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Kompostheizung: Unterschied zwischen den Versionen

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[[Datei:Biomeiler_Haufen.jpg|thumb|Komposthaufen als Biomeiler]]
Eine '''Kompostheizung''', auch '''Biomeiler''', ist eine Anordnung zur Nutzung der Abwärme eines [[Kompost]]ierungssystems. Dabei wird die beim Verrottungsprozess durch die Arbeit von [[Mikroorganismus|Mikroorganismen]] und [[Kleinlebewesen]] entstehende [[Wärme]] in geeigneter Weise so umgelenkt, dass sie am Nutzungsort zur Verfügung steht. Dies kann z.B. ein [[Wohnhaus]] sein.
[[Datei:Biomeiler_Silo.jpg|thumb|Kompostsilo innerhalb eines Wohnhauss]]


Eine '''Kompostheizung''', auch '''Biomeiler''', ist eine Anordnung zur Nutzung der Abwärme eines Kompostierungssystems. Dabei wird die beim [[Prozess_(Begriffsklärung)|Verrottungsprozess]] durch die [[Metabolismus|Arbeit]] von [[Mikroorganismus|Mikroorganismen]] und [[Kleinlebewesen]] entstehende [[Wärme]] in geeigneter Weise so umgelenkt, dass sie am Nutzungsort zur Verfügung steht. Dies kann z.B. ein [[haus|Wohnhaus]] sein.
Im Gegensatz zur Erzeugung von [[Biogas]] muss hier genügend [[Sauerstoff]] zugeführt werden, um den aeroben [[Verwesung]]sprozess zu ermöglichen und eine [[Fäulnis]] zu vermeiden. Zur Schaffung von optimalen Bedingungen für die biologischen Vorgänge muss am Anfang gegebenenfalls [[Wasser]] zugeführt werden. Ist die Verwesung erst richtig in Gang gekommen, entsteht Wasser als Abbauprodukt, so dass der Kompost von selbst feucht genug bleibt. Letztendlich wird die gesamte Biomasse im wesentlichen zu [[Kohlendioxid]] und Wasser unter Wärmeentwicklung abgebaut, wenn man den Prozess immer weiterlaufen lässt. Üblicherweise wird aber am Ende der Heizperiode der Prozess abgebrochen und der entstandene [[Humus]] entnommen.


Als Erfinder des Biomeilers gilt der französische Agronom Jean Pain, der sich mit Landbau im Einklang mit der Natur beschäftigte.
Als Erfinder des Prinzips gilt der französische Agronom [[Jean Pain]], der sich mit Landbau im Einklang mit der Natur beschäftigte.


== Komposthaufen mit Wasserkreislauf ==
==Die drei Grundtypen==
Bei diesem Typ wird ein großer Komposthaufen im Freigelände mit einem mehr oder weniger gewundenen Wasserrohr durchzogen. Der Wasserkreislauf leitet die Kompostwärme ab und transportiert sie zu einem Nutzgebäude. Dort kann das durch den Komposthaufen erwärmte Wasser direkt in den Heizkreislauf eingespeist werden oder seine Wärme über einen [[Wärmetauscher]] an den Heizkreislauf abgeben.
=== Komposthaufen im Garten mit Wasserkreislauf ===
[[File:Biomeiler_Haufen.jpg|thumb|200px|Komposthaufen als Biomeiler]]
{{Hauptartikel|Komposthaufenheizung}}
Bei diesem Typ wird ein großer [[Komposthaufen]] im Freigelände mit einem mehr oder weniger gewundenen Wasserrohr durchzogen. Der Wasserkreislauf leitet die entstehende Wärme ab und transportiert sie zu einem Nutzgebäude. Dort kann das durch den Komposthaufen erwärmte Wasser direkt in den Heizkreislauf eingespeist oder seine Wärme über einen [[Wärmetauscher]] an den Heizkreislauf abgeben werden.


== Kompostsilo innerhalb des Nutzgebäudes ==
Der Meiler muss etwa 8000 Liter [[Biomasse]] enthalten, um auch im Winter eine Temperatur halten zu können, bei der der Kompostierungsprozess weiter ablaufen kann.
[[Datei:KompostsiloheizungDetail.jpg|thumb|left|Schematischer Aufbau Kompostsiloheizung]]
=== Aufbau ===
Der Kompostierungsprozess läuft in einem hermetisch geschlossen Silo im Inneren eines Nutzgebäudes ab. Die Wärme wird über die Wandung des Silos direkt an den Wohnraum abgegeben. Zuluft- und Abluftrohre sorgen für die notwendige Sauerstoffversorgung der Mikroorganismen und Kleinlebewesen im Silo.


