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alemão para inglês: Heizen mit Holz / Heating with wood General field: Outra Detailed field: Energia/geração de energia
Texto de origem - alemão Heizen mit Holz¹
Das Heizen mit Holz¹ findet in privaten Haushalten in Deutschland zunehmendes Interesse². In nahezu jedem vierten Haushalt in Deutschland wird mit Scheitholz, Holzbriketts, Pellets oder Hackschnitzeln geheizt!³
Vorwiegend handelt es sich dabei⁴ um Einzelfeuerstätten wie z.B. Kaminöfen, Kachelöfen etc. zur Beheizung einzelner Wohnräume. Aber immerhin fast ein Fünftel der mit Holz heizenden Haushalte verfügt über eine Holzzentralheizung (Scheitholzvergaserkessel, Pelletzentralheizung, Hackschnitzelheizung etc.), die zugleich auch der Brauchwassererwärmung dienen.
Der Gesamtbestand an Holzheizungen in privaten Haushalten liegt bei rd. 15 Millionen Anlagen,5 davon ca. 1 Mio. Zentralheizungen, mit zunehmenden Trend. Bei insgesamt rd. 30 Mio. Kleinfeuerungsanlagen in Deutschland ist somit jede zweite Kleinfeuerungsanlage eine Biomasseanlage. Nicht nur steigende Preise für fossile Brennstoffe, sondern auch die staatliche Förderung6 des Erwerbs von umweltfreundlichen Biomasseanlagen haben dazu beigetragen, dass die Zahl der hoch effizienten und emissionsarmen Holzzentralheizungen steigt.7 So wurden bis zum Ende des Jahres 2010 rund 140.000 Pelletheizungen in Deutschland installiert.
Die anzahlmäßig größte Marktbedeutung haben Einzelraumfeuerstätten wie z.B. Kaminöfen und Heizkamine, die zunehmend auch als Wasser führende Modelle zur Heizungsunterstützung angeboten und nachgefragt werden.
Die Förderung im Rahmen der Richtlinien zur Förderung von Maßnahmen zur Nutzung Erneuerbarer Energien im Wärmebereich8 hat einen erfreulichen Ausbau des Marktes für effiziente und emissionsarme Pelletöfen und Pelletzentralheizungen, Hackschnitzelheizungen und Scheitholzvergaserkessel bewirkt.
Neben Hackschnitzelheizungen kommen zunehmend auch größere Pelletheizungen für die Wärmeversorgung bei kommunalen und gewerblichen Objekten sowie im Mietwohnungsbau zum Einsatz.
In Deutschland werden jährlich rund 25 Mio. Festmeter Holz in Form von Scheitholz, Hackschnitzeln, Pellets und Briketts zum Heizen genutzt. Mit über 22 Mio. Festmetern ist Scheitholz aus dem Wald – vielfach in Selbstwerbung gewonnen – der bedeutendste Holzbrennstoff, aber auch Holz aus dem eigenen Garten und der Landschaftspflege sowie unbehandeltes Gebrauchtholz und Stückholzreste aus Sägewerken sowie Holzbriketts und Waldholz-Hackschnitzel sind von nennenswerter Bedeutung.
Erfreuliche Zuwachsraten verzeichnen Holzpellets, die eine hoch effiziente und emissionsarme Nutzung von Holz als Brennstoff in modernen Kesseln und Öfen ermöglichen.9
Scheitzholz und Holzbriketts
Zum Heizen mit Scheitholz kommen Einzelraumfeuerungen als auch Zentralheizungen in Frage. Diese bisher übliche Differenzierung beinhaltet im ersten Fall offene Kamine und Kamine mit Heizeinsatz, Kaminöfen und Dauerbrandöfen sowie Kachelöfen und Speicheröfen, die zum Zwecke der Beheizung einzelner Räume im Wohnbereich zum Einsatz kommen. In den holzverarbeitenden Berufen werden Dauerbrandöfen auch in der Werkstatt genutzt. Die Wärmeleistungen von Einzelraumfeuerungen liegen entsprechend ihrem Einsatzzweck im Wohnbereich überwiegend im Bereich von ca. 4 bis 15 kW, vereinzelt werden Anlagen mit Leistungen von bis zu 50 kW angeboten. In Einzelraumfeuerstätten kommen auch aus Holzresten der industriellen Holzverarbeitung hergestellte Holzbriketts zum Einsatz.
Von Hand mit Scheitholz beschickte Zentralheizungskessel10 heizen über das wasserführende Zentralheizungssystem die ganze Wohnung bzw. das ganze Gebäude. Vom Verbrennungsprinzip her werden hier Oberbrandkessel und Vergaserkessel unterschieden. Die Oberbrandkessel haben, wie der Name bereits sagt,11 das Funktionsprinzip des oberen Abbrands. Wie auch die von Hand beschickten Einzelraumfeuerstätten haben sie vergleichsweise geringe feuerungstechnische Wirkungsgrade und vergleichsweise hohe Staub- und Kohlenmonoxid-Emissionen. Scheitholzvergaserkessel haben das Prinzip des unteren oder seitlichen Abbrandest. Hierbei brennt die Flamme nicht nach oben durch die Brennstoffschicht, sondern das Holz vergast im Glutbett und die seitlich oder nach unten geführten Holzgase werden in einer separaten Brennkammer verbrannt. Scheitholzvergaserkessel sind recht komfortabel. Die Verbrennung ist sehr gleichmäßig und das Holz muss nur in recht langen Abständen nachgelegt werden.12 In Abhängigkeit vom Füllraumvolumen ist das Heizungssystem mit einem angemessenen Pufferspeicher auszustatten, der die aus dem Holz freiwerdende Wärme, die nicht direkt vom Heizsystem aufgenommen werden kann, zwischenspeichert.13 In der Regel kommt dabei ein Kombispeicher zur Heiz- und Brauchwassererwärmung zum Einsatz oder es werden gesonderte Heiz- und Brauchwasserspeicher installiert. Vielfach werden solche Systeme durch eine solarthermische Anlage zur Brauchwasserbereitung in den Sommermonaten bzw. zur ergänzenden Heizungsunterstützung in der Übergangszeit ergänzt.
Während Zentralheizungen vormals ihren Platz im Keller oder im Heizungsraum fanden, hat die technische Entwicklung der letzten Jahre dazu geführt, dass heute Zentralheizungen (bzw. Öfen mit Zentralheizungsfunktion) auch im Wohnbereich ihren Standort finden. Neben einem Anbieter eines Vergaserkessels für die Aufstellung im Wohnbereich werden von verschiedenen Anbietern wasserführende Kaminöfen und Heizkamine angeboten, die einen Teil der Wärme in den Aufstellraum abgeben, den größeren Teil jedoch zur Heizungsunterstützung in das Zentralheizungssystem bzw. in einen Puffer- oder Brauchwasserspeicher einspeisen. Scheitholzvergaserkessel werden mit Wärmeleistungen von bis zu ca. 200 kW angeboten.
Im Interesse des Umwelt-, Emissions- und Gesundheitsschutzes wird empfohlen, nur emissionsarme Holzheizungen mit hohem Wirkungsgrad anzuschaffen14 und durch Fachbetriebe installieren und in Betrieb nehmen zu lassen.
Im Bereich Kaminöfen bietet das Zertifikat "DINgeprüft" bzw. "DINplus"15 den Hinweis auf normenkonforme bzw. vergleichsweise schadstoffarme Geräte (www.dincertco.de).16
Im Bereich der Scheitholzkessel, wird der Kauf von im Marktanreizprogramm Erneuerbare Energien förderfähigen Scheitholzvergaserkesseln empfohlen (www.bafa.de) .
Scheitholzvergaserkessel und deren technische und Umwelteigenschaften können in der Datenbank Bioenergie (www.bio-energie.de) und in der FNR-Publikation Marktübersicht Scheitholzvergaserkessel recherchiert werden.
Was sind Holzpellets?
Holzpellets sind genormte zylindrische Presslinge aus getrocknetem, naturbelassenem Restholz (Sägemehl, Hobelspäne, Waldrestholz) mit einem Durchmesser von in der Regel 6 mm und einer Länge von ca. 10 - 30 mm. Sie werden ohne Zugabe von chemischen Bindemitteln unter hohem Druck hergestellt und haben einen Heizwert von ca. 5 kWh/kg. Damit entspricht der Energiegehalt von einem Kilogramm Pellets ungefähr dem von einem halben Liter Heizöl.
DIN 51731 ÖNORM M 7135 DINplus
Durchmesser (D) 4 bis 10 mm 4 bis 10 mm -
Länge < 50 mm < 5 x D < 5 x D
Rohdichte > 1,0 kg/dm3 > 1,2 kg/dm3 > 1,2 kg/dm3
Heizwert 17,5 – 19,5 MJ/kg > 18 MJ/kg > 18 MJ/kg
Wassergehalt < 12 % < 10 % < 10 %
Aschegehalt < 1,5 % < 0,5 % < 0,5 %
Abrieb - < 2,3 % < 2,3 %
Presshilfsmittel - < 2 % < 2 %
Schwefelgehalt < 0,08 % < 0,04 % < 0,04 %
Stickstoffgehalt < 0,3 % < 0,3 % < 0,3 %
Chlorgehalt < 0,03 % < 0,02 % < 0,02 %
Die Qualitätsanforderungen für den genormten Brennstoff Holzpellets sind in Deutschland in der DIN 51731 und in Österreich in der ÖNORM M 7135 festgelegt. Das Zertifikat "DINplus" der DIN CERTCO Gesellschaft für Konformitätsbewertung mbH vereint die Qualitätsanforderungen der DIN 51731 und der ÖNORM M 7135 und stellt darüber hinaus Anforderungen an Abriebfestigkeit und Prüfverfahren. Damit wird dem Pelletkäufer auf Basis von Kontrollen beim Pellethersteller sowie Analysen von Holzpelletproben die Einhaltung der Normen und weitergehender Qualitätsanforderungen von neutraler Stelle bestätigt.
