Pellet-Heizsysteme mit Brennwert und KWK Thüringer EnergieAgentur 01. September 2016 in Erfurt

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Wer steht da vorne?

Philipp Tomaschko Dipl.-Ing.(FH) Umwelt- und Verfahrenstechnik

Produktmanagement ÖkoFEN Heiztechnik GmbH Schelmenlohe 2, 86866 Mickhausen Tel. 08204 2980-0 / Fax 08204 2980-190 E-Mail: [email protected], www.oekofen.de

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Pellet-Heizsysteme mit Brennwert und KWK • Vorstellung • Heizen mit Pellets • Pellet-Brennwerttechnik • ÖkoFEN Brennwerttechnik • Brennwerttechnik im Detail • Lösungen für Wohn- und Nichtwohn-Gebäude • Rahmenbedingungen Pellet-Brennwerttechnik • Kraft-Wärme-Kopplung mit Pellets • Projekt Smart_e • Projekt e-max • Fazit & Fragen

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ÖkoFEN Einfallsreichtum, Engagement und Energie haben uns zu dem gemacht, was wir heute sind: Europas Spezialist für Pelletheizungen

ÖkoFEN Zentrale Europa, Niederkappel, OÖ

Deutschland-Zentrale in Mickhausen bei Augsburg

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ÖkoFEN International Vom Familienunternehmen zum internationalen Netzwerk

Dänemark Kanada

USA

Belgien + NL

Deutschland

UK + Irland

Tschechien

Frankreich Portugal

Österreich

Spanien

Italien

Russland

China

Japan

Schweiz

Argentinien

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Produkte

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ÖkoFEN Meilensteine 

1989 Gründung ÖkoFEN - Ökologische Forschung und ENtwicklung Holzhackschnitzel, Holzbrikettkessel, Heizherde



1994 Entwicklung der 1. Pelletheizungen



1997 Vorstellung des 1. typengeprüften Pelletkessels



2000 Entwicklung Gewebetanktechnik



2004 Weltweit 1. Pelletheizung mit Brennwerttechnik



2011 Markteinführung der Sonnen-Pelletheizung für Niedrigenergie- und Passivhäuser



2015 Weltneuheit: Pellet-Brennwerttechnik für jedes Wärmeverteilsystem



Führender Anbieter in Europa mit über 60.000 Pelletheizungen

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Heizen mit Pellets

Modernste Form umweltfreundlich zu heizen

Holzpellets …

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

sind CO2-neutral und klimafreundlich



sind erneuerbar und nachhaltig



sind heimisch und versorgungssicher



sind günstiger als Öl oder Gas



schaffen Arbeitsplätze in Deutschland

 

machen wirtschaftlich und politisch unabhängig sind komfortabel, platzsparend und effizient durch innovative Pelletheiztechnik

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Effizient heizen mit Pellets

PelletBrennwert bis 107%

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Komfort auf der ganzen Linie Von der einfachen Lieferung…

…sauberen Verbrennung,…

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…über Lagerung und Zuführung…

…automatischen Reinigung

…zur automatischen Zündung,…

…und staubfreien Ascheentnahme.

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ÖkoFEN Brennwerttechnik

PELLEMATIC PLUS Weltweit 1. Pelletheizung mit Brennwerttechnik – seit 2004

 Wirkungsgrad bis 103 %  zusätzliche Brennstoffeinsparung bis 12 % Leistungsgrößen: 12 bis 32 kW

Wärmetauscher aus Carbon:  optimaler Wärmeübergang  Schmutzabweisende Oberfläche

 Verbesserte Selbstreinigung aufgrund Durchströmung im Gegenstrom www.oekofen.de

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Weltneuheit 2015: PELLEMATIC CONDENS Die neue Generation der Pelletkessel  Pellet-Brennwerttechnik für jedes Wärmeverteilsystem auch bei höheren Rücklauftemperaturen (Heizkörper)  Effizienteste Pelletheizung der Welt* mit Top-Wirkungsgraden von bis zu 107,3%  Kompakte Bauform geringe Stellfläche von der Größe eines Kühlschranks (nur ca. 70x70 cm) passt in jeden Heizungskeller

