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Hackgutnormung – Theorie und Praxis /Produktionskosten Hackgut und Brennholz

Ing. Martin MayerLandwirtschaftskammer Kärnten, GF Biomasseverband Kärnten / GF Biogas Kärnten

Hackgutnormung – Theorie und Praxis

Normung für Waldhackgut

� Energieholzbedarf

� Energieholzmarkt

� Aktuelle Normen

� Vergleich der neuen Normen

� Projekt CHIP CLASS – Praktische Anwendung der Normen

� Kosten Hackgut- und Brennholzproduktion

Hackgutnormung, Ing. Martin Mayer

Energieholzbedarf und Energieholzkosten

Waldhackgutnormen –Holzbedarf für energetische Verwertung in Österreich


Waldhackgutnormen –Erlöse in € / fm für Durchforstungssortimente frei Straße


Normenüberblick

Normen - Überblick

ÖNORM M 7133 / 1998

�Holzhackgut für energetische Zwecke – Anforderungen und Prüfbestimmungen

ÖNORM EN 14961-1 / 2010�Feste Biobrennstoffe – Brennstoffspezifikationen und Klassen

� Teil 1: Allgemeine Anforderungen

ÖNORM EN 14961-4 / 2011�Brennstoffspezifikationen und Klassen

� Teil 4: für nicht industrielle Verwendung

ÖNORM C 4005 / 2013?�Holzhackgut und Schredderholz für die energetische Verwertung in Anlagen >

500 kW – Anforderungen und Prüfbestimmungen


Waldhackgutnormen –geltende aktuelle Normen für (Wald)Hackgut

ÖNORM M 7133 (1998)� Holzhackgut für energetische Zwecke

� Vorbild für Biobrennstoffnormung in EU

� Korngrößenklassen G30, G50, G100, Grobanteil max. 250 mm

� Feingutanteil < 2,8 mm, max. 20 %

� Wassergehalt < 20 bis < 50 %

Nicht mehr gültig



ÖNORM EN 14961-1 (2010)� Allgemeine Anforderungen an feste Biobrennstoffe

� Definition für Herkunftsmaterial bis fertige Brennstoffe

� Breiter, flexibler Rahmen für alle Energieholzvarianten in der EU

� Ergänzung durch spezielle Produktnormen vorgesehen

� Holzhackgut

� Partikelgröße in 6 Stufen von P16A bis P100,

Grobanteil max. 350 mm

� Feingutanteil < 3,15 mm, je nach Partikelgröße

Hauptanteil max. 4 – 12 %

� Wassergehalt 10 bis > 55 %


Klassifizierungstabelle für Herkunft und Quelle des Rohmaterials gem. ÖNORM EN 14961-1, Tabelle 1

1 Holzartige Biomasse

1.1 Wald- und Plantagenholz, anderes erntefrisches Holz

1.1.1. Vollbäume ohne Wurzeln

1.1.1.1 Laubbaumholz

1.1.1.2 Nadelbaumholz

1.1.1.3 Kurzumtriebs-Plantagenholz

1.1.1.4 Büsche

1.1.1.5 Definierte und undefinierte Mischungen

1.1.2 Vollbäume mit Wurzeln

1.1.2.1 Laubbaumholz

1.1.2.2. Nadelbaumholz


1.1.2.4 Büsche






1.1.3 Stammholz 1.1.3.1 Laubbaumholz



1.1.4 Waldrestholz 1.1.4.1 Frisch/Grün, Laubbaumholz (mit Blätter)

1.1.5.1 Frisch/grün, Nadelbaumholz (mit Nadeln)

1.1.4.3 Trocken, Laubbaumholz

1.1.4.4 Trocken, Nadelbaumholz

1.1.4.5 definierte und undefinierte Mischungen





1.1.5 Stümpfe / Wurzeln 1.1.5.1 Laubbaumholz



1.1.5.4 Büsche


1.1.6 Rinde (aus forstwirtschaftlicher Tätigkeit)

1.1.7 Sortiertes Holz aus Gärten, Parks, der Straßenrandpflege, Wein- und Obstgärten

1.1.8 Definierte und undefinierte Mischungen

1.2 Industrie – Restholz

1.3 Gebrauchtholz

1.4 Definierte und undefinierte Mischungen



ÖNORM EN 14961-4 (2011)� Produktnorm – Hackgut für kleine Anlagen < 500 kW

� Störungsanfällige Fördereinrichtungen

� Einfachere Verbrennungssteuerung

� Partikelgröße P16A bis P45, Grobanteil max. 120 mm

� Wassergehalt max. 35 %


ÖNORM C 4005

Titelmasterformat durch Klicken bearbeitenC 4005 - normativHerkunft C1, C2, C3, C4 (Rohstoffgruppen gemäß Tabelle 1)

