Lagerung, Trocknung und Klassifizierung von KUP-Hackschnitzeln

Transkript

1 Lagermöglichkeiten für Energieholz Thorsten im Beimgraben Kontext verschiedener Qualitätsansprüche Praxistag KUP, , Kandel Foto: Focke Lagerung, Trocknung und Klassifizierung von KUP-Hackschnitzeln 1 Zweck der Lagerung Überbrückung der Zeitspanne zwischen Anfall und Verbrauch zur Sicherung der Brennstoffversorgung zur Konditionierung des Materials, d.h. Trocknung, Siebung, Mischung Lagerort: beim Produzenten (Feld) beim Zwischenhandel (Lager) beim Verbraucher (Anlage) 2

2 Aufbereitungsform von Holzhackgut Hackschnitzel Schreddergut durch Zerkleinerung mit schneidenden Werkzeugen erzeugt Erzeugung durch Brechen und Zertrümmern mit stumpfen Schlagwerkzeugen Bildquelle: Jan Erik Mattsson, Schwedische Universität für Agrarwissenschaft Quelle: Autorenkollektiv: Feste Biobrennstoffe Die wichtigsten Normen in Deutsch & Englisch; Hrsg.: Österreichisches Normungsinstitut, Wien Ausgangsmaterial, Behandlung und Qualität Stammholz (gehackt) KUP Material (gehackt) Landschaftspflegeholz (geschreddert) gute Qualität Eigenschaft schlechte Qualität niedrig Wassergehalt hoch niedrig Grünanteil hoch scharfkantig Form zerfasert niedrig Feinanteil Feinanteil 4

3 Normung! Aber wonach? Ö-Norm M 7133 QM-Planungshandbuch Gütegemeinschaft Brennholz (RAL-Gütezeichen) DIN CEN verbrauchereigene Klassifizierung Bildquelle: Jan Erik Mattsson, Schwedische Universität für Agrarwissenschaft 5 Definitionen Ausgangsmaterial (nach DIN EN (04/2010)) 1. Holzartige Biomasse 1.1 Wald und Plantagenholz, sowie anderes erntefrisches Holz Vollbäume ohne Wurzeln Kurzumtriebs Plantagenholz 6

4 Brennstoffklassifizierung (Hackgut) Kriterien Abkürzung nach CEN Klassen Stückigkeit [mm] P P 16 / 45 / 63 / 100 Wassergehalt [%] M M 10 / 15 / 20 / 30 / 40 / 55 / 65 Aschegehalt [%] A A 0,5 /0,7 /1 /1,5 /2 /3 /5 /7 /10 /10+ Stickstoffgehalt [%] N N 0,5 / 1 / 3 / 3+ Chlor [%] Cl Cl 0,02 / 0,03 / 0,07 / 0,10 / 0,10+ Heizwert [MJ/kg] Qp Schüttdichte [kg/m³] BD BD 150 / 200 / 250 / 300 / 350 / Ascheschmelzverhalten [ C] 7 Risiken bei der Lagerung Substanzverlust durch biologische Prozesse (Verlustrisiko) Selbstentzündung (Verlustrisiko) Sporenbildung (Gefährdungsrisiko) Geruchsbelästigung (Umweltrisiko) Wiederbefeuchtung (Qualitätsrisiko) Klumpenbildung durch Frost (technisches Risiko) Entmischung und Feinabrieb (Qualitätsrisiko) austretendes Wasser bzw. Sickersaft (Umweltrisiko) 8

5 Einflussfaktoren für Pilzwachstum Temperatur große Schwankungsbreite Optimum: C Wassergehalt möglich: 20-65% Optimum: 30-50% ph-wert Optimum: 4,5-5,5 Holzinhaltsstoffe flüchtige Öle oder Gerbsäuren (Eiche) wirken hemmend Harz mit unwesentlicher Hemmwirkung Bild: Focke, HFR 9 Einfluss von Wasser und Temperatur auf die Lagerbeständigkeit praktisch kein abnehmendes optimales abnehmendes Temperatur C praktisch kein Pilzwachstum optimales praktisch kein Wassergehalt (% der Frischmasse) Pilzwachstum Quelle: nach QM Planungshandbuch 10