* Besser als der Sieger des Vergleichs aller zum 01.11.2013 veröffentlichter Prüfberichte nach der Norm 303-5, bezogen auf den Kesselwirkungsgrad

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Leistungsgrößen: 10, 12, 14, 16, 18 kW

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Hauptkomponenten Pellematic Condens Zwischenbehälter

Feuerungsautomat

Kessel

Brenner

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Pellematic Condens Brennraum und Wärmetauscher aus Edelstahl • Rauchgase können überall im Wärmetauscher kondensieren • Kessel kann mit beliebiger Rücklauftemperatur betrieben werden

Edelstahl

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Verbrennungstechnik

Luftansaugung

Sekundärverbrennungszone aus Feuerleichtbeton

MERKMAL

Höhere Geschwindigkeiten des Verbrennungsgases

= kleinere Wärmetauscherfläche = kleinere Kesselbaugrößen

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Abgas

Kesseltechnik im Detail Wasser

Wärmetauscher- Reinigung

Mechanische Reinigungseinrichtung

MERKMAL

Reinigung:

mechanisch + Wasser Anforderungen o Kaltwasseranschluss o Kondensatablauf mind. DN50

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Condens-Technologie Die neue Dimension der Pellet-Brennwerttechnik Für jedes Wärmeverteilsystem geeignet

Pellematic

Pellematic

Pellematic

Pellematic

Condens

Smart XS

Smart

Maxi BWT

3-18 kW mit integriertem 335L-Speicher

6-14 kW mit integriertem 600L-Speicher

19-64 kW in Kaskade bis 256 kW

3-18 kW www.oekofen.de

Brennwerttechnik im Detail

Brennwerttechnik

Funktionsweise der Brennwerttechnik: Brennwert

= Heizwert +

Kondensationswärme

Das bei der Verbrennung entstehende Abgas wird bis unter die Taupunkttemperatur abgekühlt, so dass es zu einer Kondensation des im Abgas enthaltenen Wasserdampfes kommt. Die dabei freiwerdende Kondensationswärme wird zusätzlich genutzt. www.oekofen.de

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Das Kondensat Bei vollständiger Kondensation entsteht bei Pellets eine Kondensatmenge von ca. 0,5 L/kg Pellets. • Max. 0,1 L/kg kommen aus der Restfeuchte der Pellets • Ca. 0,4 L/kg entstehen bei der Verbrennung, durch die Reaktion des Wasserstoffgehaltes im Holz mit Sauerstoff In der Praxis werden Werte von ca. 0,35 l/kg erreicht, je nach Abgastemperatur. Eine Neutralisation ist nicht notwendig, da der pH-Wert zwischen 4 – 6 liegt.

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Zusätzlicher Energiegewinn bei Brennwerttechnik Brennwertsysteme sind in der Lage, die im Abgas enthaltene „latente“ Wärme zu nutzen. Die Ausnutzung dieser Wärme erfolgt, indem das Abgas so weit abgekühlt wird, dass der im Abgas immer vorhandene Wasserdampf kondensiert (= zu Wasser wird) und dabei die enthaltene Energie = Kondensationswärme freigesetzt wird. Diese wird dem System wieder zugeführt.

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Brennwerttechnologie Heizungsrücklauftemperatur Grundsätzlich gilt :  Je niedriger die Rücklauftemperatur, desto höher der Wirkungsgrad Idealfall: Fußboden- oder Wandheizung  Ab einer Rücklauftemperatur von ca. 40°C kommt es zu einer teilweisen Kondensation des Rauchgases

o RL 35°C …..Effizienter als herkömmliche Systeme

 Abgastemperatur = Rücklauf-Temp + 10°C z.B. Rücklauftemp. 50°  Abgastemp. 60°  generell hoher Wärmegewinn durch tiefe Abkühlung der Abgase

Brennwerttechnologie Anschluss an Abwasserleitung Zur Ableitung von Kondensat und Spülwasser (automatische Reinigungseinrichtung) ist ein

Anschluss an die Abwasserleitung zwingend erforderlich.

