Aspekte der energetischen Holzverwertung

Transkript

1 Aspekte der energetischen Holzverwertung

2 Holger Pflüger-Grone Diplom Forstingenieur Landesbetrieb Hessen-Forst Kompetenzzentrum HessenRohstoffe e.v. Stoffliche und energetische Holzverwertung Schwerpunkt Energieholz - Holzpellets 2

3 Inhalt Einführung Holz = CO 2 -neutrale Verbrennung Warum Energie aus Holz Holzverwertung Rohstoffkonkurrenz Energieholz Waldverteilung und Besitzarten in Hessen Heizen mit Holz Scheitholz Holzhackschnitzel Heizwerte Holz-Pellets Energieaufwand für die Herstellung Feinstaubemissionen Substitutionspotenzial Zusammenfassung Brennstoffe im Vergleich Warum Wärme aus Holz 3

4 Holz = CO 2 neutrale Verbrennung Quelle: 4

5 Warum Energie aus Holz? Klimaschutz Holz = CO ² -neutraler Energieträger Substitution fossiler Energien Versorgungssicherheit 42% Waldanteil regionale und nachhaltige Verfügbarkeit Speicherfähige Energiequelle Regionale Kreisläufe Wertschöpfung in der Region kurze Transporte keine Umweltrisiken bei Lagerung und Transport Waldpflege zusätzliche Absatzmöglichkeiten Zusatzeinkommen für Waldbesitzer Wichtiger Beitrag zu nachhaltiger Entwicklung und geschlossenen Wirtschaftskreisläufen. 5

6 Holzverwertung - Rohstoffkonkurrenz Energetische Verwertung Stoffliche Verwertung Kronenholz Industrieholz Stammholz Kaminholz Scheitholz Papier, Zellstoff, Plattenindustrie, HHS, Sägeholz, Schwelle, Palette Sägeholz Furniere 6

7 E n e r g i e h o l z Recycling Kulturlandschaft Energiepflanzen Nachhaltige Forstwirtschaft Altholz Landschaftspflegeholz Kurzumtriebsholz Waldholz Kronenrestholz Erschließung von Jungbeständen Selektive Entnahme Forstschutz Rinde bzw. -anteil Lichtraumprofilpflege 7

8 Waldverteilung und Besitzarten in Hessen 42% Waldanteil regional und nachhaltig verfügbar regionale Wertschöpfung kurze Transportwege 8

9 Heizen mit Holz einem nachwachsenden Rohstoff Die traditionelle Form als Scheitholz, als Holzhackschnitzel und in Form von Holz-Pellets. 9

10 S c h e i t h o l z Heizwert sommertrockenes Buchenholz Heizöläquivalent (Heizöl=10 kwh/l) Heizölpreis (z.zt. ca. 60 ct/l) Kosten für Schichtholzaufarbeitung und rückung, Sägen, Spalten zu ofenfertigen Stücken, Lagern, Trocknen, Anlieferung frei Haus Waldholzwert für Energieholz unter Bezug auf Energiegehalt und bezogen auf den Heizölpreis, reduziert um die Werbungs-/ Aufbereitungskosten von Brennholz kwh/rm 187 l 112, /rm ca. 40 /rm 10

11 Energie-Wert Brennholz im Bezug zum Heizölpreis Vergleicht man den Energiegehalt von Öl mit dem von Holz, wird deutlich, dass Holzenergie bei den derzeitigen Ölpreisen nur halb so viel kostet wie Heizöl. "Energie-Wert" Brennholz 60 Energieäquivalent Waldholz / rm Energieholzäquivalent bezogen auf den derzeitigen Heizölpreis /rm Energieäquivalent-Waldholz /rm Brennholzpreis bei Selbstwerbung /rm (Stand: Juli 2006) Heizölpreis ct / l Die Grafik (Stand: Juli 2006) zeigt für sommertrockene Buche (20 % Wassergehalt) das Energieäquivalent bezogen auf den Heizölpreis. Bei dem Vergleich wurden die Kosten für die motormanuelle Schichtholzwerbung, Scheitholzaufbereitung und Lieferung frei Verwendungsort bereits in Abzug gebracht. 11

12 H o l z h a c k s c h n i t z e l Wärmeerzeugung (Wirkungsgrade bis > 90 %) Kraft-Wärme-Kopplung Stromerzeugung (Wirkungsgrade < 40 %) Dezentrale kleine bis mittelgroße Anlagen Kommunale Anlagen, Gemeinschaftsanlagen, Contracting Preisvergleich HHS-Preis/srm HHS-Preis/fm Logistik frei Waldweg abzgl. Werbung HHS-Markt rd. 16 /srm rd. 40 /fm abzgl. Hacken und Transport rd. 15 /fm rd. -5 /fm abzgl. Hacken und Transport rd. 25 /fm rd. 5 /fm HHS-Produktion rd. 20 /srm rd. 50 /fm Industrieholz Nadelholz rd. 25 /fm rd. 5 /fm Industrieholz Laubholz rd. 35 /fm rd. 15 /fm Palette rd. 40 /fm rd. 20 /fm Brennholz lang, gerückt rd. 45 /fm rd. 25 /fm Buchenabraum rd. 25 /fm 12

13 Holz- Hackschnitzel- Logistik Aufarbeitung mit Hackschnitzel- Harvester Motormanuelle Fällung W a l d b e s t a n d Harvesteraufarbeitun g Aufarbeitung im Seillinienverfahren Rücken Von Rohholz Transport Rohholz Vorliefern Fällen incl. Hacken auf der Fläche Hacken an der Rückegas se Hacken am Waldweg Hacken am Aufarbeitungsplat z Hacken am Silo ggf. Umladen in Großraumcontainer Transport der Hackschnitzel Lagerhalle Transport der Hackschnitzel Transport der Hackschnitzel Silo an der Verbrennungsanlage Quelle: Forstamt Bad Schwalbach 13

14 Heizwerte einzelner Baumarten Heizwerte (trocken) kwh/fm Pappel Fichte Kiefer Buche Eiche Baumarten 14

15 Heizwert abhängig vom Wassergehalt 15

16 Umrechnungszahlen für Fichte Fichte Wassergehalt in % Dichte kwh/kg 5,20 4,91 4,61 4,32 4,02 3,73 3,44 3,14 2,85 2,55 2,26 1,97 1,67 [kg TM/fm] kwh/fm *) 379 kwh/rm kwh/srm kg/fm kg/rm kg/srm fm/t 2,64 2,51 2,37 2,24 2,11 1,98 1,85 1,71 1,58 1,45 1,32 1,19 1,05 rm/t 3,77 3,58 3,39 3,20 3,01 2,83 2,64 2,45 2,26 2,07 1,88 1,70 1,51 srm/t 6,60 6,27 5,93 5,61 5,27 4,95 4,62 4,28 3,96 3,62 3,30 2,98 2,63 t/fm 0,38 0,40 0,42 0,45 0,47 0,51 0,54 0,58 0,63 0,69 0,76 0,84 0,95 t/rm 0,27 0,28 0,30 0,31 0,33 0,35 0,38 0,41 0,44 0,48 0,53 0,59 0,66 t/srm 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 0,22 0,23 0,25 0,28 0,30 0,34 0,38 rm/fm 1,43 1,43 1,43 1,43 1,43 1,43 1,43 1,43 1,43 1,43 1,43 1,43 1,43 fm/rm 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 srm/fm 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 fm/srm 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 srm/rm 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 rm/srm 0,57 0,57 0,57 0,57 0,57 0,57 0,57 0,57 0,57 0,57 0,57 0,57 0,57 *) Quelle: Schriftenreihe QM Holzheizwerke Band 4: Planungshandbuch (ISBN ) 16

17 Umrechnungszahlen für Buche Buche Wassergehalt in % Dichte kwh/kg 5,00 4,72 4,43 4,15 3,86 3,58 3,30 3,01 2,73 2,44 2,16 1,88 1,59 [kg TM/fm] kwh/fm *) 558 kwh/rm kwh/srm kg/fm kg/rm kg/srm fm/t 1,79 1,70 1,61 1,52 1,43 1,34 1,26 1,16 1,08 0,98 0,90 0,81 0,72 rm/t 2,56 2,43 2,30 2,18 2,05 1,92 1,79 1,66 1,54 1,41 1,28 1,15 1,02 srm/t 4,48 4,26 4,03 3,81 3,58 3,36 3,14 2,91 2,69 2,46 2,24 2,02 1,79 t/fm 0,56 0,59 0,62 0,66 0,70 0,74 0,80 0,86 0,93 1,02 1,12 1,24 1,40 t/rm 0,39 0,41 0,43 0,46 0,49 0,52 0,56 0,60 0,65 0,71 0,78 0,87 0,98 t/srm 0,22 0,23 0,25 0,26 0,28 0,30 0,32 0,34 0,37 0,41 0,45 0,49 0,56 rm/fm 1,43 1,43 1,43 1,43 1,43 1,43 1,43 1,43 1,43 1,43 1,43 1,43 1,43 fm/rm 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 srm/fm 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 fm/srm 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 srm/rm 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 rm/srm 0,57 0,57 0,57 0,57 0,57 0,57 0,57 0,57 0,57 0,57 0,57 0,57 0,57 *) Quelle: Schriftenreihe QM Holzheizwerke Band 4: Planungshandbuch (ISBN ) 17

