Historie des Rocket Stoves bzw. des Raketenofens

 

Um ein technisches Produkt besser verstehen zu können, ist es sehr hilfreich, den historischen Werdegang zu betrachten. Ob das auch den offiziellen Gegebenheiten entspricht, ist eine andere Sache.

Nach einiger Internetrecherche (leider gibt es zum Raketenofen kaum Printmedien), baut sich folgendes grobe Bild auf:

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Antike

 

In der Antike bauten die Römer ihre bekannten Fußbodenheizungen, die Hypokausten. In diesen wurde in einem seitlichen Brennraum ein Feuer entzündet, welches durch seitlichen Zug in Richtung der Hohlräume unter dem Fußboden die Hitze leitete. Nach der Hitzeabgabe an die Bausubstanz oder an das Badewasser wurden die Abgase in den Schornstein oder durch hohle Wände gesogen.

Durch die langsame Erwärmung der schweren Steinmasse konnte die Wärme lange gespeichert werden. Diese Beheizungen dienten z.T. als Vorbild von gemauerten Grundöfen und Kachelöfen (engl. masonry stove oder mass heater).

Badbeheizung  (Quelle "uni-potsdam.de")
Badbeheizung (Quelle "uni-potsdam.de")
Hypokauste Schnitt  (Quelle "pages.drexel.edu")
Hypokauste Schnitt (Quelle "pages.drexel.edu")

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18. Jahrhundert

 

Die Argand-Lampe bzw. der Argandbrenner aus dem Jahre 1783 greift den Prinzipien des Rocket Stoves vor. Vielen gilt die Lampe des Aime Argand als Vorbild für innovative Verbrennungstechnik, die in ihrer Technik der damaligen Zeit um einiges voraus war. Man munkelt, dass sich die Konstrukteure des Rocket Stoves die Ideen dieser Öllampe etwas abgeschaut haben. Als da wären zu nennen:

  • Seitliche Brennstoffzufuhr.
  • Schornstein- bzw. Kaminprinzip (aufsteigender Zug).
  • Verbrennung im Glas-Schornstein.
  • Starker Luftdurchzug von unten.
  • Sehr helle Verbrennung, effiziente Brennstoffausnutzung.
  • Gute Zumessung und Verteilung des Brennstoffes über einen hohlen Docht innerhalb des Luftzuges.
  • Grosse Oberfläche des Dochtes.

Anbei einige Beispiele besagter Öllampe:

Komplette Argandlampe (Quelle "de.wikipedia.org")
Komplette Argandlampe (Quelle "de.wikipedia.org")
Schnitt der Argandlampe (Quelle "wt-pempel.de")
Schnitt der Argandlampe (Quelle "wt-pempel.de")
Anwendung als Leselampe (Quelle "de.wikipedia.org")
Anwendung als Leselampe (Quelle "de.wikipedia.org")

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19. Jahrhundert

 

Ende des 19. Jahrhunderts waren in Europa sogenannte "Füllöfen" stark verbreitet. Öfen mit Füllfeuerung wurden so gebaut, daß die Zufuhr von Brennstoff durch Nachfüllen eines Füllschachtes erfolgte, aus welchem die Brennstoffstücke allmählich in den Feuerraum rutschten (Füllofen). Füllöfen waren meist Kohle- oder Koksöfen. Diese Öfen versuchten eine Trennung zwischen Brennraum und Vorratsraum sicherzustellen. Heute werden Füllöfen z.B. durch Pelletöfen repräsentiert. Der Brennstoff befindet sich in einem Füllschacht oder Füllraum, aus dem der Brennstoff entweder selbständig nachrutscht oder mittels elektrischer Förderschnecke befördert wird.

In "normalen" Öfen brennt die Brennstoffmenge im Feuerraum meist komplett. In Brennern mit einer Trennung zwischen Füllraum und Brennraum, brennt lediglich ein Teil des Brennstoffes und dann Schicht für Schicht. Man verfolgt damit den Zweck der Brennstoffersparnis und der Emissionsminderung. Der Pelletofen erhöht seine Effizienz zusätzlich durch die feine Zuteilung des Brennstoffes (Pellet für Pellet) und die innige Vermischung mit zugeblasener Luft (Gebläse).