Anforderungen an die Abflussleitung vom Kessel um Abwasseranschluss:  kondensatbeständig  mind. Querschnitt DN 50mm  freies Gefälle Menge an Kondensat und Spülwasser: • ca. 2 m³ Kondensat bei 4,5 to Pellets/Jahr • ca. 2 m³ „Spülwasser “ pro/Jahr

zur Abwasserleitung mind. DN 50 mm

Lösungen für Wohn- und Nichtwohn-Gebäude

PELLEMATIC CONDENS Die neue Generation der Pelletkessel Weniger Installationsaufwand und Investitionskosten:  Fertigmontierte Einbringung mit Sackkarre  Intelligente Anordnung aller Anschlüsse ermöglicht eck- oder wandbündigen Einbau  Kein Pufferspeicher erforderlich

Leistungsgrößen: 10, 12, 14, 16, 18 kW

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Einbaubeispiel Pellematic Condens

BEISPIEL Heizraum mit Gewebetank: 6,5m2

min. 4 cm Condens

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Einbaubeispiele Pellematic Condens Flexibilität bei der Planung, da kompakt und Eckpositionierung

BEISPIEL Heizraum mit 3,6m2 Condens

min. 4 cm

Ablage

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Waschbecken

PELLEMATIC SMART Ein einzigartiges Heizsystem, clever kombiniert:

Pellet-Brennwertheizung, Pufferspeicher und Solar in einem Gerät  Leistungsbereich von 6 bis 14 kW  Geringe Grundfläche von nur 1,5 m2  TOP-Wirkungsgrad von bis zu 106 % durch innovative Brennwerttechnik

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ÖkoFEN Pellematic-SMART ÖkoFEN entwickelte mit der Pellematic Smart ein Kompaktgerät, das Pelletbrennwertmodul, Pufferspeicher und alle hydraulischen Komponenten auf kleinstem Raum integriert.

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Einbaubeispiel Pellematic Smart

BEISPIEL Heizraum mit Gewebetank, inkl. 600l Puffer, Friwa und Solar-Einbindung: nur 8m2

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SMART PV Innovation 2016 Intelligente Eigenverbrauchsoptimierung für Photovoltaik-Anlagenbesitzer

 Kann überschüssige PV-Leistung zur Wärmeerzeugung nutzen  Optimale Energienutzung spart zusätzlichen Brennstoff  Verdeckte Stromfresser werden identifiziert  Amortisationszeit privater Stromerzeugung wird verkürzt, da sonst ungenutzter PVStrom die Heizkosten reduziert Bestehend aus Smart PV Meter und Smart PV Power2Heat für die Pellematic Smart

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ÖkoFENs Große: 36 bis 64 kW Optimal für Gewerbe und Kommunen!

 geringer Platzbedarf (passt durch jede 80er Normtür)  automatische Brenntellerreinigung (Multisegment-Brennteller)  serienmäßig mit externer Aschebox  mit Vakuumsaugsystem

Multisegment-Brennteller für geringere Wartungskosten durch Selbstreinigung

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PELLEMATIC MAXI jetzt auch mit Brennwerttechnik Innovation 2016 Pellet-Brennwerttechnik bis 256 kW     

Mit Condens-Brennwerttechnik für jedes Wärmeverteilsystem Top-Wirkungsgrade bis 102,7% Passt durch jede 80 cm breite Tür Verfügt über alle Vorteile der Pellematic Maxi-Baureihe Niedrigste Emissionen

Leistungsbereich Pellematic BWT 41 kW Pellematic BWT 55 kW Pellematic BWT 64 kW

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Starke Teams für mehr Leistung: Kaskadensysteme  Ideal für variablen Bedarf  Optimierte Betriebszustände

 Modulierbare Leistung  Kompaktes Kesselmaß reduziert Umbaukosten  Hohe Betriebssicherheit  Geringer Verschleiß  Fernüberwachung via Internet möglich www.oekofen.de

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Heizzentrale zur Außenaufstellung

Maße: •Breite: 2,78 m / 2,98 m •Länge: je nach Bedarf •Höhe: 2,84 m (innen 1,47 m) www.oekofen.de

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Rahmenbedingungen Pellet-Brennwerttechnik

