Pellets als Energieträger...Russlands gegenüber der Ukraine) immer mehr an Bedeutung gewonnen hat...

Pellets als Energieträger

Stefan Döring

Pellets als Energieträger

Technologie und Anwendung

1 C

ISBN 978-3-642-01623-3 e-ISBN 978-3-642-01624-0DOI 10.1007/978-3-642-01624-0Springer Heidelberg Dordrecht London New York

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Einbandentwurf: eStudio Calamar S.L., Figueres/Berlin

Gedruckt auf säurefreiem Papier

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Dr.-Ing. Stefan DöringPlant Engineering GmbHMatthias-Erzberger-Straße 3456564 NeuwiedDeutschlandstefan.doering@p lant-engineering.de

Vorwort

Das vorliegende Buch ist eine knappe Beschreibung rund um den Energieträger Holzpellet. Es soll einer Vielzahl von Lesern, Lehrenden wie Lernenden, Unter-nehmern oder Investoren, Finanziers, Betreibern, Anlagenbauern und anderen In-teressierten von Nutzen sein. Davon ausgehend sind in diesem Buch zunächst die Entwicklung des Pelletmarktes mit den Handelsströmen und Preisentwicklungen, Biomassepotentiale für die Pelletierung, die Verbrennungseigenschaften, die ge-setzlichen Randbedingungen sowie unterschiedliche Qualitätsanforderungen an die Pellets dargestellt. Aufbauend auf diese Kapitel wird die Technik der Pelletie-rung beispielhaft beschrieben. Die energetische Verwertung der Pellets wird an-schließend behandelt. Der Ausklang enthält eine umfassende Darstellung des Brand- und Explosionsschutzes, der Wirtschaftlichkeit von Pellets im Vergleich zu fossilen Energieträgern und einen kurzen Ausblick auf Forschungsprojekte.

Besonders danken möchte ich dem Springer Verlag, der mir die Möglichkeit eröffnete, ein derartiges Buch zu schreiben und zu veröffentlichen. Weiterer Dank gilt den Autoren, die mich bei der Erstellung des Buches unterstützt haben und die ich sehr schätze. Hier insbesondere Herrn Prof. Dr.-Ing. Martin Kaltschmitt, Frau MSc Dipl.-Ing. (FH) Janet Witt, Herrn Dipl.-Ing. Stefan Schwing von der Firma INBUREX Consulting GmbH, Frau MSc und Dipl.-Kffr. Christiane Hennig sowie Frau Dipl.-Geogr. Nadja Rensberg.

Neben den genannten Mitautoren waren weitere Fachleute an der Gestaltung und Durchsicht beteiligt. Beispielhaft sind hier meine Mitarbeiter Alexander Hirsch, Arthur Pinneker, Hubert Schillings, Wolfgang Schlaug, Roland Paul und Christoph Roos zu nennen. Weiterer Dank gilt Herrn Manfred Pfeifer und Herrn Jens Neumeister für die wertvolle Unterstützung.

Den in den jeweiligen Kapiteln erwähnten Firmen und übrigen Quellen danke ich herzlich für die Bereitstellung und Freigabe des Bildmaterials. Neben den ge-nannten Personen waren weitere Fachleute an dem Werk beteiligt, auch ihnen danke ich an dieser Stelle herzlich. Ohne deren engagierte Unterstützung wäre die Realisierung des Buches nicht möglich gewesen.

Das Buch entstand parallel zu meiner beruflichen Haupttätigkeit. Alle aufge-zeigten Zusammenhänge, Fakten und Zahlen wurden nach bestem Wissen und Gewissen sowie mit hoher Sorgfalt recherchiert und dargestellt. Dennoch können Fehler und Unvollkommenheiten nicht ausgeschlossen werden. Daher wäre ich für konstruktive und zielorientierte Anmerkungen mit Blick auf eine mögliche Neu-auflage sehr dankbar. Leutesdorf im August 2010 Stefan Döring

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung ............................................................................................................ 21.1 Politische Zielsetzungen und energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen 21.2 Pelletmarktentwicklung ............................................................................... 4

1.2.1 Internationale Märkte ........................................................................... 5Industriepelletmärkte ................................................................................ 5Premiumpelletmärkte ................................................................................ 6Pelletmischmärkte ..................................................................................... 7Exportmärkte ............................................................................................ 8Gesamtbilanz .......................................................................................... 10

1.2.2 Handelsströme .................................................................................... 111.2.3 Preisentwicklung ................................................................................ 12

Literaturverzeichnis ......................................................................................... 13

2 Biomassen für die Pelletproduktion ................................................................ 162.1 Klassifizierung ........................................................................................... 162.2 Rohstoffe und technische Potenziale ......................................................... 17

2.2.1 Methodischer Ansatz .......................................................................... 182.2.2 Rohstoffauswahl ................................................................................. 192.2.3 Technisches Potenzial ........................................................................ 21

2.3 Rohstoffeigenschaften ............................................................................... 232.3.1 Molekularer und elementarer Aufbau ................................................. 232.3.2 Rohstoffparameter zur Beeinflussung der Pelletqualität .................... 27


3 Verbrennungstechnische Eigenschaften ......................................................... 363.1 Grundlagen der Verbrennung .................................................................... 363.2 Physikalisch-mechanische Brennstoffeigenschaften .................................. 413.3 Chemisch-stoffliche Brennstoffeigenschaften ........................................... 45

3.3.1 Energieträgerspezifische Einflussgrößen............................................ 47

VIII Inhaltsverzeichnis

3.3.2 Verbrennungsprodukte beeinflussende Eigenschaften ....................... 53Literaturverzeichnis ......................................................................................... 56

4 Gesetzliche Anforderungen des Holzpelleteinsatzes zur Wärmebereitstellung ........................................................................................... 60

4.1 Anforderungen an Emissionen und Energieeffizienz ................................ 604.2 Entsorgung von Aschen und Rückständen ................................................ 644.3 Nachhaltigkeitsanforderungen ................................................................... 65Literaturverzeichnis ......................................................................................... 67

5 Qualitätsanforderungen an den Brennstoff ................................................... 70Literaturverzeichnis ......................................................................................... 79

6 Pelletproduktion ............................................................................................... 826.1 Stammholzplatz und Stammholzaufbereitung ........................................... 83

6.1.1 Entrindung .......................................................................................... 876.1.2 Stammholzzerkleinerung .................................................................... 90

6.2 Nassspanlager ............................................................................................ 956.2.1 Außenlager für nasse Hackschnitzel und Späne ................................. 966.2.2 Automatisiertes Innenlager ................................................................ 98

Schubbodensysteme / Zugbodensysteme ................................................ 98Be- und Entladeförderer bzw. Hebe- und Senkförderer ........................ 100Kratzbodensysteme und Kratzkettenförderer........................................ 102Krananlagen .......................................................................................... 103

