18 Oktober 2010, Zagreb (CRO) Qualitätssicherung bei Holzbrennstoffen in Theorie und Praxis Mag....
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18 Oktober 2010, Zagreb (CRO)
Qualitätssicherung bei
Holzbrennstoffen in Theorie und
Praxis
Mag. Thomas Loibnegger Referat für Energie und Biomasse
Seite 2
Welchen Schüttraummeter Waldhackgut würden
Sie kaufen?
708 kWh / Srm 1.014 kWh / Srm
+ 43 %
Seite 3
Holzart
Rindenanteil
Verunreinigungen (z.B. Sand, Erde,…)
Wassergehalt
Dimension und Form
Brennstoffqualität
Seite 4
Streuung der Holzdichte in Abhängigkeit vom
Standort und Wuchsraum
300 300 320
400
490
390
540
410
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640
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MinimumMaximum
Seite 5
Relativer Heizwertvergleich nach Volumen [m³]
und Gewicht [kg]
Seite 6
Waldhackgut (fein)
1 Srm Fichte/Tanne 750 kWh
1 Srm Lärche 960 kWh
1 Srm Kiefer 879 kWh
1 Srm Buche/Eiche 1.057 kWh
Heizwertäquivalente (Öl – Holz)
Energiegehalt von Energieholz
1 rm Holz 1,75 Srm Hackgut
1 fm Holz 2,50 Srm Hackgut
1 rm Holz 1,75 Srm Hackgut
1 fm Holz 2,50 Srm Hackgut
5 – 6 rm Laubholz (Hartholz)
7 – 8 rm Nadelholz (Weichholz)
13 – 14 Srm Fichtenhackgut
5 – 6 rm Laubholz (Hartholz)
7 – 8 rm Nadelholz (Weichholz)
13 – 14 Srm Fichtenhackgut
1.000 l Heizöl
Seite 7
Heizwert (Hu) von Holz pro kg in Abhängigkeit
vom Wassergehalt (%)
Scheitholz trocken (2 Jahre Lagerung)
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Abhängigkeit im Energiegehalt je Schüttraummeter von
Standort, Baumart, Stückigkeit und Wassergehalt
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W 35G30
W 40G30
W 45G30
W 50G30
Wuchsbedingung Baumart Stückigkeit Wassergehalt
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Seite 9
CEN - Europäischen Komitee für Normung
Reduktion von Handelsbarrieren; Definition eines einheitlichen Rahmens
5 Arbeitsgruppen der CEN-TC 335 „feste Biobrennstoffe“ regeln:
Terminologie, Spezifizierung und Klassierung von Biobrennstoffen
Probenahme und Probenaufbereitung
physikalische, mechanische und chemische Prüf- und Analyseverfahren
Qualitätssicherung von Biobrennstoffen
27 Normen
Erarbeitung der Normenreihe EN 14961 „Feste Biobrennstoffe – Brennstoffspezifikationen und –klassen“
CEN-TC 335 „feste Biobrennstoffe“
Seite 10
Einzelnormen für Teilbereiche vorhanden
Hackgut (ÖNORM M7133)
Pellets (ÖNORM M7135, DIN 51731, PelletGold,…)
keine einheitliche Europäische Norm
EN 14961 „ „Feste Biobrennstoffe – Brennstoffspezifikationen und -klassen“
EN 14961-1 Spezifikationen und Klassen
prEN 14961-2 Pellets
prEN 14961-3 Briketts
prEN 14961-4 Hackgut
prEN 14961-5 Scheitholz
prEN 14961-6 Pellets aus nichtholzartigen Brennstoffen
Normung biogener Brennstoffe
Seite 11
Einheitlicher Rahmen für die Qualitätssicherung
Abbau von Handelsbarrieren
International vergleichbare Zertifizierung
Standardisierung Voraussetzung für Automatisierung
Garantie der Qualität durch Kontrolle/Zertifizierung
Stärkung des Kundenvertrauens
Normierung von biogenen Brennstoffen
Seite 12
Deutliche Qualitätsunterschiede am Markt
Qualitätsunterschiede für den Laien nicht erkennbar
Keine garantierte Mindestqualität ohne Produktnormen
Preise für den Endkunden nicht direkt vergleichbar
Erhöhte Gefahr von Störungen in der Heizanlage (speziell kleiner Anlagen)
Erschwerung der Vertragsgestaltung (z.B. Hackgutliefervertrag)
Negative Auswirkungen ohne normative Vorgaben
Seite 13
Unterscheidung von Brennstoffen untereinander und Abgrenzung von fossilen Energieträgern
Definition klarer und eindeutiger Klassifikations-Prinzipien
Qualität durch Norm und Kontrolle (Verifizierung der Produzenten- bzw. Händlerangaben)
Effizientes Werkzeug für Biobrennstoff-Handel
Grundlage für die Herstellung von Bio-Brennstoffen sowie Heizanlagen (Betriebs- und Bedienungsanleitung/Gewährleistung!)
