von Holzhackschnitzeln Notwendige Qualität von Holzhackschnitzeln für die Wärmeproduktion Stadt Rheinbach Dipl.-Ing. Matthias Swoboda 17.04.2008 Fachgebiet 65 Hochbau

Holzpotentiale NRW Waldenergieholznutzungspotential max. 1,82 Mio to atro pro a-1 Schulte 2006 Waldenergieholzverbrauch zw. 0,83 und 1,43 Mio to atro pro a-1 Schulte 2006 Altholz TA Siedlungsabfall daher neue Mengen am Markt Sägerestholz Pelletproduktion / Holzwerkstoff- und Papierindustrie Waldholz Holzwerkstoff- und Papierindustrie / stückiges Brennholz / Waldhackschnitzel / Waldholzpellets Landschaftspflegeholz / Straßenbegleitgrün große nicht genau bezifferbare Reserven Kurzumtriebswälder Derzeit Versuchsanbau vor allem in Ostdeutschland

Waldenergieholzpotenzial in tatro Stand 4.Quart.2006

Waldenergieholzpotenzial in tatro/ha Stand 4.Quart.2006

ANLAGENFORMEN Auf dem Markt haben sich die Hackschnitzelkessel ab einer Leistung von etwa 50 kW durchgesetzt. Für Ein- und Mehrfamilienhäuser geeignete Kessel ab 10 kW sind z. Zt. kaum verfügbar aber werden sich auch zukünftig in diesem Segment etablieren. Hinsichtlich des Bedienungskomforts sind sie mit deutlich weniger Aufwand zu betreiben als Stückholzkessel. Hackschnitzelanlagen haben inzwischen einen mit Öl- oder Gaskesseln vergleichbaren Automatisierungsgrad. Vorraussetzung für einen komfortablen Heizanlagenbetrieb ist der kontinuierliche und dosierbare Brennstoffzufluss mit qualitativ hochwertigem Material.

BRENNSTOFFQUALITÄT Entscheidend für eine störungsfreie Funktion der Holzhackschnitzelkessel, bestmögliche Ausnutzung des Kesselwirkungsgrads, emissionsarme Abgase und geringem Ascheanteil ist die Qualität von Holzhackschnitzeln von höchster Bedeutung. Wichtig ist die Zusammensetzung des Heizmaterials. Eine ausschließliche Nutzung oder Übermischung von Straßenbegleitgrün oder Rückschnitt von Obstgehölz sollte vermieden werden, da der Energiegehalt dieser Bestandteile äußerst gering ist, dadurch erhöhter Bedarf an Brennstoff besteht und der anlagentypische Kesselwirkungsgrad nicht vollständig genutzt werden kann. Holzanteil Rindenanteil Feinanteile Verunreinigungen Wassergehalt (Holzfeuchte) Dimension und Form der Hackschnitzel

Qualität mäßig, erhöhter Anteil an Rückschnitt und hoher Anteil an feinen Bestandteilen Dieses Material hat einen durchschnittlichen Heizwert von 600kWh/m³ (srm) ca. 2.200 kWh/t geringer Heizwert, hohe Feinanteile erhöhter Anteil an Grünschnitt (Straßenbegleitgrün) hoher Brennstoffbedarf, höhere Kosten im Vergleich des Heizwertes hoher Aschegehalt

Qualität gut, optimale Größe der Schnitzel, durchschnittlicher Heizwert von 1100 kWh/m³ (srm) ca. 3.800 kWh/t

Beispiel für Qualität und Preis von Hackschnitzeln (Fremdanlieferung), aktuelle Angebote netto. Die Qualitätsunterschiede sind hier durch Sorten gekennzeichnet.

IDEALER BRENNSTOFF Aufgrund der gleichbleibenden Qualität und des Heizwertes, wäre die reine Nutzung von Stammhölzern heimischer Laub- und Nadelhölzer optimal. Aber dies ist mangels Verfügbarkeit nicht möglich, da dieses Material zu einen zum „Verheizen“ viel zu wertvoll ist, zum anderen die Holzindustrie nachhaltig stören würde, da sich dann eine Verknappung einstellen könnte. Zu befürchten wäre dann ein unverhältnismäßiger Preisanstieg der Rohware Nutzholz. Abgesehen davon stellt sich die Frage, was soll mit dem übrigen schlecht nutzbaren Kronenholz passieren?

