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18 Oktober 2010, Zagreb (CRO) Qualitätssicherung bei Holzbrennstoffen in Theorie und Praxis Mag. Thomas Loibnegger Referat für Energie und Biomasse.

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1 18 Oktober 2010, Zagreb (CRO) Qualitätssicherung bei Holzbrennstoffen in Theorie und Praxis Mag. Thomas Loibnegger Referat für Energie und Biomasse

2 Seite 2 Welchen Schüttraummeter Waldhackgut würden Sie kaufen? 708 kWh / Srm kWh / Srm + 43 %

3 Seite 3 Holzart Rindenanteil Verunreinigungen (z.B. Sand, Erde,…) Wassergehalt Dimension und Form Brennstoffqualität

4 Seite 4 Streuung der Holzdichte in Abhängigkeit vom Standort und Wuchsraum

5 Seite 5 Relativer Heizwertvergleich nach Volumen [m³] und Gewicht [kg]

6 Seite 6 Waldhackgut (fein) 1 Srm Fichte/Tanne 750 kWh 1 Srm Lärche 960 kWh 1 Srm Kiefer 879 kWh 1 Srm Buche/Eiche1.057 kWh Heizwertäquivalente (Öl – Holz) Energiegehalt von Energieholz 1 rm Holz 1,75 Srm Hackgut 1 fm Holz 2,50 Srm Hackgut 1 rm Holz 1,75 Srm Hackgut 1 fm Holz 2,50 Srm Hackgut 5 – 6 rm Laubholz (Hartholz) 7 – 8 rm Nadelholz (Weichholz) 13 – 14 Srm Fichtenhackgut 5 – 6 rm Laubholz (Hartholz) 7 – 8 rm Nadelholz (Weichholz) 13 – 14 Srm Fichtenhackgut l Heizöl

7 Seite 7 Heizwert (Hu) von Holz pro kg in Abhängigkeit vom Wassergehalt (%) Scheitholz trocken (2 Jahre Lagerung) Hackgut waldfrisch Quelle: Marktübersicht Hackschnitzelheizungen 2010,

8 Seite 8 Abhängigkeit im Energiegehalt je Schüttraummeter von Standort, Baumart, Stückigkeit und Wassergehalt Quelle: Löffler, G. (2007): Hackgut – Übernahme und Lagerung

9 Seite 9 CEN - Europäischen Komitee für Normung Reduktion von Handelsbarrieren; Definition eines einheitlichen Rahmens 5 Arbeitsgruppen der CEN-TC 335 feste Biobrennstoffe regeln: Terminologie, Spezifizierung und Klassierung von Biobrennstoffen Probenahme und Probenaufbereitung physikalische, mechanische und chemische Prüf- und Analyseverfahren Qualitätssicherung von Biobrennstoffen 27 Normen Erarbeitung der Normenreihe EN Feste Biobrennstoffe – Brennstoffspezifikationen und –klassen CEN-TC 335 feste Biobrennstoffe

10 Seite 10 Einzelnormen für Teilbereiche vorhanden Hackgut (ÖNORM M7133) Pellets (ÖNORM M7135, DIN 51731, PelletGold,…) keine einheitliche Europäische Norm EN Feste Biobrennstoffe – Brennstoffspezifikationen und -klassen EN Spezifikationen und Klassen prEN Pellets prEN Briketts prEN Hackgut prEN Scheitholz prEN Pellets aus nichtholzartigen Brennstoffen Normung biogener Brennstoffe

11 Seite 11 Einheitlicher Rahmen für die Qualitätssicherung Abbau von Handelsbarrieren International vergleichbare Zertifizierung Standardisierung Voraussetzung für Automatisierung Garantie der Qualität durch Kontrolle/Zertifizierung Stärkung des Kundenvertrauens Normierung von biogenen Brennstoffen

12 Seite 12 Deutliche Qualitätsunterschiede am Markt Qualitätsunterschiede für den Laien nicht erkennbar Keine garantierte Mindestqualität ohne Produktnormen Preise für den Endkunden nicht direkt vergleichbar Erhöhte Gefahr von Störungen in der Heizanlage (speziell kleiner Anlagen) Erschwerung der Vertragsgestaltung (z.B. Hackgutliefervertrag) Negative Auswirkungen ohne normative Vorgaben

13 Seite 13 Unterscheidung von Brennstoffen untereinander und Abgrenzung von fossilen Energieträgern Definition klarer und eindeutiger Klassifikations-Prinzipien Qualität durch Norm und Kontrolle (Verifizierung der Produzenten- bzw. Händlerangaben) Effizientes Werkzeug für Biobrennstoff-Handel Grundlage für die Herstellung von Bio-Brennstoffen sowie Heizanlagen (Betriebs- und Bedienungsanleitung/Gewährleistung!) Basis für gesetzliche Regelungen Zielsetzungen des Normvorhabens

14 Seite 14 Scheitholz – Produktion & Lagerung

15 Seite 15 Scheitholzerzeugung Laubholz weich Laubholz hart Nadelholz Klar definierte Sorte sonniger und luftiger Lagerort kein direkter Erdkontakt Lagerung Wassergehalt unter 20 % 2 Saisonen lag (Lagerdauer so kurz als möglich) Trocknung aufgespalten (Seitenlänge 5 – 15 cm) Länge nach Wunsch Kundenfreundlich e Zurichtung

16 Seite 16 Verbesserung der Lagerfähigkeit Erhöhung der Energiedichte Verringerung des Transportgewichtes Reduktion des Aschegehaltes und der Emission Verbesserung des Anlagenwirkungsgrades Verringerung der Transportkosten – Logistik Positive Effekte der Scheitholztrocknung

17 Seite 17 Erzeugung – Scheitholz

18 Seite 18 Hackguterzeugung Faser-/Schleifholz Energieholz Sekunda-Ware Braunbloche optimales Rohmaterial luftige und sonnige Lagerung über den Sommer natürliche Vortrocknung auf mind. 30 % Wassergehalt eventuell abdecken vor dem Hacken Trocknung/ Lagerung Wassergehalt max. 30 %; optimal 25 % Stückigkeit: G30 (scharfe Messer beim Hacker) Feinanteil 3 bis 4 % Ascheanteil max. 2 % Qualitätshackgut

19 Seite 19 Wassergehalt (W) Anteil des im Brennstoff enthaltenen Wassers, angegeben in % der Masse, bezogen auf die Masse des wasserhaltigen Brennstoffes Holzfeuchte (U) Anteil des im Holz enthaltenen Wassers, angegeben in % der Masse bezogen auf die Masse des wasserfreien Holzes Wassergehalt hat Einfluss auf: Schimmelpilzbildung & Substanzabbau Verbrennung Gewicht (Transport) Handling Wassergehalt (W)

20 Seite 20 ÖNORM M7133EN 14961: KlasseGrenzeBezeichnungKlasseGrenze W20< 20 %lufttrockenM10 10 W3020 – 30 %lagerbeständigM15 15 W3530 – 40 % beschränkt lagerbeständig M20 20 W4035 – 40 %feuchtM25 25 W5040 – 50 %erntefrischM30 30 M35 35 M40 40 M45 45 M50 50 M55 55 M50+ > 55, Maximalwert muss angegeben werden Wassergehalt (Masse-% im Anlieferungszustand)

21 Seite 21 Analyseverfahren Wassergehaltsbestimmung (I) Direkte VerfahrenVorteilNachteil DarrschrankverfahrenNormverfahren, hohe Selektivität, einfach Zeitaufwendig (>24 h), teurere Investitionen für die Analysegeräte HeißluftofenSchnell (15 min)Material muss stark zerkleinert werden, teure Geräte Infrarot-TrocknungKurze Messzeit (3 – 30 min) Teuer, Material muss vorzerkleinert werden MikrowellentrocknungGut geeignet für kleinförmiges Material, schnell (2 – 20 min) Teuer, Material muss in der Regel vorzerkleinert werden

