400-kW-Hackschnitzelheizung als Grundlastversorgung für Schweine- und Hähnchenmast

Auf dem Betrieb von Christian Kreuzhermes in Lorup müssen mehrere landwirtschaftliche Gebäude zuverlässig mit Wärme versorgt werden. Neben dem bestehenden Wohnhaus gehören dazu die Schweinemast, die Ferkelaufzucht und zwei Hähnchenmastställe.

Der jährliche Wärmebedarf liegt insgesamt bei rund 1.000.000 kWh. Dabei wird die Wärme nicht über das gesamte Jahr gleichmäßig benötigt. Insbesondere in der Hähnchenmast entstehen nach dem Einstallen kurzfristig hohe Bedarfsspitzen. Der Betrieb arbeitet mit einem Einstallrhythmus von sieben Wochen. In den ersten Tagen eines neuen Durchgangs ist der Wärmebedarf besonders hoch.

Eine Biomasseanlage ausschließlich nach dieser kurzzeitig auftretenden Maximallast auszulegen, wäre technisch und wirtschaftlich nicht automatisch die beste Lösung. Der Kessel würde einen großen Teil des Jahres deutlich unter seiner Nennleistung betrieben. Häufiges Takten und lange Teillastphasen könnten die Effizienz und den Anlagenbetrieb beeinträchtigen.

Deshalb wurde ein hybrides Versorgungskonzept gewählt: Die 400-kW-Hackschnitzelheizung übernimmt die kontinuierlich benötigte Grundlast. Kurzfristige Spitzen werden durch Gaswärmeerzeuger abgedeckt. Gleichzeitig steht das Gassystem als Backup zur Verfügung.

Die Hackschnitzelheizung ist darauf ausgelegt, rund 800.000 kWh Wärme pro Jahr zu erzeugen. Bezogen auf den gesamten kalkulierten Wärmebedarf entspricht das einem Biomasseanteil von etwa 80 Prozent.

Die verbleibende Wärmemenge wird nur dann benötigt, wenn der aktuelle Bedarf die Leistung der Biomasseanlage übersteigt. Dies ist vor allem in den ersten Tagen nach dem Einstallen der Hähnchen möglich. Für diese begrenzten Zeiträume können vorhandene oder ergänzende Gaskanonen eingesetzt werden.

Das Konzept verbindet drei Ziele:

Die Anlage soll damit möglichst lange und gleichmäßig im wirtschaftlichen Leistungsbereich betrieben werden. Gerade bei landwirtschaftlichen Betrieben mit saisonalen oder produktionsbedingten Lastspitzen kann eine solche Grundlast-Spitzenlast-Aufteilung sinnvoller sein als die vollständige Auslegung eines einzelnen Wärmeerzeugers auf die maximale Leistung.

Die neue Heizzentrale versorgt nicht nur ein einzelnes Gebäude, sondern den gesamten landwirtschaftlichen Standort. Neben dem Wohnhaus werden die Schweinemast, die Ferkelaufzucht und zwei Hähnchenmastställe mit Wärme beliefert.

Während sich die Schweineställe und das Wohnhaus in der Nähe der Heizzentrale befinden, liegen die Hähnchenmastställe nach Angaben des Betreibers rund 500 Meter entfernt. Um auch diese Gebäude zentral versorgen zu können, wurden Nahwärmeleitungen zwischen der Heizzentrale und den Ställen verlegt.

An das Wärmenetz sind damit folgende Bereiche angeschlossen:

Aus mehreren dezentralen Wärmeverbrauchern entsteht dadurch eine zentrale Wärmeversorgung für den kompletten landwirtschaftlichen Standort. Die Wärme kann bedarfsgerecht an die unterschiedlichen Gebäudebereiche verteilt werden.

Für die effiziente Speicherbewirtschaftung sorgen zwei Pufferspeicher mit je 6.000 Litern (Gesamtvolumen: 12.000 Liter). Sie nehmen überschüssige Wärme auf, sobald der Biomassekessel mehr Energie produziert, als die angeschlossenen Gebäude aktuell verbrauchen. Bei steigendem Wärmebedarf speisen sie diese Energie flexibel wieder in das Wärmenetz ein.