Vorteile von Holzpellets gegenüber anderen Brennstoffen
Es gibt viele Gründe, die für den Einsatz von Holzpellets als Brennstoff sprechen. Holzpellets sind ein qualitativ hochwertiger und nachhaltig verfügbarer Brennstoff. Neben den Vorteilen für die Umwelt bietet der Einsatz von Holzpellets auch ökonomische Vorteile, die bisher oft noch nicht erkannt werden.
A. Ökologische Vorteile:
• Klimaschutz:
Die Nutzung des Brennstoffes Holzpellets ist im Gegensatz zum Einsatz fossiler Energieträger weitgehend CO2-neutral. Bei der Verbrennung der Holzpellets wird die Menge an Kohlenstoffdioxid (CO2) freigesetzt, die der Baum zuvor im Laufe seines Wachstums aufgenommen hat17 (geschlossener Kohlenstoffkreislauf). Bei der Verbrennung von fossilen Energieträgern wird dagegen Kohlenstoffdioxid freigesetzt, dass seit Millionen von Jahren gespeichert ist. Diese Freisetzung führt zu einer Erhöhung des CO2-Gehaltes in der Atmosphäre und ist maßgeblich für den anthropogenen Treibhauseffekt verantwortlich.
Vergleich der CO2-Emissionen verschiedener Heizsysteme inklusive der Vorketten (Quelle: Öko-Institut; Gemis 4.0)18
In einem Einfamilienhaus kann beispielsweise durch das Umstellen der Heizung von Heizöl auf Holzpellets der CO2-Ausstoß um rund 5 t/a reduziert werden (bzw. 2,5 t/a bei Austausch einer Gasheizung). Sie können also einen wichtigen Beitrag zur Verringerung des Treibhauseffekts leisten. Natürlich bezieht sich die CO2-Neutralität der Pellets lediglich auf den Verbrennungsprozess. Bei der Gewinnung, Aufbereitung und dem Transport der Pellets wird, wie bei allen anderen Energieträgern ebenfalls, CO2 freigesetzt, das zum Treibhauseffekt beiträgt.19 Auch unter Berücksichtigung dieser so genannten Vorkette emittieren Holzbrennstoffe erheblich weniger CO2 als fossile Brennstoffe oder Elektroheizungen.
• Verringerung des sauren Regens:
Neben einer Verringerung des Kohlendioxidausstoßes kommt es bei der Verbrennung von Pellets auch zu einem geringeren Ausstoß an Schwefeldioxid. Da dieses Gas20 maßgeblich zur Bildung von saurem Regen beiträgt und für die allgemein als „Waldsterben“ bezeichnete Schädigung der Wälder mitverantwortlich ist, leistet die Verbrennung von Holzpellets auch einen wichtigen Beitrag zum Waldschutz.
• Geringes Transport- und Lagerrisiko:
Umweltkatastrophen, wie sie in Folge von Tankerunglücken und Lecks in Pipelines immer wieder auftreten, sind insbesondere auch der Nutzung von Heizöl und Erdgas zur Wohnraumbeheizung zuzurechnen. Der Gebrauch von Holzpellets als Brennstoff birgt dagegen nur sehr geringe Transportrisiken. Die Gefahr von Explosionen und Bränden bzw. Grundwasserverunreinigungen bei der Lagerung des Brennstoffes ist im Vergleich zu Gas und Öl deutlich geringer bzw. gar nicht gegeben.
B. Ökonomische Vorteile
• Regionale Arbeitsplätze:
Die Nutzung von heimischem Holz bzw. Holzresten zur Holzpelletherstellung schafft zahlreiche Arbeitsplätze in Industrie, Gewerbe, Dienstleistung sowie der Forst- und Holzwirtschaft. Sie trägt damit zur Wertschöpfung und Sicherung der sozialen Strukturen in ländlichen Regionen bei.
• Versorgungssicherheit:
Holz ist ein nachwachsender, nachhaltig verfügbarer Brennstoff. Derzeit werden in Deutschland nur etwa 60 % des jährlichen Zuwachses an Holz genutzt. Es bestehen also noch erhebliche Mobilisierungsreserven. Diese Tatsache ermöglicht, durch die Nutzung von Holz als Brennstoff einen bedeutenden Beitrag zur Verbesserung der Versorgungssicherheit und Minderung der Abhängigkeit von Erdöl und Erdgas zu leisten. Mittelfristig werden Holzpellets – neben Säge- und Industrierestholz - zunehmend auch aus Waldholz hergestellt.
• Preisvorteil:
Der Pelletpreis erweist sich als weitgehend unabhängig von Gas- und Ölpreisen. In Anbetracht der knapper werdenden Ressourcen und der sich global verändernden Nachfragemärkte21 kann davon ausgegangen werden, dass die Preise für Heizöl und Gas künftig weiter ansteigen werden. Bereits heute stellen Pellets hinsichtlich des Brennstoffpreises eine kostengünstige Alternative zu fossilen Brennstoffen dar. Der durchschnittliche Preis für Holzpellets liegt heizwertbezogen derzeit deutlich unter den Preisen für Heizöl und Gas. Der Ausbau der Pelletproduktionskapazitäten und die zusätzlichen Rohstoffpotentiale im Waldholzbereich stellen nach Aussage des Deutsche Energie-Pellet-Verbands22 sicher, dass Holzpellets immer zu den günstigen Energieträgern in Deutschland gehören werden.
Heizen mit Holz mit modernen Öfen und Kesseln ist umweltfreundlich und oft auch eine wirtschaftliche Wärmeversorgung. Einen beispielhaften Heizkostenvergleich für ein Einfamilienhaus (Altbau)23 mit einem Jahreswärmebedarf für Heizung und Warmwasser von 24 MWh zeigt die nachstehende Tabelle:
Heizkostenvergleich Heizöl Holzpellets Scheitholz
Jahreswärmebedarf 24 MWh 24 MWh 24 MWh
Anlagennutzungsgrad 87 % 87 % 83 %
Energieeinsatz 28 MWh 28 MWh 29,4 MWh
Energiegehalt 10 kWh/l 5 kWh/kg 4,15 kWh/kg
Brennstoffmenge 2.800 l 5,6 Tonnen 15 Rm
Brennstoffpreis
(Mittelwert Jan. 2008 – Apr. 2009) 72 Cent/l 200 €/Tonne 70 €/Rm
Spezifische Brennstoffkosten 7,20 Cent/kWh 4,00 Cent/kWh 3,63 Cent/kWh
Brennstoffkosten/Jahr 2.016 € 1.120 € 1.067 €
Betriebsgebundene Kosten (u.a. Wartung/Reparatur, Schornsteinfeger, Hilfsstrom) 417 € 659 € 457 €
Anlageninvestition, incl. Kessel, Regelung, Brauch wasserspeicher (bei Scheitholz auch Pufferspeicher), Brennstofflager und Austragung sowie Installation 8.200 € 16.900 € 13.200 €
Förderung* 0 € 2.700 € 1.325 €
Jahreskapitalkosten bei 20-jähriger Nutzungsdauer** 629 € 1.089 € 911 €
Gesamtkosten/Jahr 3.062 € 2.868 € 2.435 €
Spezifische Wärmegestehungskosten 0,13 Cent/kWh 0,12 Cent/kWh 0,10 Cent/kWh
Quelle: Heizkostenvergleich IER Stuttgart April 2009, eigene Berechnung FNR
* Förderung: Bafa, Basisförderung Scheitholzvergaserkessel 1125 €, Pelletheizung 2000 €, Bonusförderung für Pufferspeicher 500€ und Umwälzpumpe 200 €, weitere Boni sind möglich
** Zins 4,47 % (eff. Zinssatz aus KfW-Programm „Wohnraum modernisieren“ Stand 04/2009)
C. Vorteile gegenüber anderen biogenen Brennstoffen
Nicht nur gegenüber fossilen Energieträgern weisen Pellets Vorteile auf. Auch verglichen mit anderen Festbrennstoffen wie Stückholz und Hackschnitzeln hat die Verwendung von Pellets deutliche Vorzüge:24
• Lagerungsfähigkeit:25
Holzpellets benötigen aufgrund ihrer hohen Roh- und Energiedichte ein deutlich geringeres Lagervolumen als andere biogene Festbrennstoffe. Dies erlaubt eine kostengünstige und platzsparende Vorratshaltung für eine Heizperiode.