Füllofen im Schnitt (Quelle "de.academic.ru")
Füllofen im Schnitt (Quelle "de.academic.ru")
Koks Füllöfen (Quelle "de.academic.ru")
Koks Füllöfen (Quelle "de.academic.ru")
Alte Zentralheizung mit Brennstoffrutsche (Quelle "de.academic.ru")
Alte Zentralheizung mit Brennstoffrutsche (Quelle "de.academic.ru")
Moderner Pelletofen im Schnitt (Quelle "http://www.calimax.com/images/stories/Produkte/PELLETOEFEN/Sandor/img/sandor_schnittzeichnung.jpg")
Moderner Pelletofen im Schnitt (Quelle "http://www.calimax.com/images/stories/Produkte/PELLETOEFEN/Sandor/img/sandor_schnittzeichnung.jpg")

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Anfang 20. Jahrhundert

 

Der Hoboofen war / ist ein Dosenkocher der amerikanischen Wanderarbeiter (Hobos), der aus einem hohen Metallgefäß besteht. In diesem Metallrohr ist ein Lochboden oder Rost integriert, durch den von unten die Luft angesogen werden kann. Die Wandung konzentriert das Feuer auf den Topf- und Pfannenboden. Der Anzündkamin, den man als Unterstützung für das Grillen verwenden kann, arbeitet nach dem gleichen Prinzipien und kann als Hobokocher "zweckentfremdet" werden.

Anzündkamin im Schnitt (Quelle Internet)
Anzündkamin im Schnitt (Quelle Internet)
Hobokocher (Quelle "de.wikipedia.org")
Hobokocher (Quelle "de.wikipedia.org")

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1945

 

Nach dem zweiten Weltkrieg kamen in den zerstörten Ortschaften sogenannte "Germanenherde" als Notöfen zum Einsatz. Sie wurden aus Abbruchsteinen und Ziegeln zusammengebaut. Auf Survival-Mediawiki ist einer in verschiedenen Bau- und Verwendungsstadien zu sehen.

 

 http://survival-mediawiki.de/dewiki/index.php/Germanenherd

 

 

Durch die Anordnung der Ziegelsteine und die Luftführung wird ein kleiner Schornstein "gemauert", der während des Betriebes einen "Kamineffekt" erzeugt. Die Verbrennungsluft wird unten reingezogen (durch den Umgebungsdruck reingedrückt) und strömt aufwärts und verstärkt die Verbrennung. Der Brennstoff in Form von Holzstöcken kann unten oder seitlich eingeschoben werden. Die Ziegelkonstruktion konzentriert das Feuer und dämmt es nach aussen. Es entsteht eine saubere und sparsame Verbrennung im Gegensatz zu einem frei stehenden Lagerfeuer.

Seitlicher unterer Holzeinschub (Quelle "survival-mediawiki")
Seitlicher unterer Holzeinschub (Quelle "survival-mediawiki")
Stöcke seitlich von oben (Quelle "survival-mediawiki")
Stöcke seitlich von oben (Quelle "survival-mediawiki")

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Nach 1945 bis heute

 

Die Entwicklung des Holzvergaserkessels als Hausheizung nach dem zweiten Weltkrieg brachte einige Innovationsschritte in die Verwendung von Holz als Brennstoff für die Gebäudeerwärmung. Das Prinzip der Holzvergasung zur technischen Nutzung begann bereits im 19. Jahrhundert. Damals wurden aus Holz durch die Holzverkohlung noch wichtige Rohstoffe für die Chemieindustrie erzeugt. Im Gegensatz dazu muss man die Holzkohleherstellung z.B. zu Grillkohle als das Gegenteil zur Holzvergasung verstehen. 

In den 1930er und 1940er Jahren entstanden, nicht zuletzt auch wegen des Treibstoffmangels während des Krieges, einige Fahrzeuge, die mit einem Holzvergaser ausgestattet waren. Das bei der Verbrennung entstehende Holzgas wurde zum Antrieb der Fahrzeuge genutzt. Neben PKWs nutzten diese Technik auch LKWs. Selbst die damalige 'Deutsche Reichsbahn' erprobte den Einsatz von Zügen, die mit einem Holzvergaser ausgestattet waren.

Heutige Holzvergaser sind sehr effizient in der Energieausbeute. Es sind Wirkungsgrade von über 90% möglich. Diese hohe Effizienz liegt u.a. an der konsequenten Anwendung folgender Prinzipien:

  • Füllraum und Brennraum sind räumlich getrennt.
  • schichtweises Vergasen und Abbrennen des Holzvorrates im Kessel.
  • Verengte Verbrennung durch Düsenwirkung.
  • Staub, Holzgase, Qualm werden in einer Düse mit Luft gemischt und nahezu komplett verbrannt.
  • Mehrteilige Verbrennung (Primär- und Sekundärverbrennung).
  • Nachgeschaltete Wärmeausnutzung durch Wärmetauscher (meist Wasser).
  • Seitliche und untere Verbrennung. Damit das funktioniert, bedarf es eines guten Naturzuges im Schornstein oder eines Elektrogebläses.
  • Durch die oft verwendete untere, zentrale Nachverbrennung nennt man diese Öfen "Sturzbrandofen".