Um den Wärmeverlust über das Abluftrohr gering zu halten, sollte ein Wärmetauscher eingebaut werden. Dieser entzieht der Abluft Wärme und erwärmt damit die Zuluft. Um Geruchsbelästigung zu vermeiden, muss das Abluftrohr ins Freie führen und gegen Eindringen von unerwünschten Lebewesen (Mäuse) gesichert werden.
=== Kombinierte Erzeugung von Heißwasser und Biogas ===
[[File:JeanPainSystem.jpg|thumb|300px|left|Die Wärme eines Komposthaufens wird genutzt, und Biogas wird gleichzeitig erzeugt.]]
{{Hauptartikel|Jean Pain Composting}}
Während die Idee der Nutzung eines aeroben Prozesses zu Heizzwecken bereits verschiedentlich genutzt wird, meist in Demonstrationsanlagen, hat sich die kombinierte Erzeugung von [[Biogas]] und aerober Zersetzungswärme, wie im Original-Aufbau von Jean Pain, bisher nicht durchgesetzt.


Die Feuchtigkeit im Silo muss hoch genug sein, um den am Verrottungsprozess beteiligten Bakterien und Pilzen optimale Bedingungen zu bieten. Nach erfolgreichem Start des Verrottungsprozesses entsteht zusätzliches Wasser, welches durch einen Flüssigkeitsablauf am unteren Ende des Silos abgeführt werden muss. Dieses Wasser kann zum Teil auch wieder oben zugeführt werden, um die gleichmäßige Verteilung der Bakterien im gesamten Silo zu unterstützen. Überlegungen gehen auch dahin, das durchsickernde Wasser kontinuierliche oder regelmäßig wieder zuzuführen. Dabei entstehen Parallelen zum C.R.O.P. Projekt des DLR.
=== Kompostheizungssilo innerhalb des Nutzgebäudes ===
<ref>[http://www.dradio.de/dlf/sendungen/forschak/2098919/ Deutschland Radio: Ein Komposthaufen für die Raumstation]</ref>
[[File:Biomeiler_Silo.jpg|thumb|160px|Kompostsilo innerhalb eines Wohnhauss]]
{{Hauptartikel|Kompostheizungssilo}}
Der Kompostierungsprozess läuft in einem Silo ab. Dieser wird im Inneren eines Gebäudes aufgestellt und gibt seine Heizleistung direkt über die Gefäßwandung ab. Ein Wasserkreislauf zur Verteilung der Wärme kann optional eingebaut werden, ist aber bei einfachen Anlagen nicht erforderlich.


Optional kann ein Wasserrohr senkrecht durch den Silo hindurchgeführt werden, um Warmwasser zu gewinnen. Dieses Rohr muss so angeordnet werden, dass das Zusammensacken des Verrottungsmaterials nicht behindert wird.
== Berechnungen ==
 
Auf einem Gartengrundstück kann [[Biomasse]] in Form von Rasenschnitt, Laubabwurf, Strauchschnitt usw. geerntet werden. Daraus kann jährlich eine Energiemenge von bis zu 3860 kWh je 1000 m² gewonnen werden. Als Berechnungsgrundlage dienen die bekannten Daten vom Anbau eines [[Energiewald]]es (Kurzumtriebsplantage).
=== Einsatzbedingungen ===
Die abgegebene Wärmemenge einer Kompostsiloheizung ist sehr begrenzt, so dass diese Form der Heizung nur für ein [[Zwei-Zonen-Haus|Gebäude mit exzellenter Wärmedämmung]] in Frage kommt. Auch sonstige Wärmequellen im Gebäude (Personen, Verlustwärme von Elektrogeräten, etc.) müssen mitbetrachtet werden.
 