• Transportfähigkeit:25
Die normierten bzw. standardisierten Abmessungen der Pellets ermöglichen eine einfache, komfortable Handhabung, einen effizienten Transport sowie den Einsatz vollautomatisierter Fördersysteme. Die Holzpellets können mit einem Tankwagen angeliefert, in den Vorratskeller gepumpt und von dort vollautomatisch zum Brenner befördert werden. Pelletheizungen stehen damit – abgesehen von der gelegentlichen Ascheentnahme – Öl- und Gasheizungen hinsichtlich Handhabung und Komfort in keiner Weise nach.
• Emissionen:
Die Verbrennung von Holzpellets in Pelletöfen und Pelletzentralheizungen ist emissionsarm. Die Emissionsgrenzwerte der 1. Bundes-Immissions-Schutz-Verordnung (1. BImSchV) werden von modernen Pelletkesseln sehr deutlich unterschritten.26 Die Pelletfeuerung weist bei Kohlenmonoxid und Staub, vor allem auch im Teillastbereich, deutlich niedrigere Emissionen auf als die Verfeuerung von anderen Festbrennstoffen wie z. B. Scheitholz oder Hackschnitzeln.
• Stoffeigenschaften:
Holzpellets zeichnen sich durch einen Aschegehalt von ca. 0,5 % sowie einer Restfeuchte von unter 10 % aus.27 Diese Werte sind deutlich niedriger als bei den anderen biogenen Brennstoffen. Je Gewichts- bzw. auch Volumeneinheit haben Pellets daher einen deutlich höheren Heizwert. Die geringe Restfeuchte ermöglicht außerdem eine dauerhafte, problemlose Lagerung der Pellets. Diese Vorteile auf Dauer zu gewährleisten, erfordert allerdings die Lagerung in trockenen bzw. ausreichend belüfteten Räumen.
Welche Pellet-Heizungssysteme gibt es?
Am Markt werden verschiedene Heizungsbauarten zur Nutzung von Holzpellets angeboten, die sich vor allem in Bezug auf Anwendungsbereich, Heizleistung und Bedienkomfort unterscheiden:28
• Pelletöfen ohne/mit Wassertasche zur Aufstellung in Wohnräumen,
• halbautomatische Pellet-Zentralheizungen (mit Vorratsbehälter),
• vollautomatische Pellet-Zentralheizungen (mit Saug- oder Schneckenförderung aus Lagerraum/Silo),
• sonstige Pelletfeuerungen (Pelletfeuerungen für Kachelöfen, Kochherde mit Pelletsfeuerung).
Einen weitgehend vollständigen Überblick der angebotenen Heizungssysteme bietet die FNR mit der Marktübersicht "Pelletzentralheizungen und Pelletöfen" an.29
Pelletöfen
Pelletöfen sind für eine Aufstellung in Wohnräumen konzipiert. Sie zeichnen sich durch attraktives Design, vielfältige Formgebung sowie Farb- und Materialauswahl der Verkleidung aus und können passend zum individuellen Einrichtungsstil der Wohnung ausgewählt werden. Wie Kaminöfen haben auch Pelletöfen eine Sichtscheibe für die Beobachtung des Feuers.
Pelletöfen werden mit Nennwärmeleistungen im Bereich von ca. 5 kW bis 15 kW angeboten. Sie besitzen einen vom Brennraum abgetrennten Vorratsbehälter, der in regelmäßigen Abständen von Hand befüllt werden muss. Der Behälter ist so ausgelegt, dass der Vorrat – abhängig von Modell und Heizbedarf – für eine Brenndauer von ca. 24 bis 100 Stunden ausreicht. Der Vorratsbehälter kann auch während des Heizbetriebs gefahrlos aufgefüllt werden. Aus dem Vorratsbehälter werden die Pellets mittels einer Schnecke vollautomatisch in den Verbrennungsraum gefördert und elektrisch gezündet. Die Menge der eingetragenen Pellets wird hierbei durch die zuvor über einen Thermostatregler eingestellte Heizleistung bzw. Raumtemperatur bestimmt.
Bei hochwertigen30 Anlagen regelt eine digital-elektronische Überwachung das optimale Verhältnis von Verbrennungsluft, Pelletmenge und Betriebstemperatur und führt dadurch zu einer optimalen Verbrennung mit geringen Emissionen und hohen Wirkungsgraden. Rückbrandsicherungen sorgen für einen gefahrlosen Betrieb der Anlage. Die Wärmeabgabe der Pelletöfen erfolgt über die Erwärmung der Raumluft und durch Wärmeabstrahlung, vor allem über die Sichtscheibe. Zudem kann bei entsprechenden Modellen ein Großteil der Wärme auch an einen Heizwasserkreislauf abgegeben werden. Als technische Varianten werden daher Pelletöfen mit und ohne Wassertasche unterschieden. Pelletöfen ohne Wassertasche dienen zur Beheizung einzelner Wohnräume, die Wärme geht als Strahlungswärme und Warmluft (Konvektion) in den Aufstellraum.
Abb.: Beispiel eines Pelletofens. (Bild: wodtke GmbH, Tübingen)
Pelletöfen mit Wassertasche hingegen übertragen je nach Modell bis zu 95 % der Wärme an das Heizungswasser. Über die Einspeisung in ein Zentralheizungssystem kann damit auch die gesamte Gebäudeheizung und Brauchwassererwärmung erfolgen. Aufgrund der geringen Größe der Brennstoff-Vorratsbehälter und der daher erforderlichen regelmäßigen Befüllung eignet sich dieses Heizsystem insbesondere für die Beheizung von Häusern und Wohnungen mit geringem Wärmebedarf (Etagenwohnung, Niedrigenergiehaus, Passivhaus).
Durch den Anschluss an einen Pelletvorratsraum mit Schwerkraftsystem auf dem Dachboden kann eine solche Anlage auch als vollautomatisches Heizsystem ausgestaltet werden.31 Da jedoch ca. 20 % der erzeugten Wärme als Raumwärme abgegeben wird, ist für die Brauchwassererwärmung im Sommer auf jeden Fall eine Kombination mit einem anderen Heizsystem, zum Beispiel einer Solaranlage, geboten.32 So kann der Wärmebedarf eines Gebäudes von März bis Oktober überwiegend über die Solaranlage gedeckt werden. Sollte das Strahlungsangebot nicht ausreichen, schaltet sich der Pelletofen automatisch ein. Eine witterungsgeführte Regelung und ein spezieller Pufferspeicher bilden dabei die Schnittstelle zwischen Solaranlage und Pelletheizung. Der Pufferspeicher wird je nach Strahlungsangebot von den Solarkollektoren bzw. dem Pelletofen gespeist und speichert Wärme sowohl für die Heizung als auch für das Brauchwasser. Die Systemregelung entscheidet anhand der Speichertemperatur, ob das Strahlungsangebot ausreichend ist oder ob der Einzelofen zugeschaltet werden muss. Erfahrungswerte zeigen, dass die Solaranlage durchschnittlich etwa 1/3 des Wärmebedarfs deckt.
Abb: Beispiel einer Kombination von Solaranlage und Pelletofen. Durch diese Kombination kann ca. ein Drittel des jährlichen Brennstoffbedarfs eingespart werden (Skizze: nach wodtke GmbH, Tübingen)
Pellet-Zentralheizungen
Für die Beheizung von Ein- oder Mehrfamilienhäusern kommen in zunehmenden Maße moderne Pellet-Zentralheizungen als umweltfreundliche Alternative zu Öl- und Gasheizungen zum Einsatz. Bei Neubauvorhaben, aber insbesondere auch, wenn ein alter Heizkessel wegen Verschleiß oder den Bestimmungen der Energieeinsparverordnung (EnEV) ausgetauscht werden muss, bietet sich die Installation einer Pellet-Zentralheizung an.33 Im letzteren Fall können das vorhandene hydraulische Heizungssystem und meist auch der Schornstein weiter genutzt werden. Pellet-Zentralheizungen werden im Heizungsraum eines Gebäudes installiert. Im Fachhandel sind sowohl halb- als auch vollautomatische Pellet-Zentralheizungen erhältlich. Die halb- und vollautomatischen Heizungstypen unterscheiden sich im Platzbedarf des Aufstellraumes und im Arbeitsaufwand zur Befüllung von Vorratsbehälter und Lagerraum.
Die vollautomatischen Pelletheizungsanlagen sind über eine Förderschnecke oder ein Saugfördersystem mit einem Lagerraum bzw. Tank oder Silo verbunden, aus dem die Pellets bedarfsgerecht zum Heizkessel befördert werden. Dabei ist der Lagerraum im Idealfall so konzipiert, dass er den Jahresbedarf an Holzpellets aufnehmen kann und entsprechend einmal jährlich bei Lieferung loser Pellets mit dem Silotankwagen befüllt wird. Die vollautomatischen Pelletheizungen weisen so einen mit herkömmlichen Ölheizungen vergleichbaren Bedienkomfort auf. Die Pelletzufuhr vom Lagerraum bzw. Lagersilo zum Heizkessel kann dabei wahlweise mit Förderschnecke oder Saugfördersystem erfolgen. Die Beförderung der Pellets vom Lager zum Heizkessel mittels Saugförderung hat den Vorteil, dass der Pellet-Lagerraum nicht in unmittelbarer Nähe der Pelletheizung und auch nicht auf gleicher Etage liegen muss, sondern auch größere Entfernungen (bis zu 20 m) überbrückt werden können. Dadurch lassen sich z. B. auch Erdtanks im Garten oder ein Gewebesilo im Nebengebäude (z.B. Carport) als Lagerraum für die Pellets nutzten. Zu beachten ist der gegenüber der Schneckenförderung höhere Geräuschpegel bei der Förderung der Pellets mit dem Sauggebläse. Da die Saugsysteme einen Vorratsbehälter am Heizkessel beinhalten, der nur periodisch aufgefüllt wird, kann die Pelletförderung per Zeitschaltuhr so eingestellt werden, dass Lärmbelästigungen während der Schlaf- und Ruhezeiten vermieden werden. Auch über eine Schallisolierung der Rohrleitungen lässt sich der Geräuschpegel reduzieren.