Bekannte Holzvergaser im Naturzugverfahren für den Wohnraum sind  u.a. der  Walltherm  aus Südtirol oder der XEOOS Twinfire der Fa. Specht.

 

Holzvergaserkessel mit Gebläse werden von Firmen wie HDG Bavaria  oder ATMOS  geliefert. 

Naturzugvergaserofen
Naturzugvergaserofen
Holzvergaser mit seitlichem Unterbrand (Quelle "bdh-koeln.de")
Holzvergaser mit seitlichem Unterbrand (Quelle "bdh-koeln.de")

 

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1970 - 1980

 

Ende der 70er Jahre des letzten Jahrhunderts machten sich einige Akademiker im angelsächsischen Bereich Gedanken, wie man Holz effizienter und sparsamer verbrennen kann. 


Einer von ihnen war Professor Dick Hill in Maine. 


Unter Google Books ist eine Ausgabe des "Popular Mechanics" vom Februar 1981 verfügbar, welches ein kommerzielles Produkt analog der Untersuchungen des Professor Hills zeigt. Auf Seite 20 ist ein Holzbrenner für die Hausbeheizung zu sehen, der einen stehenden Brennstoff-Füllkasten mit unterem Abbrand und nachgeschalteten Wasserwärmetauscher beinhaltet. 

 

Im New Hampshire Telegraph von 1977 erschien ein Artikel  über das Projekt des Professors, auf das sogar die Aufmerksamkeit der US Regierung erweckt wurde (US Energy Department). 

 

Sein Report ist als PDF frei im Netz verfügbar:  http://www.vtwoodsmoke.org/pdf/hill-79.pdf oder http://hotandcold.tv/wood furnace.html

 

Anbei ist eine Skizze seines Holzheizkessels abgebildet, in der erkennbar ist, dass Hill einen stehenden Füllraum mit unterem Tunnelabbrand und nachfolgendem Wärmetauscher als Konstruktionsprinzip konstruiert hat. Die Holzverbrennung und die Flammenführung wird durch die Verwendung zweier Elektrogebläse unterstützt. Untenliegender Tunnelbrand bei stehenden Hölzern mit folgender Wärmenutzung werden ebenfalls bei einigen Varianten des Rocket Stoves eingesetzt.

 


Skizze von Hills Holzkessel (Quelle Hills Bericht)
Skizze von Hills Holzkessel (Quelle Hills Bericht)

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Ab 1980

 

Dr. Larry Winiarski erfand die Rocket Stove Design-Prinzipien im Jahr 1982. Seine Ziele waren einerseits eine verstärkte Verbrennung bei verringerter Staub- und Qualmentwicklung. Bei der Entwicklung des einfachsten Rocket Stoves sollten ausserdem der Brennstoffverbrauch erniedrigt und die Flamme auf den Topfboden konzentriet werden. Der Rocket Stove wurde ursprünglich nicht für den hiesigen Hausgebrauch entwickelt, sondern für die dritte Welt und die Entwicklungsländer. Dort sollte der Holzverbrauch reduziert werden, damit die dortigen Wälder nicht durch Abholzung für die vielen Kochlagerfeuer weiter dezimiert werden. Die Rocket Stoves sollten mit Zweigen, Blättern, Hülsen, Biomasseresten, Reisig, Stöckchen usw. funktionieren.

Der Rocket Stove versucht, alle bekannten positiven Merkmale der dargestellten obigen Verbrennungsprinzipien zu vereinen. Es besteht aufgrund der Anordnung des stehenden Brennstoffes, in dem nur die Spitzen brennen und somit der Brennstoff langsam zugeteilt und mit Luft vermischt wird, ein grosser Vorteil gegenüber den normalen Öfen, in denen nur ein ordinäres Lagerfeuer brennt.

 

Seit den Anfängen ist es die Aufgabe des Aprovecho Institutes in den USA die Welt mit einfachen Koch und Heizgeräten zu unterstützen.