Handelsform Holzhackgut, Schredderholza

no

rmat

iv

Eigenschaft Kurzbezeichnung Einheit Grenzwert

Partikelgröße, P Mittel (P45B)

-- siehe Tabelle 3 Grob (P63)

Wassergehalt, M

M30

% der Masse im Anlieferzustand

≤ 30

M40 ≤ 40

M50 ≤ 50

M50+ > 50

Aschegehalt, A

A2.0

% der Masse auf wasserfreier Bezugsbasis

≤ 2,0

A3.0 ≤ 3,0

A5.0 ≤ 5,0

A7.0 ≤ 7,0

A7.0+ > 7,0

Feingutanteil, F F15

% der Masse ≤ 15,0

F25 ≤ 25,0

Zuordnung nach TabelleZuordnung nach Tabelle

Erfahrungswerte (Schätzen)Erfahrungswerte (Schätzen)

Erfahrungswerte (Schätzen)Erfahrungswerte (Schätzen)

„Typische Werte“ (Anhang)„Typische Werte“ (Anhang)

„Typische Werte“ (Anhang)„Typische Werte“ (Anhang)Hackgutnormung, Ing. Martin Mayer

Titelmasterformat durch Klicken bearbeitenPartikelgröße

Partikelgröße, Pa

P-Klasse Hauptanteil

(mindestens 75 m-%)

Feingutanteil, m-% (< 3,15 mm)

Grobanteil, m-% max. Länge

max. Querschnitt

Mittel (P45B) 3,15 ≤ P ≤ 45 mm

≤ 25 %

≤ 6 % > 63 mm, ≤ 3,5 % > 100 mm < 350 mm

< 5 cm²

Grob (P63) 3,15 ≤ P ≤ 63 mm ≤ 6 % > 100 mm < 10 cm² b

a Größenklassierung gemäß ÖNORM EN 14961-1:2010, Tabelle 5 für Holzhackschnitzel unter der Berücksichtigung der Fußnote: „Für Waldrestholzhackschnitzel, die feine Partikel wie Nadeln, Blätter oder Zweige enthalten, ist der Hauptanteil für P45B 3,15 ≤ P ≤ 45 mm, für P63 3,15 ≤ P ≤ 63 mm und der Massenanteil an Feingut (< 3,15 mm) darf höchstens 25 % betragen.“

b Ein Querschnitt der übergroßen Partikel wird für P63 < 18 cm² toleriert, falls sonst eine Klassifizierung der Holzhackschnitzel nicht möglich wäre.


Titelmasterformat durch Klicken bearbeitenTypische Werte

Eigenschaft C1 C2 C3 C4

Feingutanteil, F F15 F15 F25 F25

Aschegehalt, A A2.0 A3.0 A5.0 A7.0

Stickstoff, N N0.3 N0.5 N1.0 N0.5

Chlor, Cl Cl0.02 Cl0.03 Cl0.07 Cl0.02

in den Rohstoffgruppen C1 bis C4 (Anhang ÖNORM C 4005)