Halbautomatische Pellet-Zentralheizungen verfügen am Heizkessel über einen größeren Vorratsbehälter, der den Wochen- oder Monatsbedarf an Pellets aufnehmen kann. Der Vorratsbehälter wird manuell, z. B. per Eimer, mit Pellets aus Bigbags oder Lagerraum bzw. direkt mit dem 15-kg-Sack befüllt. Wie bei den Pelletöfen werden auch bei den voll- und halbautomatischen Zentralheizungen die Pellets mit Hilfe einer Förderschnecke in den Brennraum transportiert. Die Menge der eingetragenen Pellets wird hierbei von einer programmierbaren Steuerungsanlage geregelt und ist mit der Brennstoffzuführung moderner Ölheizungen vergleichbar. Im Gegensatz zu den Pelletöfen, bei denen die Abgabe von Strahlungs- und Konvektionswärme zur Beheizung des Wohnraumes erwünscht ist, sind die Zentralheizungen vollständig isoliert, um die Abstrahlungsverluste im Heizungsraum zu minimieren.
Pufferspeicher sind bei Pellet-Zentralheizungssystemen nicht zwingend erforderlich. Durch den Einbau eines Pufferspeichers ist es jedoch möglich, die Zahl der täglichen Brennerstarts zu reduzieren und den Heizkessel über längere Zeit im Volllastbetrieb zu fahren. Auf diese Weise können der Wirkungsgrad verbessert und die Emissionen verringert werden. Vor allem für Gebäude mit einem geringen Wärmebedarf ist der Einbau eines Pufferspeichers empfehlenswert. Insgesamt gesehen erhöht der Einbau eines Pufferspeichers den Komfort der Anlage.34 Neben reinen Pelletheizungen bieten einige Firmen auch Scheitholz-Pellet-Kombinationskessel als Zentralheizungen an, die wahlweise mit Pellets oder Stückholz betrieben werden können. Der Übergang in den Pelletbetrieb erfolgt nach Abbrand des Scheitholzes entweder vollautomatisch oder durch Programmänderung auf Knopfdruck. Bei einigen Modellen sind einige wenige Handgriffe erforderlich, zum Beispiel ein Wechsel des Brennrostes, um den Betrieb umzustellen.
Sonstige Pelletfeuerungen
In den vergangenen Jahren wurden Pelletbrenner auch für den Einsatz in mit Festbrennstoffen befeuerten Kochherden sowie in Kachelöfen weiterentwickelt. Diese werden auch in Ausstattungsvarianten mit Wassertasche angeboten. Über dieses Wärmetauschersystem kann damit überschüssige Wärme, die in der Küche bzw. im Wohnraum nicht benötigt wird, in ein Zentralheizungssystem eingespeist und zur Brauchwasser- oder Heizungswassererwärmung genutzt werden. In Häusern bzw. Wohnungen mit sehr geringem Wärmebedarf können diese Systeme – wie bereits für Pelletöfen erläutert – in Kombination mit z. B. einer Solaranlage für die ganzjährige Gebäudeheizung genutzt werden. Durch den mit der Pelletfeuerung erzielten hohen Bedienkomfort steigt die Attraktivität von Kachelöfen und Kochherden enorm.35
Der Pellet-Markt in Deutschland / Förderung
Holzpellets, im Jahr 2000 hinsichtlich der Produktionsmenge im Vergleich zu anderen Festbrennstoffen kaum der Rede wert und in der Öffentlichkeit weitgehend unbekannt, haben in den zurückliegenden Jahren eine beachtliche Karriere vollzogen.36 Sägewerksbesitzer und andere Investoren haben seither Kapazitäten für die Pelletproduktion von über 2,7 Mio. Tonnen aufgebaut.37 Weitere Pelletwerke sind derzeit noch in Bau und Planung.
Mit Ausbau der Pelletproduktion geht eine dynamische Entwicklung der Vertriebsstrukturen zur Bereitstellung von Holzpellets auf Großhandels- und Einzelhandelsebene einher. Immer mehr Unternehmen – auch aus dem klassischen Brennstoffhandel – nehmen den Vertrieb von Holzpellets mit Silowagen, in Bigbags oder als Sackware auf.
Die Jahresproduktion 2010 betrug rd. 1,7 Mio. Tonnen Holzpellets. Hiervon werden etwa 1,3 Mio. Tonnen im Inland verbraucht. Etwa 200.000 Tonnen Holzpellets gingen in den Export, vorwiegend in die Niederlande und in skandinavische Länder für den Einsatz zur Stromerzeugung in Kohle-Kraftwerken.
Der Deutsche Energie-Pellet Verband (DEPV) erwartet einen weiteren Ausbau der Produktionskapazitäten und eine weitere Steigerung der Pelletproduktion.
Im Einklang mit der steigenden Holzpelleterzeugung hat sich auch der Markt für Pelletöfen und Pelletzentralheizungen entwickelt, die Holzpellets als Brennstoff nutzen. Pelletheizungen ermöglichen den vollautomatischen Betrieb mit Holz als Brennstoff in einem Nennleistungsbereich ab ca. 6 kW. Pelletheizungen werden für die unterschiedlichsten Leistungsbereiche bis hin zu Anlagen im Megawattbereich zur Wärmeversorgung in Nahwärmenetzen angeboten.
Pelletheizungen zeichnen sich durch sehr hohe Wirkungsgrade und gute Umweltwirkungen, insbesondere sehr niedrige Staubemissionen, aus. Bemerkenswert ist, dass rund 60 % aller installierten Pelletheizungen mit Solarwärmeunterstützung und Pufferspeicher ausgeführt werden.
Förderung
Der Bund fördert die Entwicklung des Pelletheizungsmarktes über die Förderprogramme des Bundesamtes für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (www.bafa.de) sowie der Kreditanstalt für Wiederaufbau (www.kfw.de) im Rahmen der Richtlinien zur Förderung von Maßnahmen zur Nutzung Erneuerbarer Energien im Wärmebereich maßgeblich. Wer umfangreiche Sanierungsmaßnahmen an Altbauten plant oder aber ein Energiesparhaus oder Passivhaus erwerben oder errichten möchte, sollte die Förderprogramme der Kreditanstalt für Wiederaufbau im Programmbereich „Bauen, Wohnen, Energiesparen“ nutzen.38 Im Rahmen der KfW-Programme zur CO2-Minderung sowie Gebäudesanierung (siehe www.kfw-foerderbank.de) werden zinsgünstige Darlehen und ggf. ein Teilschulderlass gewährt. Bei Bau- oder Modernisierungsvorhaben kann die Installation einer Pelletheizung aufgrund der weitgehenden CO2-Neutralität und des geringen Primärenergieverbrauchs einen entscheidenden Beitrag zur Erreichung der Förderanforderungen leisten.
Unabhängig von den o. g. Fördermöglichkeiten kommt den Holz- bzw. Pelletheizungen auch eine besondere Bedeutung bei Neubauvorhaben oder Umbaumaßnahmen im Rahmen der Energieeinsparverordnung (EnEV) zu. Da der Brennstoff Holz mit einem gegenüber fossilen Energieträgern sehr geringen Primärenergiefaktor von nur 0,2 in die Berechnungen eingeht, können die baurechtlichen Anforderungen bzw. der gemäß EnEV begrenzte Primärenergiebedarf von Wohnungen und Gebäuden durch den Einbau einer Pelletheizung günstiger erreicht werden. Bei der Planung von Gebäuden und Wohngebieten ist dies ein wichtiges Argument für die Entscheidung zugunsten von Pelletheizungen und Scheitholzvergaserkesseln bzw. von Biomasse-Heizwerken zur Versorgung von öffentlichen Gebäuden und Wohngebieten über ein Nahwärmenetz.
Datenbank und Broschüren
Hersteller von Holzpellets und Brennstoff-/Pelletshändler können in der Datenbank Bioenergie der recherchiert werden. Sie gibt auch Auskunft über die verschiedenen am Markt angebotenen Pelletheizungsmodelle. Die Marktübersicht „Pelletheizungen" wird von der zudem als Broschüre herausgegeben. Im Bereich Mediathek kann weiteres Material bestellt oder heruntergeladen werden.
Weitere Informationen finden Sie in der Broschüre Holzpellets der sowie auf folgenden Internetseiten
• www.depv.de
• www.aktion-holzpellets.de
• www.carmen-ev.d
Hackschnitzel
Marktbedeutung von Holzhackschnitzel
Für den Einsatz in Hackschnitzelheizungen haben vor allem Waldrestholz und Schwachholz aus der Durchforstung sowie chemisch unbehandeltes Industrierestholz und Gebrauchtholz Bedeutung. Daneben finden Holzhackschnitzel aus der Landschaftspflege und aus landwirtschaftlichen Kurzumtriebsplantagen ein zunehmendes Interesse.