 

Die Homepage ist unter http://www.aprovecho.org/lab/index.php erreichbar. Den Downloadbereich mit vielen PDFs findet man unter http://www.aprovecho.org/lab/pubs/arcpubs .

 

Die Design-Prinzipien der Kocher und Öfen werden noch weiter besprochen werden, aber die groben Merkmale sind u.a der Kamineffekt, feine Zuteilung des Brennstoffes, guter Zug, gute Luft-Brennstoffvermischung, heisser und langer Ausbrand der Holzgase usw..

 

Anbei sind einige Beispiele aufgeführt.

Einfacher Kocher (Quelle Internet)
Einfacher Kocher (Quelle Internet)
avan stove
Kocher aus Lehm (Quelle "http://e-goodstovedesign.blogspot.de/")
Gemauerter Rocket Stove (Quelle "minimalintentions.com")
Gemauerter Rocket Stove (Quelle "minimalintentions.com")

 

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Bis heute....

 

AVAN Stove, Rocket Mass Heaters, kommerzielle Produkte, open source communities usw.:

 

Die Entwicklung des Rocket stoves und seiner Verwandten wird durch eine globale Community weiter vorangetrieben. Dabei sind weltweit unzählige Hobbytechniker und Profis in Arbeit, die Verbrennung von Biomasse weiter zu vereinfachen und zu perfektionieren. Der Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Einsparung von nachwachsendem Brennmaterial und der Förderung lokaler Eigenhilfe. Raketenöfen können aus Altmaterial, Schrott oder anderen vorhandenen Materialen gebaut werden. Entwicklungshilfe und nachhaltige Ressourcenpflege haben dabei einen grossen Stellenwert.

 

Der indische Ingenieur Dr. N. Sai Bhaskar Reddy  beschäftigt sich seit Jahren mit den Kochangewohnheiten der indischen Landbevölkerung. Indische Frauen sind mit den traditionellen Kochherden (Lagerfeuer und Dreisteinauflage) starken Emissionen und ineffizienter Holznutzung ausgesetzt. Der ländlichen Bevölkerung soll mit seinen Schulungsprogrammen und Kochgeräten eine technisch bessere Alternative zu den Qualmfeuerstätten aufgezeigt werden. Seine zahlreichen Blogs sind für jeden Kocherinteressierten eine echte Inspiration.

http://e-avanstove.blogspot.de/

Die Zusammenfassung und Quintessenz seiner technischen Prinzipien sind als Download erhältlich: http://www.metameta.nl/wordpress/wp-content/uploads/2012/10/Understanding-Stoves-okt-10-webversion.pdf

(leider anscheinend offline, aber unter folgender Adresse ist das ebook downloadbar. Bei Bedarf kann ich die PDF zuschicken).

 

http://www.goodstove.com/

 

Rocket Mass Heater und die Permakulturbewegung

Unter http://www.permies.com/forums/f-125/rocket-stoves  findet man ein grosses Diskussionsboard rund um die Version eines Massespeicherofens und des Raketenofens. Es diskutieren unzählige Tüftler die verschiedenen Facetten des Ofenbaus. Die Permakulturbewegung will in ihrem Bestreben um nachhaltige und ökologische Techniken auch Heizungen und Kocher positiv beeinflussen.

http://www.ernieanderica.info/rocketstoves ; http://www.richsoil.com/rocket-stove-mass-heater.jsp

 

Obwohl der Raketenofen und alles drumherum eher in den DIY (Do-it-yourself) Bereich einzuordnen ist, existieren einige in Serie hergestellte Varianten:

http://www.zaugstoves.com/wordpress/ ; http://ecozoomstove.com/ ; http://instove.org/ ; http://www.blackmountainwoodfuels.co.uk/stickStoves.html

 

Auf der Website Dragonheaters werden ausbaufähige Rocket Stove Einsätze zum Umbauen angeboten. Sehr intelligenter Ansatz, denn diese Einsätze haben einen gedämmten Vermiculite Brennertunnel und einen Vermiculite Heatriser (Wärmesteigrohr). Ein Konzept für die Sekundärluft ist ebenfalls vorhanden.

Die Performance ist ziemlich seriös auf youtube dargestellt.

 

Dragonheater youtube  Einfach mal anschauen!

 

Die Entwicklung und Diskussion inkl. Schnittbildern ist auf http://donkey32.proboards.com/thread/355 einsehbar.

Kommerzieller Rocket Einsatz von "dragonheater.com"
Kommerzieller Rocket Einsatz von "dragonheater.com"