über den brennenden Holzscheiten und unterhalb der Flammprallplatte im Feuerraum. Die Gase kühlen dann auf dem Weg zum Abgasrohr ab. Somit lässt auch die Reaktionsgeschwindigkeit der Oxidation nach. Im Gas befinden sich aber noch viele oxidierbare Bestandteile wie CO, welche mit Sauerstoff zu CO2 umgesetzt werden müssen. Dazu wird die Aktivierungs-energie der Reaktionspartner durch den Katalysator herabgesetzt und somit die Reaktion zu CO2 beschleunigt.

Um den Abgasbestandteilen eine möglichst große katalytisch wirksame Oberfläche anzubieten, werden von Blue Fire als Katalysatorträger Schwammkeramiken eingesetzt.

Blue Fire Katalysatoren verbrauchen sich bei dem zuvor beschriebenen Vorgang nicht. Der Katalysator ist somit als ein Hilfsmittel anzusehen, um die Aktivierungsenergie für eine Reaktion bei bereits geminderter Temperatur herbeizuführen. Bei sachgemäßer Dimensionierung der Blue Fire Katalysatoren gelingt es, die CO-Konzentration im Abgas um mindestens 50 % zu mindern. Bei der Durchströmung des Katalysators wird die Abgasströmung turbulent, um möglichst viel Oberflächenkontakt am Katalysator herbeizuführen. Blue-Fire Kunden berichten von einer leichten Steigerung des Wirkungsgrades der Feuerung, bei Verwendung des Blue Fire Katalysators.

Der Katalysator kann jedoch vom Benutzer beschädigt werden, wenn er dauerhaft mit einer zu hohen Temperatur von über 800 °C beaufschlagt wird oder wenn z.B. Holzscheite an den Katalysator angeschlagen werden. Bei sachgemäßer Verwendung hält ein Blue Fire-Katalysator mindestens drei Heizperioden, ohne dass dabei eine Desaktivierung festgestellt wird. Auch das Anzünden der Holzfeuerung beschädigt den Blue Fire-Katalysator nicht, auch wenn dabei kurzzeitig die Flammen an den Katalysator anschlagen. Es wird empfohlen, die Katalysatoren immer so einzubauen, dass diese durch eine Flammprallplatte geschützt werden. Eine solche Flammprallplatte sorgt dafür, dass die Flammenspitzen an dieses Element und nicht direkt an die Katalysatoren anschlagen.

An der Oberfläche des Blue Fire-Katalysators, die dem Brennraum zugewandt ist, wird sich Staub anlagern. Dieser aus der Holzverbrennung stammende Staub lagert sich der Anströmseite des Katalysators an. Im Staub ist Ruß enthalten, der wiederum aus nicht verbranntem Kohlenstoff und anderen schwerflüchtigen CnHm-Molekülen besteht. Durch die Anlagerung des trockenen Staubes an der Katalysatoroberfläche wird der Ruß zersetzt und mit Sauerstoff in Verbindung gebracht und reagiert zu CO2 und mineralischem Reststaub. Der Blue Fire Katalysator reduziert also auch den Rußanteil des angelagerten Staubes. Dadurch wiederum sinkt die emittierte Gesamtstaubmasse. Durch diesen Effekt kann der Blue Fire-Katalysator den Staubanteil im Abgas um bis zu 20 % senken. Der an der Katalysatoroberfläche angelagerte Reststaub muss in regelmäßigen Abständen und abhängig von der Nutzungshäufigkeit gereinigt werden. Das geschieht am besten mit einem dafür geeigneten Staubsauger und einer aufgesetzten Pinselbürste.

Wie ist es zu der Idee gekommen einen Katalysator direkt in den Brennraum einzubauen? Die Firma ETE EmTech Engineering GmbH aus Leipzig ist ein Ingenieur-büro, das sich mit dem Thema Emissionsminderung und Luftrein-haltung befasst. Die drei Gründer der Fa. ETE EmTech Engineering GmbH sind mit der Idee eines hochtemperaturstabilen Katalysators, der im oberen Bereich des Abgassammlers in einer Scheitholzfeuerung verwendet wird, auf die Spezialisten der Firma Emission Partner GmbH & Co. KG zugegangen. Die innovative Idee des in den Brennraum integrierten Katalysators für Holzfeuerungen von ETE EmTechEngineering GmbH und das große Expertenwissen der Gründer von Emission Partner GmbH & Co. KG, die bereits seit sieben Jahren erfolgreich Katalysatoren für Blockheizkraftwerke herstellen und vertreiben, wurden zusammengebracht und es wurde die Firme Blue Fire GmbH gegründet. Die Blue Fire GmbH kann auf das Expertenwissen von ETE EmTechEngineering GmbH und Emission Partner GmbH & Co. KG zurückgreifen. Die Gründer von ETE EmTech Engineering GmbH wissen alles zum Thema Emissionen aus biomassegeführten Feuerungen und kennen den Markt seit mehr als 15 Jahren. Die Experten von Emission Partner GmbH & Co. KG wissen genau, wie Katalysatoren hergestellt und vertrieben werden. Diese Kompetenzen stehen dem Markt für Holzfeuerungen mit der Blue Fire GmbH zur Verfügung.

