Hackschnitzel Verwendete Rohstoffartarten in Hackschnitzelfeuerungsanlagen in Deutschland VERGLEICH BAYERN (Oberfranken) und NRW Folgende Tabelle gibt einen Kurzüberblick über die Rohstoffsituation von Biomassefeuerungsanlagen in Bayern/Oberfranken (1) und Nordrheinwestfahlen (2). (Daten aus Umfragen: Oberfranken 2010, NRW 2005) Waldbesitzarten (3) Rohstoffart (in Ofr. Mehrfachnennung möglich!!!) Rohstoffbezug Rohstoffbedarf Bayern/Oberfranken (1) NRW (2) 54% Privatwald 32% Staatswald 13% Kommunalwald 72%Waldhackgut 25% Sägerestholz 25 % Landsch.-pflege 10 % Altholz, Pellets u.a. 47% aus eigen. Wald 20% eig. Produktion 25% Zukauf Waldhack 8% Zukauf Restholz 2,5 m 3 / Anlagen < 300 KW 4,1 m 3 / Anlagen >300 69% Privatwald 17% Staatswald 14% Kommunalwald 45 % Waldhackgut 35 % Sägerestholz 12 % Landsch.-pflege 8% Altholz 77% Eigenproduktion 20% Händler 3% Weiterverkauf k.a. (1) Bruckner & Strohmeier; (2) Langer, Riebeling, Tennagels, 2005; (3) Bruckner & Strohmeier, 2004, Bericht für den Bayer.Waldbesitzerverband. Überwiegend wird bei Biomasseanlagen in Oberfranken und NRW Waldhackgut als Brennmaterial genutzt. Sei es, weil eigener Wald vorhanden ist (Obfr. 47%, NRW 49% der Anlagen) oder aber Waldbesitzer als Miteigner die Anlage betreiben (Obfr.) bzw. das Brennmaterial aus dem eigenen Betrieb kommt (Obfr. 20%, NRW 51% der Anlagen). In geringerem Umfang wird auch Landschaftspflegematerial sowie Sägerestholz und in Einzelfällen auch Pellets oder Altholz verwendet. Altholz kommt auch in Anlagen <1 MW zum Einsatz (Obfr. und NRW). Mit der Größe der Anlage geht in NRW der Anteil an Waldholz und Landschaftspflegeholz zurück und der Restholzanteil steigt. In Oberfranken dagegen nutzen etwa 47% der Anlagen ausschließlich Waldholz, darunter auch größere Anlagen, 45% nutzen Waldholz und Landschaftspflegematerial, 13% Sägerestholz, 4% Pellets und der Rest hat Mischnutzungen. Die Anlagen über >1 MW nutzen in Oberfranken auch zu einem beachtlichen Anteil Landschaftspflegematerial, teilweise bis zu 50% und auch Sägerestholz wird verwendet. Im Prinzip werden alle Baumarten verwendet, so wie sie gerade anfallen (Umfrage NRW). 16
Häcksler in Betrieb Herkunft der verwendeten Hackschnitzel: bei bestehenden Anlagen sehr regional 70-80% EIGENE ROHSTOFFE Vorführung Hackschnitzel- herstellung Sägerestholz - Schwarten Die meisten Anlagenbetreiber produzieren ihren Brennstoff selbst (Obfr. 67%, NRW 80%). Oft sind Waldbesitzer Miteigner einer Anlage und eine Gemeinschaft, die Hackschnitzel zur Verfügung stellt (Obfr.). Zugekauft wird weniger (Obfr. 33%, NRW 20%), wobei der Zukauf in Oberfranken bei Waldhackschnitzeln (25%) sogar noch deutlich höher ist als bei Restholz (8%). Bei den Anlagenbetreibern die in NRW auf Hackschnitzelzukauf angewiesen sind, ist ein Großteil (60%) mit dem Netz der Anbieter noch nicht ganz zufrieden. Bemängelt wurde hier vor allem die Netzdichte (38%!), die Qualität (18%), die Preise (11%) und die Koordination 4%). Hinsichtlich Versorgungssicherheit wurden in Oberfranken bisher generell kein Probleme gesehen. Jedoch wurde teilweise von zeitweisen Lieferengpässe berichtet. Das liegt auch hier daran, dass in der Mehrheit der Fälle der Betreiber gleichzeitig der Produzent des Materials ist. Aber auch in den Fällen, wo Material zugekauft wurde, gab es bisher kaum Probleme, vor