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Kostengünstig Heizen mit Biomasse (Holz, Pellets, Hackschnitzel)

Was der Neueinsteiger wissen muss

Ist es wirklich billiger als Heizöl

oder

Erdgas?

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Kostengünstig Heizen mit Biomasse

(Holz, Pellets, Hackschnitzel)

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Inhaltsverzeichnis

Vorwort........................................................................................................................ 6

1 Biomasse...................................................................................................................... 7 1.1 Was versteht man unter dem Begriff Biomasse........................................................... 7 1.2 Die Vorteile der Biomasse stehen klar auf der Hand................................................... 7 2 Gespeicherte Sonnenenergie aus dem Wald............................................................... 8 3 Nutzung der Biomasse................................................................................................. 9 3.1 Der Brennstoff Holz....................................................................................................... 10 3.2 Vorteile für den Brennstoff Holz.................................................................................... 10 4 Der CO2-Kreislauf......................................................................................................... 11 5 Das Geheimnis der Holzverbrennung.......................................................................... 13 5.1 Lambda(λ)-Regelung................................................................................................... 15 5.2 CO-Regelung............................................................................................................... 16 5.3 CO/Lambda(λ)-Regelung............................................................................................. 16 6 Wo und wie wird das Holz bereit gestellt?.................................................................... 18 6.1 Spalten von Stückholz.................................................................................................. 21 6.2 Lagerung von Scheitholz.............................................................................................. 21 7 Hackschnitzel................................................................................................................ 23 7.1 Hackschnitzelfeuerungen............................................................................................. 23 7.2 Bevorratung von Hackschnitzel.................................................................................... 24 7.3 Endschalter.................................................................................................................. 24 7.4 Automatische Zündung................................................................................................ 24 7.5 Wesentliche Vorteile einer Hackschnitzelanlage.......................................................... 25 7.6 Bereitstellungskette von Hackschnitzel........................................................................ 27 7.7 Pilzwachstum und deren Gesundheitsrisiken.............................................................. 28 7.8 Hackschnitzel – Qualitätsklassen – Stückgröße.......................................................... 30 7.9 Möglichkeiten einer Lagerraumanordnung................................................................... 31 8 Lagerungsverluste beim Brennstoff Holz..................................................................... 33 9 Pellets.......................................................................................................................... 34 9.1 Pelletfeuerung.............................................................................................................. 34 9.2 Bevorratung von Pellets............................................................................................... 35 9.3 Herstellung von Pellets................................................................................................ 35 9.4 Gründe für die Preisstabilität der Holzpellets.............................................................. 35 9.5 Gründe für den stark schwankenden Ölpreis.............................................................. 35 9.6 Vorraussetzungen für das Befüllen mit Pellets beim Verbraucher.............................. 36 10 Welche Fragen sollte sich der Käufer einer Holzheizung stellen, bevor... .................. 37 11 Heizraum, Lagerraum und Schornstein für feste Brennstoffe..................................... 37 12 Heizwert und Wassergehalt........................................................................................ 38 13 Heizwerte der versch. Brennstoffe in Abhängigkeit des Wassergehaltes................... 41 14 Wie viel m³ Scheitholz, Hackschn. oder Pellets darf man in einem Gebäude lagern. 42 14.1 Brennstofflagerräume.................................................................................................. 42 14.2 Lagerraumvorschriften................................................................................................. 44 15 Schornstein.................................................................................................................. 45 15.1 Abgasgebläse.............................................................................................................. 45 16 Festlegung der Leistung des Kesseltyps..................................................................... 47 17 Pufferspeicher.............................................................................................................. 49 18 Thermische Ablaufsicherung....................................................................................... 51 19 Rücklaufanhebung....................................................................................................... 51 20 Membran-Ausdehnungsgefäß..................................................................................... 51 21 Wo sollte ein Feststoffkessel aufgestellt sein.............................................................. 52

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22 Wirkungsgrad....................................................................................................... 53 23 Schadstoffe bei Feststoffkesseln......................................................................... 55 23.1 Aschequalität und –verwertung............................................................................ 56 23.2 Zusammensetzung der Asche.............................................................................. 56 23.3 Ascheverwendung................................................................................................ 56 24 Wie kann man eine schlechte Verbrennung erkennen........................................ 57 25 Heizen mit Heizöl, Erdgas, Scheitholz, Pellets... . Was kostet wie viel?.............. 58 26 Hier können Sie eintragen, welcher Brennstoff für Sie der günstigste ist?.......... 60 27 Heizölberechnung................................................................................................. 62 28 Erdgasberechnung................................................................................................ 63 29 Holzberechung...................................................................................................... 65 30 Pelletsberechnung................................................................................................. 68 31 Hackschnitzelberechnung..................................................................................... 71 32 Tabellen................................................................................................................ 74 33 Heizwerte.............................................................................................................. 77 34 Die 4 Altholzklassen.............................................................................................. 78 35 Energieeinheiten.................................................................................................... 80

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Vorwort Dieses Buch soll eine Hilfe für jene sein, die vorhaben Ihre Heizung zu mo-dernisieren, umzustellen und das Heizen mit Biomasse also Scheitholz, Hack-schnitzel, Pellets usw. in Betracht ziehen. Hier werden ein Reihe von Tipps, Planungshinweise und Preisvergleiche der ein-zelnen Energieträger gemacht, die ein Neueinsteiger aber auch ein alter Hase beachten sollte. Es werden die wichtigsten Grundlagen vermittelt, z.B. Wie viel Holz darf im Aufstellraum gelagert werden. Darf sich auch ein Öl-oder Gaskessel im Aufstellraum des Feststoffkessels befinden. Lassen Sie sich beim Kauf eines Feststoffkessels genügend Zeit und holen Sie sich verschiedene Angebote ein, bevor Sie sich zum Kauf eines Feststoffkessels entscheiden. Denn, bedenken Sie dies ist eine Anschaffung für die nächsten zwanzig Jahre. Mit diesem Buch ist jeder in der Lage für sich auszurechnen, welcher Brennstoff individuell für ihn der billigste ist. Machen Sie den Test und finden Sie heraus ob Pellets wirklich billiger sind als Heizöl oder Gas, bzw. um wie viel billiger es wirklich ist. Werner Hornauer © Werner Hornauer Nachdruck auch auszugweise nur mit Genehmigung Die Berechnungen stellen lediglich eine grobe Orientierung dar. Ein individueller Preisvergleich kann nur durch einen Fachmann bewerkstelligt werden.

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1 Biomasse 1.1 Was versteht man unter dem Begriff Biomasse Unter dem Begriff Biomasse werden sämtliche Stoffe organischer Herkunft ver-standen (kohlenstoffhaltige Materie). Biomasse beinhaltet damit die lebende oder abgestorbene (aber noch nicht fossile) Pflanzen- und Tiermasse (z.B. Holz, Hackschnitzel, Pellets, Getreide...). Kaum ein Brennstoff hat so viele Möglichkeiten und Nutzungsaspekte wie der Brenn-stoff Biomasse. 1.2 Die Vorteile der Biomasse stehen klar auf der Hand Im Gegensatz zu den fossilien Energieträgern wie z.B. Heizöl, Erdgas, Kohle usw. sind biogene Brennstoffe umweltschonend, weil es durch deren Nutzung kaum zur Erhöhung der Konzentration an klimawirksamen Gasen in der Erdatmosphäre kommt. Bei diesen klimawirksamen Gasen handelt es sich hauptsächlich um das CO2 ( Kohlendioxid), das bei der Verbrennung fossiler Energieträger freigesetzt wird, sowie um N2O (Distickstoffoxid) und auch CH4 (Methan). Diese Gase werden für den anthropogenen Treibhauseffekt verantwortlich gemacht, welcher für die Veränderung des Weltklimas verantwortlich ist. Bei der energetischen Nutzung von Biomasse wird zwar auch CO2 ( Kohlendioxid) frei, allerdings wurde die dabei emittierte Menge an CO2 zuvor durch das Pflanzenwachstum der Atmosphäre entzogen und in der organischen Masse gebunden. Ein weiterer Vorteil liegt in der Schonung der endlichen fossilen Energieressourcen. Alle biogenen Bennstoffe lassen sich letztlich auf den Phostosyntheseprozess zurückführen, dabei handelt es sich um eine indirekte Solarenergienutzung. Als gespeicherte Sonnenenergie ist die Biomasse somit eine regenerative (erneuerbare) und damit in menschlichen Zeitvorstellungen quasi unerschöpfliche Energiequelle. Dies gilt zumindest, wenn sie nachhaltig erzeugt wird. Das heißt, dass im Mittel nur die Menge an organischer Masse genutzt werden darf, die auch wieder nachwächst. Hier ist auch der wesentliche Unterschied zwischen den nicht erneuerbaren (fossilen) Energieträgern wie Heizöl, Erdgas und Kohle.

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2 Gespeicherte Sonnenenergie aus dem Wald Eine Besonderheit bei den regenerativen Energien ist, dass Holz die Sonnenenergie speichern kann. Im Holz ist die Sonnenenergie gespeichert, die sich während des Baumlebens angesammelt hat. Jene Energie kann bei Bedarf gezielt genutzt bzw. aktiviert werden. Diese besondere Eigenschaft des Waldes umweltfreundliche Energie zu sammeln und zu speichern ist für uns Menschen von unschätzbarem Wert. Da dieser Brennstoff jedoch nicht immer sofort benötigt wird, kann er auch zwischen-gelagert werden. Auch hier bietet Holz einen entscheidenden Vorteil: Es ist weder giftig, umweltbelastend oder gefährlich für die Umwelt und braucht deshalb nicht in Tanks oder anderen Lagerbehältern bis zum Weiterverkauf aufbewahrt werden. Holz hat keine negativen Einfluss auf unsere Umwelt. Außerdem macht die Ent-sorgung von Holz keinerlei Probleme. Es verrottet rückstandsfrei und führt wichtige Pflanzennahrungsbestandteile in den Kreislauf zurück, oder kann uns durch die Ver-brennung unser Heim erwärmen.