6 Typische Werte: Wassergehalt/Holzfeuchte Waldholzhackschnitzel W % u % waldfrisch waldgetrocknetes Rundholz unter Dach gelagert lufttrocken Restholz aus... W % u % Sägewerk Zimmerei Schreinerei Quelle: FVA Ba-Wü 11 Substanzabbau Abbau organischer (!) Masse anorganisches Material bleibt Aschegehalt erhöht sich bei Holzhackgut erhebliche Schwankung im Abbau Beispiel: frisches Waldhackgut (50-55% Wassergehalt) 8 Monate im Freien, Haufenlagerung unabgedeckt 20-23% TM-Verluste (2,9% monatlich) Beispiel: Waldhackgut (15% Wassergehalt) 8 Monate, abgedeckt ca. 2% TM-Verluste möglichst grobes (7,5-15 cm) Waldhackgut mit geringer Schüttdichte und guter Durchlüftung hat z.t. nur ~0,3% Verlust monatlich 12

7 Kosten der (Zwischen)lagerung durch: sekundären Transport und Verladung Immobilie Masseverlust Kapitalbindung ggf. aktive Trocknung 13 Argumente für Zwischenlagerung Versorgungssicherheit bei Schneelagen Verteiler-/Pufferfunktion bei kleinen Anlagen Qualitätssortierung Homogenisierung durch Materialmischung Trocknung erhöht Heizwert erhöht Lagerfähigkeit beim Kunden 14

8 Grundsätze richtiger Hackgutlagerung geringstmöglicher Wassergehalt Verunreinigungen vermeiden (Grünanteil/Fremdstoffe) Minimierung der Lagerdauer Vermeidung von Wiederbefeuchtung guter Luftzutritt ( Wärme- und Feuchtigkeitsabfuhr) grobe Materialstruktur bei Langzeitlagerung scharfes Zerkleinerungswerkzeug ggf. aktive Trocknung Bilder: LWF Merkblatt Ernte als Ganzpflanze (Rute) Bilder: AILE, Frankreich 16

9 Hackung von vorgetrocknetem Rutenmaterial Bild: Focke, HFR 17 Rundballentechnik für KUP? Bilder: Fa. Unseld, Langenau 18

10 Lagerung als Hackgut 19 Lagerung Hackgut unter Fliesabdeckung 20

11 Lagerung als Ganzrute Bild: Focke, HFR 21 Temperaturverläufe bei der Lagerung Temperaturverlauf in unterschiedlich zerkleinertem Pappelholz während der Lagerung Quelle: IDLER et al. (2004): Probleme und Lösungsansätze zur Lagerung von Feldholzhackgut ; BORNIMER AGRARTECHNISCHE BERICHTE, Heft 35 22

12 Aspekte der Lagerung von KUP-Material Trocknung bei Ganzrutenlagerung am besten bei Fliesabdeckung noch ok bei unabgedeckter Haufenlagerung z.t. erhebliche Verluste Wassergehalt z.t. bis zu 28% reduziert (deutliche Heizwertsteigerung!) Aschegehalt und Feinanteil steigen Ascheschmelzverhalten etwas schlechter bei kleineren Heizanlagen kann Lagerung notwendig sein bei Betrachtung einer Gesamtenergiebilanz ist Direktnutzung wohl effizienter ökonomisch betrachtet kann der Verkauf von trockenem Material besser sein Bild: Focke, HFR 23 Resümee aus aktuellem Forschungsprojekt (CREFF) Materialanalyse zeigt: KUP- Material hat im Vergleich mit Waldrestholz und Landschaftspflegematerial relativ gute Produkteigenschaften Umfrage zeigt: Energieproduzenten sind an KUP-Material interessiert schon bei der KUP-Anlage sollte auf die spätere Verwendung Rücksicht genommen werden Erntetechnik sollte auf die spätere Verwendung und ggf. Lagerungsart abgestimmt sein Bilder: Focke, HFR 24

13 Lagerungssimulation April 2012 anlaufendes Projekt der Hochschule verschiedene Lagerumstände kontrollieren und abbilden Materialart Aufbereitungsform Substanzabbau Sporenentwicklung kontrollierbare Einflussfaktoren Temperatur Feuchtigkeit Durchlüftung Luftstrom Bild: Focke, HFR 25 Hochschule für Forstwirtschaft Rottenburg Studiengänge: Forstwirtschaft (B. Sc.) SENCE (M. Sc.) BioEnergie (B. Sc.) Ressourcenmanagement Wasser (B. Sc.) Holzverwendung (B. Sc.) Regionalmanagement (B. Sc.) Thorsten Beimgraben Biomasseproduktion und Logistik Studiengang BioEnergie Beimgraben: Lagerung, Trocknung und Klassifizierung von KUP-Hackschnitzeln (Kandel, ) 26