Titelmasterformat durch Klicken bearbeitenC 4005 - informativIn

form

ativ

b

Heizwert, q qp,net,ar MJ ⋅ kg

–1 im

Anlieferzustand kleinster Wert ist anzugeben

Schüttdichte, BDc

BD150

kg ⋅ m–3

im Anlieferzustand

≥ 150

BD200 ≥ 200

BD250 ≥ 250

BD300 ≥ 300

BD350 ≥ 350

Stickstoff, N

N0.3 % der Masse auf wasserfreier Bezugsbasis

≤ 0,3

N0.5 ≤ 0,5

N1.0 ≤ 1,0

Chlor, Cl

Cl0.02 % der Masse auf wasserfreier Bezugsbasis

≤ 0,02

Cl0.03 ≤ 0,03

Cl0.07 ≤ 0,07

Ascheschmelzverhalten, Ascheerweichungs-temperatur

DT °C soll angegeben werden

Eigenschaft Kurzbezeichnung Einheit Grenzwert


Vergleich der neuen Normen - Problematik

Kennzeichnung - Handelsform

ÖNORM EN 14961-1• 2 Handelsformen / 2 getrennte

Eigenschaftstabellen

• Holzhackgut

• Schredderholz

ÖNORM C 4005• 1 Handelsform / 1 gemeinsame

Eigenschaftstabelle

• Holzhackgut & Schredderholz


Kennzeichnung – Herkunft und Quelle

ÖNORM EN 14961-1• 44 Rohstoffklassen

ÖNORM C 4005• 4 Rohstoffgruppen statt 26

Unterklassen


1.1. Wald- und Plantagenholz sowie

anderes erntefrisches Holz

1.2. Industrie-Restholz

1.3 Gebrauchtholz

1.4 Definierte und undefinierte

Mischungen


Titelmasterformat durch Klicken bearbeitenKennzeichnung

ÖNORM EN 14961-1 ÖNORM C 4005

Partikelgröße P16A/P16B, P45A/P45B, P63, P100, P16, P45, P63, ?100, P125, P200, P300

P45B, P63, P100

Feinanteil F F06, F10, F12, F15, F20, F25

F15, F25

Wassergehalt M M10, M15, M20, M25, M30, M35, M40, M45, M50, M55, M55+

M35, M45, M55, M55+

Asche A A0,5, A0,7, A1,0, A1,5, A2,0, A3,0, A5,0, A7,0, A10, A10,0+

A2,0, A3,0, A5,0, A7,0 A7,0+


Waldhackgutkatalog –Umsetzung in die Praxis

Projekt Chip-Class

FHP-Projekt „CHIP Class“

Heranbringen der EN 14961-1 an die Praxis (praxistauglich) Schaffung normativer Grundlagen für WHG für Feuerungsanlagen > 500 kW� Vergleich ÖNORM M 7133 und ÖNORM EN 14961-1

� Klare Definition geringwertiger WGH-Sortimente

� Optimierung der Verwendung energetisch bzw. stofflich verwertbarer Qualitäten

� Günstigerer Brennstoff – sichere Versorgung der Industrie

� Erarbeitung eines Entwurfes für eine WHG-Norm

� Produktionsversuche bezüglich neuer WHG-Sortimente


Projekt CHIP-Class – Umfrage „Welche Parameter führen zu Problemen im Betriebsablauf?“

Hackgutlagerung – zu feuchtes Material� Verpilzung – Klumpen und

Brückenbildung� Im Winter Brückenbildung durch Frost� Zu geringer Heizwert

Ausbrandverhalten� Hoher Aschegehalt – Wartungsaufwand� Hoher Feinanteil – Flugasche,

Überschreitung NOx- und Staub� Schlackenbildung durch Fremdstoffe

Hackgutförderung� Überkorn und Fremdstoffe –

Verstopfung Fördereinrichtung� Feinstmaterial – Anbacken am

Bunkerboden


Projekt CHIP-Class – Umfrage „Einfluss des Baumteils auf die Qualität von Waldhackgut“


Projekt CHIP-Class – Umfrage „Einfluss der Lagerdauer auf die Qualität von WHG aus Stammholz bzw. Ast- und Kronenmaterial“


Probenauswertung CHIP-Class – Versuch der Zuordnung der WHG-Proben nach ÖNORM M 7133 – 79 Proben WHG


Partikelgrößenklassen ÖNORM EN 14961-1 und Lösung – 79 Proben WHG

Falls keine Klassifizierung möglich, Toleranz übergroßer Partikel < 18 cm²


Titelmasterformat durch Klicken bearbeitenPartikelgröße

Partikelgröße, Pa

P-Klasse Hauptanteil

(mindestens 75 m-%)

Feingutanteil, m-% (< 3,15 mm)

Grobanteil, m-% max. Länge

max. Querschnitt

Mittel (P45B) 3,15 ≤ P ≤ 45 mm

≤ 25 %

≤ 6 % > 63 mm, ≤ 3,5 % > 100 mm < 350 mm

< 5 cm²

Grob (P63) 3,15 ≤ P ≤ 63 mm ≤ 6 % > 100 mm < 10 cm² b

a Größenklassierung gemäß ÖNORM EN 14961-1:2010, Tabelle 5 für Holzhackschnitzel unter der Berücksichtigung der Fußnote: „Für Waldrestholzhackschnitzel, die feine Partikel wie Nadeln, Blätter oder Zweige enthalten, ist der Hauptanteil für P45B 3,15 ≤ P ≤ 45 mm, für P63 3,15 ≤ P ≤ 63 mm und der Massenanteil an Feingut (< 3,15 mm) darf höchstens 25 % betragen.“

b Ein Querschnitt der übergroßen Partikel wird für P63 < 18 cm² toleriert, falls sonst eine Klassifizierung der Holzhackschnitzel nicht möglich wäre.