6.3 Transportsysteme für nassen Rohstoff ..................................................... 1046.3.1 Kratz- und Trogkettenförderer ......................................................... 1056.3.2 Förderband ....................................................................................... 1076.3.3 Förderschnecke ................................................................................ 1086.3.4 Vibrationsförderrinne ....................................................................... 1096.3.5 Becherwerke ..................................................................................... 111

6.4 Trockner .................................................................................................. 1126.4.1 Bandtrockner .................................................................................... 1166.4.2 Trommeltrockner .............................................................................. 1206.4.3 Steuerung und Regelung .................................................................. 1246.4.4 Kennzahlen für Trockner ................................................................. 124

6.5 Lager für trockene Späne ......................................................................... 1276.5.1 Schubboden ...................................................................................... 1276.5.2 Silo ................................................................................................... 127

6.6 Pelletierung .............................................................................................. 1316.6.1 Allgemeine Prozessbeschreibung ..................................................... 1316.6.2 Anlagentechnik ................................................................................ 137

Magnetabscheider ................................................................................. 137Allmetallabscheider .............................................................................. 141Windsichter ........................................................................................... 143

Inhaltsverzeichnis IX

Hammermühle ...................................................................................... 144Additiv- bzw. Stärkedosierung ............................................................. 145Mischer ................................................................................................. 145Reifebehälter bzw. Homogenisierungssilo ........................................... 146Pelletpresse ........................................................................................... 147Kühler ................................................................................................... 152Sieb ....................................................................................................... 153Pelletsilos .............................................................................................. 154

Literaturverzeichnis ....................................................................................... 156

7 Energetische Verwertung von Pellets ........................................................... 1587.1 Lagerung und Förderung von Pellets ....................................................... 1587.2 Kleinfeuerungsanlagen ............................................................................ 1657.3 Mittlere Feuerungsanlagen ....................................................................... 1807.4 Großfeuerungsanlagen ............................................................................. 1867.5 Zufeuerung von Pellets ............................................................................ 193Literaturverzeichnis ....................................................................................... 195

8 Brand- und Explosionsschutz ........................................................................ 1968.1 Anforderungen des Regelwerkes ............................................................. 1968.2 Erarbeitung des Schutzkonzeptes............................................................. 1978.3 Auftreten explosionsfähiger Atmosphären – Zoneneinteilung ................ 201

8.3.1 Zoneneinteilung für Aufstellungsbereiche ....................................... 2028.3.2 Zoneneinteilung der produktberührten Anlagenbereiche ................. 203

8.4 Vermeidung von Zündquellen ................................................................. 2058.5 Technische Maßnahmen zur Vermeidung wirksamer Zündquellen ......... 2068.6 Beherrschen von Explosionen .................................................................. 211

8.6.1 Dimensionierung der Entlastungsfläche ........................................... 2138.6.2 Explosionsunterdrückung ................................................................. 2148.6.3 Auswahl der Entkoppelungseinrichtungen ....................................... 215

8.7 Organisatorische Maßnahmen ................................................................. 2178.8 Brandschutzmaßnahmen .......................................................................... 221Literaturverzeichnis ....................................................................................... 224

9 Wirtschaftlichkeit von Pelletkesseln ............................................................. 2289.1 Brennstoffpreise ....................................................................................... 2289.2 Wirtschaftlicher Vergleich verschiedener Heizsysteme .......................... 230Literaturverzeichnis ....................................................................................... 233

10 Forschung und Entwicklung........................................................................ 23610.1 Optimierung der Pelletproduktion ......................................................... 23710.2 Optimierung der Einsatzfähigkeit von Pellets zur energetischen Nutzung239

Anhang ............................................................................................................... 242

X Inhaltsverzeichnis

Physikalische Größen und deren Umrechnungsformeln ................................ 242Umrechnung der wichtigsten Einheiten des fps- in das SI-System /1/ ...... 242Wichtige Einheiten der Mechanik /1/ ........................................................ 243Wichtige Einheiten der Wärmelehre /1/ .................................................... 244

Wärmemenge Q ............................................................................................. 245Wärmedurchgangszahl k für verschiedene Stoffe und Materialien ............... 245Heizwerte und Energieäquivalente verschiedener Brennstoffe ..................... 246Allgemeine Umrechnungsfaktoren für Holzmengen ..................................... 246Verbrennungstechnische Daten von Buche und Fichte/Tanne bei 18% Wassergehalt .................................................................................................. 247Raumgewichte verschiedener Hölzer bei 15% Wassergehalt ........................ 247Hersteller für Pelletkessel .............................................................................. 247Pelletlieferanten ............................................................................................. 249Pelletproduzenten in Deutschland ................................................................. 250Förderdatenbanken ........................................................................................ 252Informationsquellen ....................................................................................... 252Literaturverzeichnis ....................................................................................... 254

Sachwortverzeichnis .......................................................................................... 255

Autoren

Neben meiner Person haben folgende Autoren zu dem Buch beige-tragen: Kapitel 1 Prof. Dr.-Ing. Martin Kaltschmitt, MSc Dipl.-Kffr. Christiane Hennig MSc Dipl.-Ing. (FH) Janet Witt Kapitel 2 Dipl.-Geogr. Nadja Rensberg MSc Dipl.-Ing. (FH) Janet Witt Kapitel 3, 4, 5 MSc Dipl.-Ing. (FH) Janet Witt Kapitel 8 Dipl.-Ing. Stefan Schwing Kapitel 10 MSc Dipl.-Ing. (FH) Janet Witt

1 Einleitung ............................................................................................................ 21.1 Politische Zielsetzungen und energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen 21.2 Pelletmarktentwicklung ............................................................................... 4

1.2.1 Internationale Märkte ........................................................................... 5Industriepelletmärkte ................................................................................ 5Premiumpelletmärkte ................................................................................ 6Pelletmischmärkte .................................................................................... 7Exportmärkte ............................................................................................ 8Gesamtbilanz .......................................................................................... 10

1.2.2 Handelsströme .................................................................................... 111.2.3 Preisentwicklung ................................................................................ 12


2 1 Einleitung

1 Einleitung

1.1 Politische Zielsetzungen und energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen

In den energie- und umweltpolitischen Diskussionen gewinnt die Energiebereit-stellung aus regenerativen Energien i. Allg. und aus Biomasse im Besonderen zu-nehmend an Bedeutung. Dabei ist die Biomasse von allen regenerativen Energien die derzeit mit Abstand wichtigste Option. Beispielsweise stammen in Deutsch-land rund 75 % der gesamten aus erneuerbaren Energien bereitgestellten Endener-gie aus Biomasse; und weltweit ist der Anteil tendenziell noch höher. Entspre-chend den ambitionierten Zielen der Kommission der Europäischen Gemeinschaften, die sich viele EU-Mitgliedsstaaten – u. a. auch Deutschland – zu Eigen gemacht haben, soll dieser Anteil absolut gesehen zukünftig noch deutlich weiter zunehmen. Dies gilt vor allem mit Blick auf fossile Energieträger, mit de-nen zunehmend ressourcenschonender umgegangen werden muss.