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3 Nutzung der Biomasse Die Möglichkeiten der energetischen Nutzung von Biomasse sind vielfältig. Holz kann nach einer mechanischen Aufbereitung auf verschieden Weise verbrannt werden. Scheitholz 33cm Scheitholz 50cm Scheitholz 100cm Hackschnitzel G30 Hackschnitzel G50 Hackschnitzel G100 Pellets nach DIN 51731 Scheitholz Maßeinheit: Ster oder Raummeter (rm) Scheitholz entsteht durch Halbieren, Dritteln oder Vierteln von Meterholz –entsprechend der Brennraumgröße der Feuerungsanlage und anschließendem Spalten. Bei kleineren Feuerungen und einem geringen Eigenbedarf kann diese mühsame Arbeit händisch erfolgen. Der Zuschnitt größerer Mengen erfolgt heute jedoch in der Regel mit Motor-, Band- oder Kreissäge. Auch beim Spalten haben sich motorische Verfahren durchgesetzt. Die meisten Spalter sind Spaltkeilgeräte, die vertikal oder horizontal arbeiten. Der Spaltkeil wird dabei hydraulisch über einen Hubkolben in das Holz getrieben. Bei den vertikalen Spaltern wird das Holz auch gegen einen feststehenden Keil oder eine Klinge gedrückt. Hackschnitzel Maßeinheit: Schüttraummeter (Srm) Hackschnitzel oder Waldhackgut werden mit einer Querschnittsfläche von 3 cm² (G30), 5 cm² (G50) oder 10 cm² (G100) angeboten. Hackschnitzel sind Holzstücke, die durch Hackmaschinen aus Schwachholz (Kronenholz, Schlagabraum) oder Sägewerksnebenprodukten erzeugt werden. Pellets Maßeinheit: kg oder Tonne Holzpellets bestehen aus reinem naturbelassenem Holz. Als Rohstoff für die Pelletserzeugung dienen Hobel- und Sägespäne, welche in der holzverarbeitenden Industrie als bisher kaum genutztes Nebenprodukt in großen Mengen anfallen. Ohne Zugabe von chemisch-synthetischen Bindemitteln wird der unbehandelte Rohstoff unter hohem Druck verdichtet und pelletiert, also in kleine zylindrische Röllchen gepresst. Laufende Qualitätskontrollen garantieren einen sauberen Brennstoff mit geringer Restfeuchte und hohem Brennwert (ca. 4,8 kWh/kg).

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3.1 Der Brennstoff Holz Holz ist nach wie vor der bedeutendste Brennstoff bei den Biomasseheizungen. Seit zigtausend Jahren verbrennen die Menschen Holz, um ihre Wohnungen zu heizen. Deshalb ist Holz auch der traditionsreichste Brennstoff unter den Biomasse-brennstoffen. Da Heizöl, Erdgas und Kohle nicht mehr in ausreichendem Maße zur Verfügung stehen und zudem immer teurer werden, werden Biomassestoffe immer interessanter. Ein wesentlichen Vorteil haben natürlich Landwirte oder Waldbesitzer, welche den Brennstoff Holz einfacher und preiswerter beschaffen können, weil sich die Geräte und Waldflächen schon in Ihrem Besitz befinden. Holz ist ein Brennstoff mit Tradition. Man kann sicher sagen, dass dieser Brennstoff der älteste Energieträger ist, den der Mensch verwendet. Den älteren Menschen in unserer Gesellschaft ist der Einsatz von Holz zur Wärmeerzeugung noch vertraut, allerdings werden hier auch wieder die Erinnerungen mühseliger Brennholz-aufbereitung und qualmende Holzfeuerungen ins Gedächtnis gerufen. Die Endlichkeit fossiler Brennstoffe wie Heizöl und Erdgas und der Treibhauseffekt lassen uns wieder auf den traditionellen Brennstoff zurück kommen. Heute gibt es moderne Scheitholz-, Pellets- und Hackschnitzelanlagen mit einem Wirkungsgrad von über 90% die mit einer Heizöl- oder Erdgasanlage durchaus konkurrieren können. Nur durch die unermüdliche Weiterentwicklung und durch die strengen Umweltanforderungen konnte die Holzheizung wieder gesellschaftsfähig werden. 3.2 Vorteile für den Brennstoff Holz • Ein Holzkessel verursacht beim Einsatz eigener Arbeitskraft wesentlich geringere

Betriebskosten als eine gleichwertige Erdgas-, oder Heizölheizung. • Die Brennholzversorgung ist krisensicher und kann durch politische Spann-

ungen oder gar Kriege in den großen Öl/- oder Gasförderregionen dieser Welt nicht direkt beeinträchtigt werden

• Nutzung eines regenerativen Energieträgers • Beitrag zur Erhöhung der Sauberkeit in unseren Wäldern • Die Nutzung von Holz reduziert die Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen

(Heizöl, Erdgas...), verlagert die Wertschöpfung in die Region und bietet eine weitere Einnahmequelle für Land- und Forstwirte und Fuhrbetriebe

• Moderne Feststoffkessel arbeiten im Gegensatz zu alten Heizkesseln wesentlich umweltfreundlicher und besitzen einen wesentlich höheren Wirkungsgrad, in Verbindung mit einer Lambda-Sonde wird sogar ein Wirkungsgrad von über 90% erreicht.

• Staatliche Zuschüsse • CO2-neutrale Verbrennung • Holz ist praktisch schwefelfrei • Regenerative Energie • Bei nachhaltiger Wirtschaftsweise ein unendlich verfügbarer Brennstoff • Holz ist regional verfügbar , das heißt die Anzahl der Fahrten und die

Wegstrecken der Brennstofftransport werden erheblich verkürzt • Keine schweren Tankerunglücke auf hoher See mit Schäden die noch nach

Jahren für Schlagzeilen sorgen

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4 Der CO2-Kreislauf Warum heißt es in Berichten oder Veröffentlichungen immer Holz verbrennt CO2-neutral? Gehen wir dieser Aussage einfach mal auf den Grund. Wenn jährlich nur soviel Holz verbrannt wird, wie in unseren Wäldern nachwächst, dann führt die Holzverbrennung zu keiner Veränderung des CO2-Gehltes der Atmosphäre. Beim Wachstum der Bäume wird genau so viel Kohlendioxid (CO2) gebunden, wie bei der vollständigen Verbrennung entsteht. Siehe Abb.1 Bleibt das Holz im Wald und würde dort verfaulen, da es nicht genutzt wird, ergibt dies im Kohlenstoffkreislauf dasselbe Ergebnis. Fäulnis ist auch eine Verbrennung, eben nur eine sehr langsame. Nur wenn Holz auf Dauer vor dem vollständigen Abbau bewahrt bleibt, wird das in ihm gespeicherte CO2 nicht frei. In 1m³ Holz sind rund 230 kg Kohlenstoff gebunden, dies sind rund 850 kg Kohlendioxid (CO2). Das heute durch die Verbrennung von Heizöl oder Erdgas in die Luft geblasene Kohlendioxid (CO2) wurde vor Millionen Jahren auch von assimilierenden (Anpassung, Angleichung) Pflanzen (z.B. Plankton) festgelegt. Der nachstehende Kohlenstoffkreislauf gibt hier eine anschauliche Erklärung (Abb 2 Seite 16). Wir lösen in unserer energiehungrigen Zeit große Mengen unseres Kohlenstofflagers auf, welche in vielen hunderttausend Jahren durch Pflanzenwachstum entstanden sind. Das Abbrennen von (tropischen) Wäldern erhöht den CO2-Gehalt der Atmosphäre. Umgekehrt sind unsere Wälder ein Kohlenstofflager. In Deutschland hat der Holzvorrat in den letzten 200 Jahren ständig zugenommen, abgesehen von den Zeiten der beiden Weltkriege. Die Wälder von Mitteleuropa sind heute holzreicher als sie je in den vergangenen 200 Jahren waren.

Lagerung unterSauerstoffabschlußErdölErdgass

C KohleH Cx y

Assimilation durch grüne Pflanzen

Kohlendioxid CO2

VerbrennenEssen, Fressen, Verfaulen

BiomasseH C Ox y z

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Sonne

Licht (Energie)

Kohlendioxid CO2

Chlorophyll

Sauerstoff O2

Wasser H2O

Holz C6H12O6

(+ 6 H2O) 6 CO2 6 H2O C6H12O6 + 6 O2 (+ 6 H2O)

Sonnenlicht 0,8 kWh

Chlorophyll Assimilation

Wärme (Energie)

Sauerstoff O2

Kohlendioxid CO2 Wasserdampf H2O

Verbrennung 0,8 kWh

Feuer

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O

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5 Das Geheimnis der Holzverbrennung Die Verbrennung von Holz ist ein komplexer Vorgang, in einer Feuerung laufen stets die Umwandlungsphasen Trocknung des Brennstoffs, Aufheizung und Austreiben bzw. Entgasen der Flüchtigen Bestandteile (C, H, N, S, CI) (Pyrolyse) und Vergasung des Restkohlenstoffs hintereinander mit steigender Temperatur ab, wobei die Verbrennung, d.h. Oxidation, ab der Zündtemperatur parallel stattfindet und eine Temperaturerhöhung bedingt. Die Verbrennung beginnt mit der Trocknungsphase. Das Holz gibt zunächst das Wasser ab. Da für die Verdampfung des Wassers Energie gebraucht wird, verringert sich der untere Heizwert mit steigendem Wassergehalt im Brennstoff. In dieser Phase steigt die Temperatur des Holzes kaum über 100°C. Wenn das auf der Oberfläche vorhandene oder im Inneren befindliche Wasser verdampft ist, steigt die Temperatur des Holzes weiter über 100°C an. Bereits ab 60°C werden aus der Holzsubstanz die ersten organischen Abbauprodukte in Spuren freigesetzt. Die eigentliche thermische Zersetzung aber beginnt bei 160 bis 180°C (Pyrolyse oder Entgasungsphase). Mit steigender Temperatur nehmen die Abbaureaktionen immer stärker zu. Ab ca. 250°C wird der Zersetzungsvorgang heftig. Jetzt erzeugen die Zersetzungsreaktionen mehr Wärme als sie verbrauchen. In dieser Phase sind die Pyrolysereaktionen nicht mehr kontrollierbar und eine Ursache dafür, warum die Verbrennung von Holz in einer handbeschickten Feuerung nicht durch Luftdrosselung geregelt werden kann. Die Entgasungsphase (Pyrolysephase) dauert bis etwa 600°C an. Dann hat das luftgetrocknete Holz rund 85% seiner Masse in Form von Wasser, Kohlenstoffdioxid und brennbaren gasförmigen Produkten verloren. Es verbleibt energiereiche Holzkohle. Aus den Abbrandkurven ist zu erkennen, dass der Umsatz der bereits bei relativ niedrigen Temperaturen freigesetzten Kohlenwasserstoffe (CxHy) rasch erfolgt; lediglich der Ausbrand von CO und des Restkohlenstoffs benötigt deutlich mehr Zeit. Daher ist für diese Anteile ein genügend großer Ausbrandweg bei hohen Temperaturen vorzusehen. Mit diesem Verbrennungsvorgang liegen Temperaturverteilungen im Feuerraum und Verweilzeiten praktisch fest, wobei das Abbrandverhalten des Brennstoffes und insbesondere die Zeit bis zum vollständigen Ausbrand die Verweilzeit bestimmt. Während der Entgasungsphase werden ca. 70% des Heizwertes von Holz freigesetzt. Das bei der Entgasung gebildete Gas enthält als brennbare Bestandteile vor allem Kohlenmonoxid (CO), Wasserstoff und organische Verbindungen. Das Gas ist sehr reaktiv und reagiert unter Flammenbildung in Gegenwart von Luft zu CO2 und H2O durch Freisetzung von Wärme (Energie). Werden die Verbrennungsvorgänge an dieser Stelle vorzeitig gestört, z.B. durch Wärmeentzug, dann entsteht ein schadstoffreiches und geruchsintensives Gas, das außerdem mit schwer flüchtigen organischen Verbindungen, Ruß und Teer beladen ist. Zur Einhaltung von Standards bei der Verbrennung, seien es solche technisch/ wirtschaftlicher Art (Wirkungsgrad der Verbrennung, Verfügbarkeit der Anlage) oder Auflagen des Gesetzgebers hinsichtlich von Emissionen, sind an eine Feuerungs-anlage u.a. folgende Anforderungen zu stellen:

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• gleichmäßige Beschickung • gute Zündung – wenn möglich automatisch • vollständige Verbrennung • keine oder geringe Verschlackungsneigung am Rost • geringe Schadstoffbildung • effektiver Ascheaustrag • geringer Wartungsaufwand (Reinigung, Ascheentnahme)

HolzBraunkohle Steinkohle

100

80

60

40

20

00 5 10 15 20

%

Au

sbra

nd

Sekunden

Verbrennung der FlüchtigenVerbrennung von C fest

Feuerungstemperatur: T = 850°CPartikelgröße: d = 1,2 mm

Aufheizung Trocknung Pyrolyse Vergasung von C

Verbrennung

100 200 300 400 500 °CAsche

fester Kohlenstoff (Holzkohle)

bren

n bar

eS

u bst

a nz

100 %

0

20

MasseWassergehalt

flüchtigeBestandteile

Wesentliche Aufgabe des Konstrukteurs und des Betreibers einer Holzfeuerung ist es daher, einen möglichst ungestörten Ausbrand der Brenngase bei möglichst geringen Emissionen zu ermöglichen. Heutige Feuerungen berücksichtigen dies meist durch eine räumliche und zeitliche Trennung des Verbrennungsvorgangs in eine primäre Verbrennungszone in der die Schritte Aufheizung, Trocknung, Pyrolyse und Vergasung hintereinander ablaufen und eine sekundäre Nachverbrennungszone für gasförmige Komponenten und Staubpartikel. In der Primärverbrennungszone erfolgt durch Zugabe der sog. Primärluft eine auf Emissions- und Verbren-nungstemperatur optimierte Umwandlung des festen Brennstoffs Holz in noch nicht vollständig ausgebrannte gasförmige Komponenten. In der sekundären Verbrennungszone erfolgt der möglichst vollständige Ausbrand der gasförmigen Komponenten wie CO und von feinen Staubpartikeln unter Zugabe von ausreichend sog. Sekundärluft. Durch die Zugabe der Sekundärluft steigt die Verbrennungstemperatur in der Sekundärzone auf den Maximalwert an. In der Primärzone dagegen sind die Temperaturen geringer, wodurch eine Erweichung der Asche vermieden werden soll, trotzdem kann es bei Brennstoffen mit niedrigen

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Ascheerweichungspunkten (Stroh, Getreide) zu Sintererscheinungen bei der Asche kommen. Um oben genannte Ziele zu erreichen, wird die Primärverbrennungszone mit einem möglichst kleinen λ von 0,6 bis ca. 1,0 betrieben, erst in der Sekundär-verbrennungszone erfolgt die Zugabe von ausreichend Sauerstoff, so dass im Endeffekt ein λ von 1,5 bis ca. 2,0 vorliegt. Ein guter Ausbrand mit niedrigen Schadstoffemissionen erfordert die Beachtung des sogenannten T³-Gesetzes: „Temperatur, Time (Zeit) und Turbulence (Durch-mischung)“ müssen in hinreichendem Ausmaß gewährleistet sein. Geometrie und Wandaufbau des Feuerungsraumes sowie die Strömungsverhältnisse dabei be-einflussen wesentlich die Verweilzeiten der Verbrennungsgase bei den optimalen Verbrennungstemperaturen.

Risse

Vergasungszone

Holzkohlenschicht

Trocknungszone

5.1 Lambda(λ)-Regelung (λ) steht für Luftüberschuss im Abgas. Bei der Lambda(λ)-Regelung wird versucht, einen vorgegebenen Sollwert möglichst konstant zu halten, wobei der Wert zur Erzielung optimaler Verbrennungsbedingungen je nach Art der Feuerung und des Brennstoffes schwankt. Wird dieser Optimalwert unter- bzw. überschritten, ver-schlechtert sich die Qualität der Verbrennung in Form erhöhter CO-Emissionen. Dies ist der Nachteil der Lambda(λ)-Regelung. Sie ist nur erfolgreich, wenn der Brennstoff in Stückigkeit und Feuchte relativ konstant ist und die Anlage keine allzu großen Lastschwankungen zu bewältigen hat,

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5.2 CO-Regelung Im Gegensatz zur Lambda(λ)-Regelung baut die CO-Regelung nicht auf einer indirekten, sondern auf einer direkten Messung auf. Jedoch arbeitet auch die CO-Regelung bei schwankenden Betriebsbedingungen nicht sicher genug. 5.3 CO/Lambda(λ)-Regelung CO/Lambda(λ)-Regelung ist eine Kombination der oben beschriebenen Regel-konzepte. Dadurch werden die Vorteile dieser beiden Regelstrategien vereinigt. Die Lambda(λ)-Regelung hat gegenüber der CO-Regelung den Vorteil, dass die Verbrennung bei einer vorgegebenen Luftüberschusszahl stabil ist. Der Nachteil jedoch ist, dass ein fester Sollwert vorgegeben werden muss, von dem man nicht weiß, ob er unter veränderten Bedingungen noch optimal ist, wird durch die Auf-schaltung der CO-Regelung beseitigt. Der Vorteil der CO-Regelung ist, dass eine Veränderung der CO/Lambda(λ)-Charakteristik aufgrund sich ändernder Be-dingungen durch die direkte Messung der Verbrennungsqualität erfasst wird. Durch die Verknüpfung der CO-und Lambda(λ)-Regelung kann der Sollwert optimiert werden. Diese Optimierung ist die wichtigste Komponente, damit der Betriebspunkt der Feuerung den sich verändernden Randbedingungen ständig angepasst wird. Durch die Verknüpfung dieser beiden, kann die optimale Luftüberschusszahl bestimmt werden. Theoretisch kann davon ausgegangen werden, dass durch die CO/Lambda(λ)-Regelung im Vergleich zur klassischen O2—bzw. Lambda-Regelung, die CO-Emissionen reduziert werden und der feuerungstechnische Wirkungsgrad verbessert werden. Vorraussetzung hierbei ist, dass die Kesselkonstruktion hierauf abgestimmt ist. Somit steht mit der CO/Lambda(λ)-Regelung ein Optimierungskonzept zur Verfügung, mit dem die Emissionen erheblich reduziert werden können.

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6 Wo und wie wird das Holz bereit gestellt? Brennholz wird vom Förster, Waldbestizer oder beim Brennholzhändler verkauft. Biogene Festbrennstoffe können eine sehr unterschiedliche Herkunft haben. Ent-sprechend groß ist auch die Vielfalt bei den Brennstoffarten, der Qualität und der Aufbereitung. Die Brennstoffe werden folgendermaßen angeboten: Übliche Maßeinheiten in der Forst- und Holzwirtschaft sind:

- Festmeter (fm) Maßeinheit für einen Kubikmeter feste Holzmasse ohne Luftzwischenräume, z.B. geschichtete Bretter

- Raummeter (rm) oder Ster (St), Maßeinheit für geschichtete und geschüttete Holzscheite, die unter Einfluss der Luftzwischenräume einen Kubikmeter aus-füllen, siehe Abbildung unten

- Schüttraummeter (Srm) Maßeinheit für einen Kubikmeter Hackschnitzel

1 m

1 m

1 m

Ein Raummeter (Ster) Brennholz

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1,0 m

1,0

m

1,0 m

1,0 m

1,0 m

1,0 m

1,0 m

1,0 m

1,0 m

1,0 m

0,7

m0,

41m

0,5

9m

1,0

m1

,43

m

1,0

m1,

7m

2,4

3m

= 2,43 m³= 1,43 Rm1,0 Fm

0,7 Fm = 1,0 Rm = 1,7 m³

= 0,59 Rm = 1,0 m³0,41 Fm

Massivholz HackgutSchichtholz

Umrechnungsfaktoren für Festmeter (Fm), Raummeter (Rm) und Schüttraummeter (m³) (nach /4-1/)

Bezeichnung Erläuterung Festmeter Fm Maßeinheit für einen Kubikmeter feste Holzmasse

ohne Luftzwischenräume, z.B. geschichtete Bretter

Raummeter oder St Maßeinheit für geschichtete und geschüttete Holzscheite, die unter Einfluss der Luftzwischenräume einen Kubikmeter ausfüllen

Schüttraummeter Srm Maßeinheit für einen Kubikmeter Hackschnitzel

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Schichtholz Die 1m langen Stücke von Stämmen oder dicken Ästen werden zu einem Holzstoß aufgesetzt und anschließend verkauft. Das Verkaufsmaß ist der Raummeter (rm) oder Ster. Ein Raummeter ist ein Stapel von 1 m Breite x 1 m Tiefe x 1 m Höhe (1 m³) aufgeschichtetes Holz. Dabei ist es üblich dem Raummeter 4% Übermaß zu geben, also um 4 cm höher aufzusetzen. Im Raummeter befinden sich zwischen den Holzstücken mehr oder weniger große Luftzwischenräume, weshalb ein 1 rm nur etwa 0,7m³ massiven Holz entspricht. Brennholz lang Brennholz ist auf Wunsch auch in langer Form lieferbar. Dabei handelt es sich um an gut befahrbare Wege gerückte, dünnere, längere Baumstammstücke, deren Volumen geschätzt wird. Verkaufsmaß ist hier der Festmeter (fm). Ein Festmeter entspricht einem m³ massiven Holz beziehungsweise 1,4 Raummeter (rm). Brennholz lang ist billiger als Schichtholz, da dem Waldbesitzer keine Einschneidekosten sowie Kosten für das Aufschichten zum Raummeter entsehen. Der Käufer kann die Baumstücke an Ort und Stelle auf seine Wunschlänge zersägen und für die Heimfahrt aufladen. Flächenlos Am billigsten ist das Brennholz im Flächenlos. Das noch nicht zugerichtete Holz auf einer abgegrenzten Waldfläche wird als Flächenlos bezeichnet. Das Recht, in dieser Fläche das nutzbare Brennholz herausarbeiten zu dürfen, kann man kaufen. Der Kaufpreis richtet sich nach der im Flächenlos liegenden Holzart und Holzmenge. Die Flächenlose werden als Durchforstungslose oder Schlagabraumlose angeboten. Durchforstungslos Hier gibt es zwei Vorgehensweisen. Es gibt Durchforstungslose, in denen die zu fällenden überzähligen, vom Förster markierten Bäume erst vom Käufer umgesägt werden. In anderen Durch-forstungslosen wurde die Fällarbeit bereits schon von den Forstwirten bewerkstelligt. Schlagabraumlos Wenn in einem Starkholzbestand die Forstwirt das dicke Holz entnommen haben, bleibt gelegentlich noch eine Menge dünneres Holz zurück. Dieses Holz kann der Käufer herausarbeiten. Gelegentlich muss er dabei das zurückbleibende Reisig beseitigen (verbrennen), damit eine Nachpflanzung junger Waldbäume möglich ist. Dann ist der Preis entsprechend niedriger.