=== Prototyp ===
[[Datei:Kompostsiloheizung1.jpg|thumb||Prototyp]]
Der nebenstehende Prototyp wurde durch Umbau eines Regenwasserbehälters (Polyethylen) geschaffen. Er ist 1,90 m hoch und hat ein Fassungsvermögen von 300 l. Zusätzlich zur Einfüllöffnung und Entnahmeöffnung sind fünf verglaste Fenster erkennbar. Diese dienen der Beobachtung des Verrottungsprozesses und als Eingriffsmöglichkeit. Für Zuluft- und Abluftrohr wurde HT-Rohr (Polypropylen) verwendet. Das Zuluftrohr wurde durch die Entnahmeöffnung geführt. In der Entnahmeöffnung ist ein halbkreisförmiges Glasfenster erkennbar. Eine Warmwasserbereitung ist nicht Teil dieses ersten Versuches.
 
Der Prototyp wurde im Oktober 2017 in Betrieb genommen. Als Biomasse wurden eingefüllt: Strauchschnitt, Laub, Küchenabfälle. Um den Start des Verrottungsprozesses zu unterstützen, wurden anfangs zwei Eimer mit halbverottetem Kompost inclusive Kleinlebewesen hinzugefügt.
 
Kleinlebewesen, die sich im Prototypen stark vermehrt haben:
* Kompostwürmer
* Kellerasseln
* Schnecken
 
Erfahrungen, die mit diesem Prototyp gewonnen wurden:
* Innen eingebaute Drahtgitter als Maßnahme zur Erhöhung der Luftdurchlässigkeit sind unnötig. Sie behindern aber das Zusammensacken des Verrottungsmaterials und wurden deshalb im November 2017 wieder entfernt.
* Die Umgebungstemperatur spielt eine wesentliche Rolle. Ist sie zu niedrig (< 10°C), verlangsamt sich der Verrottungsprozess sehr stark. Das hängt u.a. auch mit der schlanken Bauweise zusammen, bei der die entstehende Wärme schnell an die Umgebung abgegeben wird.
* Die Feuchtigkeit muss hoch genug sein, um nicht nur den Kleinlebewesen sondern auch Bakterien optimale Bedingungen zu bieten. Das  Verrottungsmaterial sollte immer tropfnass sein.
 
=== Berechnungen ===
Auf einem Grundstück mit einer Fläche von 1000 Quadratmetern kann [[Biomasse]] in Form von Rasenschnitt, Laubabwurf, Strauchschnitt usw. geerntet werden. Das entspricht einer Energiemenge von etwa 4000 kWh pro Jahr. Als Berechnungsgrundlage dienen die bekannten Daten vom Anbau eines [[Energiewald]]es (Kurzumtriebsplantage).


{| class="wikitable"
{| class="wikitable"
|- class="hintergrundfarbe6"
|- class="hintergrundfarbe6"
! Daten Energiewald || Zahlenwerte
! Daten zur Kurzumtriebsplantage || Zahlenwerte
|-
|bgcolor=#ececec| Gewonnene Biomasse je 1000 m² Ackerfläche|| 0,8 bis 1,2 Tonnen
|-
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|bgcolor=#ececec| Ertrag je Hektar || 8 bis 12 Tonnen
|bgcolor=#ececec| Energiegehalt von Holz* je Tonne || 3860 kWh
|-
|-
|bgcolor=#ececec| Energiegehalt von Biomasse || 3,86 kWh je kg Holz (bei 20% Restfeuchte))
|bgcolor=#ececec| Energiegehalt von Holz* je Raummeter** || 2100 kWh
|}
|}
<small>* bei 20% Restfeuchte</small><br>
<small>** Ein Raummeter ist die lockere Aufschichtung von Holz innerhalb eines Kubikmeters. Der tatsächliche Holzgehalt beträgt 65 Prozent, d.h. 1 rm sind ca. 0,65 fm (Festmeter). </small>
Der Raummeter kann hier direkt zur Dimensionierung des Kompostheizungsvolumens herangezogen werden, denn die aufgeschüttete bzw. eingefüllte Biomasse (z.B. Holzhackschnitzel) enthält vergleichbar viel Luft. Je m³ Kompostheizungsvolumen stehen also 2100 kWh Heizenergie zur Verfügung. Im Gegensatz zu Heizsystemen mit [[Holzverbrennung]] muss bei der Kompostierung das enthaltene Wasser nicht verdampft werden und verringert somit den Wirkungsgrad bei der Wärmeerzeugung nicht.