18 Umrechnung Nadelholz Fichte Wassergehalt 20 % Wassergehalt 35 % t atro t fm rm srm kwh t atro t fm rm srm kwh t atro 1,00 1,25 2,64 3,77 6, ,00 1,54 2,64 3,77 6, t 0,80 1,00 2,11 3,01 5, ,65 1,00 1,71 2,45 4, fm 0,38 0,47 1,00 1,43 2, ,38 0,58 1,00 1,43 2, rm 0,27 0,33 0,70 1,00 1, ,27 0,41 0,70 1,00 1, srm 0,15 0,19 0,40 0,57 1, ,15 0,23 0,40 0,57 1, kwh 0,20 0,25 0,52 0,75 1, ,21 0,32 0,55 0,78 1, Kiefer Wassergehalt 20 % Wassergehalt 35 % t atro t fm rm srm kwh t atro t fm rm srm kwh t atro 1,00 1,25 2,32 3,31 5, ,00 1,54 2,32 3,31 5, t 0,80 1,00 1,85 2,65 4, ,65 1,00 1,51 2,15 3, fm 0,43 0,54 1,00 1,43 2, ,43 0,66 1,00 1,43 2, rm 0,30 0,38 0,70 1,00 1, ,30 0,46 0,70 1,00 1, srm 0,17 0,22 0,40 0,57 1, ,17 0,27 0,40 0,57 1, kwh 0,20 0,25 0,46 0,66 1, ,21 0,32 0,48 0,69 1,

19 Umrechnung Laubholz Buche Wassergehalt 20 % Wassergehalt 35 % t atro t fm rm srm kwh t atro t fm rm srm kwh t atro 1,00 1,25 1,79 2,56 4, ,00 1,54 1,79 2,56 4, t 0,80 1,00 1,43 2,05 3, ,65 1,00 1,16 1,66 2, fm 0,56 0,70 1,00 1,43 2, ,56 0,86 1,00 1,43 2, rm 0,39 0,49 0,70 1,00 1, ,39 0,60 0,70 1,00 1, srm 0,22 0,28 0,40 0,57 1, ,22 0,34 0,40 0,57 1, kwh 0,21 0,26 0,37 0,53 0, ,22 0,33 0,39 0,55 0, Eiche Wassergehalt 20 % Wassergehalt 35 % t atro t fm rm srm kwh t atro t fm rm srm kwh t atro 1,00 1,25 1,75 2,50 4, ,00 1,54 1,75 2,50 4, t 0,80 1,00 1,40 2,00 3, ,65 1,00 1,14 1,63 2, fm 0,57 0,71 1,00 1,43 2, ,57 0,88 1,00 1,43 2, rm 0,40 0,50 0,70 1,00 1, ,40 0,62 0,70 1,00 1, srm 0,23 0,29 0,40 0,57 1, ,23 0,35 0,40 0,57 1, kwh 0,21 0,26 0,36 0,52 0, ,22 0,33 0,38 0,54 0, Pappel Wassergehalt 20 % Wassergehalt 35 % t atro t fm rm srm kwh t atro t fm rm srm kwh t atro 1,00 1,25 2,83 4,05 7, ,00 1,54 2,83 4,05 7, t 0,80 1,00 2,26 3,24 5, ,65 1,00 1,84 2,63 4, fm 0,35 0,44 1,00 1,43 2, ,35 0,54 1,00 1,43 2, rm 0,25 0,31 0,70 1,00 1, ,25 0,38 0,70 1,00 1, srm 0,14 0,18 0,40 0,57 1, ,14 0,22 0,40 0,57 1, kwh 0,21 0,26 0,59 0,84 1, ,22 0,33 0,61 0,87 1,