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6.1 Spalten von Stückholz Von besonderer Bedeutung für die Verbrennung von Holz ist, dass dieses gespalten wird. Dies sollte direkt nach dem Holzeinschlag vorgenommen werden. Dies ist wichtig, damit das Holz trocknen kann. Denn die größere Oberfläche verstärkt, verbessert und beschleunigt den Trocknungseffekt. Ein noch wichtigerer Faktor ist jedoch, dass die Holzscheite besser ausgasen können als ein Rundling. Holz besteht überwiegend aus gasförmigen Stoffen, welche bei Annäherung einer Flamme leicht entflammbar sind. Zu einer optimalen Verbrennung ist deshalb eine gute Ausgasung unabdingbar. Diese Ausgasung findet nur an den Stellen statt, an denen es auch gespalten ist. Die Stückgröße der Holzscheite ist neben der Spaltung ein weiterer Einflussfaktor für eine gute Verbrennung. Die Kantenlänge sollte in Kleinanlagen, also bei Ein- und Zweifamilienhäuser je nach Kesselkonstruktion 15cm nicht überschreiten. Hierzu geben die Kesselhersteller in ihren Bedienungsanleitungen spezielle Empfehlungen. Kleinere Holzstücke besitzen im Verhältnis zu ihrer Masse eine größere Oberfläche als unzerkleinertes Holz. Es entzündet sich leichter, bietet der Flamme eine größere Angriffsfläche und begünstigt somit die Trocknungs-, Entgasungs-, und Ausbrandphase positiv. Große Holzstücke können bei einem ungünstigen Volumen-/ Oberflächenverhältnis den Verbrennungsablauf verschlechtern. Dies führt zu einer schlechteren Verbrennung, Teerbildung im Kessel und Rauchaustritt aus der Fülltüre beim Nachlegen oder Öffnen der Fülltüre. 6.2 Lagerung von Scheitholz Der Lagerung von Scheitholz sollte besondere Aufmerksamkeit gegeben werden. Hier werden immer noch aus Unwissenheit gravierende Fehler gemacht. Der Wassergehalt im Holz ist nicht nur abhängig von der Lagerungsdauer, sondern auch von den Umgebungseinflüssen (Regen, Schnee, Luftzirkulation und Sonne). Die gebrauchsfähigen Scheite sollten locker gestapelt und vor Regen und Schnee geschützt werden. Man sollte auch darauf achten, dass zwischen den einzelnen Stapeln ein Abstand von mind. 5 cm vorhanden ist, damit die Luft durchströmen kann und dem Holz bei der Trocknung helfen kann. Scheitholz sollte an einer sonnigen gut belüfteten Stelle an der Südseite regengeschützt aufgeschichtet werden. Vor die Holzstapel kann eine Folie angebracht werden, welche nach unten mindestens 30 cm und oben auch mindestens 30cm zum Dach frei ist, damit eine gute Durchlüftung sichergestellt ist. Auf keinen fall sollte man frisches Holz im Keller stapeln, da hier keine ausreichende Trocknung, sondern eine Stockung erfolgt. Eine optimale Lagerstätte zeigt die nachfolgende Abbildung.

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30 cm

Südwand

30 cm

20 cmBodenhöhe5 cm

5 cm20 cm überstehende Dachtraufe

Abstand der Stapel untereinander und von der Hauswand

Folie

Lagerung von Scheitholz

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7 Hackschnitzel Holzhackschnitzel werden mit Hilfe eines Hackers produziert. Eine möglichst einheitliche Größe und ein geringer Wassergehalt sind Voraussetzung für den problemlosen Einsatz in einer Heizungsanlage. Das verwendete Feuerungssystem sollte an die Eigenschaften der Hackschnitzel wie beispielsweise Größe, Wassergehalt und Feinanteil angepasst werden. Verunreinigungen wie Steine, Metallteile oder andere Fremdstoffe sollten in den Hackschnitzel nicht enthalten sein. Für eine emissionsarme Verbrennung ist es wichtig nur „gutes Holz“ zu verwenden, also kein verschmutztes, morsches, nasses oder feuchtes Holz

7.1 Hackschnitzelfeuerungen Heizkessel kleinerer Leistung für die Beheizung von Häusern werden überwiegend mit Feinhackschnitzel bis zu einer Körnung von 30 mm (G30) und einem Wassergehalt von maximal 35% automatisch beschickt. Nur bei größeren Anlagen ab ca. 30 kW können auch Hackschnitzel bis ca. 60 mm (G60) verwendet werden. Hackschnitzel mit 100 mm Korngröße (G100) kommen nur bei Großanlagen zum Einsatz.

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7.2 Bevorratung von Hackschnitzel Die Funktionsweise ist prinzipiell bei allen Herstellern gleich. Aus einem Vorratsbehälter, Lagersack (BIG-BAG) oder einem Lagerbunker wird der Heizkessel mittels einer Schnecke bedient. Manche Hackschnitzelkessel bieten die Möglichkeit Scheitholz in Form eines „Notbetriebes“ zu verwenden. Eine Zellradschleuse oder Rückbrandklappe verhindert wirkungsvoll den Rückbrand in das Brennstofflager. Eine zusätzliche Absicherung gegen diesen Rückbrand bildet die Löschwassereinrichtung welche bei Überschreiten von 95°C Löschwasser in den Schneckenkanal sprüht lässt, bis die Temperatur wieder gefallen ist und das Feuer gelöscht wurde. Der Anschluss dieser Löscheinrichtung hat an die Wasserversorgung zu erfolgen, die auch im stromlosen Zustand funktioniert. 7.3 Endschalter Sämtliche zu öffnenden Deckel an den Schnecken müssen mit einem Endschalter ausgerüstet sein, damit beim Öffnen die Schnecke automatisch gestoppt wird. 7.4 Automatische Zündung Eine automatische Zündung ermöglicht einen vollautomatischen Betrieb der Anlage. Die Anlage wird automatisch gezündet und dosiert die Einschubmenge des Brennstoffes selbstständig.

25

Anforderungen an die Größenverteilung nach der österreichischen Norm für Holzhackgut (ÖNORM M7133)

Hack- gut- typ

Zulässige Massenanteile und jeweilige Bandbreite für Teilchengröße (nach Siebanalyse)

zulässige Maximalwerte

max. 20 % 60-100 % max. 20 % max. 4 % Quer- schnitt Länge

G 30 >16 mm 16-2,8 mm <2,8 mm <1 mm 3 cm² 8,5 cm

G 50 >31,5 mm 31,5-5,6 mm <5,6 mm <1 mm 5 cm² 12 cm

G 100 >63 mm 63-11,2 mm <11,2 mm <1 mm 10 cm² 25 cm

7.5 Wesentliche Vorteile einer Hackschnitzelanlage

• Vollautomatische, bequeme Wärmeversorgung

• Komfortable Bedienung

• Geringe Emissionen

• Sehr niedrige Brennstoffkosten gegenüber Heizöl, Erdgas oder Pellets • Optimale Verbrennung bzw. hohe Wirkungsgrad durch gezielte

Brennstoffzufuhr

26

Stückholz Schichtholz Brennholz Flächenlos Lang Durchforstungslos Schlagabraum

Hackschnitzel Holzhack- Waldhack- schnitzel schnitzel Restholz Säge- Säge- Stückholz- gepresste späne mehl abfälle Holzbriketts

27

7.6 Bereitstellungskette von Hackschnitzel Vor der Aufbereitung sollten die gefällten Bäume oder der Schlagabraum über einige Monate im Bestand oder in der Rückegasse verbleiben, bis die Blätter oder Nadeln abgefallen sind. Diese würden die Pilzsporenbildung während der Hackgutlagerung fördern und erhöhen zudem den Wassergehalt. Nadeln und Blätter enthalten relativ große Nährstoffanteile, die dem Wald nicht entzogen werden sollten. Die Zwischenlagerung am Wald nach dem Fällen hat auch den Vorteil, dass das Holz im belaubten Zustand schneller austrocknet als nach dem Blattabwurf, da der größte Teil des Wassers über die Blatt- und Nadelmasse abgegeben wird. Das Fällen sollte nicht vor dem Herbst stattfinden, da das Holz dann bis zum Frühjahr so weit getrocknet ist, dass ein Käferbefall nicht mehr möglich ist. In den Sommermonaten besteht die Gefahr des Borkenkäferbefalls.

Vorgang Zeit-spanne

Bestand Rückegasse Forststraße Straße Hofstelle End-abnehmer

Win

ter

bis

Sp ä

t-so

mm

e rS

pät-

som

me r

bis

zur

ene r

ge-

tisch

e nN

utzu

ng

Durchforstung/Holzeinschlag

Rücken- oderVorkonzentrieren

Hacken(frisch)

Zwischenlagern

Hacken(sommertrocken)

Belüftungstrock- nung im Lager

Eigenverwertung

Verkauf

feuchtes Hackgut(w = 45 - 55 %)

feuchtes Hackgut(w = 45 - 55 %)

Rücken

(w = 45 - 55 %)sommertrockenes Hackgut

sommertrockenes (w = 25 - 40 %)und getrocknetes Hackgut (w < 20 %)

28

7.7 Pilzwachstum und deren Gesundheitsrisiken Pilzwachstum ist nicht nur wegen der damit verbundenen Trockenmasseverluste sondern auch wegen der Gesundheitsgefährdung durch freigesetzte Pilzsporen von Bedeutung. Wir unterscheiden zwischen Pilzen, Weiß- und Braunfäulepilze und Pilzen, die die Moderfäule verursachen. Bei längerfristiger Lagerung sind die zuerst genannten verantwortlich für den mikrobiellen Holzabbau. Während Moder – und Braunfäulepilze hauptsächlich Cellulose und Hemicellulose zerstören, können Weißfäulepilze auch Lingin abbauen. Da Lingin normalerweise nur schwer abbaubar ist, erhöht sich häufig sein Anteil bei der Lagerung (ca 1-3% bei mehrmonatiger Lagerung). Es kann aber auch ein selektiver Linginabbau durch Weißfäulepilze stattfinden. Je nachdem welcher Prozess überwiegt, erhöht oder vermindert sich der Heizwert. Das liegt daran, dass Lingin eine deutlich höheren Heizwert als Cellulose hat, so dass sich Veränderungen bei diesem Holzbestandteil besonders stark auswirken. Schimmelpilze (Aspergillus, Penicillium) tragen nur gering zum Substanzabbau bei, da sie zunächst nur die auf der Oberfläche der Biomasse befindlichen Nährstoffe nutzen. Das gesamte Pilzwachstum wird von einer Vielzahl unterschiedlichen Größen beeinflusst. Hierzu zählen die Temperatur und der Wassergehalt. Die für das Pilzwachstum geltenden Optima sind in nachfolgender Tabelle dargestellt. Risiken für den Menschen gehen hauptsächlich von den Pilzsporen aus, die sich bei der Lagerung bilden können und die bei der Um- bzw. Auslagerung des Brennstoffs in die Atemluft gelangen können. Sie sind Auslöser für verschiedenen Arten von Gesundheitsschäden Zur Vermeidung von Erkrankungen können eine Vielzahl von Maßnahmen getroffen werden. • Holz soll möglichst in ungehackter Form vorlagern bzw. trocknen • Es sollte mit möglichst wenig Laub und Nadeln eingelagert werden • Die Lagerdauer der Hackschnitzel sollte kurz gehalten werden (3 Monate) • Grobe Hackschnitzel trocknen besser • Das Hackschnitzellager sollte möglicht entfernt von Wohn- und Arbeitsplätzen

sein • Keine Kleider oder Lebensmittel in diesen Räumen aufbewahren • Heizraum und Lagerraum möglichst sauber halten • Bei Außenlagerung sollte der Haufen möglichst spitz ausgebildet sein, damit eine

Durchfeuchtung bei Regen möglichst gering bleibt • Ist der Lagerplatz nicht überdacht, sollte darauf geachtet werden , dass das

Wasser unten ablaufen kann

29

optimales

WachstumPilzwachstum

Pilzwachstumpraktisch keinWachstum

praktisch keinWachstum

0 20 40 60 80 100Wassergehalt, w (FM)

%

praktisch keinWachstum

-10 0 10 20 30 40

optimalesWachstum

abnehmendesWachstum

abnehmendesWachstum

Temperatur

30

7.8 Hackschnitzel – Qualitätsklassen – Stückgröße

Wassergehalt (WG):

w 20 lufttrocken

w 30 lagerbeständig

w 35 beschränkt

lagerbeständig

w 40 feucht

w 50 waldfrisch

WG < 20 %

WG 20 – 30 %

WG 30 – 35 %

WG 35 – 40 %

WG 40 – 50 %

Empfehlung: Abrechnung nach Gewicht mit Korrekturfaktoren oder nach Erzielter Energiemenge (kWh)

Stückgröße:

Feinhackgut

G 30

mittleres Hackgut

G 50

Grobhackgut

G 100

unter 3 cm Kleinanlagen

3 – 5 cm 5 – 10 cm

Großanlagen

Empfehlung: Preiskalkulation mit Preisunterschiede für verschiedene Hackschnitzel- größen (Materialqualität) haben sich bewährt.

31

7.9 Möglichkeiten einer Lagerraumanordnung

32

33

8 Lagerungsverluste beim Brennstoff Holz Bei der Erwärmung wird Zucker und Stärke abgebaut. Qualitätserhaltung durch: • Verkürzung der Lagerdauer • Schutz vor Regen, Schnee und Feuchtigkeit • Keine Nadeln und Blätter als leicht mikrobiell angreifbares Material • Schütthöhe nicht zu hoch wählen • Für ausreichend Luftzutritt sorgen, damit die enthaltene Feuchtigkeit und Wärme

abgeführt werden kann • Je grober das Material ist (grobe Hackschnitzel), desto besser kann die Luft

durchströmen • Trocknung oder Belüftungskühlung, dieser Vorgang ist jedoch in der Praxis viel

zu teuer Wie auf der nachfolgenden Abbildung zu sehen ist, verliert frisches, feines Wald-hackgut welches unabgedeckt gelagert wurde, innerhalb eines Jahres 27,5% also rund ein Viertel seines vorherigen Volumens. Ist dieses Waldhackgut getrocknet und abgedeckt, verringert es sich nur noch um ca. 3% usw.

feinesWaldhackgut

unabgedecktfrisch,

Waldhackgut

abgedecktgetrocknet,

feinesWaldhackgut

frisch,(7 bis 15 cm),

grobes

abgedeckt

(Fichte,

unabgedecktKiefer), frisch,

HolzstangenunabgedecktRinde, frisch,

Ganzbäume

Weiden)(Pappel,

junge

frisch,unabgedeckt

4,03,0

18,5

2,010,5

27,5

5

0

15

10

25

20

%/a

35

jäh

rlic h

eV

erl

u ste

,Tro

c ke n

mas

se

34

9 Pellets Pellets sind Presslinge von 6 mm Durchmesser und einer Länge von ca. 30mm. Sie werden aus unbehandeltem Restholz wie Sägespäne oder Sägemehl gepresst, das in der heimischen Land- und Forstwirtschaft sowie der holzverarbeitenden Industrie als Abfall anfällt. Die Qualität von Pellets ist genormt in Deutschland: DIN 51731 Österreich: ÖNORM M7135 Der Energieaufwand für die gesamte Bereitstellungskette von Pellets beläuft sich bei optimalen Bedingungen, beispielsweise trockene Sägespäne, auf 2-3%. Bei feuchtem Durchforstungsholz auf ca. 4-11% der Pelletbrennstoffwärme.

9.1 Pelletsfeuerung Pelletsfeuerungen sind den Hackschnitzelfeuerungen ziemlich ähnlich. Pellets bieten jedoch gegenüber Hackschnitzel den Vorteil eines sehr gleichmäßigen Brennstoffes. Sowohl in Länge, Durchmesser und Wassergehalt sind diese konstant. Dadurch ergibt sich ein gleichmäßiger und leicht zu dosierbarer Energieinhalt. Bei Hackgut ist diese Gleichmäßigkeit leider nicht gegeben. Vorteile ergeben sich daraus bei Pelletsfeuerungen bei der Verbrennungs- und Leistungsregelung, die genauer und einfacher durchgeführt werden kann. So sind beispielsweise bei Pelletsfeuerungen CO-Emissionen vergleichbar zu denen einer Gasfeuerungen möglich.

35

9.2 Bevorratung von Pellets Pelletsfeuerungen werden automatisch aus einem Vorratsbehälter oder einem Zwischenbehälter mit Bunker beschickt. Die Beschickung des Vorratsbehälters wird mittels Sackware realisiert. Dieser Vorratsbehälter reicht je nach Wärmeabnahme und Fassungsvermögen zwischen ein und drei Wochen. Die Beschickung des Zwischenbehälters wird meistens mit einer Schnecke bewerkstelligt. Diese Schnecke befördert die Pellets aus dem Bunker in den Zwischenbehälter. Im Bunker wird der Jahresbedarf gelagert. So kann einmal im Jahr der gesamte Energiebedarf ein-gelagert werden und um einiges günstiger eingekauft werden, als bei einem Betrieb mit Sackware. 9.3 Herstellung von Pellets Das Ausgangsmaterial für die Pellets muss in der Regel vorbehandelt werden. Die Partikelgröße (Mahlen) und die Einstellung des Wassergehaltes (Trocknen und Befeuchten) sind dabei die entscheidenden Faktoren. Der Wassergehalt der zu pelletierenden Sägespäne beträgt ca. 10 bis 15%: Beim Pelletiervorgang selbst werden die Pellets durch Reibung und Druck auf eine Temperatur von ca. 120°C erwärmt. Nach der Pelletierung erfolgt eine rasche Kühlung der Pellets in Gegenstromkühlern. Dabei härten die Pellets aus. Durch die Aushärtung wird die Stabilität der Pellets erhöht. Das Pelletieren erfolgt in der Regel mit Pelletier-hilfsmittel. Das einfachste Hilfsmittel ist Wasser(dampf). Auch Bindemittel werden zur Pelletierung eingesetzt. Diese sind in der Regel bio-genen Ursprungs aus Stärke, pflanzlichen Paraffinen oder Melasse. Vorbehaltlich einer Zulassung kommen auch Ligninsulfonat (Sulfatablaugen aus der Papier-industrie) oder Branntkalk in Frage. 9.4 Gründe für die Preisstabilität der Holzpellets • Durch die steigende Anzahl an regionalen Anbietern, ist die Versorgung

gewährleistet und die Konkurrenz zwischen den Händlern gesichert. Dadurch wird automatisch der Preis niedrig gehalten.

• Durch den Wegfall der hohen Importkosten und schwankenden Dollar-wechselkursen sind die Vorraussetzungen für niedrigere Brennstoffkosten auf Dauer gewährleistet.

• Holz ist eine Energie die hier in Deutschland vor der Haustüre wächst. • Der Waldbestand wird Jahr für Jahr größer, das heißt es wächst mehr Holz nach

als was entnommen wird. 9.5 Gründe für den stark schwankenden Ölpreis Der Ölpreis bleibt unberechenbar, da die Welterölreserven immer knapper werden. Es wird immer schwieriger und teurer, der unverminderten Weltnachfrage nach Öl gerecht zu werden. Außerhalb des nahen Ostens erreichte die Erölförderung und Raffination bereits vor Jahren ihren Höhepunkt, und ist heute im Abstieg begriffen. Innerhalb der nächsten Jahre kommt die Spitze der Erölproduktion weltweit. Bereits

36

die Hälfte der Erdölvorkommen wurden gefördert und ca 90% der Erdölvorkommen sind bekannt. • Es gibt einfach nicht genug Erölvorkommen, um das Wachstum zu erhalten, oder

auch nur die gegenwärtige Produktionsmenge für einen längeren Zeitraum auf-recht zu erhalten.

• Dem steigenden Weltenergieverbrauch steht ein sich zu Ende neigendes Erdöl-vorkommen gegenüber.

• Angebot und Nachfrage reguliert den Preis. • Auch die Krisen und Unruhen im Nahen Osten beeinflussen entscheidend den

Ölpreis. 9.6 Vorraussetzungen für das Befüllen mit Pellets beim Verbraucher • Durch die Größe der Lieferfahrzeuge ist die Zufahrtsmöglichkeit bereits in der

Planung zu berücksichtigen • Die Fahrzeughöhe liegt zwischen 3,7 und 3,9 m, das Fahrzeuggewicht liegt meist

über 15 Tonnen • Die Füllschlauchlänge beträgt zwischen 20 und 40 m. Klären Sie die bitte vor

Beginn der Arbeiten mit einem Pelletslieferant die maximale Füllschlauchlänge. Klären Sie auch vorher ob es Probleme bei der Befüllung gibt, wenn die Füllschlauchlänge die oben genannte Länge überschreitet.

• Die Kupplung an den Schläuchen sind in der Regel mit Storz A-Kupplungen (DN100) ausgebildet.

• Für das Einblas- und Absaugrohr aus dem Bunker sollten stets Rohre DN 100 eingesetzt werden.

• Einblas– und Absaugstutzen in einem Abstand von ca. 0,5 – 1,0 m Abstand anordnen. Das Einblasrohr sollte etwa 0,5 m länger ausgeführt sein als das Absaugrohr, um ein Rücksaugen der Pellets zu verhindern

• Die Kupplungen sind so zu montieren, dass sie zu jeder Zeit frei und ohne Hilfsmittel (Leiter) zu erreichen sind.

• Die Einblas- und Absaufrohre müssen eingemauert und geerdet werden. • Die Absaugung der Förderluft aus dem Bunker (Lagerraum) durch das

Lieferfahrzeug muss gegeben sein, da sich sonst ein Überdruck bildet. Hierbei bildet sich Staub der sich durch die Fugen der Tür im ganzen Kellerraum bzw Wohnhaus noch nach Tagen niederschlägt.

• Auf Staubdichtheit achten. Offene Mauerdurchführungen und ähnliches zu-mauern. Türdichtungen anbringen

• Im Lagerraum muss die Eingangstüre durch Einschubbretter geschützt sein, um die Türe jederzeit öffnen zu können.

• Die Schläuche der Tankfahrzeuge müssen an die Gegenkupplungen am Haus so angebracht werden können, dass ein ausreichender Biegeradius hergestellt werden kann, damit ein problemloses Einblasen möglich ist.

• Im Lagerraum darf kein Wasser eindringen, da die Pellets sonst hart wie Beton werden und dabei die Schnecken blockieren. Hier muss dann der ganze Lager-raum ausgeräumt werden.

• Gegenüber dem Einblasstutzen muss eine Prallmatte angebracht werden, um eine Beschädigung des Mauerwerks zu verhindern. Als Material eignet sich am besten eine schlagfeste Gummimatte

37

10 Welche Fragen sollte sich der Käufer einer Holzheizung stellen, bevor er sich diese Anlage kauft Die Beschaffung einer Feuerungsanlage für Holz sollte wohl überlegt sein, denn nur der ökologische Faktor alleine reicht nicht aus, dies auch in die Tat umzusetzen. Vor dem Kauf sollten folgende Fragen beantwortet werden: • Welcher Brennstoff steht zur Verfügung in welcher Form und in welcher Menge • Soll Holz als Hauptbrennstoff oder nur als Zusatzbrennstoff genutzt werden • Muss das Holz von einem Brennstoffhändler gekauft werden oder ist ein eigener

Wald vorhanden • Muss das Holz weiter aufbereitet werden ( Hackschnitzel, 1/2 m-Scheite, 1/3 m-

Scheite...) • Welche Feuchte bzw. Wassergehalt hat das Holz • Ist eine weitere Trocknung notwendig und welche technischen Maßnahmen sind

hierzu erforderlich • Wie hoch ist der Wärmebedarf des Hauses • Ist genügend Platz für die Aufstellung vorhanden (Holzkessel, Pufferspeicher

Trinkwassererwärmer und eventuell ein zusätzlicher Öl/-oder Gaskessel • Welche baulichen Maßnahmen sind mit der Erstellung der Holzfeuerungsanlage

verbunden • Gibt es geeignete Lagerräume für das Brennholz, für die Hackschnitzel oder die

Pellets • Welche rechtliche Vorschriften sind zu beachten (Feuerungsverordnung,

Schornstein, Lagerraumvorschriften usw.) 11 Heizraum, Lagerraum und Schornstein für feste Brennstoffe Heizraum, Lagerraum Die Anforderungen an solche Aufstell- oder Lagerräume sind durch die Bau-gesetzgebung festgelegt. Hierbei gelten die Heizraumrichtlinie die Feuerverordnung usw., welche in der jeweiligen Landesbauordnung ausführlich dargestellt ist. Informationen kann man auch über die Bauämter oder kommunalen Ämter erfahren. Auch der zuständige Bezirksschornsteinfegermeister kann bei der Beratung behilflich sein. Er sollte schon vor Beginn der Arbeiten mit einbezogen werden.

38

12 Heizwert und Wassergehalt Die entscheidende Kenngröße des Holzes bei der Verbrennung ist der Wassergehalt. Holz enthält mehr oder weniger große Mengen an Wasser. Dieser Wasser- oder Feuchtegehalt hat einen wesentlichen Einfluss auf die Verbrennung von Holz. Ein Teil des Wasser wird durch die Substanzen des Holzes adsorptiv fest gebunden, ein anderer Teil ist in den Zellen und Kapillaren frei enthalten. So sind Zellen des Holzgewebes, aber auch Hohlräume in den Zellwänden im lebenden Baum überwiegend mit wässrigen Lösungen, zum geringeren Teil mit Gasgemischen gefüllt. Frisches Waldholz enthält daher häufig gewichtsmäßig mehr Wasser als Holzsubstanz. Bei der Trocknung des Holzes verflüchtigt sich das Wasser. Es verbleibt der adsorptiv gebundene Teil des Wassers d. h. es wird ein Zustand der Gleichgewichtsfeuchte erreicht. In Freiluftlagerung wird der sogenannte lufttrockene Zustand (lutro) erreicht, der je nach Jahreszeit und Witterung bei ca. 15 bis 20% liegt. In beheizten Räumen beträgt die Gleichgewichtsfeuchte von Holz 7 bis 10% (Möbel). Durch Erwärmung über 100°C lässt sich die Holzfeuchte vollständig entfernen. Dieser Zustand wird als absolut trocken (atro) bezeichnet. Völlig trockenes Holz nimmt aus der Luft so lange Wasserdampf auf, bis erneut der Zustand der Gleichgewichtsfeuchte erreicht ist.

Holz - Gleichgewichtsfeuchte

100 20 30 40 6050 9070 80 100%relative Luftfeuchtigkeit

8

4

16

12

28

24

20

32

14

11

7.5

22

20

16

25%%

uw

20°C

Feuchte (u) bzw. Wassergehalt (w)von Holz in Abhängigkeit der relativen Luftfeuchtigkeit

39

Definition. Der Wassergehalt w wird auf die Frischmasse bezogen; er beschreibt damit das in der feuchten Biomasse befindliche Wasser, wobei sich diese feuchte Biomasse aus der trockenen Biomasse (d.h. Trockenmasse) mB und der darin enthaltenen Wassermasse mw zusammensetzt Die Brennstoff-Feuchte u (zum Teil auch „Feuchtegehalt“ bezeichnet) wird dagegen auf die Trockenmasse bezogen; sie ist folglich definiert als die im Brennstoff gebundene Wassermasse mw bezogen auf die trockene Biomasse mB nach Gleichung. Die Feuchte kann damit in den Wassergehalt umgerechnet bzw. aus ihm berechnet werden. Demnach entspricht z.B. ein Wassergehalt von 50% einer Brennstofffeuchte von 100%. Bei den Feuchteangaben sind somit auch Werte von über 100% möglich. Bei der „Feuchte“ handelt es sich um einen hauptsächlich in der Forst- und Holzwirtschaft gebräuchlichen Begriff. In der Praxis der Energienutzung wird dagegen hauptsächlich mit dem „Wassergehalt“ gerechnet.

Wassergehaltseinfluss auf den Heizwert. Der Wassergehalt ist die wesentliche Einflussgröße, die den Heizwert biogener Festbrennstoffe bestimmt. Da wasserfreie Biomasse in der Natur praktisch nicht vorkommt, müssen stets mehr oder weniger große Mengen Feuchtigkeit während der Verbrennung verdunsten. Die hierfür benötigte Wärme wird der dabei freigesetzten Energie entnommen und mindert dadurch die Nettoenergieausbeute, wenn – und das ist der Regelfall – keine Rückkondensation des entstandenen Wasserdampfes im Abgas durch eine Abgaskondensationsanlage realisiert wird. Dieser Einfluss des Wassergehaltes aus den Heizwert lässt sich nach folgender Gleichung bestimmen. Dabei ist Hu (w) der Heizwert des Holzes (in MJ/kg) bei einem bestimmten Wassergehalt w; Hu (wf) ist der Heizwert der Holztrockenmasse im „wasserfreien“ (trockenen) Zustand, und die Konstante 2,44 ist die Ver-dampfungswärme des Wassers in MJ/kg, bezogen auf 25°C.

Demnach nimmt beispielsweise der Heizwert von Holz (ca. 18,5 MJ/kg) mit zunehmendem Wassergehalt bzw. ansteigender Brennstofffeuchte linear ab; er ist bei rund 88% Wassergehalt bzw. etwa 730% „Brennstofffeuchte“ gleich null. In der Praxis wird oft irrtümlich angenommen, dass mit der Trocknung des Brennstoffs eine proportional zum Heizwert steigende Netto-Energiemenge zur Verfügung steht. Tatsächlich jedoch ist der Gewinn an Brennstoffenergie relativ

w = mw

mB + mw =

l + u

u

u = mw mB =

w

l - w

Hu (wf) * (100 – w) – 2,44 w Hu (w) =

100

40

gering, da ja mit der Trocknung nicht nur der Heizwert steigt, sondern auch die Gesamtmasse an Brennstoff sinkt.

Heizwert von Holz in Abhängigkeit vom Wassergehalt bzw. der Feuchte

20

15

10

5

0 20 40 60 80 100

MJ/kg

%Wassergehalt w

0 25 50 100 150 %Brennstoff-Feuchte u

Hei

zwer

t, H

u (w

)

41

13 Heizwerte der verschiedenen Brennstoffe in Abhängigkeit des Wassergehaltes

10 20 30 40 50 60 70 80 900,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

Hei

z we r

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Gr ü

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Pel

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Ge t

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Hac

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.

Silo

ma

i s

Wassergehalt %

42

14 Wie viel m³ Scheitholz, Hackschnitzel oder Pellets darf man in einem Gebäude lagern 14.1 Brennstofflagerräume

Bis zu einer Menge von 15 000 kg dürfen Holzbrennstoffe in einem Gebäude oder Brandabschnitte ohne besondere Anforderungen an den Lagerraum bevorratet werden. Das entspricht einer Menge von etwa

• 31 Raummeter (Rm) Buchenscheitholz (lufttrocken) bzw. • 43 Rm Fichtenscheitholz (lufttrocken)

• 53 m³ Buchenhackgut (lufttrocken)bzw. • 74 m³ Fichtenhackgut (lufttrocken)

• 25 m³ Holzpellets Im gleichen Lagerraum ist auch noch zusätzlich die Lagerung von bis zu 5 000 l Heizöl erlaubt. Das gilt auch für die Lagerung in Aufstell- oder Heizräumen. Bei größeren Brennstoffmengen müssen spezielle Brennstofflagerräume mit feuerbeständigen Wänden, Stützen und Decken (F90) verwendet werden (FeuV §12 /8-11/); durch deren Decke und Wände dürfen auch keine Leitungen geführt werden (ausgenommen Leitungen, die zum Betrieb dieser Räume erforderlich sind sowie Heizrohr-, Wasser- und Abwasserleitungen). Die Türen dieser speziellen Brenn-stofflagerräume (außer Türen ins Freie) müssen mindestens feuerhemmend und selbstschließend sein.

43

Nutzungsart

zulässige Varianten einer kombinierten

Heizraum-/Brennstofflagerraum-Nutzung

1 2 3 4 5 6 7 8 9

nur Lager bis 15.000 kg (Holz) X X X X X X X X

nur Lager über 15.000 kg (Holz) X

zusätzlich bis 1.000 l Heizöllagerung X X

zusätzlich bis 5.000 l Heizöllagerung X X Xa Xa X

Feuerstätte für Holz bis 50 kW X X X

Feuerstätte für Holz über 50 kW X

Feuerstätte für Öl oder Gas über 50 kW Xa Xa

Anforderungen gemäß Feuerschutzverordnung (FeuV):

keine Anforderungen an Wände, Decken, Türen und Nutzung

X

X

X

Raum muss gelüftet werden können X X X X X

Verbrennungsluftversorgung nach FeuV §3 X X X X X

Raumlüftungsanforderungen nach FeuV §6, (4) X

dichte und selbstschließende Türen X X X X

keine Öffnungen gegenüber anderen Räumen X X X X

keine anderweitige Nutzung X Xb Xb Xb Xb Xb

keine Leitungen durch die Wände X

Wände, Decken u. Stützen feuerbeständig (F90) X X

Türen selbstschließend und feuerhemmend (F30) X X

Türen öffnen in Fluchtrichtung X

Abstand Feuerstätte zum Brennstofflager: 1 m (oder Strahlenschutz)

X

X

X

X

X

Feuerstätte nicht im Ölauffangraum X X X

a. Werden im Heizungsraum (ab 50 kW) mehr als 1000 L Heizöl gelagert, muss beim Notschalter für den Heizkessel eine Absperrvorrichtung für die Heizölzufuhr vorhanden sein.

b. außer zur Brennstofflagerung oder mit Wärmepumpen, Blockheizkraftwerken und ortsfesten Verbrennungsmotoren

44

14.2 Lagerraumvorschriften Gesetzliche Anforderungen an das Brennstofflager

„Verordnung über Feuerungsanlagen und Brennstofflagerung“ Feuerungsverordnung (FeuV)

bis 15.000 kg Festbrennstoffe >15.000 kg Festbrennstoffe oder < 50kW Nennwärmeleistung oder > 50kW Nennwärmeleistung (Hessen, Saarland < 150 kW) - Abstand des Brennstoffes 1 Meter - eigener Lagerraum zum Kessel oder Strahlenschutz - Wände, Decken und Böden F90 - Türe T30 selbstschließend in Fluchtrichtung öffnend

- im Freien > 100m³ 10 m Hausabstand

Verordnung hin oder her! – aus Eigeninteresse sollte beachtet werden!

• Wände statisch ausreichend fest (kein Gasbeton, Gipsplatten, ...) • keine elektr. Install. oder nur in Ex-Schutz Ausführung im Lager! • Lagertüre T30 selbstschließend in Fluchtrichtung öffnend • keine Wasserleitungen im Lager (Leckgefahr) • Staubdichtheit der Lagereinrichtung ist sehr wichtig

45

15 Schornstein Schornsteine müssen nach dem in der DIN 4705 festgelegten Verfahren ausgelegt sein und in der Ausführung der DIN 18160 entsprechen. Beim Betrieb von mehreren Heizkesseln an einen Schornstein sollte unbedingt mit dem zuständigen Bezirksschornsteinfeger Kontakt aufgenommen werden. Dabei ist zu klären ob der vorhandene Schornstein für diese Betriebsweise geeignet ist. Der Schorn-steinfegermeister überprüft den Querschnitt, die Dichtheit und die Wärmedämmung des Schornsteins und legt eventuell erforderliche Sanierungsarbeiten fest. Bei großer Hitze und ausreichendem Schornsteinzug kann sich der im Schornstein abgelagerte Russ entzünden. Bis zu viermal im Jahr kann der Schornsteinfeger daher darauf bestehen den Schornstein zu reinigen. 15.1 Abgasgebläse Heute sind bei fast allen Feststoffkesseln Abgasgebläse erforderlich. Dadurch wird die Feuerung unabhängig vom Kaminzug geregelt und mit der erforderlichen Verbrennungsluft (Primär-, Sekundärluft...) versorgt. Dabei werden zwei Arten unterschieden, das Druckgebläse und das Saugzuggebläse. Druckgebläse werden an der Frontseite des Feststoffkessels montiert und drücken die Verbrennungsluft mit Überdruck in den Feuerraum. Druckgebläse werden heute nur noch selten an-geboten. Saugzuggebläse sind am Rauchgasrohrstutzen angebracht und erzeugen einen Unterdruck im Feuerraum. Diese Gebläse haben einen entscheidenden Vorteil gegenüber den Druckgebläsen, denn sie erhöhen beim Öffnen des Fülldeckel die Drehzahl und verhindern somit gezielt ein Austreten der Rauchgase in den Aufstelltraum.

46

>20°

>0,4 m

>1,0 m

<20°

>0,8 m

weiche Bedachung(z.B. Reetdach)

>1,0 m*

>0,5 m

Brü

stu

ng

h

>1,0 m**

**wenn>1,50 m

Dachaufbau oderÖffnung zu Räumen(z.B. Fenster)

*wenn hier Öffnungvorhanden ist

Fenster/ Tür/ Lüftung

>1,0 m***

Kessel<50 kW

***wenn:***wenn:< 15 m

47

16 Festlegung der Leistung des Kesseltyps Zur Vorplanung gehört auch die Festlegung der Heizkesselleistung und des Kesseltyps. Wollen wir einen günstigen hand-beschicken Stückholzkessel oder einen komfortableren automtisch-beschickten Hackschnitzel- oder Pelletskessel mit einer Förderschnecke die vom Hackschnitzel- bzw Pelletsbunker zum Heizkessel führt. Die Leistung der Anlage sollte möglichst genau am maximalen Wärmebedarf des zu beheizenden Gebäudes ausgerichtet werden. Häufig werden Anlagen über-dimensioniert. Derartige Anlage sind schlecht ausgelastet und vergleichsweise unwirtschaftlich und verteuern die Anschaffungskosten erheblich. Es wird mehr Pufferspeichervolumen, größere Pumpen, größere Rohrquerschnitte usw. benötigt. Um eine zusätzliche Sicherheit zu haben ist von Vorteil eine Gastherme oder eine Öl/- oder Gaskessel in der Anlage mit einzubinden um bei Brennstoffmangel oder einer Störung einen ungestörten Betriebsablauf zu gewährleisten (eventuell in Schulen, Schwimmbädern...). Oder aber auch um zum Beispiel bei gelegentlichen Bedarfsspitzen diese mit einer Zusatzheizung wie Öl/- Gaskessel oder einer Gastherme abzufangen.

48

Häufigkeit Anlagenart bzw. Einsatzfall

4-mal jährlich - Kamine für Feuerungen, die ganzjährig regelmäßig benutzt werden (d.h. nahezu tägliche Benutzung außer z.B. in Urlaubs- und Abwesenheitszeiten bzw. bei gewerblicher Nutzung an den arbeitsfreien Wochenenden). Zu den ganzjährig benutzten Anlagen zählen in der Regel die Scheitholzkessel, jedoch nicht die jährlich überwachten mechanisch beschickten Anlagen (hier nur 2-malige Kehrung).

3-mal jährlich - Kamine für feste und flüssige Brennstoffe, die nur in der üblichen Heizperiode (ca. 1. Oktober bis 30. Juni) benutzt werden (ohne Unterschied zwischen privater oder gewerblicher Nutzung)

2-mal jährlich - Holzfeuerung, die jährlich überwacht werden (z.B. Holzhackschnitzelfeuerungen > 15 kW)

- Kamine, die nur zeitweise benutzt werden, d.h. zum Beispiel als Zusatzheizung, die in den Übergangszeiten (Frühjahr/Herbst) auch regelmäßig im Einsatz ist (z.B. Einzelfeuerstätten) oder Anlagen in regelmäßig benutzten Wochenend- und Gartenhäusern a

1-mal jährlich - Kamine, die nur selten benutzt werden (d.h. eine anderweitige Vollbeheizung wird voraus- gesetzt, oder es handelt sich um Anlagen in Schlafräumen, Wochenend- oder Garten- häusern, die nur in Ferienzeiten genutzt werden). Eine seltene Benutzung ist in der Regel auch bei offenen Kaminen gegeben. - Rauchrohre von Zentralheizungsanlagen (d.h. frei in Räumen zum Kamin hin verlaufenden Verbindungsstücke), wobei Warmluftheizungen, die mehrere Räume beheizen, hierbei nicht als Zentralheizungen gelten

a. Bei weniger als 45 Betriebstagen pro Jahr wird nur einmal gemessen, bei mehr als 90 Betriebstagen dreimal.

Nutzungsart der Abgasanlage Varianten einer Kaminbelegung

1 2 3 4 5 6 7 8

Öl-/Gas-Feuerstätte (mit Gebläse) X X X

Holzfeuerung im Naturzug a X X X X

Holzfeuerung mit Gebläse b X X X X

zusätzliche Holzfeuerung im Naturzug a,c X

zusätzliche Holzfeuerung mit Gebläse b,c X

Mindestanforderung:

Abgasleitung X

Einzelkamin (holzfeuerungstauglich) X X X X X X X

zwei getrennte Kamine (z.B. doppelzügig) (X)d (X)d (X)d

Gleichzeitiger Betrieb ist auszuschließen e X X X X

Gleichzeitiger Betrieb ist ggf. möglich f Xf a. Einzelfeuerstätte ohne Gebläse (z.B. Kamin- oder Kachelofen) oder Scheitholzkessel im Naturzugbetrieb b. z.B. Holz-Pelletofen, Gebläse-Scheitholzkessel, Hackschnitzel- und Pellet- Zentralheizungskessel c. Die Zulässigkeit mehrerer Feuerungen ist individuell auf Grund von Berechnungen nach DIN 4705-3 festzustellen. d. bei gleichzeitigem Betrieb e. z.B. durch temperaturgesteuerte Kaminfreigabe. Ein gleichzeitiger Betrieb am Einzelkamin ist hier nur mit baurechtlicher Ausnahmegenehmigung sowie speziellem Sicherheitsgutachten oder Typenprüfung zulässig. f. Die Betriebssicherheit der Anlage einschließlich schornsteintechnischer Belange muss nachgewiesen sein (siehe Fußnote e).

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17 Pufferspeicher Damit die Verbrennung ungedrosselt bei gutem Wirkungsgrad und umweltfreundlich ablaufen kann, sollte stets ein ausreichend bemessener Pufferspeicher vorhanden sein. Ein Pufferspeicher nimmt in diesem Fall die augenblicklich nicht benötigte Energie auf und gibt sie bei Bedarf wieder ab, zum Beispiel wenn die Thermostatventile bei Erreichen der gewünschten Temperatur die Wärmezufuhr unterbrechen. Aber auch wenn der Mischer im Heizkreis den Vorlauf geschlossen hat, weil nach der Außentemperatur kein wärmeres Vorlaufwasser benötigt wird. Pufferspeicher sind Wärmespeicher die entweder direkt vom Holzkessel durchströmt werden oder aber auch über einen Wärmetauscher betrieben werden. Es sollte darauf geachtet werden, dass der Pufferspeicher ausreichend isoliert ist, damit die gespeicherte Wärme nicht verloren geht. Derzeit sind 100 mm Mineralwolle oder gleichwertiges Stand der Technik. Bei Anlagen >15 kW ist ein Pufferspeicher bei Stückholzkesseln sogar zwingend vorgeschrieben. Hier werden zwei Bauarten unterschieden. Der Pufferspeicher als vollisolierter Wasserbehälter, der überschüssige die von den Heizkreisen (Heizkörper) momentan nicht benötigte Holzkesselenergie aufnehmen kann. In der Praxis bedeutet dies, dass z.B. in der Übergangszeit bei einmaligen Heizen pro Tag selbst mehrere Stunden nach Abbrand des Fest-stoffkessels die Wohnung mit Heizwasser des Pufferspeichers weiter beheizt werden kann. Multi-Pufferspeicher sind vollisolierte Wasserbehälter (Pufferspeicher), in deren Inneren ein zweiter emaillierter Stahlbehälter integriert ist, der für die Trink-wassererwärmung (Duschen, Trinkwasser...) herangezogen wird. Beide Wasser-behälter (Pufferspeicher und Trinkwasserspeicher) sind lediglich durch das emaill-ierte Stahlblech des Trinkwasserspeichers getrennt. Dadurch ist ein sehr guter Wärmeübergang vom Pufferspeicher in den Trinkwasserspeicher möglich. Ein Multi-Pufferspeicher soll die Installationskosten für eine neue Heizungs- und Warmwasseranlage gegenüber der getrennten Montage eines Puffers und eines Trinkwasserspeichers reduzieren. Auf Grund der guten thermischen Kopplung von Pufferspeicher und Trink-wasserspeicher ist in einem Multi-Pufferspeicher in der Heizperiode eine sehr gute Wärmeausnutzung je nach Art der benötigten Wärmeenergie möglich. Es wird also gleichzeitig der Trinkwasserspeicher und der Pufferspeicher erwärmt ( warmes Wasser zum Duschen und Raumwärme). Der größte Vorteil eines Multi-Pufferspeichers im Winter ist jedoch im Sommer sein größter Nachteil. Will man im Sommer duschen, muss man zuerst den Fest-stoffkessel anheizen um warmes Wasser zu erhalten. Hierzu gab es bisher zwei Möglichkeiten um das Anheizen zu vermeiden: • Erwärmung des Trinkwasserspeichers über einen eingebauten Elektro-

heizstab. Vorteil: kein Anheizen des Feststoffkessels bei sommerlichen Außentemp-eraturen notwendig Nachteil: Es wird in dem Bereich der den Trinkwasserspeicher umgibt un-willkürlich auch das Pufferspeicherwasser erwärmt.