allem da man die Lieferanten seit vielen Jahren kennt. Grundsätzlich liegen im örtlichen Umfeld vielfach noch ungenutzte Rohstoffpotenziale, sei es aus dem Wald, aus der Landschaftspflege oder in Form anderer Materialien. Die regionale (Selbst-)Versorgung wäre auch die nachhaltigste und sicherste Form der Energieversorgung. Aber auch wenn in Einzelfällen örtlich die verfügbaren Rohstoffmengen einmal knapp werden sollten, wird das Händlernetz immer dichter, so dass hier, nicht zuletzt auch durch steigende Importe und internationalen Handel mangelnde Versorgungssicherheit jetzt schon und in Zukunft erst recht kein Problem mehr darstellen dürfte. Die meisten Kleinwaldbesitzer nutzen das Holz für den Eigenbedarf - hier Brennholz 17
Kurzumtriebsholz Der Hackschnitzelbedarf: ist von vielen Faktoren abhängig ROHSTOFFBEDARF - ein wichtiges Kriterium für die Planung Anlieferung in Privathaus Die existierenden Anlagen in Oberfranken die sich dazu geäußert haben (n = 31) verbrauchen im Schnitt 3 m 3 Rohstoff/. Dabei die kleineren Anlagen < 500 Leistung im Schnitt etwa 2,5 m 3 Rohstoff/ und den Anlagen >500 im Schnitt 5,3 m 3 / (höchster Wert 8 m 3 / bei einem Thermalbad). Einen Vergleich mit Werten aus NRW zeigt die folgende Tabelle. Die größeren Anlagen über 500 verbrauchen also mehr Rohstoff pro. In der Regel rechnen Planer mit einem Rohstoffverbrauch zwischen 2-3 m 3 /. Diese Daten, die in offiziellen Schriften zu finden sind, decken sich für kleinere Anlagen sehr gut mit den Umfragen in Oberfranken und auch NRW, bei größeren Anlagen zeigt die Praxis, dass hier ein etwas höherer Bedarf entsteht. Hauptfaktoren für unterschiedliche Rohstoffbedarfe pro -Nennleistung liegen in: Hackschnitzellagerei ner größeren Anlage (1) der Betriebsdauer also Vollbetriebsstunden, die bei normalen Heizungen in der Regel bei 2.500 Stunden im Jahr liegt (z. B. Daten von Carmen e.v. Bayern) und bei zusätzlicher Warmwassernutzung bei etwa 4.500 Betriebsstunden. (2) der Brennstofffeuchte. Je feuchter der Brennstoff desto mehr Material ist notwendig. Dies betrifft insbesondere Landschaftspflegematerial und waldfrische Hackschnitzel. (3) der Brennstoffqualität: (a) unterschiedliche Holzarten haben unterschiedliche Heizwerte, (b) Splintholz hat weniger Heizwert als Kernholz, (c) Zersetzung der Holzinhaltsstoffe bei unsachgemäßer oder zu langer Lagerung, das vermindert nicht das Volumen aber den Heizwert. Pelletsproduktionsanlage (4) dem Anlagenwirkungsgrad (a) anlagentechnisch, (b) betriebsbedingt. Beispiel: Betrieb im Teillastbereich oder Betrieb zur Gluterhaltung, beides führt zum vermehrten Brennstoffverbrauch. < 50 Hackschnitzelverbrauch in m 3 / 50-100 100-300 300-500 500-1000 > 1.000 Obfr. 2,37 2,85 2,39 2,56 > 8 5,3 NRW 3,01 2,97 3,32 3,81 > 5 3,5 18
Blick in die Brennkammer eines Heizkessels Die Hackschnitzelqualität: ist für die Effizienz und damit die Wirtschaftlichkeit der Anlagen wichtig. HACKSCHNITZELQUALITÄT Hackschnitzel können eine große Bandbreite an Qualität aufweisen, die großen Einfluss auf den Wirkungsgrad und den reibungslosen Betrieb einer Holzheizung haben. Hierfür sind verschiedene Aspekte ausschlaggebend, die in der Tabelle auf der folgenden Seite zusammengefasst sind. Praktische Erfahrungen: Die Qualität der Hackschnitzel ist nach Erfahrungen von Anlagenbetreibern in