20 F a u s t z a h l e n Verkaufsmaß Heizwert Stückholz Holzhackschnitzel Holzpellets 1 rm = 0,7 fm 1 srm ~ 0,4 fm 2,5 srm ~ 1 fm Lose per Silowagen oder als Sackware 1 srm ~ 0,6 rm ~ 0,4 fm 1 to Lh (atro) ~ 1,5 fm ~ 3,75 srm 1 to Nh (atro) ~ 2,2 fm ~ 5,5 srm 1 srm = 650 kg 1 rm Lh (lutro) ~ kwh 1 srm Lh (lutro) ~ kwh 1 rm Nh (lutro) ~ kwh 1 srm Nh (lutro) ~ 750 kwh 1 kg ~ 4 kwh 1 kg ~ 5 kwh Verkaufsmaß Heizwert Kesselwirkungsgrad Jahresnutzungsgrad Wärme MWh, eingespeist als Nutzenergie in das Wärmesystem hinter der Feuerung, liegt ca. 20 % unter Heizwert der gelieferten Hackschnitzel (Korrekturfaktoren Kesselwirkungs- und Jahresnutzungsgrad) Fichte ca. 0,66 MWh/srm (waldfrisch) bis 0,76 MWh/srm (lufttrocken) Kiefer ca. 0,75 MWh/srm (waldfrisch) bis 0,86 MWh/srm (lufttrocken) Buche ca. 0,93 MWh/srm (waldfrisch) bis 1,08 MWh/srm (lufttrocken) Eiche ca. 0,95 MWh/srm (waldfrisch) bis 1,10 MWh/srm (lufttrocken) Pappel ca. 0,59 MWh/srm (waldfrisch) bis 0,68 MWh/srm (lufttrocken) ca. 85 % des Heizwerts der Hackschnitzel aufgrund Abwärme etc. ca. 6 % unter Kesselwirkungsgrad durch Bereitschaftsverluste beim Anfahren der Anlage etc. 20

21 Vom Baum zum Qualitäts-Holzpellet 60% Schnittware 40% Hack- und Sägespäne Quelle: ante-holz 21

22 Holzpellets - Presslinge aus Sägeresten Quelle: ante-holz 22

23 Herstellung - Pelletpresse 23

24 Herstellung - Pelletpresse 24

25 Brennstofftechnische Anforderungen Eigenschaften Durchmesser Länge Rohdichte Wassergehalt Aschegehalt Heizwert Schwefelgehalt Stickstoffgehalt Chlorgehalt Abrieb Presshilfsmittel Anforderungen 4 d < 10 mm (i.d.r. 6 mm) 5 x d 1,12 kg/dm 3 10 % 0,50 % 18,0 MJ/kg bzw. 4,9 kwh/kg 0,04 % 0,30 % 0,02 % 2,3 % 2,0 % 25

26 Pelletsproduktion in Deutschland Kapazität Prodkution Tonnen pro Jahr geschätzt Jahr 2007 Prognose Quelle: DEPV / Solar Promotion GmbH 26

27 Pelletangebot/-bedarf Prognose bis 2015 Quelle: DEPV Jahr Hersteller Standorte Kapazitäten [ to / a ] Produktion [ to / a ] Absatz BRD [ to / a ] Planung

28 Heizwert 10 kwh 1 l Heizöl 2 kg Holzpellets Preis / 10 kwh ca. 0,65 ca. 0,44 28

29 Energieaufwand für die Herstellung Bereitstellungsverluste: Gewinnung, Umwandlung, Transport % des Endenergiegehaltes , ,2 2,3 2,7 Scheitholz Hackgut Holzpellets Erdgas Heizöl Flüssiggas Quelle: TU Graz 29

30 Spezifische Feinstaubemissionen verschiedener Verbrennungssysteme spezifische Feinstaubemissionen [mg/mj] Erdgas Heizöl Holzpelletkessel Holzhackschnitzel Scheitholzkessel neu Holzofen alt Quelle: Dipl.-Ing. Volker Lenz; Institut für Energetik und Umwelt ggmbh, Leipzig 30

31 Substitutionspotenzial Heizöl Holz 270 l 190 l 190 l 130 l 100 l 75 l 325 l 500 l 1 Fm Buche Rundholz 1 Fm Fichte Rundholz 1 Rm Buche Scheitholz 1 Rm Fichte Scheitholz 1 Srm Buche Hackschnitzel 1 Srm Fichte Hackschnitzel 1 Srm Holzpellets 1 to Holzpellets 31

32 Brennstoffe im Vergleich Erdgas Waldholz HHS Altholz Holzpellet Landschaftspflegeholz Heizöl Scheitholz Getreide Stroh Einfache Technik Aufwändige Technik Hochwertiger Brennstoff Preiswerter Brennstoff Quelle: BEN, Michael Kralemann, Ligna

33 Warum Wärme aus Holz und Holz-Pellets? Standardisierter Brennstoff mit hoher Qualität hohe Energiedichte, Transportvorteil Verwendung von Reststoffen (Säge-, Hobelspäne) heimischer Rohstoff, ohne chemische Bindemittel regionale Arbeitsplätze und Wirtschaftskreisläufe hoher Komfort für Nutzer (vglb. Heizöl) krisensicher und garantierte Versorgungssicherheit nachwachsender, CO 2 -neutraler Brennstoff keine Umwelt- und Verunreinigungsgefahr bei Lagerung und Transport speicherfähige Energiequelle 33

34 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 34