Während bei konventionellen Einfamilienhäusern (Baujahr bis etwa 2000) ein Heizenergiebedarf von etwa 20000 kWh pro Jahr besteht, verbrauchen vergleichbare Häuser mit Wärmedämmung nur noch weniger als 10000 kWh pro Jahr. Durch [[Zwei-Zonen-Haus|spezielle Raumaufteilung]] kann der Heizenergiebedarf eines Wohngebäude so weit verringert werden, dass bereits ein Kompostsilo mit einem Volumen von 1000 l ausreicht, um behagliche Raumtemperaturen ganzjährig sicherzustellen.
Während bei konventionellen Einfamilienhäusern (Baujahr bis etwa 2000) ein Heizenergiebedarf von etwa 20000 kWh pro Jahr besteht, verbrauchen vergleichbare Häuser mit Wärmedämmung nur noch weniger als 10000 kWh pro Jahr. Durch spezielle Raumaufteilung (z.B. im [[Zwei-Zonen-Haus]]) kann der Heizenergiebedarf eines Wohngebäude so weit verringert werden, dass bereits ein Kompostheizungssilo mit einem Volumen von 2 m³ ausreicht, um mit den damit zur Verfügung stehenden 4200 kWh behagliche Raumtemperaturen ganzjährig sicherzustellen.


== Weblinks ==
== Weblinks ==
* [http://www.kompost-tipps.de/biomeiler Kompost-Tipps] mit Informationen zu Funktion und Praxis von Biomeilern
* [http://www.kompost-tipps.de/biomeiler Kompost-Tipps] mit Informationen zu Funktion und Praxis von Biomeilern
* [http://www.biomeiler.at/Was-ist-der-Biomeiler.html Was ist der Biomeiler] mit Informationen über den Erfinder des Biomeilers Jean Pain
* [http://www.biomeiler.at/Was-ist-der-Biomeiler.html Was ist der Biomeiler] mit Informationen über den Erfinder des Biomeilers Jean Pain
* [https://de.wikipedia.org/wiki/Biomeiler Wikipedia-Artikel über den Biomeiler]
* [https://de.wikipedia.org/wiki/Kurzumtriebsplantage Wikipedia-Artikel über die Kurzumtriebsplantage] (Energiewald)
* [http://native-power.de/de Native Power] Viele Informationen zum Selbstbau von Kompostheizung und Mini-Biogasanlage
* [http://native-power.de/de Native Power] Viele Informationen zum Selbstbau von Kompostheizung und Mini-Biogasanlage
<references/>


[[Kategorie:Erneuerbare Energie]]
[[Kategorie:Erneuerbare Energie]]
[[Kategorie:Bioenergie]]
[[Kategorie:Bioenergie]]

Aktuelle Version vom 25. November 2019, 11:18 Uhr

Eine Kompostheizung, auch Biomeiler, ist eine Anordnung zur Nutzung der Abwärme eines Kompostierungssystems. Dabei wird die beim Verrottungsprozess durch die Arbeit von Mikroorganismen und Kleinlebewesen entstehende Wärme in geeigneter Weise so umgelenkt, dass sie am Nutzungsort zur Verfügung steht. Dies kann z.B. ein Wohnhaus sein.

Im Gegensatz zur Erzeugung von Biogas muss hier genügend Sauerstoff zugeführt werden, um den aeroben Verwesungsprozess zu ermöglichen und eine Fäulnis zu vermeiden. Zur Schaffung von optimalen Bedingungen für die biologischen Vorgänge muss am Anfang gegebenenfalls Wasser zugeführt werden. Ist die Verwesung erst richtig in Gang gekommen, entsteht Wasser als Abbauprodukt, so dass der Kompost von selbst feucht genug bleibt. Letztendlich wird die gesamte Biomasse im wesentlichen zu Kohlendioxid und Wasser unter Wärmeentwicklung abgebaut, wenn man den Prozess immer weiterlaufen lässt. Üblicherweise wird aber am Ende der Heizperiode der Prozess abgebrochen und der entstandene Humus entnommen.

Als Erfinder des Prinzips gilt der französische Agronom Jean Pain, der sich mit Landbau im Einklang mit der Natur beschäftigte.