Die Lösung liegt in der Mischung aller verfügbaren Ressourcen MATERIALAUSWAHL Die Lösung liegt in der Mischung aller verfügbaren Ressourcen - Straßenbegleitgrün Kronenholz Obstgehölzrückschnitt „Abfallprodukte“ der holzverarbeitenden Betriebe (Zimmereien und Sägewerke) Altholz (Konstruktionsholz) Stammholz aller Baumarten Dennoch sollte Straßenbegleitgrün oder Rückschnitt nur anteilmäßig mit 15 – 20% beigemischt werden.

QUALITÄTSSICHERUNG In Deutschland gibt es für die Güteklassifizierung des Hackschnitzelguts noch keine gültige Norm, so dass Qualitäten fremdgelierter Materialien nicht direkt vergleichbar sind. Seit 2005 gibt es die EU-Vor-Norm CEN/TC 335 „Feste Biobrennstoffe“, die als erste Norm für Hackschnitzel europaweit gelten soll, jedoch noch nicht eingeführt ist. In dieser Norm sollen die Rahmen für folgende Parameter festgelegt:  ·         Wassergehalt  ·         Aschegehalt  ·         Korngrößenverteilung  ·         Schüttraumdichte  ·         Stickstoff- und Chlorgehalt  ·         Heiz- bzw. Brennwert Bis zur Einführung dieser Norm wurde ein Verfahren zur Qualitätssicherung (Zertifizierung) von Hackschnitzeln erarbeitet, diese ist jedoch ebenfalls noch nicht verbindlich eingeführt. Das Hauptziel der Zertifizierung von Hackschnitzeln ist die Verifizierung der Produzentenangaben durch eine unabhängige Kontrollstelle und damit die Stärkung des Vertrauens des Kunden in das Produkt Hackschnitzel. Auf eine weitere Betrachtung dieser möglichen Norm oder der Zertifizierung wird hier verzichtet, da zurzeit nicht gewiss ist wann diese Norm (europaweit?) eingeführt wird.

BESTEHENDE QUALITÄTSICHERUNG Eine nach Norm eingeführte Qualitätssicherung besteht derzeit nur in Österreich. Hier besteht seit über 10 Jahren eine verbindliche Zertifizierung. Die ÖNORM M7133 thematisiert Holzhackgut für energetische Zwecke und beschreibt die Anforderungen und Prüfbestimmungen. HINWEIS: Wie bereits erwähnt, gilt diese Norm nur für Österreich und ist in Deutschland nicht verpflichtend.

Die ÖNorm M7133 unterscheidet insgesamt 4 Qualitätskriterien: Größenklassen, Wassergehaltklassen Schüttdichteklassen und Aschegehaltsklassen Eine Bestellung für eine kleinere Feuerungsanlage, optimale Qualität, würde somit folgende Kürzel enthalten: G30 W20 S250 A1

HEIZWERT Entscheidend für den Heizwert ist der Wassergehalt des Heizmaterials. So hat frisch geschlagenes Holz über 50 % Wassergehalt gemessen im Vergleich zur Trockenmasse. Der Wassergehalt hat Einfluss auf: Pilzbildung und Substanzabbau Heizwert (Verbrennung) Gewicht (Transport) Handling

Je trockener das Holzmaterial, je höher ist der Heizwert Je trockener das Holzmaterial, je höher ist der Heizwert. (frei gesetzte Heizenergie) Zustand des Holzes Wassergehalt Heizwert (HU) waldfrisch 50 - 60% 2,0 kWh / kg über einen Sommer gelagert 25 - 35% 3,4 kWh / kg Über mehrere Jahre gelagert 15 – 25 % 4,0 kWh / kg

Die neben stehende Grafik zeigt den Energieanteil in Bezug auf den Gewichtsanteil (bezogen auf trockene Masse), dar. Holz verbrennt hauptsächlich als Gas, demnach ist Holz eigentlich ein "gasförmiger" Brennstoff (flüchtige Stoffe)

HACKSCHNITZELLAGERUNG Zur Wahrung der Qualität ist die Lagerung der Hackschnitzel entscheidend. Folgende Kriterien sollten bei natürlicher Trocknung berücksichtigt werden: Hackgut so grob wie möglich Fein- und Grünanteile gering halten Vortrocknung in ungehackter Form Bei Außenlagerung Spitzkegel ausbilden Lagerräume hoch und zugig (sonst Kondensation) Kaltlufttrocknung (Kühlen erwärmter Stapel) Lagerung in Holz- oder Drahtgitterboxen