Hackschnitzelheizungen werden am Markt bereits ab ca. 15 kW Nennleistung angeboten. Dennoch haben Holzhackschnitzel für die Wärmeversorgung der privaten Haushalte eine nur sehr geringe Bedeutung. Gerade einmal rund 1 % der in privaten Haushalten genutzten Holzbrennstoffe entfallen auf39 Holzhackschnitzel. Bei einem Verbrauch von insgesamt rund 20 Mio. Festmetern40 Holz werden also nur rd. 200.000 Festmeter (entsprechend etwa 500.000 Schüttraummeter40) Holz in Form von Holzhackschnitzeln in privaten Hackschnitzelheizungen eingesetzt.
In größeren Hackschnitzel-Heizungen und Hackschnitzel-Heizwerken bis 1 Megawatt Feuerungswärmeleistung, wie sie vorwiegend in Landwirtschaftsbetrieben und im kommunalen sowie gewerblichen Bereich zum Einsatz kommen, werden nahezu 10 Mio. Schüttraummeter und in Heizwerken sowie Biomassekraftwerken größer 1 Megawatt rd. 40 Mio. Schüttraummeter Holzhackschnitzel bzw. Schreddergut verfeuert.
Während in privaten Anlagen und Heizwerken kleiner 1 MW der Einsatz von Waldholzhackschnitzeln dominiert, kommt in den größeren Biomasseanlagen überwiegend Gebrauchtholz und Industrierestholz zum Einsatz.
Normung und Klassifizierung von Holzhackschnitzeln
Holzhackschnitzel werden in Deutschland – in Ermangelung entsprechender DIN-Normen – ohne Normenbezug oder entsprechend der Klassifizierung nach österreichischer Norm M7133 gehandelt. Als wesentliche Eigenschaftsparameter werden dabei41 Anforderungen an die Größe der Hackschnitzel (z.B. G30 für Hackschnitzel mit einem Querschnitt von max. 3 cm2 und G50 für Hackschnitzel mit einem Querschnitt von max. 5 cm2) sowie an den Wassergehalt (z.B. W35 für Hackschnitzel mit einem Wassergehalt von maximal 35 %) festgelegt.
Die ÖNORM M7133 wird künftig in den neuen europäischen Normen aufgehen. Im Europäischen Komitee für Normung CEN hat das Technische Komitee CEN/TC 335 "Feste Biobrennstoffe" mit Unterstützung der Biomasseexperten in den so genannten Spiegelkomitees der verschiedenen EU-Länder rund 30 europäische Normen auf diesem Gebiet entwickelt. In dem Normungswerk werden feste Biobrennstoffe aus Produkten der Land- und Forstwirtschaft, aus pflanzlichen Abfällen aus Land- und Forstwirtschaft und der Nahrungs- und Futtermittelindustrie sowie Holz- und Korkabfälle einbezogen. Die Normen regeln die Terminologie, Spezifizierung und Klassierung von Biobrennstoffen, die Probennahme und Probenaufbereitung, physikalische, mechanische und chemische Prüf- und Analyseverfahren und die Qualitätssicherung von Biobrennstoffen.
Eine von bisher 27 veröffentlichten Normen ist die CEN/TS 14961: 2005 "Feste Biobrennstoffe – Brennstoffspezifikationen und -klassen", die als erste Norm für feste Biobrennstoffe europaweit gilt. In ihr werden Klassen und Spezifikationen für folgende Parameter festgelegt:
• Wassergehalt,
• Aschegehalt,
• Korngrößenverteilung,
• Schüttraumdichte,
• Stickstoff- und Chlorgehalt,
• Heiz- bzw. Brennwert.
Die Qualität der Hackschnitzel wird – wie bisher entsprechend der ÖNORM M 7133 - durch die Einteilung in Klassen ausgedrückt. Neben den Brennstoffanbietern orientieren sich auch Kesselhersteller an diesen Klassen und geben in der Betriebs- und Bedienungsanleitung die für das Produkt zulässigen bzw. geeigneten Brennstoffklassen an. Von den bisher üblichen Klassen nach ÖNORM wird künftig auf Klassen gemäß CEN/TS 14961 übergegangen.42 Weiterhin bieten erste Dienstleister die Zertifizierung von Hackschnitzeln an. Wesentliches Ziel der Zertifizierung ist die Verifizierung der Produzenten- bzw. Händlerangaben durch eine unabhängige Kontrollstelle und damit die Stärkung des Vertrauens des Kunden in das Produkt Hackschnitzel bzw. die Leistungsfähigkeit des Anbieters.
Insbesondere für die Betreiber kleinerer Hackschnitzelheizungen mit Austragungs- und Fördersystemen, die nicht auf die Förderung größerer Anteile Feinmaterial oder Hackgut mit erheblicher Überlänge ausgelegt sind, bieten die Normen und Zertifizierungsangebote die Möglichkeit, klassifizierte Hackschnitzel einzukaufen, die einen störungsfreien Anlagenbetrieb gewährleisten. Weiterhin wird erwartet, das der Handel mit Holzhackschnitzeln auf regionaler und überregionaler Ebene hiermit maßgeblich belebt werden kann.
Der Handel mit Holzhackschnitzeln erfolgt in Deutschland bisher teilweise in Bezug auf die österreichische Norm M7133, oft jedoch ohne Normenbezug und ohne klare Charakterisierung der qualitäts- und wertbestimmenden Eigenschaften. Die breite Berücksichtigung und Anwendung der Hackschnitzel-Normen kann wesentlich zur Entwicklung eines funktionierenden Hackschnitzel-Brennstoffmarktes in Deutschland beitragen. Für die Entwicklung des Marktes sind – neben einer hinreichend großen Anzahl Marktbeteiligter - Anbieter und Nachfrager 43– klare Beschreibungen der Eigenschafts-/Qualitätsmerkmale und einfache und kostengünstige Methoden zu deren Bestimmung bzw. Überprüfung sowie Maßnahmen zur Qualitätssicherung erforderlich. Die im Normungskomitee CEN/TC 335 "Feste Biobrennstoffe" erstellten Normen wie die CEN TS 14961 zur Hackschnitzelklassifizierung in Verbindung mit weiteren CEN-Biobrennstoffnormen zur Probennahme und Probenaufbereitung sowie –analyse bieten nunmehr die Voraussetzungen, eine höhere Stufe der Marktentwicklung bei Hackschnitzeln und Hackschnitzelheizungen zu erreichen.
Weitere Informationen zur Klassifizierung von Hackschnitzeln sind der Publikation "Marktübersicht Hackschnitzel-Heizungen" der FNR und der Internetseite des Europäischen Komitees für Normung (www.cen.eu) zu entnehmen.
Eigenschaften von Holzhackschnitzeln
Die wesentlichen Eigenschaftsmerkmale von Holzhackschnitzeln sind – wie bereits durch die zuvor beschriebene Klassifizierung deutlich wurde - Wassergehalt, Größe und Größenverteilung sowie Aschegehalt. Während der Energiegehalt von Holz in nur geringem Maße von der Baumart abhängt, hat der Wassergehalt diesbezüglich große Bedeutung.44 Zudem ist der Wassergehalt maßgeblich für die Lagerfähigkeit von Holzhackschnitzeln. Holzhackschnitzel werden bei Wassergehalten unter 30 % als „für die Lagerung geeignet“ eingestuft, d.h. es ist mit keinem (bzw. keinem weiteren) mikrobiellen Abbau von Holz und damit Masse- und Energieverlusten zu rechnen. Der Wassergehalt von waldfrischem Hackgut liegt bei ca. 50 % bis 60 %. Es empfiehlt sich daher, Holz erst nach dem Vortrocknen zu hacken.45
Die folgende Tabelle gibt den Heizwert von Hackschnitzeln in Abhängigkeit vom Wassergehalt an. Erntefrisches Nadelholz hat einen Heizwert von ca. 2 kWh je kg, durch Trocknung auf einen Wassergehalt von 20 % kann der Heizwert der Hackschnitzel auf 4 kWh je kg durchaus verdoppelt werden.
Die Schüttdichte ist eine weitere Haupteigenschaft der Hackschnitzel (und anderer Festbrennstoffe). Sie bestimmt u.a. die Energiedichte des Brennstoffs und steht damit in unmittelbarem Zusammenhang mit dem für die Lagerung und für den Transport einer bestimmten Energiemenge benötigten Raumvolumens.
Aufgrund der unterschiedlichen Rohdichte des Holzes verschiedener Baumarten kann daher – trotz vergleichbaren Energiegehalts je kg Holz - der Energiegehalt je Volumeneinheit stark variieren und damit auch der Raumbedarf für den Transport oder die Einlagerung einer bestimmten Energiemenge.46 Dies wirkt sich nicht zuletzt auf die Menge Holz aus47, die je Zeiteinheit in den Brennraum befördert und im Brennraum verbrannt werden muss, um die gleiche Wärmeleistung zu erzielen.