Ein integriertes Puffermanagement steuert diese Bewirtschaftung bedarfsgerecht. Das gleicht kurzfristige Schwankungen zwischen Erzeugung und Abnahme aus und sichert einen hocheffizienten, gleichmäßigen Kesselbetrieb.

Wichtig für die Planung: Diese Speichergröße wurde exakt auf dieses Projekt zugeschnitten. Sie lässt sich nicht pauschal auf jede 400-kW-Hackschnitzelheizung übertragen. Die optimale Dimensionierung hängt immer individuell vom spezifischen Lastprofil, der Anzahl der Wärmeabnehmer, der hydraulischen Einbindung und der gewünschten Betriebsweise ab.

Die 400-kW-Hackschnitzelheizung wurde in einen neu hergerichteten, brandschutzkonformen Heizraum innerhalb einer vorhandenen Lagerhalle integriert. Die bauliche Umsetzung erfolgte auf Basis einer technischen Zeichnung von dp Energietechnik.

Direkt nebenan entstand der separate Brennstoffbunker – barrierefrei auf demselben Höhenniveau. Die Befüllung kann unkompliziert von der Stirnseite aus erfolgen. Ein Schrägboden war für das gewählte Austragungssystem nicht nötig.

Für den Materialaustrag sorgte eine Bunkerfräse mit rund 4.800 mm Durchmesser und separatem Antrieb. Von dort aus transportierte die Fördertechnik das Brennmaterial über Förderschnecken kontrolliert direkt zum Kessel.

Die Anlage wurde mit einem Multizyklon sowie einem elektrostatischen Feinstaubabscheider (Heizoclean) ausgestattet. Beide Komponenten reduzieren die im Abgas enthaltenen Staubpartikel und tragen damit zu verbesserten Emissionswerten der 400-kW-Biomasseheizung bei.

Zusätzlich wurde ein Abgaswärmeübertrager zur Wärmerückgewinnung in die Anlagenplanung aufgenommen. Bevor das abgekühlte Heizungswasser zurück zum Kessel gelangt, wird es durch den Abgaswärmeübertrager geleitet. Dort nimmt es einen Teil der im Abgas enthaltenen Restwärme auf und erreicht den Heizkessel bereits vorgewärmt. Dadurch musste der Kessel weniger Energie aufbringen, was die Effizienz der Anlage erhöhte und den Brennstoffverbrauch senkt.

Für die 400-kW-Anlage war die Komponente nicht nur energetisch, sondern auch im Hinblick auf die bewilligte Prozesswärmeförderung relevant.

Neben der Kesselleistung und dem Wärmebedarf hatte die Qualität des eingesetzten Brennstoffs einen direkten Einfluss auf die Auslegung und den zuverlässigen Betrieb der Anlage.

Im Rahmen der Prozesswärmeförderung wurde vor allem A-I-Palettenholz als Brennstoff berücksichtigt. Ergänzend durften bei der 400-kW-Anlage naturbelassene Waldhackschnitzel eingesetzt werden, allerdings nur bis zu einem Anteil von 25 Prozent im Jahresdurchschnitt.

Ein Vorteil der Anlage war ihre Brennstoffflexibilität. Unterschiedliche zugelassene Biomassearten konnten genutzt werden, sofern die Anlagenparameter auf Feuchtegehalt, Korngröße, Feinanteil und Energiedichte abgestimmt wurden. Bei der Konfiguration wurden deshalb der höhere Feinanteil und die geringere Energiedichte des Palettenholzes berücksichtigt. Wechselt die Brennstoffqualität deutlich, können die Verbrennungsparameter entsprechend angepasst werden, um einen stabilen und effizienten Betrieb sicherzustellen.

Die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung basiert auf dem für 2024 angenommenen Wärmebedarf von 1.000.000 kWh sowie kalkulierten Energiepreisen. Es handelt sich um Planungswerte, nicht um gemessene Betriebsergebnisse.

Für die bisherige Wärmeversorgung mit Heizöl wurde ein Preis von rund 1,02 Euro je Liter angesetzt. Bei einem angenommenen Energiegehalt von zehn Kilowattstunden je Liter entspricht dies etwa 10,17 Cent je Kilowattstunde. Für rund 100.000 Liter Heizöl beziehungsweise 1.000.000 kWh ergeben sich damit rechnerische Energiekosten von etwa 101.700 Euro pro Jahr.