Um diese politischen Zielvorgaben am Markt – unter großer Akzeptanz der Bevölkerung – erfolgreich umsetzen zu können, müssen zunehmend innovative Biomassenutzungsoptionen entwickelt und marktverfügbar gemacht werden. Hier gilt es jedoch, die mit einer energetischen Biomassenutzung zum Teil noch ver-bundenen Probleme und Herausforderungen zu meistern. Eine derartige Heraus-forderung ist beispielsweise die zukünftig merklich an Bedeutung gewinnende Notwendigkeit, die begrenzt verfügbare Ressource Biomasse möglichst effizient nutzbar zu machen. Eine andere derartige Aufgabe ist es, die tatsächlichen und/oder potenziellen Umwelteffekte – und das meint nicht nur die potenziellen Auswirkungen auf das Klima, sondern auch und insbesondere toxikologisch rele-vante Stofffreisetzungen, die auf die mit der Biomassenutzung vor Ort befassten Personen einwirken können – deutlich zu reduzieren. Deshalb können neue und innovative Biomassenutzungsoptionen immer nur im Rahmen einer Optimierung der gesamten Bereitstellungskette – und damit von der Biomasseproduktion über die Bereitstellung bis zur Nutzung – realisiert werden. Hierbei muss angestrebt werden, die einzelnen Komponenten einer derartigen Bereitstellungskette sowie

S. Döring, Pellets als Energieträger, DOI 10.1007/978-3-642-01624-0_1, © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2011

1.1 Politische Zielsetzungen und energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen 3

ihr Zusammenspiel aus technischer, ökonomischer und ökologischer sowie letzt-lich auch aus sozialer Sicht zu verbessern und zu optimieren.

Dies gilt ebenfalls für die Wärmebereitstellung mit naturbelassenem Holz, das in den letzten Jahren aufgrund der stark schwankenden Energiepreise für fossile Brennstoffe und der gefühlten Abnahme der Versorgungssicherheit insbesondere im Gasmarkt (u. a. aufgrund der politisch motivierten Lieferunterbrechungen Russlands gegenüber der Ukraine) immer mehr an Bedeutung gewonnen hat und deshalb durch eine deutliche Marktausweitung gekennzeichnet war. Zusätzlich wurde und wird diese Entwicklung durch die administrative Rahmensetzung in Deutschland – aber auch in anderen europäischen Ländern – unterstützt, da damit außerdem ein merklicher Beitrag zum Klimaschutz und zur Wertschöpfung im ländlichen Raum – zusätzlich zu der angestrebten Verbesserung der Versorgungs-sicherheit – geleistet werden kann.

Mit der Zunahme der Marktbedeutung einer Wärmebereitstellung aus biogenen Festbrennstoffen haben aber auch die damit verbundenen negativen Auswirkungen an Bedeutung in der umwelt- und energiepolitischen Diskussion gewonnen. Dies gilt zum Einen im Hinblick auf die nachhaltige Verfügbarmachung des Rohstoffs – insbesondere auch vor dem Hintergrund der Nachfrage der Holzwerkstoffindust-rie, die in den letzten Jahren ebenfalls deutlich zugenommen hat – und zum Ande-ren bezüglich der mit der Holzverbrennung in bestimmten Feuerungsanlagen ver-bundenen toxikologisch ggf. relevanten Emissionen u. a. an Stäuben und an Geruchsstoffen.

Die verstärkte Etablierung von Holzpellets insbesondere für den Einsatz in Kleinfeuerungsanlagen erscheint vor diesem Hintergrund durchaus eine ernst zu nehmende und in vielerlei Hinsicht sehr vielversprechende Option. Mit dieser in den letzen beiden Jahrzehnten auch in Deutschland am Markt etablierten Mög-lichkeit können eine große Zahl der genannten Herausforderungen – unter Aus-nutzung der damit verbundenen Vorteile – einer akzeptablen Lösung näherge-bracht werden. Dies gilt insbesondere für die folgenden Aspekte:

– Pellets erlauben – wird die gesamte Bereitstellungskette betrachtet – eine vergleichsweise sehr effiziente – und damit ressourcenschonende – Wär-mebereitstellung, die im Regelfall den gültigen Nachhaltigkeitsanforde-rungen adäquat Rechnung trägt.

– Die brennstofftechnischen Eigenschaften von Pellets sind durch nationale und europäische Normen klar definiert. Des Weiteren sind entsprechende Qualitätsmanagement-Konzepte verfügbar, die helfen, die in den jeweili-gen Normen geforderte Qualität sicher und nachprüfbar einzuhalten. Dies hat zum Einen den Vorteil, dass sich dadurch nationale und internationale Brennstoffmärkte herausbilden können, die ggf. preis-stabilisierend wirken können und einen hohen Grad der Versorgungssicherheit ermöglichen. Zum anderen können – sind die Brennstoffeigenschaften bekannt und wer-den sie sicher eingehalten – die Feuerungsanlagen in Bezug darauf von den Herstellern aus technischer Sicht optimiert werden.

4 1 Einleitung

– Pellets als Schüttgut ermöglichen einen vollautomatischen Betrieb der Feuerungsanlagen und dadurch auch die Möglichkeit, die Anlagen – weit-gehend unabhängig von dem z. T. ungenügenden Benutzerverhalten – aus Umweltsicht zu optimieren. Deshalb erreichen sie im Vergleich der heute am Markt verfügbaren Kleinfeuerungsanlagen für biogene Festbrennstoffe (d. h. Stückholz, Hackgut, Pellets) die geringsten Emissionswerte und da-mit die beste Umweltbewertung.

Die Wärmebereitstellung aus Pellets ist damit durch eine Vielzahl von Vortei-len im Vergleich zu der aus Stückholz oder Hackgut gekennzeichnet. Hinzu kommt noch, dass die Pellet-Bereitstellungskette wesentlich flexibler im Ver-gleich zu den anderen Wärmebereitstellungsoptionen aus biogenen Festbrennstof-fen ist. Dies gilt u. a. im Hinblick auf den einzusetzenden Rohstoff. Werden die festgelegten Brennstoffspezifikationen eingehalten, könnte potenziell zukünftig auch ein bestimmter Anteil anderer fester Biomassen (z. B. Stroh) zugemischt werden, wenn durch entsprechende F&E-Arbeiten nachgewiesen werden kann, dass dies u. a. keine negativen Auswirkungen auf die Verbrennung und die damit verbundenen Stofffreisetzungen hat. Auch kann der Pelletbrennstoff – aufgrund seiner Handelbarkeit und der bekannten Brennstoffeigenschaften – vergleichswei-se einfach in einer Vielzahl weiterer Energiemärkte eingesetzt werden. Dies gilt u. a. für die Nutzung in Biomasse-KWK-Anlagen im mittleren und größeren Leis-tungsbereich und für eine Zufeuerung in vorhandenen Kohlekraft- und -heizkraftwerken, um aus Klimaschutzgründen Kohle zu substituieren und dadurch die damit verbundenen Klimagasemissionen fossilen Ursprungs zu vermeiden.