Basis für gesetzliche Regelungen
Zielsetzungen des Normvorhabens
Seite 14
Scheitholz – Produktion & Lagerung
Seite 15
Scheitholzerzeugung
Seite 16
Verbesserung der Lagerfähigkeit
Erhöhung der Energiedichte
Verringerung des Transportgewichtes
Reduktion des Aschegehaltes und der Emission
Verbesserung des Anlagenwirkungsgrades
Verringerung der Transportkosten – Logistik
Positive Effekte der Scheitholztrocknung
Seite 17
Erzeugung – Scheitholz
Seite 18
Hackguterzeugung
Seite 19
Wassergehalt (W)
Anteil des im Brennstoff enthaltenen Wassers, angegeben in % der Masse, bezogen auf die Masse des wasserhaltigen Brennstoffes
Holzfeuchte (U)
Anteil des im Holz enthaltenen Wassers, angegeben in % der Masse bezogen auf die Masse des wasserfreien Holzes
Wassergehalt hat Einfluss auf:
Schimmelpilzbildung & Substanzabbau
Verbrennung
Gewicht (Transport)
Handling
Wassergehalt (W)
Seite 20
ÖNORM M7133 EN 14961:2010-1
Klasse Grenze Bezeichnung Klasse Grenze
W20 < 20 % lufttrocken M10 ≤ 10
W30 20 – 30 % lagerbeständig M15 ≤ 15
W35 30 – 40 %beschränkt lagerbeständig
M20 ≤ 20
W40 35 – 40 % feucht M25 ≤ 25
W50 40 – 50 % erntefrisch M30 ≤ 30
M35 ≤ 35
M40 ≤ 40
M45 ≤ 45
M50 ≤ 50
M55 ≤ 55
M50+ > 55, Maximalwert muss angegeben werden
Wassergehalt (Masse-% im Anlieferungszustand)
Seite 21
Analyseverfahren Wassergehaltsbestimmung (I)
Direkte Verfahren Vorteil Nachteil
Darrschrankverfahren Normverfahren, hoheSelektivität, einfach
Zeitaufwendig (>24 h),teurere Investitionen fürdie Analysegeräte
Heißluftofen Schnell (15 min) Material muss starkzerkleinert werden,teure Geräte
Infrarot-Trocknung Kurze Messzeit(3 – 30 min)
Teuer, Material mussvorzerkleinert werden
Mikrowellentrocknung Gut geeignet fürkleinförmiges Material,schnell (2 – 20 min)
Teuer, Material muss inder Regel vorzerkleinertwerden
Seite 22
Analyseverfahren Wassergehaltsbestimmung (II)
Indirekte Verfahren Vorteil Nachteil
ElektrischeWiderstandsmessung
schnell, Analysegerätegünstig
Eingeschränkt auf denBereich < 20 % WG,abhängig von Holzart,Temp., Messsp. etc.
Kapazitives Verfahren schnell, Analysegerätegünstig
abhängig von Holzart,Temperatur,Homogenität, etc.