BAFA Förderung Pellet-Brennwerttechnik - Heizungstausch

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BAFA Förderung Pellet-Brennwerttechnik im Neubau

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BAFA Förderung Heizungstausch bei Gebäudesanierung auf KfW 55 - Beispielrechnung Pellematic Condens

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MAP: KfW-Kredite für Großanlagen Neben der BAFA-Förderung können bei der KfW-Förderbank zinsgünstige Darlehen mit Tilgungserlass beantragt werden. Infos zu Konditionen und Möglichkeiten – auch für Kommunen – erhalten Sie unter www.kfw-foerderbank.de

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Energieberechnung

• In den Berechnungs-Normen DIN V 4701-10 sowie DIN V 18599 sind für Pelletkessel schlechte Standard-Werte hinterlegt. • Diese entsprechen bei Weitem nicht mehr der Energieeffizienz heutiger, marktüblicher Pelletkessel. • Bei Energieberechnungen sollten deshalb die tatsächlichen Hersteller-Werte eingesetzt werden.

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Beispiel – Kenndaten nach DIN V 4701-10

Kennwert

Variable ηSB

Wirkungsgrad im stationären Betrieb

ηGZ

Wirkungsgrad im Grundzyklus

QHE,GZ

Hilfsenergiebedarf Grundzyklus

Pel,SB

mittlere elektrische Leistungsaufnahme im stat. Betrieb

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Pellematic PE(S) 15 kW

Pe Condens 18 kW Brennwert

0,8

0,947

1,073

0,72

0,852

0,966

[kWh]

0,32

0,08

0,05

[W]

160

77

39

Standardwerte Einheit DIN V 4701-10

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Beispiel – DIN V 4701-10 Beispiel BKI Energieplaner mit Vorlage Referenzprüffall 1

Einheit ErzeugerAufwandszahl

Ergebnis Standardwerte

Ergebnis Pe Smart 6 kW Brennwert

1,39

0,98

Hilfsenergie f. Raumwärme

[kWh/a]

1.883

472

Heizenergie f. Raumwärme

[kWh/a]

13.372

9.436

[€/a]

1.234 €/a

614 €/a

Jährl. Heizkosten bei 0,05 €/kWh Pellets und 0,30 €/kWh Strom

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Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung Zukunftstechnologie: dezentrale Mikro-KWK

HEIZEN und Strom erzeugen im Eigenheim, wo Wärme und Strom benötigt wird

& auf Basis erneuerbare Energieträger! www.okofen-e.com

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ÖkoFEN_e Aktuelle Entwicklungsprojekte

Stirling 0.6 kWe

Stirling 4.5 kWe

PE Smart_e 0.6

Pellematic e-max

• • • • •

• Als Grundlastinstallation, in größeren Firmengebäuden/Wohnbauten • Neu entwickelter Pelletskessel mit ca. 55 kWth und einem Qnergy Stirlingmotor mit ca. 4.5 kWe • Status: Herbst 2015: Typenprüfung am BLT Wieselburg abgeschlossen, erste Feldtestinstallation 2016

Für Einfamilienhäuser Nennleistung: 9 kWth | 0.6 kWe Spitzenleistung: 13 kWth | 0.6 kWe Nachrüstung des Stirlingmotors möglich Status: erweiterte Pilotphase in Europa

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Pellematic Smart_e Strom erzeugende Pelletsheizung für den kleinen Leistungsbereich • • • •

Thermische Nennleistung: 9 kW Elektrische Nennleistung: 0.6 kW (durch Stirlingmotor) Pellets-Brennwertkessel mit integriertem Pufferspeicher von 600 Liter Möglichkeit der Integration eines Frischwassermodul + direkter Aufbau von bis zu zwei HKR-Gruppen

Zielgruppe: • kleiner Leistungsbereich • KWK-Anlage für den Einfamilienhausbereich

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Energie in Relation Stromverbrauch eines typischen Einfamilienhauses

• „Strom-Grundlast“: ca. 200 – 400 Watt • Spitzenlasten - Problematik: „ungeschulter“ Konsument • Temperatur und Wochentag abhängig • Spitzenlast im EFH mehrere kW • Viele Verbraucher gleichzeitig in Betrieb