Aufgrund dieser Vorteile hat sich im Bereich der Holzpellets in den letzten Jah-ren ein sehr dynamischer Markt in Deutschland und in Europa – sowie z. T. auch weltweit – entwickelt, von dem auszugehen ist, dass er sich in den kommenden Jahren signifikant ausweiten und mit den weiter steigenden Ansprüchen an die Pelleteigenschaften – getrieben durch die zunehmenden Forderungen nach einer immer weitergehenden Reduzierung der Umweltauswirkungen einer Wärmebe-reitstellung aus biogenen Festbrennstoffen – auch weiter verändern wird. Gleich-zeitig wird sich dieser Markt zunehmend internationalisieren.

1.2 Pelletmarktentwicklung

In diesem Kapitel wird die Entwicklung des Pelletmarktes in Deutschland, der EU und ausgewählten Überseemärkten untersucht. Dabei werden die Marktparameter Produktionskapazitäten und –mengen, Verbrauchsmengen sowie der Verlauf des Holzpelletpreises berücksichtigt. Eine anschließende Abbildung der Handelsströ-me soll die Größe und Ausbildung des Pelletmarktes aufzeigen. Die Darstellung der einzelnen Parameter erfolgt für den Zeitraum von 2001 bis 2009.

Der internationale Pelletmarkt hat im letzten Jahrzehnt ein enormes Wachstum erfahren. Eine Vielzahl neuer Akteure ist in den Markt eingestiegen und hat in vie-

1.2 Pelletmarktentwicklung 5

len Ländern bereits eine flächendeckende Pelletinfrastruktur einschließlich Produ-zenten, Händlern und Konsumenten geschaffen. Der ehemalige Nischenmarkt der 80er ist zu einer respektablen Branche mit Wettbewerbsniveau gereift. Dabei ha-ben sich charakteristische Marktstrukturen herausgebildet, die sich hinsichtlich der gehandelten Pelletqualität und in Bezug auf die Einsatzbereiche der Pellets unter-scheiden. Märkte, in denen

– Pellets für die Stromerzeugung in Kraftwerken eingesetzt werden (im Fol-genden bezeichnet als Industriepelletmarkt),

– qualitativ hochwertige (i. d. R. zertifizierte) Holzpellets, die vorrangig für die Wärmeerzeugung im kleineren Leistungsbereich genutzt werden (im Folgenden bezeichnet als Premiumpelletmarkt),

– Pellets sowohl für die Strom- als auch Wärmeerzeugung (im Folgenden bezeichnet als Pelletmischmarkt) eingesetzt werden,

– kein/geringer eigener Verbrauch, sondern nur eine Pelletproduktion zu verzeichnen ist (im Folgenden bezeichnet als Exportpelletmarkt).

Nachstehend werden die vier Marktformationen anhand ihrer typischen Vertre-ter vorgestellt und ihre politischen und strukturellen Rahmenbedingungen bei-spielhaft in einigen Ländern erläutert.

1.2.1 Internationale Märkte

Industriepelletmärkte

Zu den Industriepelletmärkten in Europa zählen Belgien, die Niederlande und Großbritannien. In diesen Märkten werden Pellets hauptsächlich zur Mitverbrennung in Kohlekraftwerken eingesetzt. So werden z. B. in den Nieder-landen über 95 % der gesamt verbrauchten Pellets in der Mitverbrennung einge-setzt (Stand 2008: 790 000 Tonnen). Im Vergleich zum Jahr 2003 ist das eine Vervierfachung der genutzten Pellets /4/. Diese positive Entwicklung des Pellet-einsatzes ist auf eine staatliche Förderung – das MEP (Milieukwaliteit Elektriciteitsproductie) Programm - ein sogenanntes Einspeisesystem, das zwi-schen 2003 und 2006 in Kraft war und eine Vergütung von 6 bis 7 €ct pro kWh erzeugtem Strom aus holzartiger Biomasse bot, zurückzuführen. Die längste Lauf-zeit für die in diesem Zeitraum abgeschlossenen Einspeisevergütungsverträge be-trägt 10 Jahre, d.h., dass die Förderung in 2012 bzw. 2015 ausläuft. Entsprechend wird zu diesen Zeitpunkten mit einem Rückgang der Mitverbrennung von Pellets in Kohlekraftwerken gerechnet. Im Rahmen des gegenwärtigen Förderprogramms (SDE – Stimuleringsregeling Duurzame Energie) zu einer nachhaltigen Strom-erzeugung wird die Mitverbrennung von Holzpellets nicht gefördert /5/.

6 1 Einleitung

Abb. 1.1: Entwicklung von Industriepelletmärkten von 2001 bis 2008

Die holländische Holzpelletproduktion ist quantitativ sehr niedrig (Produk-tionsmenge: 120 000 Tonnen, Produktionskapazität: 130 000 Tonnen in 2008), z. B. im Vergleich zum Premiumpelletmarkt Deutschland mit einer Produktion von 1,5 Mio. Tonnen, und auch perspektivisch begrenzt. Damit ist dieser Markt auf hohe Holzpelletimporte angewiesen. Limitierende Faktoren sind vor allem ein geringes heimisches Waldvorkommen sowie bestehende stoffliche Nutzungskon-kurrenzen für holzartige Reststoffe wie z. B. für die Spanplattenindustrie in Belgi-en und die holländische Milchindustrie /5/. Eine vergleichbare Entwicklung und Größe weist der britische Pelletmarkt auf. Auch hier hat sich der Markt seit Be-ginn in 2002 langsam entwickelt und ist durch nationale holzartige Rohstoffvor-kommnisse begrenzt. In Abb. 1.1 sind die wichtigsten Industriepelletmärkte zu-sammenfassend dargestellt.

Premiumpelletmärkte

In den Premiumpelletmärkten werden Holzpellets von höherer Qualität überwie-gend in Ein- und Mehrfamilienhäusern zur Wärmeerzeugung eingesetzt. In Europa sind Deutschland, Österreich, Italien und in Übersee die USA Vertreter dieser Gruppe. Im Vergleich zu den Industriepelletmärkten werden auf diesen Märkten bedeutend größere Mengen Holzpellets sowohl produziert als auch konsumiert.