Mikrowellenabsorption schnell, genauer alskapazitive Verfahren
Analysegeräte teurer
Infrarotreflexion schnell Teuer, Kalibrierungnotwendig, Problem beiInhomogenität
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Kapazitives Verfahren
Beispiel: Abrechnung nach Gewicht
Ein Kübel mit 50 Liter Hackgut wird auf eine Waage gestellt. Die Waage zeigt ein Gewicht von 10,08 kg an.
Bei 1 Srm (1.000 Liter) entspricht dies einem Gewicht von (20 x 10,08 =) 210,6 kg. D. h. um 1 Tonne zu erhalten, benötigt man (1000/210,6kg =) 4,96 Srm Hackgut.
In einem Feuchtemessgerät wird der Wassergehalt der Lieferung ermittelt.Diese Messung ergibt einen Wassergehalt von 21%. Der Listenpreis pro Tonne Waldhackgut mit einem Wassergehalt von 21% beträgt € 93,22.
D. h. der Lieferant erhält pro 4,96 Srm € 93,22 bzw. 18,8 € pro Srm.
Seite 24
Größenklassen nach ÖNORM M 7133Holzhackgut für energetische Zwecke – Anforderungen und Prüfbestimmungen
Hackgut-Grössenklasse
Gesamtmasse 100 % G 30 fein
G 50 mittel
G 100 grob
Grobanteil max. 20 %
Querschnitt max. 3 cm² 5 cm² 10 cm²
Länge max. 8,5 cm 12 cm 25 cm
Grobsieb-Nenn-Maschenweite
16 mm 31,5 mm 63 mm
Hauptanteil 60 % bis 100%
Mittelsieb-Nenn-Maschenweite
2,8 mm 5,6 mm 11,2 mm
Feinanteil (inkl. Feinstanteil) max. 20 %
Feinsieb-Nenn-Maschenweite 1 mm 1 mm 1 mm
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Klasse Hauptfraktion(> 75 % der Masse) in mm
Feinfraktion(< 3,15 mm)
in % der Masse
Grobfraktion(max. Teilchenlänge in mm und Querschnitt in cm²)
P16 A 3,15 mm ≤ P ≤ 16 mm ≤ 12 % ≤ 3 % > 16 mm; alle < 31,5 mm; [1 cm²]
P16 B 3,15 mm ≤ P ≤ 16 mm ≤ 12 % ≤ 3 % > 45 mm; alle < 120 mm; [1 cm²]
P45 A 8 mm ≤ P ≤ 45 mm ≤ 8 %≤ 6 % > 63 mm und max. 3,5 % > 100mm; alle < 120 mm; [5 cm²]
P45 B 8 mm ≤ P ≤ 45 mm ≤ 8 %≤ 6 % > 63 mm und max. 3,5 % > 100mm; alle < 350 mm; [5 cm²]
P63 8 mm ≤ P ≤ 63 mm ≤ 6 % ≤ 6 % > 100 mm; alle < 350 mm; [10 cm²]
P100 16 mm ≤ P ≤ 100 mm ≤ 4 % ≤ 6 % > 200 mm; alle < 350 mm; [18 cm²]
Größenklassen nach EN 14961-1:2010Europäische Norm für feste Biobrennstoffe
P16 A, P16 B und P45 A = nicht industrielle Nutzung / P45 B, P63, P100 = industrielle Nutzung
Klasse A = Holz aus Vollbäumen, Waldrestholz, Reste von chemisch unbehandelten Industrieholz / Klasse B = Holz aus Landschaftspflege und Kurzumtrieb
Seite 26
Schüttdichte
ÖNROM M 7133 EN 14961-1:2010
Klasse
Grenzwert (kg TS/m³)
Bezeichnung Klasse Grenze
S 160 < 160 geringe Schüttdichte(Fichte, Tanne, Pappel,Weide)
BD150 >= 150
S 200 160 - 199 mittlere Schüttdichte(Kiefer, Lärche, Birke, Erle)
BD200 > =200
S 250 > 200 hohe Schüttdichte(Buche, Eiche, Robinie)
BD250 >=250
BD300 > =300
BD350 >= 350
BD400 >=400
BD450 >=450
BD450+ >450
Seite 27
Aschegehalt(Masse-%, wasserfreie Bezugsbasis)
ÖNORM M 7133 EN 14961-1:2010
KlasseAschegehalt
[%]Bezeichnung Klasse
Aschegehalt [%]
A0,5 ≤ 0,5Hackgut mit geringen Rindenanteil
A0,5 ≤ 0,5
A2,0 ≤ 1,5Hackgut mit hohen Rindenanteil
A0,7 ≤ 0,7
A1,0 ≤ 1,0
A1,5 ≤ 1,5
A2,0 ≤ 2,0
A3,0 ≤ 3,0