Die Hackschnitzelheizung soll mit rund 800.000 kWh etwa 80 % des Wärmebedarfs übernehmen. Bei einem angesetzten Brennstoffpreis von 3,5 Cent je Kilowattstunde entstehen rechnerische Kosten von rund 28.000 Euro pro Jahr.

Die verbleibenden 200.000 kWh sollen über Erdgas als Spitzenlast und Backup bereitgestellt werden. Bei einem kalkulierten Gaspreis von 10,5 Cent je Kilowattstunde ergeben sich weitere 21.000 Euro pro Jahr.

Damit belaufen sich die angenommenen jährlichen Brennstoffkosten des neuen Wärmekonzepts auf insgesamt rund 49.000 Euro. Gegenüber den kalkulierten Heizölkosten von 101.700 Euro entspricht dies einer modellhaften Einsparung von rund 52.700 Euro beziehungsweise 51 % pro Jahr.

Die berechnete CO₂-Minderung von etwa 209,8 Tonnen beziehungsweise rund 79 % ist ebenfalls ein Planungswert. Die tatsächlichen Kosten und Einsparungen hängen vom realen Verbrauch, den Einkaufspreisen, den Anlagenwirkungsgraden und der eingesetzten Brennstoffqualität ab. Wartung, Hilfsstrom, Ascheentsorgung und weitere Betriebskosten sind in dieser reinen Brennstoffkostenbetrachtung nicht berücksichtigt.

Wirtschaftliche und ökologische Bilanz: Umstellung von Heizöl auf Hackschnitzel mit Gas-Spitzenlast: Grundlage der Berechnung sind kalkulatorische Marktdurchschnittspreise aus dem Jahr 2024. Die Werte dienen als wirtschaftliches Modell; tatsächliche Bezugspreise können variieren. Die CO₂-Einsparung umfasst das gesamte System (Grund- und Spitzenlast) inklusive Vorketten.

Auf der Suche nach einer wirtschaftlichen und langfristig verlässlichen Alternative zu Gas und Heizöl besichtigte Christian Kreuzhermes zunächst mehrere Biomasseheizungen bei anderen landwirtschaftlichen Betrieben. Ausschlaggebend für die Heizomat-Anlage waren schließlich die robuste Bauweise, die Brennstoffflexibilität, die moderne Anlagensteuerung und der weitgehend automatisierte Betrieb – von der Brennstoffzufuhr bis zur Entaschung.

Auch die bisherige Zuverlässigkeit der Anlage und die Betreuung durch dp Energietechnik bewertet der Betreiber positiv:

„Die Anlage macht einen sehr robusten Eindruck. Die Steuerung ist modern, und man kann jederzeit mit dem Handy nachsehen, ob alles läuft oder eine Störung vorliegt. Bei dp Energietechnik fühlen wir uns sehr gut aufgehoben.“ – Christian Kreuzhermes

Eine vergleichbare Hackschnitzelheizung eignet sich vor allem für landwirtschaftliche Betriebe mit einem dauerhaft hohen Wärmebedarf und mehreren Wärmeabnehmern.

Typische Einsatzbereiche sind:

Voraussetzungen sind ein geeignetes Brennstoffkonzept, ausreichender Platz für Heizraum und Hackschnitzellager, eine passende Wärmeverteilung sowie ein Lastprofil mit genügend jährlichen Betriebsstunden.

Das Projekt von Christian Kreuzhermes in Lorup zeigt, wie sich ein landwirtschaftlicher Standort mit unterschiedlichen Wärmeabnehmern zentral versorgen lässt. Die 400-kW-Hackschnitzelheizung übernimmt den kontinuierlichen Wärmebedarf von Schweinehaltung, Hähnchenmast und Wohnhaus.

Mit rund 800.000 kWh geplanter Biomassewärme pro Jahr kann ein großer Teil des Gesamtbedarfs aus Biomasse bereitgestellt werden. Kurze Lastspitzen nach dem Einstallen werden weiterhin flexibel über Gas abgedeckt.

Entscheidend ist dabei nicht nur die Kesselleistung. Brennstoffqualität, Puffervolumen, Wärmeverteilung, Austragung, Filtertechnik und die hydraulische Einbindung müssen gemeinsam auf das Lastprofil des Betriebs abgestimmt werden.