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Abb. 1.2: Entwicklung von Premiumpelletmärkten von 2001 bis 2009

Ein Markt mit besonders schnellem Wachstum in den letzten Jahren, ist der deutsche Holzpelletmarkt. Förderprogramme auf Bundes- und Länderebene (z. B.: das Marktanreizprogramm) sowie steigende Preise für fossile Energieträger haben Hauseigentümern Anreize zur Installation von Holzpelletheizsystemen gegeben. Somit hat sich in Deutschland seit 2000 einer der größten Pelletmärkte weltweit herausbilden können. Die Produktionskapazität lag 2009 bei 2,5 Mio. Tonnen mit einer realisierten Produktionsmenge von etwa 1,6 Mio. Tonnen. Der Verbrauch betrug 1,1 Mio. Tonnen /2/. Während der inländische Bedarf bis 2005 größtenteils über Importe gedeckt wurde, kann Deutschland die inländische Nachfrage nun mit eigenen Produktionsstätten seit 2007 befriedigen. Im Jahr 2009 lag das Produkti-onsvolumen deutlich über dem Bedarf und es wurden etwa 30 % der Gesamtpro-duktionsmenge exportiert. Einen Überblick zur Entwicklung von Premiumpelletmärkten gibt Abb. 1.2.

Pelletmischmärkte

Pelletmischmärkte sind durch eine anteilige Pelletnutzung sowohl im Kraftwerk-sektor als auch zur dezentralen Wärmeerzeugung in Feuerungsanlagen im kleine-ren und mittleren Leistungsbereich gekennzeichnet. Vertretermärkte sind Däne-mark, Finnland und Schweden, der letztere Markt mit der längsten Tradition in der Pelletproduktion und -nutzung in Europa. Insgesamt sind die Produktions- sowie Verbrauchsmengen der Pelletmischmärkte vergleichbar mit denen der Premiumpelletmärkte.

Der schwedische Holzpelletmarket hat sich Anfang der 80er Jahre entwickelt und ist heute nach Verbrauchszahlen der größte Holzpelletmarkt der Welt. Das

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Aufkommen der Pelletindustrie wurde durch die nationalen energiepolitischen Rahmenbedingungen begünstigt, die seit der Ölkrise 1979 alternative Energiefor-men u.a. durch die Einführung einer Energiesteuer sowie CO2-Steuer auf fossile Energieträger indirekt gefördert hat. In Schweden finden momentan Holzpellets sowohl Einsatz in Block(heiz)kraftwerken und Fernwärmewerken als auch für die Wärmeerzeugung in privaten Hauhalten. Begonnen hat dieser Markt stärker als Industriepelletmarkt, inzwischen hat sich auch ein Kleinverbrauchermarkt heraus-gebildet, der allerdings noch den kleineren Marktanteil hat (etwa 35 %) /5/.

Abb. 1.3: Entwicklung von Pelletmischmärkten von 2001 bis 2009

2009 hatte Schweden eine installierte Pelletproduktionskapazität von 2,3 Mio. Tonnen mit einem Produktionsvolumen von 1,6 Mio. Tonnen, welches überwiegend im Inland eingesetzt wurde. Die Exportquote liegt derzeit bei etwa 5 %. Der Gesamtverbrauch von Holzpellets im Lande beträgt 1,9 Mio. Tonnen (695 000 Tonnen auf dem Kleinverbrauchermarkt). Für die Deckung der inländi-schen Nachfrage importiert Schweden überwiegend Pellets aus Kanada, den Balti-schen Staaten sowie Finnland aber auch Polen und Russland. Auch der dänische Markt ist auf hohe Importe angewiesen, allerdings ist der inländische Verbrauch halb so groß wie in Schweden (1,1 Mio. Tonnen). In Abb. 1.3 sind die Markdaten für Schweden, Dänemark und Finnland dargestellt.

Exportmärkte

Die größten Exportmärkte zur Deckung der europäischen Pelletnachfrage sind Russland und Polen sowie Kanada in Übersee. Der polnische Holzpelletmarkt ist noch sehr jung mit vergleichbar geringen Produktionsmengen, weist allerdings starke Wachstumsraten sowie unerschlossene Potenziale auf. Polen hat ein hohes

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Kapazität in 1.000 t/aProduktion in 1.000 t/ainländischer Gesamtverbrauch in 1.000 t/aKleinverbrauchermarkt in 1.000 t/a


Waldvorkommen und eine damit verbundene ausgeprägte holzverarbeitende In-dustrie, was die zukünftige Entwicklung dieses Marktes für die Holzpelletindustrie begünstigt.

In Polen hat die Holzpelletproduktion in 2003 begonnen. Seit der Markteinfüh-rung ist ein kontinuierlicher Zubau der Kapazitäten zu erkennen (2003: 40 000 Tonnen, 2009: 640 000 Tonnen). Die produzierten Pellets sind hauptsäch-lich für den Export nach Dänemark, Schweden, Deutschland und Italien bestimmt. Erst seit dem letzten Jahr ist ein zunehmender inländischer Verbrauch zu beobach-ten. Ursache für diese Entwicklung wird in der Veränderung der Energiepolitik Polens gesehen mit einer Ausrichtung auf die Energiegewinnung aus regenerati-ven Energiequellen /6/. Inwieweit sich Biomasse(heiz)kraftwerke bzw. Mitverbrennung in Kohlekraftwerken in den nächsten Jahren herausbilden und damit den eigenen Pelletkonsum beleben, ist abzuwarten.

Darüber hinaus soll Kanada als momentan größter Exporteur für den europäi-schen Holzpelletmarkt vorgestellt werden. Hauptsächlich liefert Kanada Pellets für den Kraftwerkseinsatz in den Niederlanden, Dänemark und Großbritannien. So hat sich die Exportquote von kanadischen Holzpellets nach Europa von 35 % (2001: circa 150 000 Tonnen) der Gesamtproduktionsmenge auf 55 % (2009: circa 760 000 Tonnen) erhöht. Darüber hinaus versorgt Kanada den US-amerikanischen Markt mit Holzpellets (23 % der Produktionsmenge in 2009) /7/. In 2009, wurden etwa 1,4 Mio. Tonnen Holzpellets produziert bei einer installierten Produktions-kapazität von mehr als 2,0 Mio. Tonnen. Nach Branchenmeinungen haben Pro-duktionskapazität sowie –menge ein großes Wachstumspotenzial auf diesem Markt, da es noch ein ungenutztes Rohstoffpotenzial gibt (wie z. B. ein Über-schuss aus Sägewerken sowie durch den Waldbefall des Bergkiefernkäfers). In Anbetracht einer bisher noch gedämpften inländischen Nachfrage könnten die Ex-portmengen für den europäischen Markt entsprechend zunehmenFehler! Ver-weisquelle konnte nicht gefunden werden.. Momentan liegt der Holzpelletverbrauch in Kleinfeuerungsanlagen bei etwa 230 000 Tonnen. Der Kraftwerkseinsatz findet bisher nicht Anwendung, aber perspektivisch wird eine Ausweitung der Mitverbrennung erwartet. So wurden erste Gesetzgebungen, die eine Verringerung der Kohlefeuerung vorsehen, auf den Weg gebracht, was den Einsatz von Pellets perspektivisch fördern kann.

Die Entwicklung der Produktionskapazitäten und –mengen sowie Verbrauch auf den Hauptexportmärkten ist in Abb. 1.4 aufgezeigt.

10 1 Einleitung

Abb. 1.4: Entwicklung des Exportpelletmarktes 2001-2009, *geschätzt

Gesamtbilanz

Derzeit werden weltweit über 11 bis 12 Mio. Tonnen Pellets produziert, wovon gut 1/3 für den Export bestimmt ist. Die Staaten der Europäischen Union ein-schließlich der osteuropäischen Länder und Russland weisen dabei die höchsten Pelletproduktions- und verbrauchsmengen auf (70-80 %). Außerhalb Europas stel-len derzeit Kanada und die USA bedeutende Pelletmärkte dar, deren Wachstums-potenzial in den kommenden Jahren sehr gute Chancen eingeräumt wird. Darüber hinaus wird zukünftig wahrscheinlich die Bedeutung einiger asiatischer Länder (z. B. China, Indien, Japan) sowie Brasilien, Chile und Australien zunehmen. Das typische Rohmaterial für Pellets zur Strom- und / oder Wärmebereit-stellung stellt Holz dar. Vorrangig für die Industriepelletproduktion werden zu einem geringen Umfang auch landwirtschaftliche Reststoffe wie Stroh oder Bagasse verwendet.

Für eine vergleichende Darstellung der Entwicklung der verschiedenen Pelletmärkte seit 2001 sind die einzelnen Marktparameter in einer Übersicht zu-sammengefasst. Es wird ersichtlich, dass der Holzpelleteinsatz sowie die Produk-tion in der Gesamtbilanz in den letzten Jahren kontinuierlich gewachsen sind (Abb 1.5).

0

400

800

1.200

1.600

2.000

2.400

2.800

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

*20

0520

0620

0720

0820

09*

Polen Kanada Russland

Hol

zpel

lets

in 1

.000

t/a



Abb. 1.5: Übersicht zur Entwicklung des Pelletmarktes in ausgewählten Ländern weltweit,

2001-2009

1.2.2 Handelsströme

Zum Aufzeigen der Import- und Exportströme von Holzpellets für den europäi-schen Markt ist in Abb. 1.6 der globale Handel von Holzpellets aufgeführt. Der Holzpellethandel findet überwiegend innerhalb regionaler Cluster statt. Das heißt, der Handel zwischen den einzelnen Ländern erfolgt im grenznahen Bereich. Bei-spielsweise exportieren Polen, die baltischen Staaten und Finnland Pellets nach Schweden und Dänemark. Weltweit betrachtet sind insbesondere Kanada und Russland wichtige Pelletexporteure für den europäischen Pelletmarkt.

Abb. 1.6: Bedeutende Handelsströme im europäischen Holzpelletmarkt 2008

0

400

800

1.200

1.600

2.000

2.400

2.800

3.200

01 03 05 07 09 01 03 05 07 09 03 05 07 09 01 03 05 07 09 01 03 05 07 09 01 03 05 07 08 05 07 08 01 03 05 07 08 05 07 08 03 05 07 09 01 03 05 07 09 05 07 08 03 05 07 09

DE AT IT SE DK FI BE NL GB PL CA RU US

Hol

zpel

lets

in 1

.000

t/a

Kapazität in 1.000 t/aProduktion in 1.000 t/ainländischer Gesamtverbrauch in 1.000 t/aKleinverbrauchermarkt in 1.000 t/a

4.800

FR

FI

ES

SE

IT

DE

PL

RO

UK

BG

IE

AT

PT

HU

LT

CZ

GR

LV

SK

EE

BE

SI

DK

NL

LU

MT

Rom

Kiew

Bern

Oslo

Riga

Prag

Wien

Tunis

Vaduz

Athen

Paris

Minsk

Sofia

London

Skopje

Madrid

Moskau

Dublin

Berlin

Zagreb

Tirana

Algier

Belgrad

DouglasVilnius

Tallinn

Brüssel

Bukarest

Warschau

Lissabon

Budapest

Helsinki

Tórshavn

Sarajevo

Stockholm

Ljubljana

Amsterdam

Podgorica

KischinauLuxemburg

Reykjavik

Mariehamn

Bratislava

San Marino

Kopenhagen

Saint HelierSaint Peter Port

Andorra la Vella

12 1 Einleitung

1.2.3 Preisentwicklung

Im Allgemeinen können zwei typische Preissegmente unterschieden werden: die Kleinverbrauchermärkte und die Industriemärkte. Unternehmen wie ENDEX N.V. (Energy Derivates Exchange), FOEX Indexes Ltd. und Argus Media Ltd. veröf-fentlichen Industrieholzpelletpreise. Allerdings kann im Rahmen dieser Preisindi-zes einerseits nicht auf eine lange Historie zurückgegriffen werden und anderer-seits ist die Abbildung noch sehr fragmentarisch. So beobachtet ENDEX den Verlauf erst seit 2008 und FOEX seit 2007 (veröffentlicht seit September 2009). Die Preise erhoben von ENDEX sind CIF-Preise der Amsterdam- Rotterdam- Antwerpenhäfen (ARA), die wichtigsten Häfen für Industriepellets in Europa. Die Preiserhebung basiert auf Angaben von Produzenten, Händlern und Kraftwerks-betreibern. FOEX erhebt einen sogenannten PIX Pellet Nordic Index unter Be-rücksichtigung der Preisangaben von Industriepellethändlern in den skandinavi-schen und baltischen Ländern /3/. Zusätzlich zu diesen Indizes wurden nationale Angaben zu Industriepelletpreisen vergleichend herangezogen.

Die Preisangaben für Premiumpellets werden von nationalen Verbänden und ebenfalls im pellets@las Projekt erhoben bzw. veröffentlicht. Beispielhaft sind die Preisverläufe für die wichtigsten Premiumpelletmärkte sowie dem Pelletmischmarkt Schweden abgebildet. Insgesamt ist bei der industriellen Ware eine durchschnittliche Schwankungsbreite von 100 bis 140 €/t zu erkennen und bei der zertifizierten Ware zwischen 170 und 270 €/t (Abb. 1.7).