Die drei Grundtypen

Komposthaufen im Garten mit Wasserkreislauf

Fehler beim Erstellen des Vorschaubildes: Datei fehlt
Komposthaufen als Biomeiler

Bei diesem Typ wird ein großer Komposthaufen im Freigelände mit einem mehr oder weniger gewundenen Wasserrohr durchzogen. Der Wasserkreislauf leitet die entstehende Wärme ab und transportiert sie zu einem Nutzgebäude. Dort kann das durch den Komposthaufen erwärmte Wasser direkt in den Heizkreislauf eingespeist oder seine Wärme über einen Wärmetauscher an den Heizkreislauf abgeben werden.

Der Meiler muss etwa 8000 Liter Biomasse enthalten, um auch im Winter eine Temperatur halten zu können, bei der der Kompostierungsprozess weiter ablaufen kann.

Kombinierte Erzeugung von Heißwasser und Biogas

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Die Wärme eines Komposthaufens wird genutzt, und Biogas wird gleichzeitig erzeugt.

Während die Idee der Nutzung eines aeroben Prozesses zu Heizzwecken bereits verschiedentlich genutzt wird, meist in Demonstrationsanlagen, hat sich die kombinierte Erzeugung von Biogas und aerober Zersetzungswärme, wie im Original-Aufbau von Jean Pain, bisher nicht durchgesetzt.

Kompostheizungssilo innerhalb des Nutzgebäudes

Fehler beim Erstellen des Vorschaubildes: Datei fehlt
Kompostsilo innerhalb eines Wohnhauss

Der Kompostierungsprozess läuft in einem Silo ab. Dieser wird im Inneren eines Gebäudes aufgestellt und gibt seine Heizleistung direkt über die Gefäßwandung ab. Ein Wasserkreislauf zur Verteilung der Wärme kann optional eingebaut werden, ist aber bei einfachen Anlagen nicht erforderlich.

Berechnungen

Auf einem Gartengrundstück kann Biomasse in Form von Rasenschnitt, Laubabwurf, Strauchschnitt usw. geerntet werden. Daraus kann jährlich eine Energiemenge von bis zu 3860 kWh je 1000 m² gewonnen werden. Als Berechnungsgrundlage dienen die bekannten Daten vom Anbau eines Energiewaldes (Kurzumtriebsplantage).

Daten zur Kurzumtriebsplantage Zahlenwerte
Gewonnene Biomasse je 1000 m² Ackerfläche 0,8 bis 1,2 Tonnen
Energiegehalt von Holz* je Tonne 3860 kWh
Energiegehalt von Holz* je Raummeter** 2100 kWh

* bei 20% Restfeuchte
** Ein Raummeter ist die lockere Aufschichtung von Holz innerhalb eines Kubikmeters. Der tatsächliche Holzgehalt beträgt 65 Prozent, d.h. 1 rm sind ca. 0,65 fm (Festmeter).

Der Raummeter kann hier direkt zur Dimensionierung des Kompostheizungsvolumens herangezogen werden, denn die aufgeschüttete bzw. eingefüllte Biomasse (z.B. Holzhackschnitzel) enthält vergleichbar viel Luft. Je m³ Kompostheizungsvolumen stehen also 2100 kWh Heizenergie zur Verfügung. Im Gegensatz zu Heizsystemen mit Holzverbrennung muss bei der Kompostierung das enthaltene Wasser nicht verdampft werden und verringert somit den Wirkungsgrad bei der Wärmeerzeugung nicht.

Während bei konventionellen Einfamilienhäusern (Baujahr bis etwa 2000) ein Heizenergiebedarf von etwa 20000 kWh pro Jahr besteht, verbrauchen vergleichbare Häuser mit Wärmedämmung nur noch weniger als 10000 kWh pro Jahr. Durch spezielle Raumaufteilung (z.B. im Zwei-Zonen-Haus) kann der Heizenergiebedarf eines Wohngebäude so weit verringert werden, dass bereits ein Kompostheizungssilo mit einem Volumen von 2 m³ ausreicht, um mit den damit zur Verfügung stehenden 4200 kWh behagliche Raumtemperaturen ganzjährig sicherzustellen.

Weblinks

  • Kompost-Tipps mit Informationen zu Funktion und Praxis von Biomeilern
  • Was ist der Biomeiler mit Informationen über den Erfinder des Biomeilers Jean Pain
  • Native Power Viele Informationen zum Selbstbau von Kompostheizung und Mini-Biogasanlage