22 Seite 22 Analyseverfahren Wassergehaltsbestimmung (II) Indirekte VerfahrenVorteilNachteil Elektrische Widerstandsmessung schnell, Analysegeräte günstig Eingeschränkt auf den Bereich < 20 % WG, abhängig von Holzart, Temp., Messsp. etc. Kapazitives Verfahrenschnell, Analysegeräte günstig abhängig von Holzart, Temperatur, Homogenität, etc. Mikrowellenabsorptionschnell, genauer als kapazitive Verfahren Analysegeräte teurer InfrarotreflexionschnellTeuer, Kalibrierung notwendig, Problem bei Inhomogenität

23 Seite 23 Kapazitives Verfahren Beispiel: Abrechnung nach Gewicht Ein Kübel mit 50 Liter Hackgut wird auf eine Waage gestellt. Die Waage zeigt ein Gewicht von 10,08 kg an. Bei 1 Srm (1.000 Liter) entspricht dies einem Gewicht von (20 x 10,08 =) 210,6 kg. D. h. um 1 Tonne zu erhalten, benötigt man (1000/210,6kg =) 4,96 Srm Hackgut. In einem Feuchtemessgerät wird der Wassergehalt der Lieferung ermittelt. Diese Messung ergibt einen Wassergehalt von 21%. Der Listenpreis pro Tonne Waldhackgut mit einem Wassergehalt von 21% beträgt 93,22. D. h. der Lieferant erhält pro 4,96 Srm 93,22 bzw. 18,8 pro Srm.

24 Seite 24 Größenklassen nach ÖNORM M 7133 Holzhackgut für energetische Zwecke – Anforderungen und Prüfbestimmungen Hackgut-Grössenklasse Gesamtmasse 100 %G 30 fein G 50 mittel G 100 grob Grobanteil max. 20 % Querschnitt max.3 cm²5 cm²10 cm² Länge max.8,5 cm12 cm25 cm Grobsieb-Nenn- Maschenweite 16 mm31,5 mm63 mm Hauptanteil 60 % bis 100% Mittelsieb-Nenn- Maschenweite 2,8 mm5,6 mm11,2 mm Feinanteil (inkl. Feinstanteil) max. 20 % Feinsieb-Nenn-Maschenweite1 mm

25 Seite 25 KlasseHauptfraktion (> 75 % der Masse) in mm Feinfraktion (< 3,15 mm) in % der Masse Grobfraktion (max. Teilchenlänge in mm und Querschnitt in cm²) P16 A3,15 mm P 16 mm 12 % 3 % > 16 mm; alle < 31,5 mm; [1 cm²] P16 B3,15 mm P 16 mm 12 % 3 % > 45 mm; alle < 120 mm; [1 cm²] P45 A8 mm P 45 mm 8 % 6 % > 63 mm und max. 3,5 % > 100mm; alle < 120 mm; [5 cm²] P45 B8 mm P 45 mm 8 % 6 % > 63 mm und max. 3,5 % > 100mm; alle < 350 mm; [5 cm²] P638 mm P 63 mm 6 % 6 % > 100 mm; alle < 350 mm; [10 cm²] P10016 mm P 100 mm 4 % 6 % > 200 mm; alle < 350 mm; [18 cm²] Größenklassen nach EN :2010 Europäische Norm für feste Biobrennstoffe P16 A, P16 B und P45 A = nicht industrielle Nutzung / P45 B, P63, P100 = industrielle Nutzung Klasse A = Holz aus Vollbäumen, Waldrestholz, Reste von chemisch unbehandelten Industrieholz / Klasse B = Holz aus Landschaftspflege und Kurzumtrieb

26 Seite 26 Schüttdichte ÖNROM M 7133EN :2010 KlasseGrenzwert (kg TS/m³) BezeichnungKlasseGrenze S 160< 160geringe Schüttdichte (Fichte, Tanne, Pappel, Weide) BD150>= 150 S mittlere Schüttdichte (Kiefer, Lärche, Birke, Erle) BD200> =200 S 250> 200hohe Schüttdichte (Buche, Eiche, Robinie) BD250>=250 BD300> =300 BD350>= 350 BD400>=400 BD450>=450 BD450+>450

27 Seite 27 Aschegehalt (Masse-%, wasserfreie Bezugsbasis) ÖNORM M 7133EN :2010 Klasse Aschegehalt [%] BezeichnungKlasse Aschegehalt [%] A0,5 0,5 Hackgut mit geringen Rindenanteil A0,5 0,5 A2,0 1,5 Hackgut mit hohen Rindenanteil A0,7 0,7 A1,0 1,0 A1,5 1,5 A2,0 2,0 A3,0 3,0 A5,0 5,0 A7,0 7,0 A10,0 10 A10,0+> 10,0

28 Seite 28 EN :2010 Dimension / Stückigkeit Wassergehalt Aschegehalt Quelle: (2010)www.eubionet.net

29 Seite 29 EN :2010 Stickstoffgehalt Chlorgehalt Quelle: (2010)www.eubionet.net

30 Seite 30 EN :2010 Schüttdichte Ascheschmelzpunkt Heizwert (Hu) Quelle: (2010)www.eubionet.net

31 Seite 31 EN :2010 Quelle: (2010)www.eubionet.net

32 Seite 32 Normreihe EN ist im land- und forstwirtschaflichen Bereich derzeit noch völlig unbekannt ÖNORM M 7133 ist bekannt; oft sind jedoch nur Auszüge aus der Norm bekannt (z.B. Wassergehaltsklassen) Normen kommen in Lieferverträgen zur Anwendung, ohne dass sie hinreichend bekannt sind Normierung und Zertifizierung als Kundenbindungsinstrument Europäische Norm als Regelwerk für den länderübergreifenden Ein- und Verkauf von Holzbrennstoffen (Problem Hackgut und Scheitholz) Kosten der Normierung! Die Praxis der Norm

33 Seite 33 Qualitätssicherung von Hackgut schlechtes Rohmaterial Störstoffe Hacker-Einstellungen zu hohe Schütthöhe keine Durchlüftung keine Trocknung höherer Brennstoffbedarf höhere Emissionen Verstopfung Förderschnecke Verschlackung Ascheablagerungen Korrosionen höherer Wartungsaufwand

34 Seite 34 Qualitätssicherung – Falscher Lagerplatz

35 Seite 35 Qualitätssicherung – Störstoffe

36 Seite 36 Qualitätssicherung – problematisches Rohmaterial

37 Seite 37 Qualität und Herkunft des Hackgutes laut Norm (z.B. ÖNORM M7133, EN 14961) Festlegung von Qualitätskriterien (Wasser- u. Aschegehalt, Stückgröße, usw.) Anteil (%) an Waldhackgut, Sägenebenprodukte, Landschaftspflegeholz Qualitätskontrollen (z.B. laut Norm) Vergütung / Verrechnungsmethode Wertsicherung Ölpreis-, Energieholzpreis-, Verbraucherpreisindex bzw. Mischindices (Praxis üblich) Abrechnung und Zahlungsmodalitäten Rücknahme der Asche Vertragslaufzeit und Kündigungsfristen Haftungen … Bestandteile Hackgutliefervertrag

38 Seite 38 (1) Abrechnung nach Schüttraummetern (2) Abrechnung nach Gewicht und Wassergehalt (3) Abrechnung nach erzeugter Energie (kWh) Abrechnungsarten

39 Seite 39 Vorteile Einfache Bestimmung des Volumens (oder auch nicht?) Abrechnung von Teilmengen nach einzelnen Lieferanten möglich Nachteile Wo ist ein Srm ein Srm (Auf der Waldstraße oder im Werk?) Keine Sicherheit über den Energieinhalt (Wassergehalt, etc.) Kein Anreiz für Optimierung des Energiegehalts der Anlieferung Zahlreiche Konflikte wegen unterschiedlicher Lieferqualitäten Abrechnung nach Volumen (Schüttraummeter)

40 Seite 40 Vorteile Unabhängig von Holzart und Schüttdichte, Wassergehalt Kostengünstige Methode Standardmethode bei vielen Wärmekunden Nachteile Abhängig vom Jahresnutzungsgrad der Anlage Schwierig bei mehreren Lieferanten Unsicherheit bei Umrechnungsfaktoren Geringe Verbreitung bei vielen Unternehmen der Holzwirtschaft Abrechnung nach erzeugter Energie (/kWh)

41 Seite 41 Vorteile Unabhängig von Holzart und Schüttdichte Hohe Genauigkeit bezüglich Energiegehalts Wenig Konflikte auf Grund gerechter Abrechnung der gelieferten Qualität Erhöhung der Motivation zur Optimierung des Energieinhaltes der Lieferungen Nachteile Messung von Gewicht und Wassergehalt notwendig! Errechnung des Trockengewichts erforderlich Höherer Zeit- und Kostenaufwand (Bestimmung des Wassergehaltes) Abrechnung nach Gewicht und Wassergehalt

42 Seite 42 Biomassehöfe in der Steiermark landwirtschaftliche Tankstelle für biogene Brennstoffe Mobilisierung von Energieholz (Industrie-, Säge- und Energieholz) verkauf von Waldhackgut, Scheitholz, Holzpellets, Heupellets, Maisspindel, Pflanzenöl, Biodiesel,…) Breites Angebot: - Qualitätsbrennstoffe - Energiedienstleistungen (e.g. Energie-Contracting) - Ganzjährige Verfügbarkeit - Regionalität

43 Seite 43 Biomassehöfe in der Steiermark Waldhackgut Srm Scheitholz rm Rohenergie MWh Öl-Äquivalent l CO2-Reduktion t Umsatz/a ~ 1.6 Mio. Investitionen ~ 3.5 Mio. Green Jobs ~ 15 – 20 + Sicherung bestehender Jobs

44 Seite 44 Waldstein 2006

45 Seite 45 Pölstal 2008

46 Seite 46 Hartbergerland 2009

47 Seite 47 Biomassehof Hartbergerland Produktion nach ÖNORM, künftig nach ÖNROM EN Verrechnung nach Gewicht und Wassergehalt Brückenwage Messgeräte für Wassergehaltsbestimmung Natürliche Vortrocknung des Energieholzes Qualitätsscheitholz (w<20%) Bedarfsgerechte Hackgutqualität Heizwerke Kleinfeuerungsanlagen (Qualitätshackgut)

48 Seite 48 Einfluss des Niederschlages auf den Wassergehalt von Energieholz

49 Seite 49 Einfluss des Niederschlages auf den Wassergehalt von Energieholz

50 Seite 50 Hackgutverkauf nach Energiegehalt (Kiefer) Für den Rohenergiepreis werden 2 Cent/kWh angesetzt Rohenergiegehalt (kWh) = 5 - 0,06 x Wassergehalt (%) Wassergehalt [%]Rohenergiegehalt [kWh]Cent je kg je Srm 104,79,420,07 154,48,819,33 204,18,218,57 253,87,616,03 303,57,017,80 353,26,417,54

51 Seite 51 Welchen Schüttraummeter Waldhackgut würden Sie kaufen? 17 / Srm 25 / Srm + 8

52 Seite 52 Schüttraummeter ist nicht gleich Schüttraummeter mit 186 kg mit 276 kg

53 Seite 53 Qualität hat ihren Preis Bedarfsorientierter Einsatz von unterschiedlichen Brennstoffqualitäten Aktive Qualitätssicherung über die gesamte Wertschöpfungskette betreiben Geeignete Abrechnungsvarianten wählen Einschlägige Normen bzw. Qualitätskriterien in Lieferverträgen regeln Im Streitfall Analyse und Beprobung durch ein unabhängiges Labor Effizienter Einsatz von biogenen Rohstoffen -> Nutzung von Biomasse ist nicht per se ökologisch Nachhaltig Zusammenfassung

54 Seite 54 Danke für ihr Interesse! Kontakt & Informationen Thomas Loibnegger Energie und Biomasse T: Landwirtschaftskammer Steiermark Hamerlinggasse Graz Austria


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