Abb. 1.7: Preisentwicklung für Industrie- und Premiumpellets von 2007 bis 2009

0

50

100

150

200

250

300

Jan

Feb

Mrz

Apr

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Nov

Dez Ja

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nJu

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Feb

Mrz

Apr

Mai

Jun

Jul

Aug

Sep

Okt

Nov

Dez

2007 2008 2009

Hol

zpel

letp

reis

e €/

t

PIX (CIF) ENDEX (CIF)Niederlande (CIF) Großbritannien (CIF)Lettland (CIF) Russland (FOB)Deutschland (Premium) Österreich (Premium)Italien (Premium) Schweden (Premium)

Literaturverzeichnis 13

Literaturverzeichnis

/1/ Bradley D (2006) Canada Biomass-Bioenergy Report. Ottawa

/2/ DEPV: Entwicklung Pelletproduktion, Pelletproduktion und Inlandsbedarf Deutschland. URL: www.depv.de/startseite/marktdaten/entwicklung-pelletproduktion

/3/ Hawkins Wright (May 2009) Forest Energy monitor. Hawkins Wright Ltd Vol 1 Issue 1. Richmond Surres, UK

/4/ IEA Bioenergy Task 40 (2009) Sustainable International Bioenergy Trade - Country report for the Netherlands 2008

/5/ Pelletsindustrins Riksförbund (PiR): Statistik Sverigemarknaden. URL: www.pelletsindustrin.org/web/Leveransstatistik.aspx

/6/ Pellets@las (July 2009) Pellet market country report Poland

/7/ Wood pellet association of Canada (January 2009) Local actions create global reactions

2 Biomassen für die Pelletproduktion ................................................................ 162.1 Klassifizierung ........................................................................................... 162.2 Rohstoffe und technische Potenziale ......................................................... 17

2.2.1 Methodischer Ansatz .......................................................................... 182.2.2 Rohstoffauswahl ................................................................................. 192.2.3 Technisches Potenzial ........................................................................ 21

2.3 Rohstoffeigenschaften ............................................................................... 232.3.1 Molekularer und elementarer Aufbau ................................................ 232.3.2 Rohstoffparameter zur Beeinflussung der Pelletqualität .................... 28


16 2 Biomassen für die Pelletproduktion

2 Biomassen für die Pelletproduktion

Als Biomasse wird die Gesamtheit in einem Lebensraum vorkommender, organi-scher Substanzen bezeichnet, wobei zwischen Phyto- und Zoomasse unterschieden wird /8/.

Biogene Brennstoffe stellen den Anteil des Gesamtaufkommens an Biomasse dar, der zur energetischen Nutzung eingesetzt werden kann, um daraus Strom, Wärme oder Kraftstoffe bereitzustellen. Bioenergieträger können anhand ihres Aggregatzustandes in fest, flüssig und gasförmig untergliedert werden. Für die Pelletproduktion sind davon nur die biogenen Festbrennstoffe relevant (mit einem möglichst niedrigen Wassergehalt).

2.1 Klassifizierung

In Abb. 2.1 werden die vielfältigen Sortimente an biogenen Festbrennstoffen vor-gestellt, die als Rückstände, Neben- oder Abfallprodukte sowohl in der land- und forstwirtschaftlichen Pflanzenproduktion als auch in der industriellen Weiterver-arbeitung oder am Ende einer Nutzungskette anfallen. Energiepflanzen aus dem landwirtschaftlichen Anbau (z. B. KUP, Miscanthus, Getreideganzpflanzen) kön-nen zusätzliche Potenziale zur Pelletproduktion darstellen. In Anlehnung an den europäischen Standard DIN EN 14961-1 erfolgt die Einordnung biogener Fest-brennstoffe in holz- oder halmgutartige Biomasse, Biomasse von Früchten und de-finierte bzw. undefinierte Mischungen.

S. Döring, Pellets als Energieträger, DOI 10.1007/978-3-642-01624-0_2, © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2011

2.2 Rohstoffe und technische Potenziale 17

Abb. 2.1 Klassifizierung und Spezifizierung biogener Festbrennstoffe nach DIN EN 14961-1

2.2 Rohstoffe und technische Potenziale

Für die Produktion von Holzpellets werden in Mitteleuropa vorwiegend chemisch unbehandelte Industrieresthölzer ohne Rinde verwendet, die beispielsweise als Resthölzer in Sägewerken oder als Koppelprodukte der holzbe- und verarbeiten-den Industrie in Form von Spänen, Holzmehl oder Kapphölzern anfallen. Noch zu einem eher geringen Anteil werden Frischhölzer (Waldresthölzer oder auch min-derqualitative Rundhölzer – sogenannte Kalamitäten – z. B. aus Wäldern mit Sturmschäden oder Borkenkäferbefall) als Rohmaterial für die Holzpelletproduk-tion verwendet, da sie u. a. aufgrund ihres höheren Wassergehaltes und des Rin-denanteils einen aufwändigeren Produktionsprozess bedingen. Der Einsatz von Plantagenhölzern aus dem Anbau von schnell wachsenden Baumarten wie Pap-peln oder Weiden mit mehrjährigen Erntezyklen (KUP) wird derzeit vielerorts vorbereitet – bisher jedoch nur an wenigen Standorten realisiert. Perspektivisch wird mit einer Zunahme des Frischholzeinsatzes bei der Pelletproduktion gerech-net, um weitere Biomassekontingente zu erschließen. Ebenfalls wird erwartet, dass die Nachfrage nach Biobrennstoffen weiter wächst und die Einsatzfähigkeit nicht-holzartiger Rohstoffe (z. B. Stroh, Miscanthus) voranschreitet, um die z. T. bedeu-tenden bisher ungenutzten Potenziale einer weiteren Nutzung zuzuführen.

Ein weiterer Ausbau und die Erschließung zusätzlicher Biomassekontingente zur Pelletproduktion kann jedoch mittelfristig zu einer Verknappung der begrenzt vorhandenen natürlichen biogenen Rohstoffressourcen beitragen, was zahlreiche Nutzungskonkurrenzen bedingt und bereits vorhandene Konkurrenzen weiter ver-schärft. Zum einen können sich Konkurrenzfelder hinsichtlich der Landflächen-nutzung und des Biomasseanbaus entwickeln, was sich auf das Angebot bzw. das

Mischungenundefinierte / natürlich

vermischte Biomassegemenge

Beimischungendefinierte / bewusst

vermischte Biomassegemenge

Nüsse und Eicheln 3.1.3Stammholz

1.1.3Waldrestholz

1.1.4

Rinde 1.1.6

chem. un-behandelte Rückstände

1.2.1chem. behandelte Rückstände, Fasern und Holzbestand-teile 1.2.2

Getreide 2.1.1Gräser 2.1.2Ölsaaten 2.2.3

Wurzelfrüchte 2.1.4Hülsenfrüchte 2.1.5Blumen 2.1.6

Beerenobst 3.1.1

Stein- /Kernobst3.1.2

Biogene Festbrennstoffe

2 Halmgutartige Biomasse 3 Biomasse von Früchten

Bei-/Mischungen 1.1.8

1.1 Wald- und Plantagenholz sowie andere Frischhölzer

(u.a. Laub-/Nadelholz, KUP,

Sträucher)

1.2 Industrie-restholz

(mit/ohne Rinde)

1.3 Gebraucht-holz

(mit/ohne Rinde)

chem. un-behandelte Rückstände

1.3.1chem. behandelte Rückstände

1.3.2

2.1 aus Landwirt-schaft &

Gartenbau

(u.a. Ganzpflanzen, Stroh, Körner, Hülsen,

Stängel, Blätter)