ZIEL KWK-Anlage: • %-Eigenbedarfsdeckung (hauptsächlich Grundlast) – Nur über Eigenbedarfsdeckung ist* KWK-System wirtschaftlich! • Gleichzeitigkeit – Stromverbrauch & Stromerzeugung

* Bei aktueller Förderungssituation | Einspeisevergütung www.okofen-e.com

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00:03:31 00:27:31 00:51:31 01:15:31 01:39:31 02:03:31 02:27:31 02:51:31 03:15:31 03:39:31 04:03:31 04:27:31 04:51:31 05:15:31 05:39:31 06:03:31 06:27:31 06:51:31 07:15:31 07:39:31 08:03:31 08:27:31 08:51:31 09:15:31 09:39:31 10:03:31 10:27:31 10:51:31 11:15:31 11:39:31 12:03:31 12:27:31 12:51:31 13:15:31 13:39:31 14:03:31 14:27:31 14:51:31 15:15:31 15:39:31 16:03:31 16:27:31 16:51:31 17:15:31 17:39:31 18:03:31 18:27:31 18:51:31 19:15:31 19:39:31 20:03:31 20:27:31 20:51:31 21:15:31 21:39:31 22:03:31 22:27:31 22:51:31 23:15:31 23:39:31

30. November 2015 – Pilothaushalt #11 Electricity consumption household [W]

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Electricity generation Stirling [W]

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

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Pellematic e-max Strom erzeugende Pelletsheizung für den mittleren Leistungsbereich

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Pellematic e-max Strom erzeugende Pelletsheizung für den mittleren Leistungsbereich • •

Thermische Leistung: 55 kW Elektrische Spitzenleistung: 4.5 kW (durch Stirlingmotor)

•

Zielgruppe: Gewerbebetriebe, Hotel- und Wohnanlagen – vor allem als Grundlastanwendung in Kombination mit einem Spitzenlastkessel

•

Lieferumfang – Pellematic e-max: • •

•

Gesamtpaket aus Pelletskessel, Qnergy Stirlingmotor und Fronius Wechselrichter (3-phasige Einspeisung) Gesamtsystem wird inkl. Wechselrichter zertifiziert und der Typenprüfung unterzogen

Hydraulische Anforderungen: •

Rücklauftemperaturen sollten aus Effizienzgründen so niedrig wie möglich sein – Durchschnittstemperaturen von 50°C sind jedoch kein Problem

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Pellematic e-max Nächste Schritte

Konzepttests im Hinblick auf: • • • •

Maximale elektrische (Dauer-)Leistung Materialzuverlässigkeit Service- und Reinigungsintervalle Gesamtkonzepttests in unterschiedlichen Einsatzszenarien

Pilotphase: • • •

Suche & Auswahl geeigneter „Testpiloten“ Realisierung einiger Anlagen in der Heizsaison 2016/2017 Erste Pilot-Anlage wurde im April in Betrieb genommen

…weitere Pilotprojekte folgen… www.okofen-e.com

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Fazit • Holzpellet-KWK: • • •

Höchst Effizient durch gekoppelte Wärme- und Stromerzeugung Wirtschaftlichkeit derzeit stark abhängig von Eigenverbrauchsanteil und Jahresleistung Technisch noch in der Erprobung – bereits sehr vielversprechend

• Pellet-Brennwerttechnik: • • •

Effizienteste Art, mit Holz zu heizen Wirtschaftlich Technisch ausgereift

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Werden Sie Experte mit der ÖkoFEN Pelletakademie  Ob Einsteiger oder Profi, die ÖkoFEN Pelletakademie bietet Seminare speziell für Ihre Bedürfnisse und für die Anforderungen des Heizungsmarktes an!  DENA-Tipp: ÖkoFEN bietet auch Seminare mit bis zu 8 Unterrichtseinheiten an  Schulung an 8 Standorten in Deutschland durch kompetente Experten

 Alle Infos im kostenlosen Programmheft oder auf www.oekofen.de

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Fragen

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Heizen mit Pellets

Ökonomisch Ökologisch

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