A5,0 ≤ 5,0
A7,0 ≤ 7,0
A10,0 ≤ 10
A10,0+ > 10,0
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EN 14961-1:2010
Dimension / Stückigkeit
Wassergehalt
Aschegehalt
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EN 14961-1:2010
Stickstoffgehalt
Chlorgehalt
Quelle: www.eubionet.net (2010)
Seite 30
EN 14961-1:2010
Schüttdichte
Ascheschmelzpunkt
Heizwert (Hu)
Quelle: www.eubionet.net (2010)
Seite 31
EN 14961-1:2010
Quelle: www.eubionet.net (2010)
Seite 32
Normreihe EN 14961 ist im land- und forstwirtschaflichen Bereich derzeit noch völlig unbekannt
ÖNORM M 7133 ist bekannt; oft sind jedoch nur Auszüge aus der Norm bekannt (z.B. Wassergehaltsklassen)
Normen kommen in Lieferverträgen zur Anwendung, ohne dass sie hinreichend bekannt sind
Normierung und Zertifizierung als Kundenbindungsinstrument
Europäische Norm als Regelwerk für den länderübergreifenden Ein- und Verkauf von Holzbrennstoffen (Problem Hackgut und Scheitholz)
Kosten der Normierung!
Die Praxis der Norm
Seite 33
Qualitätssicherung von Hackgut
Seite 34
Qualitätssicherung – Falscher Lagerplatz
Seite 35
Qualitätssicherung – Störstoffe
Seite 36
Qualitätssicherung – problematisches Rohmaterial
Seite 37
Qualität und Herkunft des Hackgutes laut Norm (z.B. ÖNORM M7133, EN 14961)
Festlegung von Qualitätskriterien (Wasser- u. Aschegehalt, Stückgröße, usw.)
Anteil (%) an Waldhackgut, Sägenebenprodukte, Landschaftspflegeholz
Qualitätskontrollen (z.B. laut Norm)
Vergütung / Verrechnungsmethode
Wertsicherung Ölpreis-, Energieholzpreis-, Verbraucherpreisindex bzw. Mischindices (Praxis üblich)
Abrechnung und Zahlungsmodalitäten
Rücknahme der Asche
Vertragslaufzeit und Kündigungsfristen
Haftungen
…
Bestandteile Hackgutliefervertrag
Seite 38
(1) Abrechnung nach Schüttraummetern
(2) Abrechnung nach Gewicht und Wassergehalt
(3) Abrechnung nach erzeugter Energie (kWh)
Abrechnungsarten
Seite 39
Vorteile
Einfache Bestimmung des Volumens (oder auch nicht?)
Abrechnung von Teilmengen nach einzelnen Lieferanten möglich
Nachteile
Wo ist ein Srm ein Srm (Auf der Waldstraße oder im Werk?)
Keine Sicherheit über den Energieinhalt (Wassergehalt, etc.)
Kein Anreiz für Optimierung des Energiegehalts der Anlieferung
Zahlreiche Konflikte wegen unterschiedlicher Lieferqualitäten
Abrechnung nach Volumen (Schüttraummeter)
Seite 40
Vorteile
Unabhängig von Holzart und Schüttdichte, Wassergehalt
Kostengünstige Methode
Standardmethode bei vielen Wärmekunden
Nachteile
Abhängig vom Jahresnutzungsgrad der Anlage
Schwierig bei mehreren Lieferanten
Unsicherheit bei Umrechnungsfaktoren
Geringe Verbreitung bei vielen Unternehmen der Holzwirtschaft
Abrechnung nach erzeugter Energie (€/kWh)
Seite 41
Vorteile
Unabhängig von Holzart und Schüttdichte
Hohe Genauigkeit bezüglich Energiegehalts
Wenig Konflikte auf Grund gerechter Abrechnung der gelieferten Qualität
Erhöhung der Motivation zur Optimierung des Energieinhaltes der Lieferungen
Nachteile
Messung von Gewicht und Wassergehalt notwendig!