Titelmasterformat durch Klicken bearbeitenAschegehalt, -klassen – Typische Werte


Titelmasterformat durch Klicken bearbeitenFeingutklassen, -anteil – Typische Werte


Titelmasterformat durch Klicken bearbeitenErgebnisse Chip-Class

� Partikelgrößenklassifizierung

� funktioniert nicht für „Waldhackgut“

� Spezifikation der Eigenschaften von “Waldhackgut”

� Verantwortung liegt beim Produzenten

� Bildung von Rohstoffgruppen C1, C2, C3, C4

� „Typische Werte“ für Asche & Feingutanteil

� Österreichischer Waldhackgutkatalog mit Beispielen


Konsequenzen Chip-Class-Projekt – Umsetzung in der Praxis mittels Waldhackgutkatalog

Anwendung

� Zuordnung zu Rohstoffgruppe

� Spezifizierung der Eigenschaften

� Typische Werte (A, F, N, Cl)

� Erfahrungswerte (P, M) – eventuell „messen“

� Hilfsmittel

� Checkliste

� Waldhackgutkatalog mit Beispielen


Titelmasterformat durch Klicken bearbeitenRohstoffgruppen


Titelmasterformat durch Klicken bearbeitenRohstoffgruppe C1

Rohmaterial – Herkunft und Quelle:

1.1.1.1 Vollbäume ohne Wurzeln, Laubbaumholz

1.1.3.1 Stammholz, Laubbaumholz

1.1.3.2 Stammholz, Nadelbaumholz

1.1.3.3 Stammholz, Definierte und undefinierte Mischungen

Zulässig:

� Mischungen aus C1 oder <= 25 % aus Rohstoffgruppe 1.1.4.3

“Typische Werte“: A2.0, F15


1.1.1.1

P45Bb

M50

A2.0

F06

BD250

8,3 MJ/kg

C 1A2.0, F15

Quelle: HFA, FHP (sample 153)


Rohstoffklasse

Größenklasse

Wassergehalts-klasse

Aschegehalts-klasse

Feingutanteils-klasse

Schüttdichte-klasse

Heizwert

Beispiel 1


1.1.8

P45Bb

M30

A3.0

F20

BD250

- 1.1.3.1 (90%)- 1.1.4.3 (10%)

C 1A2.0, F15



Beispiel 2



1.1.1.2 Vollbäume ohne Wurzeln, Nadelbaumholz

1.1.1.3 Vollbäume ohne Wurzeln, Kurzumtriebs-Plantagenholz

1.1.1.5 Vollbäume ohne Wurzeln, Definierte und undefinierte Mischungen

1.1.4.3 Waldrestholz, Laubbaumholz (trocken)

Zulässig:

� Mischungen aus C1 und C2 oder <=25 % aus 1.1.4.1, 1.1.4.2, 1.1.4.4

� Mischung max.% Nadelholzreisig mit Astdurchmesser < 4 cm


Rohstoffgruppe C 2


1.1.4.3

P45Bb

M30

A3.0

F10

BD300

12,6 MJ/kg

C 2A3.0, F15

Quelle HFA, FHP (sample 150)


Beispiel 3


1.1.8

45Bb

M25

A7.0

F20

BD250

- 1.1.4.3 (85%)- 1.1.3.1 (15%)

C 2A3.0, F15



Beispiel 4



1.1.1.4 Vollbäume ohne Wurzeln, Büsche

1.1.4.1 Waldrestholz, Laubbaumholz (frisch/grün, mit Blättern)

1.1.4.2 Waldrestholz, Nadelbaumholz (frisch/grün mit Nadeln)

1.1.4.4 Waldrestholz, Nadelbaumholz (trocken)

1.1.4.5 Waldrestholz, Definierte und undefinierte Mischungen

1.1.7 Sortiertes Holz aus Gärten, Parks, der Straßenrandpflege, Wein-

und Obstgärten

Rohstoffgruppe C 3


Rohstofgruppe C3

Zulässig:� Mischungen aus C1, C2, C3

� Oder <= 25 % aus 1.1.6

� Maximal % Nadelholzreisig mit Astdurchmesser < 4 cm



1.1.4.5

P45Bb

M50

A5.0

F25

BD300

- 1.1.4.2 (50%)- 1.1.4.3 (50%)

C 3A5.0, F25



Beispiel 5


1.1.4.2

nicht zuordenbar

M55+

A5.0

nicht zuordenbar

BD350

6,4 MJ/kg

C 3A5.0, F25



Beispiel 6



1.1.2 Vollbäume mit Wurzeln

1.1.5 Stümpfe/Wurzeln

1.1.6 Rinde

Zulässig:

� Mischungen aus allen Rohstoffklassen.