Erfahrungsgemäß ist die Vorhaltung einer Lagerhalle, dreiseitig geschlossen mit fester Bodenplatte und Überdachung äußerst empfehlenswert. Eine solche Lagerung gewährleistet eine nahezu witterungsgeschützte Unterbringung und zudem noch ausreichende Ventilation. Beispiel für eine dreiseitig geschlossene Lagerhalle

ZUSAMMENFASSUNG Die Qualität von Holzhackschnitzeln kann man an vier Merkmalen erkennen: 1. kantige Form der Holzhackschnitzel, 2. der Grünanteil ist gering (10 -15% ), 3. der Wassergehalt ist niedrig (< 20%), 4. die Holzhackschnitzel sind sehr grob sind und der Anteil von feinen Bestandteilen ist gering Sind diese vier Merkmale erfüllt kann von einem guten Heizwert ausgegangen werden. Der Heizwert unterscheidet sich je nach Holzart, liegt jedoch in der Regel zwischen 3,5 und 4 kWh pro kg für trockenes Holz mit einem Wassergehalt unter 20% (atro = absolut trocken). Zur Lagerung des fertigen Heizmaterials ist eine dreiseitig geschlossene und überdachte Lagerhalle zu empfehlen, da diese Witterungsschutz und Lüftung bietet. Bei unsachgemäßer Lagerung besteht die Gefahr des Pilz- und Fäulnisbakterienbefalls. Dadurch baut sich die Holzsubstanz ab und das Material verliert an Heizwert. Derzeit liegt der Holzhackschnitzelpreis in Deutschland zwischen ca. 12,50 € und 22,-€ (Sortenbedingt), netto, pro Schüttraummeter, abgekippt.

Holz möglichst in ungehackter Form vorlagern bzw. vortrocknen. Um die Qualität der Holzhackschnitzel längstmöglich zu erhalten, Parasitenbefall, Zersetzung und Pilzbildung zu vermeiden, sollten folgende Regeln berücksichtigt werden: Holz möglichst in ungehackter Form vorlagern bzw. vortrocknen. Die Lagerdauer der Schnitzel kurz halten (Anhaltswert: drei Monate). Möglichst wenige Grünanteile (Nadeln oder Laub) einlagern. Den Anteil der Feinfraktion (Feinanteile) niedrig halten. Grobhackgut (ab 50 mm) trocknet besser; die Pilzentwicklung schreitet weniger schnell fort. Keine Kleider, Nahrungs- oder Genussmittel in Räumen aufbewahren, in denen Hackschnitzel gelagert werden. Kesselräume und Lager möglichst sauber halten. Durch entsprechende räumliche Ordnung die Verwendung in der Reihenfolge der Einlagerung gewährleisten („first in first out“). Bei Außenlagerung die Haufen in Form von Spitzkegeln ausbilden, damit die Durchfeuchtung bei Regen möglichst gering bleibt. Bei Innenlagerung statt gleicher Schütthöhe die Dammform vorziehen. Die Lagerräume hoch und zugig gestalten, damit Kondensation über den Haufen verhindert wird. Bei Innenlagerung (Bunker) ein Abluftsystem vorsehen. Kaltlufttrocknung, Kaltbelüftung und Lagerung in überdachten Draht- oder Holzgitterkästen erwiesen sich als günstig und sind zu empfehlen.

Bedingt durch die fehlende Normierung, bzw Bedingt durch die fehlende Normierung, bzw. Zertifizierung des Hackguts, kann nur darauf vertraut werden, dass der Zulieferer Material hochwertiger Qualität liefert. Dies bedeutet, dass zum Zeitpunkt der Anlieferung der Kunde die Ware kontrollieren muss und auch den Wassergehalt, z. B. mit einem Feuchtenmesser, prüft, was sich jedoch als schwierig darstellen kann, da nur Einzelproben geprüft werden können, wenn größere Massen angeliefert werden. Wohl dem der eigenen Wald zur Verfügung hat und das Material selbst wählen kann. Der Einschlag und die Menge ist dann, wie auch die Lagerung, frei wählbar. Das Schreddern oder Häckseln kann auf einen Wunschtermin gelegt und die Bunker nach Bedarf befüllt werden.

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit