Der Energieholzhackschnitzel

Wie hat ein Energieholzhackschnitzel auszusehen?

Wenn im Folgenden von Hackschnitzeln die Rede ist, werden mit diesem Begriff Holzstücke bezeichnet, die durch Zerkleinern mit scharfen und schneidenden Werkzeugen im Hacker erzeugt worden sind. Um markttauglich zu werden, muss der Energieholzhackschnitzel bestimmte Voraussetzungen erfüllen. LW zeigt, welche.

Welche Voraussetzungen muss ein Energieholzhackschnitzel erfüllen? Welcher Hackschnitzel eignet sich für welche Feuerungen? Worauf ist zu achten? Diese Fragen beantwortet Bernd Heinrich vom KWF.

Foto: Krämer

Für eine optimale energetische Nutzung (Verbrennung) ist eine Abstimmung zwischen Holzbrennstoff und Feuerungsanlage notwendig. Da die Feuerungsanlagen, in denen Hackschnitzel unterschiedlicher Herkünfte, Aufbereitungsgrad und Feuchte verbrannt werden sollen, sehr unterschiedlich sein können, liegt es nahe, durch festgelegte Anforderungen an die Qualität einen Standard zu schaffen. Die nachfolgende Überwachung der Qualität nach nachvollziehbaren Standards bildet dann die Qualitätssicherung (QS).

Normung warum?

Ziel dieser aktuellen Normierungsvorgänge ist die Schärfung einer festen Sprachregelung für die genannten und folgenden Brennstoffeigenschaften, insbesondere im Hinblick auf den zunehmenden nationalen und internationalen Handel mit diesen Gütern. Die Schaffung einer europaweit einheitlichen Norm dient ferner dazu, den Ausbau des Marktes für biogene Festbrennstoffe innerhalb der EU voranzubringen.

Wesentliche Inhalte und Funktionen des aus mehreren Einzelnormen bestehenden Werkes „Solid biofuels for improved European standards“ bestehen darin, den Gegenstand „biogene Festbrennstoffe“ durch Klassifizierung und Spezifizierung so präzise zu fassen, dass ein so definierter Brennstoff einer passenden Feuerungsanlage zugeordnet werden kann. Ein Beispiel dafür ist die europäische Teilnorm CEN/TS 14961, die biogene Festbrennstoffe nach Herkunft des Materials einteilt (Grafik unten) und die jeweiligen Holzbrennstoffsortimente wie Holzhackschnitzel nach ihren Eigenschaften spezifiziert.

Wichtig zu wissen ist, dass eine Norm nur eine Empfehlung ist, die jedoch rechtsverbindlichen Charakter erhält, wenn sie in der Praxis zur Grundlage von Ausschreibungen und Verträgen gemacht wird.

Qualitätssicherung wofür?

Der vorliegende Beitrag bezieht sich vor allem auf das Herkunftssortiment „Wald- und Plantagenholz“ (s. Grafik S. 40). Die Herkunft ist unter anderem ein entscheidendes Kriterium für die Förderfähigkeit, zum Beispiel nach EEG 2009 § 27 Biomasse sowie der Genehmigung einer Anlage nach Bundes-Immissionsschutzgesetz und Zulässigkeit der Brennstoffe nach 1. BImSchV § 3 Brennstoffe. So ist für genehmigungsfreie Anlagen < 1 000 kW Feuerungsleistung die Brennstoffeigenschaft als naturbelassenes Holz bedeutend.

Weitere wesentliche (Qualitäts)-merkmale für Energieholz-Hackschnitzel sind: Körnung, Wassergehalt, Feinanteil und Schüttdichte sowie Gewicht oder Heizwert für die Mengenabrechnung. Darüber hinaus gewinnen Kriterien wie Holzart und Nachhaltigkeit zunehmend an Bedeutung.

Weitere Systeme zur Qualitätssicherung sind:

  • Gütezeichensatzung der RAL-Gütegemeinschaft Brennholz e.V.
  • Handbuch „Qualitätsmanagement Holzheizwerke“ (www.qmholzheizwerke.de)

Die Grafik unten stellt die wesentlichen Spezifikationen (Korngrößenverteilung, Wassergehalt und Aschegehalt) aller drei Systeme gegenüber. Diese Brennstoffeigenschaften sind die für den Handel und den Verbrennungsprozess bedeutendsten. So haben die Korngröße und deren prozentuale Verteilung innerhalb eines Hackschnitzelsortimentes (Hauptfraktion, Feinanteil, Grobanteil) großen Einfluss auf die Fördertechnik und das Abbrandverhalten. Der Wassergehalt hingegen hat direkten Einfluss auf den Wirkungsgrad.

Obwohl es Feuerungen gibt, die nasse bis trockene Hackschnitzel tolerieren, darf dabei aber nicht übersehen werden, dass die Energie zum Trocknen der Hackschnitzel im Feuerraum letztlich dem Brennstoff entzogen werden muss, was gleichzeitig den Feuerraum „abkühlt“. Das bedeutet, dass entsprechend größere Mengen an Hackschnitzeln verbrannt, transportiert und bevorratet werden müssen.

Aufbereitung und Veredlung

Trockene, gesiebte (homogenisierte) Hackschnitzel dagegen ermöglichen eine sehr gleichmäßige Verbrennung bei kleinerer Feuerungsleistung und Vorratsmenge. Sie lassen sich unbegrenzt und problemlos lagern. Die spezifischen Transportkosten pro kWh enthaltene Energie sind günstiger.

Der Aschegehalt ist abhängig von Verunreinigungen des Brennstoffes durch anhaftende Steine, Sand sowie Rinden-, Nadel- und Blattanteile. Je geringwertiger das Hackschnitzelsortiment, desto höher und inhomogener ist der Ascheanteil. Billige und inhomogene Hackschnitzelsortimente gehen zu Lasten der Wartung und Reinigung der Feuerungsanlage und erhöhen deren Verschleiß sowie den Entsorgungsaufwand für die Asche.

Eine Marktübersicht Hackschnitzel-Heizungen für Ein- und Mehrfamilienhäuser bis 50 kW findet man unter www.fnr.de. Grundsätzlich sollte bei allen Hackschnitzelfeuerungen eine Auslegung durch Fachhandwerk und Fachplaner erfolgen. Bei individuell gefertigter Feuerungstechnik sollte eine enge Projektierung zwischen Hersteller und Fachplaner erfolgen. Grobhackschnitzel unterscheiden sich kaum noch vom so genannten „Würfelholz“ (Tankholz, Generatorholz, s. Bilder S. 37) und sind sowohl für automatisch beschickte Hackschnitzelfeuerungen als auch für handbeschickte Stückholzfeuerungen einsetzbar.

Feine Hackschnitzel dagegen können mit einigen Änderungen der Zuführung, Steuerung und Luftführung auch in Pelletfeuerungen verbrannt werden.

Feuchte Hackschnitzel, große Anlage

Je feuchter Holzhackschnitzel sind, desto mehr Wärmeenergie muss im oder vor dem Feuerraum zum Trocknen aufgewendet werden. Hackschnitzelfeuerungen mit einer Nennleistung größer als 50 kW können konstruktiv und von der Verbrennungsführung für die Verbrennung von nassen Holzhackschnitzeln ausgelegt werden. In Anlagen bis 50 kW sorgen trockene und homogene Hackschnitzel für effizienten und emissionsarmen Abbrand.

Holzhackschnitzel sollten lufttrocken sein, das bedeutet ein Wassergehalt, also Anteil Wasser bezogen auf das Gesamtgewicht, von 18 bis 20 Prozent. Holzhackschnitzel können natürlich getrocknet werden in Haufen bis maximal 2 m Höhe auf befestigtem Untergrund mit einer Überdachung gegen Wiederbefeuchtung durch Niederschlag oder für die kurzfristige Lagerung mit halbdurchlässiger Vliesabdeckung.

Eine weitere Möglichkeit ist die natürliche Vortrocknung von Stamm- oder Kurzholz vor dem Hacken. Dies erfordert jedoch eine höhere Energieaufnahme beim Hacken. Dafür können aber Feinanteile und Überlängen in einem Arbeitsgang ausgesiebt werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, Grobhackschnitzel mit Scheiben- oder Schneckenhackern zu erzeugen und an der Luft zu trocknen. Aufgrund des sehr groben Gefüges und der daraus resultierenden besseren Belüftung können Grobhackschnitzel wesentlich besser als Feinhackschnitzel ohne bakterielle Eigenerwärmung verlustfrei getrocknet und dauerhaft gelagert werden.

Es besteht die Möglichkeit, entweder die Feuerung auf diese Grobhackschnitzel angepasst auszuwählen oder Grobhackschnitzel in Hackern oder Schneidmühlen zu sehr homogenen G30-Hackschnitzel (s. Grafik unten) aufzubereiten und über Wurf- und Windsichtung sowie Siebung sortenrein zu erzeugen. So genannte Heringe, also überlange Spreißel, können über Scheibensiebe aussortiert werden. Der Feinanteil steht dann für weitere Verarbeitungsschritte, wie eine Brikettierung zur Verfügung.

Die technische Hackschnitzeltrocknung eignet sich besonders für Contracting-Anlagen sowie zur Versorgung von Kleinanlagen und Kraft-Wärme- Kopplungsanlagen mit Holzgas. Technische Trockner können überall dort sinnvoll und kostengünstig eingesetzt werden, wo überschüssige Wärme zur Verfügung steht, wie an einer Biogasanlage.

Beliebt ist das Trocknen in sogenannten Abroll- oder Hakenliftcontainern. Sie integrieren logistische Anforderungen an Transport und Lagerung mit einfacher Trocknung. So können frische Buchenhackschnitzel unter Nutzung der Abwärme, in einem 30 m³ großen Container in mindestens drei Tagen auf einen Wassergehalt von rund 20 Prozent getrocknet und damit dauerhaft und ohne Substanzverlust gelagert werden. Dabei sorgt eine besonders ausgeklügelte Luftführung für schnelle und gleichmäßige Trocknung. Gern werden Schubbodencontainer auch gleichzeitig als Vorratslager für Hackschnitzelfeuerungen eingesetzt und im Wechsel ausgetauscht.

Probennahme zur Qualitätssicherung

Für die Qualitätsprüfung von Hackschnitzeln sind einige Kenntnisse der Messtechnik und Probennahme erforderlich. Die Beurteilung der Körnung erfolgt durch Inaugenscheinnahme, alternativ per Stichprobe und Absiebung im Labor. Die Liefermenge wird festgelegt beim Aufladen durch den Lieferanten oder durch Wägung bei Anlieferung. Der Wassergehalt kann durch Darrtrocknung einer zuvor erzeugten sogenannten Sammelmischprobe oder durch kapazitive Messungen von verdichteten Hackschnitzeln bestimmt werden. Inzwischen ist eine Darrmethode mittels Hochfrequenztechnik in der Erprobung, mit der die geforderte Mindestmenge einer Sammelmischprobe in 30 bis 45 Minuten getrocknet werden kann. Derzeit werden rund 20 Mio. m³ (fm) Scheitholz in deutschen Privathaushalten zur Raumwärmeerzeugung verbrannt. Angesichts des technologischen Potenzials von Holzhackschnitzeln für automatisierte Verbrennungen mit hohem Bedienkomfort ist eine mögliche Verschiebung der Marktanteile vom Scheitholz zu Holzhackschnitzeln zu erwarten. Dies bedeutet auch eine erhebliche Marktkonkurrenz zu Pelletfeuerungen. Man darf davon ausgehen, dass Holzhackschnitzel günstiger und aus allen Holzarten und Sortimenten regional und versorgungssicher produziert werden können. Dazu muss die Aufbereitungs- und Feuerungstechnologie jedoch noch angepasst werden. Bernd Heinrich, KWF und Georg Krämer, Institut für Brennholztechnik, www.ibt-kraemer.de