2.2 Nebenprod. & Rückstände der

Industrie

(u.a. Getreide, Gräser, Früchte, Ölsaaten)

3.1 Obst und Gartenfrüchte

(u.a.. Beeren-/Kern-/ Steinobst, roher

Olivenpresskuchen)

3.2 Nebenprod. u. Rückstände der

Industrie

(u.a.. Beeren-/ Kernobst, Nüsse, extrahierter Olivenpresskuchen)


Bei-/Mischungen

1.3.3


Bei-/Mischungen3.1.4

getrennt gesammelte halm-gutartige Biomassen aus der Landschäftspflege und aus Gärten 2.1.7

4 / 1.4 / 2.3 / 3.3 Definierte / undefinierte Mischungen

sortiertes Holz aus der Landschaftspflege und aus Gärten 1.1.7

Stümpfe / Wurzeln 1.1.5

Vollbäume ohne Wurzeln

1.1.1 mit Wurzeln

1.1.2

chemisch unhan-delte Rückstände

2.2.1chem. behan-delte Rückstände

2.2.2Bei-/Mischungen

2.2.3

chemisch unhan-delte Rückstände

3.2.1chem. behan-delte Rückstände

3.2.2Bei-/Mischungen

3.2.3

1 Holzartige Biomasse

18 2 Biomassen für die Pelletproduktion

verfügbare Rohstoffpotenzial auswirkt. Zum anderen werden sich die Konkurren-zen in Bezug auf die unterschiedlichen technischen Nutzungsoptionen der bio-genen Energieträger, insbesondere zur stofflichen Nutzung von Holz weiter ver-schärfen. Zur Identifizierung von Nutzungskonkurrenzen der energetischen Biomassenutzung können vier Ebenen unterschieden werden, in denen die Indika-toren in Abhängigkeit von den Rahmenbedingungen unterschiedlich stark ausge-prägt sind (Abb. 2.2). Als Indikatoren wirken beispielsweise:

– Verfügbarkeit einer Konversionstechnologie zum Zeitpunkt x – Optionen des Biomasseeinsatzes/Stoffstromlenkung für ausgewählte

Technologiekonzepte – Flächenkonkurrenzen des Biomasseanbau zur Strom-, Wärme-, Kraftstoff-

bereitstellung – Rohstoffpreise für die energetische Nutzung in Konkurrenz zum Nah-

rungsmittelanbau und der stoffliche Nutzung

Abb. 2.2: Ebenen von Nutzungskonkurrenzen bei der energetischen Nutzung von Biomasse

2.2.1 Methodischer Ansatz

In Anlehnung an die Ergebnisse der Studie „Nachhaltige Biomassenutzungs-strategien im europäischen Kontext“ /22/ werden die relevanten Rohstoffpotenzia-le zur Pelletproduktion für Deutschland die EU Staaten abgeleitet. Für die Staaten Russland, Kanada und USA werden die relevanten Biomassepotenziale von vor-handenen Potenzialstudien abgeleitet /2/, /5/,/16/,/18/,/23/.

Die Potenzialermittlung ist methodisch auf eine Stoffstrombilanz zur Ermitt-lung des technisch erschließbaren und energetisch verfügbaren Biomassepotenzi-

Landnutzung Ackerfläche vs. Grünland vs.

sonstige Nutzung

Fläche Ebene 1

Biomasseanbau Nahrungsmittel vs. stoffliche Nutzung vs. Bioenergie

Biomasse Ebene 2

BiomassekonversionWärme vs. Strom vs. Kraftstoff

Bioenergie-träger Ebene 3

Nutzung von Bioenergie Fossile Energien vs. Erneuerbare Energien vs.

EffizienzBioenergie Ebene 4

2.2 Rohstoffe und technische Potenziale 19

als – ausgehend von dem theoretischen Potenzial - zurückzuführen. Das ermittelte technische Rohstoffpotenzial beschreibt den Anteil des theoretischen Potenzials der verfügbaren Biomasse, der unter Berücksichtigung der gegebenen stofflichen Biomassenutzung (Nahrungs-, Futtermittel- und Holzverarbeitung etc.) sowie struktureller und ökologischer Restriktionen (z. B. Erhaltung von Stoffkreisläufen, Flächenansprüche der Biotopvernetzung etc.) mit den verfügbaren Technologien nutzbar ist.

Das technische Potenzial beschreibt den Anteil des theoretischen Potenzials, der unter Berücksichtigung derzeitiger technischer Möglichkeiten – unter Berück-sichtigung verfügbarer Nutzungstechniken, ihrer Wirkungsgraden und hinsichtlich der Standortverfügbarkeit - nutzbar ist /22/.

In Hinblick auf die Ermittlung technisch verfügbarer Energieträgerpotenziale, werden ausschließlich thermo-chemische Umwandlungsprozesse bei der Biomas-senutzung der betrachteten Rohstoffpotenziale berücksichtigt und entsprechend brennstoffspezifische Heizwerte einbezogen. Grundlage der Potenzialermittlung sind europäische sowie regionsspezifische Agrar- und Forst- und Abfallstatistiken, Daten der FAO sowie zahlreiche Annahmen zur Fortschreibung der Entwicklung /22/. Für folgende Biomassefraktionen werden dabei technische Rohstoffpotenzia-le ermittelt:

– Forstwirtschaftliche Potenziale. – Potenzial aus Einschlag = Rundholz + Brennholz + Waldrestholz + (Ernte-

verluste) – Potenzial aus ungenutztem Zuwachs = theoretisches Potenzial - Einschlag – Landwirtschaftliches Potenzial. – Potenzial zum Energiepflanzenanbau (KUP, Miscanthus, Getreideganz-

pflanzen) – Potenzial aus Reststoffen und Nebenprodukten.

– Industrierestholzpotenzial aus Sägewerken, Holzwerkstoff-, Holz-schliff- und Zellstoffindustrie

– Strohpotenzial (Getreidestroh, Mais-, Raps-, Sonnenblumenstroh) – Landschaftspflegematerial

2.2.2 Rohstoffauswahl

Aufgrund dessen, dass die vielfältigen biogenen Festbrennstoffe z. T. sehr unter-schiedliche Brennstoffeigenschaften aufweisen, können je nach Einsatzbereich der Brennstoffe nur entsprechend geeignete Brennstoffe eingesetzt werden. Im Hin-blick auf einen qualitativen Einsatz der vorhandenen Biomassen können unter-schiedliche Inputströme zur Pelletproduktion – klassifiziert und spezifiziert nach dem europäischen Standard DIN EN 14961-1 - aufgeschlüsselt werden (Abb. 2.3). Dabei werden die Potenziale nach folgenden Zielmärkten unterteilt:

– Holzpellets für den Kleinverbrauchermarkt

Pellets als Energieträger...Russlands gegenüber der Ukraine) immer mehr an Bedeutung gewonnen hat...

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