Oberfranken in der Regel gut. Wenn (selten) über Mängel bei der Rohstoffqualität berichtet wurde, betraf dies Resthölzer und Althölzer, aber verstärkt auch das Waldhackgut, unabhängig davon ob das Material zugekauft war oder selber produziert wurde. Die häufigsten Mängel beim Waldhackgut waren zu hohe Feuchte und nicht für die Anlagen oder die Fördertechnik passende oder sehr uneinheitliche Schnitzelgrößen. In eher seltenen Fällen wird der Staubanteil bemängelt. In NRW wurden als wichtige Qualitätseigenschaften die Holzfeuchte (77%) und die gleichmäßige Schnitzelgröße (33,5%) genannt. Normungen: Die Qualität von Hackschnitzeln wird seit Mai 2005 durch die EU Vornorm CEN/TS 14961 geregelt oder durch die ältere ÖNORM M7133, die den Wassergehalt, den Aschegehalt, die Korngrößenverteilung, die Schüttraumdichte, den Stickstoff- und Chlorgehalt sowie den Heizwert von HS behandelt. Trotz Normung ist es nicht schädlich, wenn sich der Betreiber einer Anlage selber über die Qualität der gelieferten Hackschnitzel ein Bild macht. Hierzu sollen die in der Tabelle auf der folgenden Seite wiedergegebenen Kriterien helfen. Weiterführende oder vertiefende Informationen, z.b. zur Bereitstellung von optimalem Hackgut finden sich unter: www.fnr.de, www.carmen.de, www.tfz-bayern.de oder in den Merkblättern 10, 11, 12 der Bayerischen Landesanstalt für Wald- und Forstwirtschaft. Bedeutung der Rohstoffqualität: Bei steigenden Rohstoffpreisen, auch beim Hackgut, ist gerade hier beim Rohstoff der Bedarf und der Preis von Beginn an immer wichtiger für die dauerhafte Wirtschaftlichkeit der Anlagen. Deshalb wird die Einplanung eines guten Qualitätsmanagements beim Rohstoff, Lieferanten die die Rohstoffqualität immer gleich gut halten und der Austausch mit anderen Anlagenbetreiben immer wichtiger. Oder man schließt mit dem Rohstofflieferanten keine einfachen Rohstoffabnahmeverträge ab, sondern einen Wärmeliefervertrag. 19
Hackschnitzel in Wagenanlieferung ACHTUNG! Bei nassen Hackschnitzeln kann keine optimale Kesseltemperatur erreicht werden. Folge: im Abgas kann ein vorzeitiger Taupunkt erreicht werden und das kann zu frühzeitiger Korrosion der Anlage führen Qualität HACKSCHNITZEL Vom Rohstofflieferant zum Energielieferant werden. Wärme statt Holzmenge einkaufen. 8 Faustregeln für hochwertige Hackschnitzel: (1) trocken, (2) homogen, (3) viel Kernholz, (4) rindenarm, (5) staubfrei, (6) fremdstoffrei, (7) schadstoffrei, (8) gleich bleibende Qualität. Seit Mai 2005 gilt die EU Vornorm CEN/TS 14961 oder ÖNORM M7133, die folgende Parameter regeln: Wassergehalt, Aschegehalt, Korngrößenverteilung, Schüttraumdichte, Stickstoff- und Chlorgehalt, Heiz- und Brennwert. HACKSCHNITZELQUALITÄT Qualitätskriterien von Hackschnitzeln für optimale Energieausbeuten und Störungsarmut bei den Anlagen und der Lagerlogistik. Kriterien: möglichst... trocken schimmelfrei und sauber homogen Kernholz rindenarm staubfrei fremdstoffrei schadstoffrei gleich bleibende Qualität Bedeutung Wassergehalt im Holz (w) möglichst unter 20%. Die Wassergehalte sind nahezu linear mit den Heizwerten korreliert. Waldfrisches Holz (w = 50%) hat 30-40% weniger Heizwert als trockenes Holz (w = 10-20%). Schimmelbildung und Mikrobielle Prozesse bei falscher Lagerung z. B. auf der Erde kann vor allem durch den Ligninabbau im Holz den Energiegehalt senken. d.h. gleichmäßige Kantenlängen, Vermeidung von Überlängen und nicht zu viel Feinmaterial. Dies vermeidet Störungen in der Austragung und der Verbrennung. möglichst viel Kernholz; Kernholz erzeugt optimale Glutwärme, Feinmaterial und Äste verbrennen schnell und erzeugen dabei wenig anhaltende Glutwärme. Rinde hat zwar einen etwas höheren Heizwert als Holz, problematisch ist jedoch der hohe Ascheanfall bei der Verbrennung von Rinde (vgl. Entsorgungskosten). bei Hackgut aus Sägerestholz ist die Staubarmut wichtig, Holzstaub kann Probleme bei der Verbrennung verursachen bei Kesseln, die darauf nicht ausgelegt sind. selbstverständlich sollte das Material frei sein von Fremdmaterial wie Steinen u.a. Jede Störung im Kessel und der Förderlogistik kostet Geld. (bei Hackgut aus Altholz) Altholz kann nur in entsprechenden Anlagen verbrannt werden, die Genehmigung der Anlage regelt auch, welche Altholzkategorie verbrannt werden darf. Am besten nur Altholz der Kategorie A-I verwenden. möglichst wenig Störungen ergeben sich, wenn die Qualität des Materials bei einem Lieferanten vergleichsweise gleich bleibt. Dann kann sich der Abnehmer mit dem Betrieb der Anlage auf diese Qualität einstellen. Bei Ersatzbrennstoffen und Zuschlagstoffen in der Industrie ist es heute gängig, Materialproben vor Vertragsabschluss anzufordern, bis hin zu Zahlungsabschlägen bei Qualitätsverlusten, Rücksendungen und ähnlichem. Das kann bei Hackschnitzeln auch künftig vermieden werden, denn die Lieferanten haben hier die Qualität in der eigenen Hand, es gibt kaum Zwischenhandel. 20
Hackschnitzeltrocknung in Containern HACKSCHNITZEL-QUALITÄT Steigende Qualität durch technische Neuerungen hohe Rindenanteile verschlechtern die Hackschnitzel-Qualität Neue technische Entwicklungen, wie Hackschnitzeltrocknung in transportablen Containern über (jede Form von) Abwärme oder neue technische Möglichkeiten von qualitativ gleichbleibenden Großhackschnitzeln für größere Anlagen mit Schubboden oder Minihackschnitzeln als Pelletsersatz, werden gerade diesen Rohstoff flexibel an Kundenwünsche anpassbar und in der Qualität noch besser kontrollierbar machen. Durch die Möglichkeit zur Trocknung der Hackschnitzel in flexiblen Containern kann man zum einen potentiell jede günstige verfügbare Abwärmequelle nutzen, um den Energiegehalt im Material damit kostengünstig zu steigern. Das wird den Trend vom Rohstofflieferanten zum Wärmelieferanten fördern, was auch für den Lieferanten enorme Vorteile hat. Über ein gutes Qualitätsmanagement kann dann der Lieferant bisherige Nachteile von Hackschnitzeln z. B. uneinheitliche Feuchte im Material selbst einstellen und steuern und zwar nach Kundenwunsch. Dadurch steigt für den Kunden nicht nur der Energiegewinn, sondern gleichzeitig sinkt auch das Störungsrisiko der Anlage enorm. Eine gute HACKSCHNITZEL-QUALITÄT ist positiv für das Klima Qualität beim Brennmaterial senkt Emissionen Letztlich ist eine effiziente Rohstoffverwertung durch qualitativ hochwertige Rohstoffe auch positiv für den Klimaschutz. Gutes Material bedeutet weniger Transporte, weniger CO und Staubemissionen, weniger Holzverbrauch pro und damit mehr Umsetzungsmöglichkeiten neuer effizienter Biomasseheizanlagen und damit mehr Ersatz von Öl und Gas durch Bioenergie bei gleicher verfügbarer Holz-Rohstoffmenge. 21