Von der Blue Fire GmbH wurden Standard-Katalysatoren entwickelt, die aufgrund ihrer Außenabmessungen in vielerlei Brennraumgeometrien eingebaut werden können. Auf diese Weise können die Hersteller von Kaminöfen oder Kamineinsätzen auf den gleichen Katalysator zurückgreifen. Bei größerer Menge kann die Blue Fire GmbH die Herstellkosten entsprechend senken, sodass die Hersteller und auch die Endkunden von dem Preisvorteil profitieren. Dennoch kümmern sich die Ingenieure der Blue Fire GmbH um jeden Anwendungsfall persönlich. Da jede Feuerung, jeder Kaminofen und jeder Kamin-einsatz andere Temperaturen im oberen Brennraumbereich aufweist und da auch die Zusammensetzung der Abgase bei jedem Feuerungstyp unterschiedlich ist, wird die Katalysatorbeschichtung in ihrer Zusammensetzung immer auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt. Da die Blue Fire GmbH über eine eigene Produktion verfügt, können die Katalysatoren schnell und flexibel auf die Wünsche der Kunden abgestimmt und angefertigt werden. In komplexen Fällen kann sogar eine 3D-Strömungsanalyse durchgeführt werden, um am Computer zu ermitteln, wie der Katalysator angeordnet und beschaffen sein muss, um möglichst vollständig und turbulent durchströmt zu werden.

Werden die Katalysatoren mit einem Haltesystem aus hochhitzebeständigem Stahlblech versehen, können auch Nachrüstungen in vorhandenen Feuerungen vorgenommen werden. Das Haltesystem kann den Abmessungen des Brennraums der nachzurüstenden Feuerung angepasst werden und auch der nach den EN-Normen geforderte Bypass wird bereits in das Haltesystem integriert. Auf diese Weise können Feuerstätten nachgerüstet werden, die nicht mehr weiter betrieben werden dürfen. Nachdem das Nachrüstset in der Feuerung eingebaut wurde, muss der zuständige Bezirksschornsteinfegermeister vor Ort eine nachgeholte Typenprüfung durchführen. Dazu wird die nachgerüstete Feuerung einer Emissionsmessung unterzogen. Die Blue Fire GmbH empfiehlt ausdrücklich vor der Nachrüstung mit dem zuständigen Bezirksschornsteinfegermeister zu sprechen, denn dieser muss vor der Nachrüstung beurteilen, ob die Feuerung technisch noch in der Lage ist, nachgerüstet zu werden. Die Nachrüstung ist wirtschaftlich sinnvoll, wenn es sich bei der Feuerung um eine Anlage handelt, die bereits bei der Erstellung deutliche Kosten verursacht hat. Es gibt bereits einen Hersteller in Deutschland, der ein solches Nachrüstset für Kamineinsätze anbietet, die aufgrund des Herstelldatums aus dem Markt genommen werden müssten. Die Besitzer solcher Feuerungen können nun direkt beim Hersteller ein Katalysatornachrüstset erwerben und in die Feuerungen einbauen.

Die Firma LEDA Werk GmbH & Co.KG Boekhoff & Co. aus dem niedersächsischen Leer hat bereits einen neuen Kaminofen mit kleiner Leistung entwickelt und am Markt etabliert. Mit einem Produkt des Katalysatorherstellers Blue Fire GmbH ist damit ein Kaminofen für Niedrig- und Passivhäuser entstanden, der eine passgenaue Wärmeabgabe unter sicherer Einhaltung der aktuellen Emissionsgrenzwerte und herrlichem Flammbild ermöglicht. Serienmäßig ist dieser moderne Ofen mit einem Katalysator der Blue Fire GmbH und einer leicht verständlichen elektronischen Heizhilfe ausgestattet, die dem Ofenbediener das „richtige Heizen mit Holz“ anzeigt und gleichzeitig die Funktion des Katalysators absichert.

Die Technologie schreitet voran und sie macht auch vor den Einzelraumfeuerungen nicht halt. Mit integrierten Katalysatoren und einer Feuerung, die an die Erfordernisse der Gebäude angepasst ist, können auch in Zukunft Scheitholzfeuerungen zukunftssicher und umweltschonend betrieben werden.