Rohstoffgruppe C 4


1.1.5

P100 (Schredderholz)

M50

A5.0

F10

BD300

8,9 MJ/kg

C 4A7.0, F25



Beispiel 7


1.1.5

nicht zuordenbar

M40

A10.0+

nicht zuordenbar

BD350

C 4A7.0, F25



Beispiel 8


Checkliste - Rohmaterial

Rohstoffgruppe Typische Werte

C1 A2.0 / F15 / N0.3 / Cl0.02

C2 A3.0 / F15 / N0.5 / Cl0.03

C3 A5.0 / F25 / N1.0 / Cl0.07

C4 A7.0 / F25 / N0.5 / Cl0.03

Herkunftsort:


Checkliste – Aktueller Zustand

Einflussfaktoren Eigenschaft

Gelagert, beschränkt lagerbeständig

Wassergehalt M

M35

Gelagert, feucht M45

Erntefrisch M55

Nass M55+


Kosten der Brennholz- und Hackgutbereitstellung

Bereitstellung von WaldhackgutVariante

Arbeitsmethode Bestandesbeschreibung

1 Kleinharvester / Forwarder, Erstdurchforstung, Ausformung üblicher Sortimente, Sortimentsverfahren

Fichten-Stangenholz

2 Kleinharvester / Forwarder, Erstdurchforstung, Ausformung üblicher Sortimente, Sortimentsverfahren

Kiefer-Stangenholz

3 Kleinharvester / Forwarder, Erstdurchforstung, „Ganzbaumverfahren“

Buche-Stangenholz

4 Fällung motormanuell, Rückung Forwarder, Flächennutzung / Bestandesumwandlung, Ganzbaumnutzung

Auwald

5 Fällung motormanuell / Traktor mit Kran, Ausformung üblicher Sortimenten, ausgenommen Sekunda und Faserholz

Fichtenstangenholz

6 Hochmechanisiert, Harvester, Sortimentsverfahren, Ausformung üblicher Sortimente

Fichtenstangenholz – angehendes Baumholz

7 Fällung motormanuell, Bringung mit Schlepper, Ausformung üblicher SortimenteAufarbeitung durch Prozessor

Fichten - Endnutzung


Kosten der Hackgutbereitstellung exkl. Stockzinns

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Variante 1 Variante 2 Variante 3 Variante 4 Variante 5 Variante 6 Variante 7

€/

Srm

Hacken

Transport zum

Hackplatz

Rückung

Fällen & Entasten

Kosten exkl. Stockzinns, Aufwand für Lagerhaltung und Auszeige


Titelmasterformat durch Klicken bearbeitenHackkostenAnbauhacker,

händisch beschickt

Kranbeschickter Großhacker

Großhacker, LKW-Aufbau


Brennholzbereitstellung – Vergleich motormanuell und hochmechanisiert

Hochmechanisiert

• Brennholzautomat Fa. Binderberger

• Überbetrieblicher Einsatz – jährlicher

Einsatz 400 h

• Leistung 12 – 15 rm / h

• Arbeitsvorgang:

• Beschickung mit Kran – ofenfertiges

Ablängen – Spalten – Auswerfen auf

Hänger

Motormanuelle Produktion

• Ausstattung

• Motorsäge, Holzspalter 20 to,

Bündelgerät, Wippkreissäge, Traktor

• Leistung / h

• Ablängen 5,5 rm

• Spalten 3,2 rm

• Bündeln 6 rm

• Ofenfertiges Schneiden 4,5 rm

• Arbeitsvorgang

• Ablängen mit Motorsäge 1 m, Bündeln,

ofenfertiges Schneiden mit

Wippkreissäge nach Bedarf


Titelmasterformat durch Klicken bearbeitenKosten der Brennholzbereitstellung – Arbeits- und Maschinenkosten, exkl. Stockzins und Erntekosten


Quellen

ÖNORMEN� ÖNORM 7133

� ÖNORM EN 194961-1, EN 14961-4

� ÖNORM C 4005

� Waldhackgutkatalog Holzforschung Austria

� Chip-Class-Projekt Holzforschung Austria / FHP

� Optimierung der Bereitstellungskette von Waldhackgut , Agrar Plus

� Eigene Berechnungen


Danke für die Aufmerksamkeit

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