Während Hackschnitzel (mit 20 % Wassergehalt) aus Eiche und Buche einen Heizwert von etwa 1100 kWh je Schüttraummeter aufweisen, liegen solche aus Pappelholz mit etwa 680 kWh je Schüttraummeter deutlich darunter. Entsprechend müssten, um z.B. den Jahresbedarf eines Mehrfamilienhauses von 44 MWh abzudecken, entweder 40 Schüttraummeter Eiche- und Buche-Hackschnitzel oder 65 Schüttraummeter Pappel-Hackschnitzel bereitgestellt werden.
Herstellung von Holzhackschnitzeln
Für die Herstellung von Holzhackschnitzeln, insbesondere Waldhackschnitzeln sowie Hackgut aus Garten- und Landschaftspflege, kommen mobile oder stationäre Hacker zum Einsatz. Im industriellen Bereich werden auch Zerspaner eingesetzt. Die zur Alterholzzerkleinerung und –aufbereitung eingesetzten stationären Maschinen mit langsam laufenden Wellen und stumpfen Werkzeugen (Brecher, Schredder) erzeugen so genanntes Schredderholz.
Hacker stehen in unterschiedlicher Bauart und mit verschiedenen Leistungsspektren als Scheibenhacker, Trommelhacker oder Schneckenhacker zur Verfügung. Sie werden als selbst fahrende Arbeitsmaschinen oder als Anbau- bzw. Aufbaugeräte für Traktoren und Lastkraftwagen angeboten. Auf Biomassehöfen bzw. auf den Hackplätzen der Heiz(kraft)werke kommen auch stationäre Hacker zur Anwendung. Je nach den regionalen und betrieblichen Gegebenheiten ist die eigene Anschaffung, der überbetriebliche Einsatz in Maschinenringen oder Forstbetriebsgemeinschaften bzw. Waldbesitzervereinigungen oder die Lohndienstleistung durch Forstlohnunternehmen bzw. Baum-/Gehölzpflegeunternehmen zu bevorzugen.48
Die überwiegende Zahl der Betreiber von Kleinfeuerungsanlagen erzeugt die benötigten Hackschnitzel selbst durch Einsatz des eigenen Hackers bzw. durch Inanspruchnahme der Dienstleistung eines Lohnhackers. Es ist demzufolge davon auszugehen, dass Hackschnitzelheizungen vorwiegend in Wohnhäusern und Betrieben im Umfeld der Land-, Forst- und Holzwirtschaft genutzt werden. Eine Evaluierung der im Bundesland Nordrhein-Westfalen geförderten Hackschnitzel-Heizungen ergab, dass sogar 70 % der Betreiber von Hackschnitzelheizungen ihr Hackgut selbst herstellen.
Die Bereitstellung von Holzhackschnitzel erfolgt – je nach Art und Herkunft - auf verschiedenstem Wege und mit einer enormen Spanne von Preis und Qualität. Selbst innerhalb einer Hackschnitzelart, z.B. Waldhackschnitzel, ist die Spanne von Preis und Qualität erheblich (Siehe monatliche Preiserhebungen von CARMEN e.V. (www.carmen-ev.de) für Waldhackschnitzel mit 35 % Wassergehalt).
Ein Vergleich zu anderen Brennstoffen macht deutlich, das Holzhackschnitzel ein vergleichsweise preiswerter Brennstoff sind. Die folgende Grafik verdeutlicht – in Cent je Liter Heizöläquivalent – die Preisentwicklung verschiedener fossiler Brennstoffe und Biobrennstoffe.
Bauarten und Einsatzgebiete von Hackschnitzelfeuerungen
Hackschnitzelfeuerungen zählen zu den automatisch beschickten Biomassefeuerungen. Sie werden in einem breiten Leistungsspektrum ab 15 kW und bis in den höheren 2-stelligen Megawatt-Bereich eingesetzt. Hackschnitzelfeuerungen kommen seit längerem erfolgreich als Heizwerke bzw. Heizkraftwerke im kommunalen und gewerblichen Bereich sowie als Kraftwerke im industriellen Bereich zur Anwendung. Im Zuge der erheblichen Preissteigerungen für fossile Energieträger und der wachsenden Modellanzahl kleinerer Hackschnitzel-Heizungen finden sie seit einigen Jahren auch im Bereich der Ein- und Mehrfamilienhäuser, in der Landwirtschaft und im Garten- und Landschaftsbau zunehmendes Interesse.
Hackschnitzelfeuerungen werden mit unterschiedlichen Feuerungsbauarten bzw. Verbrennungsprinzipien gefertigt. Detaillierte Beschreibungen dazu sind den FNR-Fachbüchern "Handbuch Bioenergie Kleinanlagen" und "Leitfaden Bioenergie" zu entnehmen.
Abb. Hackschnitzelheizung (300 – 500 kW), Detail: Brennraum, Brennstoffzufuhr im Unterschub, Sekundärluftdüsen in der Seitenwand
Im Kleinanlagenbereich fertigen zwei Drittel der Hersteller Hackschnitzelanlagen mit Rostfeuerung, ein Viertel fertigt Unterschubfeuerungen und 12 % bauen Quereinschubfeuerungen ohne Rost ein. Als weitere Varianten bzw. Entwicklungen sind Drehrostfeuerungen (bei größeren Feuerungen), Rüttelroste, Rollroste und Kipproste zu nennen. Mit diesen Entwicklungen wird eine Auflockerung des Glutbetts und somit ein besserer Ausbrand sowie eine bessere Rostentaschung bezweckt. Dies ist insbesondere dann von Relevanz, wenn auch Brennstoffe mit hohem Aschegehalt und geringer Ascheerweichungstemperatur (Schlackebildung) zum Einsatz kommen sollen, wie z.B. Stroh/Strohpellets, Miscanthus, Getreide, Rinde und verunreinigte Hackschnitzel aus Landschaftspflege oder Kompostieranlagen. Am Markt werden solche Anlagen zunehmend nachgefragt.
Eine Hackschnitzel-Heizungsanlage besteht in der Regel aus folgenden Anlagenkomponenten:
• Brennstofflager/-silo mit Befüllvorrichtung und Austragungssystem
• Brennstoffförderung zur Feuerung
• Hackschnitzel-Feuerung/-Heizkessel
• Wärmeabgabesystem, Brauchwasserspeicher und ggf. Pufferspeicher
• Abgasanlage (Schornstein und ggf. sekundäre Rauchgasreinigung)
• Ascheaustragssystem
Kleine Hackschnitzelheizungen werden von den Kunden/Bauherren meist direkt über den Hersteller bzw. Heizungsbauer bezogen und von diesen bzw. in deren Regie samt aller Anlagenkomponenten geplant und installiert. Bei größeren Hackschnitzelheizungen werden meist auf Biomasseanlagen spezialisierte Ingenieurbüros mit der Planung und Umsetzung des Projekts beauftragt.
Bei den in den Jahren 2004/2005 aus dem Marktanreizprogramm geförderten Hackschnitzelheizungen von 15 bis 100 kW handelt es sich in fast allen Fällen um Erstanlagen und nicht um Austausch/Erneuerung einer bereits vorhandenen Hackschnitzelfeuerung. Die Feststellung, dass in 95 % aller Fälle auch eine Raumaustragung (Lagerentnahme) eingebaut wurde, deutet darauf hin, dass bisher keine entsprechende Altanlage vorhanden war und dass Anlagen mit Vorratsbehälter zur manuellen Befüllung keine nennenswerte Bedeutung haben.
Umweltwirkungen von Hackschnitzelfeuerungen
In der Energie- und Klimapolitik der Bundesregierung, die das Ziel einer wirtschaftlichen, sicheren und umweltverträglichen Versorgung verfolgt, wird auch der Biomassenutzung und insbesondere dem Einsatz von Holzhackschnitzeln zur Wärmeversorgung hoher Stellenwert beigemessen. Neben der finanziellen Förderung von Hackschnitzelheizungen und –Heizwerken aus Programmen des Bundesumweltministeriums (www.kfw-foerderbank.de, www.bafa.de ) werden Maßnahmen zur Mobilisierung zusätzlicher, bisher ungenutzter Waldholzpotenziale und zur Erzeugung von Hackschnitzeln in landwirtschaftlichen Kurzumtriebsplantagen gefördert.
Im Rahmen der Studie „Schlüsseldaten Klimagasemissionen - Welchen Beitrag kann die Biomasse zum Klimaschutz leisten?“ ist das Institut für Energetik und Umwelt (IE) Leipzig der Frage nachgegangen, welchen Beitrag die Biomasse zum Klimaschutz leisten und welchen Stellenwert die Biomassenutzung in Strategien zum Klimaschutz einnehmen kann.
Im Ergebnis werden der Wärmebereitstellung mit den verschiedenen auf Holz basierenden Bioenergieträger die geringsten Klimagasemissionen bescheinigt. Die Biomassenutzung in Kleinanlagen weist tendenziell geringere Klimagasemissionen als beim Einsatz in Großanlagen auf. Im Vergleich mit den Wärmebereitstellung auf Basis fossiler Energieträger können mit der Biomassenutzung bis zu 90 % der Klimagasemissionen vermieden werden.
Abb. 9: Klimagasemissionen der Wärmebereitstellung in 2010 Quelle: Endbericht „Schlüsseldaten Klimagasemissionen - Welchen Beitrag kann die Biomasse zum Klimaschutz leisten?“ Institut für Energetik und Umwelt gGmbH im Auftrag der ufop, April 2007
Die Aufarbeitung von Holz zu Scheitholz oder Hackschnitzeln erfordert einen nur sehr geringen Arbeits-, Maschinen- und Energieaufwand. Selbst bei einem etwas höherem Aufwand, wie er für die Erzeugung von Hackschnitzeln aus landwirtschaftlichen Kurzumtriebsplantagen mit Pappeln bzw. Weiden oder für die Erzeugung von Pellets aus Holz oder Stroh erforderlich ist, liegen die Klimagasemissionen der verschiedenen Biomassevarianten um ein vielfaches unter denen der Wärmebereitstellung mittels Öl- und Gasheizungen. Der Unterschied zwischen Groß- und Kleinanlagen bzw. die deutlichen Vorteile der Kleinanlagen sind auf deren wesentlich höhere Effizienz (höhere Kesselwirkungsgrade, höhere Jahresnutzungsgrade) zurückzuführen.
Für den Betrieb von Feuerungsanlagen mit Feuerungswärmeleistungen bis 1000 kW mit Holzbrennstoffen gelten die Bestimmungen der 1. Bundesimmissionsschutzverordnung (1. BImSchV, Kleinfeuerungsanlagen-Verordnung). Moderne Hackschnitzelheizungen zeichnen sich durch sehr hohe Kesselwirkungsgrade aus, die bei modernen Kesseln entsprechend den Messergebnissen der Bauartprüfung im Vollast- und Teillastbereich zwischen 90 und 93 % liegen. Die Schadstoffemissionen von Hackschnitzelheizungen liegen meist sehr deutlich unter den Anforderungen der 1. BImSchV für Staub und Kohlenmonoxid und vielfach sogar unter den strengeren Anforderungen der TA Luft.49
In Abwägung technischer, wirtschaftlicher und sozialer Aspekte können bei Hackschnitzel-Heizwerken z.B. in Ballungsräumen ggf. auch– obwohl es rechtlich nicht erforderlich wäre - zusätzliche Staubfiltereinrichtungen eingesetzt werden, um die Staubemissionen so gering wie möglich zu halten.
Von Transport und Lagerung von Holzbrennstoffen gehen keine besonderen Umwelt- und Gesundheitsrisiken aus. Die Nutzung von Holzhackschnitzeln erfolgt in nachhaltiger Waldbewirtschaftung und in regionalen, geschlossenen Wirtschaftskreisläufen.
Kosten und Wirtschaftlichkeit
Hackschnitzel-Heizungen bestehen aus deutlich mehr Anlagenkomponenten als z.B. Öl- oder Gasheizungen: Hackschnitzelsilo/-lager mit Austragungssystem, Hackschnitzel-Förderanlage, Kessel mit Sicherheitssystem (Rückbrandsicherung, Sicherheitswärmetauscher), Ascheaustragung und ggf. Aschelagerbehälter, ggf. Pufferspeicher. Auch der Platzbedarf für Heizraum und Lager/Silo ist größer. Entsprechend liegen auch die Investitionen in Hackschnitzelheizungen deutlich höher.
Die Evaluierung von aus dem Marktanreizprogramm der Bundesregierung geförderten Hackschnitzelheizungen von 25 bis 100 kW zeigt erhebliche Spannen in den Investitionskosten auf:
Investitionskosten Hackschnitzelheizungen von 25 bis 100 kW
Hackschnitzelfeuerung 100 – 320 Euro/kW
Zubehör-/Installationsteile 10 – 150 Euro/kW
Raumaustragung (ohne Lagerraum/Silo) 10 – 160 Euro/kW
Montage 10 – 80 Euro/kW
Die mittleren spezifischen Investitionskosten gehen mit zunehmender Anlagenleistung zurück. Sie betragen bei einer 35-kW-Hackschnitzelheizung rd. 680 Euro je kW und bei einer 60-kW-Hackschnitzelheizung rd. 450 Euro je kW. Die Kostenstruktur einer Investitionsmaßnahme "Hackschnitzelheizung" ist beispielhaft in der folgenden Abbildung dargestellt:
Kostenstruktur von Hackschnitzel-Heizungsanlagen (15 kW bis 100 kW, Quelle: Evaluierung zum Marktanreizprogramm, ZSW/TFZ 2006)
Auf die Feuerung mit Kessel und Steuerung/Regelung entfallen etwa 67 % der Kosten. Rund 17 % der Kosten entfallen auf die Raumaustragung und Brennstofffördereinrichtung. Weitere Kostenträger sind die Peripherieteile (u.a. Pumpen, Mischer, Rohre, Ausdehnungsgefäße, Verteiler, Armaturen, Entlüftung, Verbrauchsmaterial) mit ca. 13 % und die Montageleistung mit ca. 7 %. Auch der Pufferspeicher ist mit ca. 7 % in Ansatz zu bringen. Nicht berücksichtigt sind hierbei bauliche Maßnahmen für Heizraum, Hackschnitzellager/Silo, Schornstein, hydraulische Einbindung sowie evtl. Planungsleistungen.
Technische sowie Umwelt- und Preisinformationen zu Hackschnitzel-Heizungen sind der gleichnamigen Marktübersicht der FNR zu entnehmen. Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen für Hackschnitzel-Heizungen mit 35 kW und 60 kW Nennleistung stehen in dem von der FNR herausgegebenen Handbuch Bioenergie Kleinanlagen zur Verfügung.
Bei den Biomasseanlagen sind höhere Investitionskosten und somit höhere jährliche Kapitalkosten im Vergleich zu Öl- oder Gaskesseln gegeben. Allerdings werden die höheren Kapitalkosten insbesondere bei Hackschnitzelheizungen – je nach Brennstoffverbrauch - durch die geringeren Brennstoffkosten oft aufgewogen. Die Brennstoffkosten als wesentliche verbrauchsgebundene Kosten bestimmen das Ergebnis der Wirtschaftlichkeitsberechnung maßgeblich. Hackschnitzelheizungen erweisen sich damit in vielen Wärmeversorgungsaufgaben als wirtschaftlich.
Tradução - inglês Wood-fired heating¹
Using wood for heating purposes¹ is proving increasingly popular in private households in Germany². You may be surprised to know³ that logs, wood briquettes, pellets or wood chips are used to provide the heating in nearly a quarter of all German homes.
For the most part, this involves⁴ using individual heating appliances such as wood burning stoves, ceramic stoves, etc. to heat individual rooms. However, nearly 20% of the households where wood is used for heating have wood-fired central heating (wood gasification boilers, pellet-fired central heating, wood chip burners, etc), which also provides hot water.
There are in total around 15 million homes with wood-fired heating,5 approximately 1 million of which have central heating systems, and this figure is on the increase. This means that, of the around 30 million small-scale heating systems in Germany, every second one uses a wood burner. It is not only rising prices for fossil fuels that have led to the increase in the number of these highly efficient, low emission wood-fired central heating systems, but also the availability of government grants6 for purchasing environmentally-friendly wood burners.7 By the end of 2010, almost 140,000 pellet burners had been installed in homes in Germany.
Fireplaces for individual rooms, such as wood burning stoves and wood burners, have the largest market share in terms of numbers; the versions of these appliances which can provide water for use in central heating systems are also increasingly in demand and available on the market.
Funding provided by the German government8 through their policy guidelines to promote schemes which use renewable energies in the heating market (Richtlinien zur Förderung von Maßnahmen zur Nutzung Erneuerbarer Energien im Wärmebereich) have had a positive influence on the development of the market for efficient and environmentally-friendly pellet stoves, pellet-fired central heating systems, wood chip burners and wood gasification boilers.
Alongside wood chip burners, larger pellet burners are also increasingly being used to heat municipal and commercial properties and in the construction of properties for rent.
Every year in Germany around 25 million solid cubic metres of wood in the form of logs, wood chips, pellets and briquettes are used. Over 22 million solid cubic metres of this are logs sourced from forests, often by people collecting it themselves, which makes logs the most common type of wood fuel used. However, the wood people use from their own gardens and collect from countryside maintenance, as well as untreated scrap wood and leftover wood from sawmills, and wood briquettes and wood chips from logging residue represent a substantial percentage of the wood used.
The wood pellet sector is recording highly satisfactory growth rates. Using wood pellets as a source of fuel for modern boilers and burners is efficient and causes few pollutant emissions.9
Logs and wood briquettes
Logs can be used to fuel individual fire places heating a single room and central heating systems. The traditional distinction includes in the first place open fire places and fireplaces with fitted wood burners, wood burning stoves, slow combustion stoves, ceramic stoves and wood stoves with heat storage modules, all of which can be used to heat individual rooms in the home. In the timber-processing sector slow combustion stoves are also used in the workplace. The thermal output of individual heating appliances, in accordance with their purpose in the home, is for the most part in the region of 4 to 15 kW; appliances with outputs of up to 50 kW are occasionally available. Wood briquettes which are produced from left-over wood from the timber-processing industry are also used to fuel fire places in individual rooms.
Central heating boilers which are fed manually with logs10 can be connected to a central heating system which circulates water in radiators to heat the whole home or building. From the point of view of their principle of combustion, low efficiency wood boilers and wood gasification boilers are quite different. The low efficiency wood boiler11 works on the principle of burning from the top. Similar to manually-fuelled fire places in individual rooms, this type of boiler has a relatively low heating efficiency and relatively high levels of dust and carbon monoxide emissions. Wood gasification boilers work on the principle of lower or lateral combustion. In this case, rather than the flame burning up through the fuel layer, the wood is gasified in the fire box and the wood gases produced are fed off to the side or from below and are burned in a separate combustion chamber. Wood gasification boilers are highly practical. Combustion is very uniform and the boiler does not need to be refuelled at frequent intervals.12 Depending on its capacity, the heating system needs to be fitted with an appropriate buffer tank to temporarily store any heat generated by the wood burner which cannot be used immediately in the heating system.13 Usually a combination storage tank is used, which supplies heating water and domestic hot water, or separate heating and hot water storage tanks can be installed. This type of system is often supplemented by a solar system for heating hot water in the summer months or for backup heating in the transition period between seasons.
In the past, central heating systems were usually installed in the cellar or in a boiler room, but technological developments over recent years have meant that today’s central heating systems (or burners which are used to heat the central heating system) are also located in the living area of the home. In addition to one firm which supplies wood gasification boilers designed to be set up in the living area, various other firms supply wood burners and stoves which give off part of the heat in the room where they are installed, while the greater part of the heat is fed into the central heating system or a buffer or hot water storage tank. There are wood gasification boilers on the market with an output of up to 200 kW.
In order to safeguard the environment, protect health and keep emissions low we recommend that you buy only a wood burning appliance which has low emissions and a high efficiency level;14 this should then be installed and started up by a professional who specialises in the field of wood heating.
In the area of wood burning stoves, the German certificates “DINgeprüft”, or “DINplus”, meaning approved by the German Institute for Standardisation,15 indicate that the appliance conforms to standards or is an appliance with relatively low emissions comparable to what is required by the standards (see the German Institute for Standardisation website: www.dincertco.de).16
As regards log-fired boilers, we recommend that you buy a wood gasification boiler which is eligible for funding under the Market Incentive Programme for Renewable Energy (see the website of the Federal Office of Economics and Export Control – Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle: www.bafa.de).
You can find more information about wood gasification boilers and their technical and environmental features on the Bioenergy database of the FNR (www.bio-energie.de) and in the leaflet published by the FNR entitled “Market Overview for Wood Gasification Boilers” (Marktübersicht Scheitholzvergaserkessel).
What are wood pellets?
Wood pellets come from dried natural residual wood (sawdust, wood shavings, logging residue) which has been compressed into standardised cylindrical-shaped pieces about 6 mm in diameter and 10 to 30 mm long. They are produced by compressing the wood under high pressure without using any chemical compacting agents and have a calorific value of approximately 5 kWh/kg. The energy content of one kilogram of pellets is therefore equivalent to that of about half a litre of heating oil.
DIN 51731 ÖNORM M7135 DINplus
Diameter (D) 4 to 10 mm 4 to 10 mm -
Length < 50 mm < 5 x D < 5 x D
Unit density > 1.0 kg/dm³ > 1.2 kg/dm³ > 1.2 kg/dm³
Calorific Value 17.5 – 19.5 MJ/kg >18 MJ/kg >18 MJ/kg
Moisture content < 12% < 10% < 10%
Ash content < 1.5% < 0.5% < 0.5%
Dust - < 2.3% < 2.3%
Binding material - < 2% < 2%
Sulphur content < 0.08% < 0.04%
francês para inglês: Hazard report on power station General field: Outra Detailed field: Energia/geração de energia
Texto de origem - francês 3.6 RISQUES LIES AU STOCKAGE DES HYDROCARBURES
Le réservoir de stockage d’hydrocarbures (2 500 m3 de FOD) est localisé en bordure Ouest du terrain. Il est installe à l’intérieur d’une cuvette de rétention d’une capacité utile de 2700 m3. Cette rétention est destinée à recueillir et contenir un déversement accidentel de la totalité de la capacité de stockage, ainsi que les eaux d’extinction d’incendie en cas de sinistre.
Le risque de feu de nappe représente le risque majeur envisageable pour le parc de stockage.
3.7 RISQUE DE POLLUTION DE L’EAU
3.7.1 Recensement des produits liquides toxiques
Les produits liquides présents dans l’établissement susceptibles de causer une pollution de l’eau sont essentiellement constitués par les hydrocarbures.
En effet, les huiles de lubrification des moteurs et des alternateurs, ainsi que les détergents utilisés pour le lavage des moteurs représentent des volumes de très faible importance, ces produits seront stockés dans des cuvettes de rétention au sein de l’atelier mécanique.
3.7.2 Identification des causes d’accident
Une pollution des eaux peut être causée par les facteurs qui sont inventoriés ci-dessous :
une erreur de manipulation sur les vannes manuelles,
la défaillance d’un matériel entrainant une fuite de liquide. La défaillance peut avoir lieu sur le parc de stockage des hydrocarbures ou sur un circuit sous pression et peut avoir plusieurs origines :
une usure prématurée d’un constituant (usure mécanique, corrosion),
une rupture liée à une surpression,
une brèche dans un réservoir suite à un accident.
une détérioration accidentelle du matériel suite à des travaux, une collision ou une chute d’objet quelconque.
3.7.3 Mesures préventives
Le réservoir et canalisations associées sont situés à l’intérieur d’une cuvette de rétention.
Les effluents recueillis dans la cuvette seront dirigés vers la station de traitement des eaux usées industrielles.
3.8 RISQUE DE POLLUTION DE L’AIR
3.8.1 Gaz de combustion
En fonctionnement normal, le seul type de rejet à l’atmosphère de l’établissement est constitué des gaz d’échappement des moteurs.
Les impacts de ces rejets atmosphériques sont développés dans la Partie IV (« Etude d’Impact ») du présent dossier.
Une défaillance des installations serait sans conséquence sur les émissions de gaz de la centrale et n’entraînerait pas de pollution accidentelle. Une panne ou un mauvais réglage des moteurs entraînant une mauvaise combustion peut ponctuellement générer une légère augmentation des quantités de polluant rejetés.
3.8.2 Fumées d’incendie
Les fumées qui accompagneraient un incendie sur le stockage d’hydrocarbures dégageraient des polluants identiques à ceux des gaz de combustion (SO2, NOx. CO) en grande quantité.
3.9 DANGERS LIES A LA PRODUCTION ELECTRIQUE
Les transformateurs sont isolés dans un bain d’huile. Le diélectrique n’est pas du pyralène. Un incendie au niveau des transformateurs ne serait pas générateur de produits toxiques et en particulier de dioxine. Les transformateurs sont situés au sein du package abritant les moteurs.
Tradução - inglês 3.6 RISKS RELATED TO STORING HYDROCARBONS
The reservoir for storing hydrocarbons (2,500 m³ of FOD) is situated on the western boundary of the site. It is housed inside a retention basin with a useful capacity of 2,700 m³. This retention basin is designed to collect and contain any accidental spillage of the total storage capacity, as well as provide the water needed to put out a fire in the case of an emergency.
The risk of pool fires is the main conceivable hazard for the storage facility.
3.7 RISK OF WATER POLLUTION
3.7.1 Identification of toxic liquid products
Hydrocarbons are the main liquid substances on the premises which could potentially cause water pollution.
Only small quantities of engine or alternator lubricating oil or of the detergent used to wash the engines are , in fact, kept on site and these are stored in retention basins in the mechanical workshop.
3.7.2 Potential causes of accidents
Water pollution could be caused by the following factors:
• an error in handling the manual valves,
• the failure of material which results in liquid leaking out. This failure could take place in the hydrocarbon storage facility or in a circuit under pressure and could have a number of causes:
premature wear of a component (mechanical wear or corrosion),
a rupture due to excessive pressure,
a breach in a reservoir following an accident.
• the accidental deterioration of material following any work carried out, a collision or any falling object.
3.7.3 Preventative measures
The reservoir and associated flow lines are situated inside a retention basin. Any effluents collected in this basin are sent to the industrial wastewater treatment plant.
3.8 RISK OF AIR POLLUTION
3.8.1 Combustion gases
When the plant is working normally, the only waste product which is emitted into the air are the exhaust fumes from the engines.
The impact of these waste products in the air is discussed in Part IV (“Analysis of Impact”) of this report.
Any failure of the installations would not affect the gas emissions of the plant and would not result in accidental pollution. Engine breakdown or a maladjusted engine causing bad combustion could temporarily cause a slight increase in the quantity of pollutants emitted.
3.8.2 Smoke caused by fire
The smoke which would accompany a fire in the hydrocarbon storage facility would cause pollutants identical to those found in combustion gases (SO₂, NOx , CO), but would occur in large quantities.
3.9 HAZARDS RELATED TO THE PRODUCTION OF ELECTRICITY
The transformers are isolated in an oil bath. The dielectric fluid does not contain PCBs. A fire in the area of the transformers would not generate toxic substances or, in particular, dioxins. The transformers are situated in the unit which houses the engines.
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Environment/sustainable energy resources
General medical/pharmaceutical.
I worked for a number of years in a business environment in the fields of education management and tourism.
I hold an MA in Technical and Specialised Translation from the University of Westminster and completed my MA translation project (6,000 words) from German into English on the topic of renewable energy resources.
I am an Associate of ITI.
Palavras-chave German, French, Italian, Portuguese translation, business, marketing, tourism, environment, human resources, education. See more.German, French, Italian, Portuguese translation, business, marketing, tourism, environment, human resources, education, medical. See less.
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