Errechnung des Trockengewichts erforderlich
Höherer Zeit- und Kostenaufwand (Bestimmung des Wassergehaltes)
Abrechnung nach Gewicht und Wassergehalt
Seite 42
Biomassehöfe in der Steiermark
“landwirtschaftliche Tankstelle” für biogene Brennstoffe
Mobilisierung von Energieholz (Industrie-, Säge- und Energieholz)
verkauf von Waldhackgut, Scheitholz, Holzpellets, Heupellets, Maisspindel, Pflanzenöl, Biodiesel,…)
Breites Angebot:
- Qualitätsbrennstoffe
- Energiedienstleistungen (e.g. Energie-Contracting)
- Ganzjährige Verfügbarkeit
- Regionalität
Seite 43
Biomassehöfe in der Steiermark
Waldhackgut 65.000 Srm
Scheitholz 2.500 rm
Rohenergie 53.700 MWh
Öl-Äquivalent 5.370.000 l
CO2-Reduktion 14.300 t
Umsatz/a ~ € 1.6 Mio.
Investitionen ~ € 3.5 Mio.
Green Jobs ~ 15 – 20 + Sicherung bestehender Jobs
Seite 44
Waldstein 2006
Seite 45
Pölstal 2008
Seite 46
Hartbergerland 2009
Seite 47
Biomassehof Hartbergerland
Produktion nach ÖNORM, künftig nach ÖNROM EN 14961
Verrechnung nach Gewicht und Wassergehalt Brückenwage Messgeräte für Wassergehaltsbestimmung
Natürliche Vortrocknung des Energieholzes
Qualitätsscheitholz (w<20%)
Bedarfsgerechte Hackgutqualität Heizwerke Kleinfeuerungsanlagen (Qualitätshackgut)
Seite 48
Einfluss des Niederschlages auf den Wassergehalt
von Energieholz
Seite 49
Einfluss des Niederschlages auf den Wassergehalt
von Energieholz
Seite 50
Hackgutverkauf nach Energiegehalt (Kiefer)
Für den Rohenergiepreis werden 2 Cent/kWh angesetzt
Rohenergiegehalt (kWh) = 5 - 0,06 x Wassergehalt (%)
Wassergehalt [%] Rohenergiegehalt [kWh] Cent je kg € je Srm
10 4,7 9,4 20,07
15 4,4 8,8 19,33
20 4,1 8,2 18,57
25 3,8 7,6 16,03
30 3,5 7,0 17,80
35 3,2 6,4 17,54
Seite 51
Welchen Schüttraummeter Waldhackgut würden
Sie kaufen?
€ 17 / Srm € 25 / Srm
+ € 8
Seite 52
Schüttraummeter ist nicht gleich Schüttraummeter
mit 186 kg mit 276 kg
Seite 53
Qualität hat ihren Preis
Bedarfsorientierter Einsatz von unterschiedlichen Brennstoffqualitäten
Aktive Qualitätssicherung über die gesamte Wertschöpfungskette betreiben
Geeignete Abrechnungsvarianten wählen
Einschlägige Normen bzw. Qualitätskriterien in Lieferverträgen regeln
Im Streitfall Analyse und Beprobung durch ein unabhängiges Labor
Effizienter Einsatz von biogenen Rohstoffen -> Nutzung von Biomasse ist nicht per se ökologisch Nachhaltig
Zusammenfassung
Seite 54
Danke für ihr Interesse!
Kontakt & Informationen
Thomas Loibnegger
Energie und BiomasseT: +43 316 8050 [email protected]
Landwirtschaftskammer SteiermarkHamerlinggasse 38010 Graz Austria www.lk-stmk.at