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• Erwärmung des Trinkwasserspeichers über das Pufferspeicherwasser wie im Winterbetrieb Vorteil: Große Energiereserve für eine mehrtätige Trinkwassererwärmung (Duschwasser) vorhanden. Nachteil: Start einer automatisch beschickten Heizkessels oder anfeuern eines handbeschickten Feststoffkessels notwendig.

Um nun diese Nachteile eines Multi-Pufferspeichers während der Sommermonate zu vermeiden, sollte die Einbindung dieser Speicher in eine solarthermische Energie-erzeugungsanlage für die Trinkwasserwärmung und Raumwärmeunterstützung überdacht werden. Gerade hier sind große Wärmespeicher mit geschichteter Trinkwassererwärmung erforderlich, um das beträchtliche sommerliche Solar-energieangebot überhaupt nutzen zu können. Der Nachteil eines großen Multi-Pufferspeichers einer Feststoffkessanlage im Sommer verwandelt sich so bei Einbeziehung einer entsprechend dimensionierten Solarkollektoranlage in einen Vorteil. Aber man sollte beim Thema solare Raumwärmeunterstützung sehr vorsichtig sein. Hier müssen geeignete Abnahmequellen mit niedrigen Vorlauftemperaturen zur Verfügung stehen. Dies können eine Fussbodenheizung, Wandheizung oder Heizkörper die auf eine geringe Temperatur ausgelegt worden sind sein. Aber durchaus auch ein Passivhaus, oder ein älteres Haus welches isoliert wurde und bei dem neue Fenster eingebaut worden sind. Hier kann ebenfalls die Vorlauftemperatur reduziert werden.

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18 Thermische Ablaufsicherung Geschlossene Heizanlagen müssen gegenüber einer offenen Anlage mit einer thermischen Ablaufsicherung ausgestattet sein. Diese ist in der Regel als Kühlschlange im Heizkessel ausgeführt. Falls die Kesseltemperatur 95°C übersteigt, wenn z.B. der Pufferspeicher auch schon 90°C hat, oder die Pumpe vom Feststoffkessel zum Pufferspeicher defekt ist entzieht die thermische Ablaufsicherung dem Heizkessel Wärme. Dies geschieht folgendermaßen. Bei Erreichen von 95°C im Feststoffkessel läuft so lange Kaltwasser durch die Kühlschlange, bis sich der Kessel wieder abgekühlt hat. Diese Sicherheitseinrichtung sollte jedoch möglichst nie in Betrieb gehen, da das Kaltwasser welches den Kessel abkühlt in den Ablauf geleitet wird (Energie-verschwendung). 19 Rücklauftemperaturanhebung Diese Regelung sorgt für die Freigabe des aufgeheizten Holzkesselwassers in den Pufferspeicher, Heizkreis oder Trinkwasserspeicher. Erst bei Erreichen der Mindestkesseltemperatur je nach Hersteller unterschiedlich ( i.d.R. 65°C) öffnet ein Mischventil den Weg zu Pufferspeicher oder den Verbrauchern. Dieses Mischventil wird durch zwei Fühler gesteuert. Ein Fühler sitzt im Feststoffkessel und lässt bei >65°C die Umwälzpumpe zur Rücklaufanhebung anlaufen. Ein zweiter Fühler sitzt im Rücklauf zum Holzkessel der den Rücklaufmischer bei unterschreiten von 50°C schließt um somit möglichst schnell und wirkungsvoll aus dem gefährlichen Taupunkt zu kommen. Besonders im Bereich der wassergekühlten Nachschaltheizflächen, wo die Abgastemperaturen bereits relativ niedrig sind, wird der im Abgas enthaltene Wasserdampf bei Unterschreitung des Wasserdampftaupunktes als Kondensat ausgeschieden. Dieses Kondensat verursacht Korrosion und verkürzt somit die Lebensdauer des Feststoffkessels. 20 Membran-Ausdehnungsgefäß Bei der Planung einer Holzheizungsanlage sollte man der Größe des Membran-Ausdehnungsgefäß (MAG) besondere Beachtung schenken. Bei der Auslegung des MAG ist neben der maximalen Anlagentemperatur in der Regel 90-95°C (Absicherungstemperatur der Thermischen Ablaufsicherung), die Summe der Wasserinhalte von den einzelnen Komponenten zu errechnen. Hierzu gehören: - Kesselwasserinhalt - Wasserinhalt der Rohrleitungen - Pufferspeichervolumen - Wasserinhalt der Heizkörper Das MAG einer Holzheizanlage fällt um ein vielfaches größer aus, als bei einer herkömmlichen Öl-/oder Gasheizung. Hier soll erwähnt werden, dass der Einsatz mehrerer kleinerer Ausdehnungsgefäße preisgünstiger und platzsparender sein kann, als der Einsatz eines großen MAG.

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21 Wo sollte ein Feststoffkessel aufgestellt sein Bei einem Neubau sollte man sich schon bei der Planung um eine günstige architektonische Gestaltung machen. Dies sollte man gemeinsam mit dem Arch-itekten und Heizungsbauer schon früh genug durchgehen, da die Heizanlage für die nächsten zwanzig Jahre an diesem Platz stehen bleibt. • Zunächst muss ein für Feststoffkessel geeigneter Schornstein im Aufstellraum

vorhanden sein • Der Heizkessel sollte von allen Seiten gut zugänglich sein, um die Reinigung pro-

blemlos durchführen zu können • Ein Kaltwasseranschluss für die Thermische Ablaufsicherung und zum Befüllen

der Anlage muss vorhanden sein • Ein Abwasseranschluss zum Entleeren der Anlage und für die Thermische

Ablaufsicherung muss sich im Aufstellraum befinden • Wenn möglich sollte man einen Bodenablauf im Aufstellraum vorsehen, um bei

eventuellen Undichtheiten der Heizanlage das Wasser problemlos in den Bodenablauf abfließen zu lassen

• Durch eine gute Vorplanung kann man den Bedienungs- und Kraftaufwand in Grenzen halten (sieh Bild)

Durch geschickte architektonische Gestaltung kann der Bedienungsaufwand von Holzheizungen im Rahmen gehalten werden.

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22 Wirkungsgrad Für die Beurteilung einer Feuerungsanlage kommen eine Vielzahl von Kriterien in Frage. Nur wenige dieser Kriterien sind jedoch für eine objektive vergleichende Beurteilung geeignet. Hierzu zählen der Wirkungsgrad und der Schadstoffausstoß. Beide lassen sich auf Basis weitgehend einheitlicher Prüfmethoden feststellen und gelten im weiteren Sinne als technisch-ökologische Qualitätsmerkmale, die zugleich anlagen und brennstoffabhängig sind. Das gleiche gilt für die Asche als unvermeidlicher Verbrennungsrückstand. Zu den drei genannten Beurteilungs-schwerpunkten wird nun der Stand des Wissens und der Technik zusammengefasst. Wirkungsgrad bei Holzfeuerungen Beim Wirkungsgrad gibt es zwei Arten. Den Kesselwirkungsgrad und den feuerungstechnischen Wirkungsgrad. Der Unterschied lässt sich an Hand des Wärmeflussschemas einfach darstellen. In den feuerungstechnischen Wirkungsgrad gehen die Verluste über die Wärme im Abgas, die brennbaren Rückstände in der Asche und die unvollkommene Verbrennung mit ein. Beim Kesselwirkungsgrad kommen noch die Abstrahlverluste der Kesseloberfläche hinzu, so dass der Kesselwirkungsgrad bei Kleinanlagen in der Regel um etwa 3% niedriger liegt, als der feuerungstechnische Wirkungsgrad. Im Wärmeflussschema kann man erkennen, dass der Wärmestrom der Abgase am meisten zu den Verlusten beiträgt. Konstruktive Maßnahmen zur Erhöhung des Wirkungsgrades zielen meist auf eine Reduzierung der Abgastemperatur ab, während die Verbesserung des Gasausbrandes hauptsächlich der Minderung der Schadstoffbelastung dient. Eine Senkung der Abgastemperatur stößt jedoch auf Grenzen, da bei den meisten Kaminsystemen eine Unterschreitung des Taupunktes vermieden werden muss, damit keine Versottung im Schornstein stattfindet und der Schornstein dadurch unbrauchbar wird.

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86,4 %feuerungstechnische

Leistung

Nutzwärme83,4

(=Kesselleistung)

%der KesseloberflächeWärmeabgabe

ca. 3 %

0,1 %

1,5 %

%12

unvollkommeneVerbrennung

Brennbares in der Asche

freie Wärme der Abgase

Verluste:%100

Brennstoffenergie

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23 Schadstoffe bei Feststoffkesseln Bei den Holzfeuerungen sind vier Emissionsgrößen von Bedeutung • Kohlenmonoxid (CO) • Staub • NOx • Flüchtige organische Kohlenstoffverbindungen Kohlenmonoxid (CO) ist ein geruchloses Gas, welches - sobald es in die Atmos-phäre, also in sauerstoffreiche Umgebung gelangt - nicht lange stabil bleibt, da es leicht zu Kohlendioxid (CO2) oxidiert. Da CO leicht messbar ist, wird es im allgemeinen als Indikator für die Verbrennung angesehen und stellt somit den am häufigsten gemessenen Emissionsparameter der Verbrennung dar. Staub kennzeichnet alle als Feststoff mit einer definierten Filterhülse abscheidbaren Anteile des Abgases. Er enthält hauptsächlich mineralische Bestandteile aus dem Brennstoff (Aschepartikel). Je nach Verbrennungsgüte können aber auch Ruß und Teer enthalten sein. Außerdem lagern sich an Stauboberflächen auch eventuell gebildete hochtoxische Abgasbestandteile wie PAK oder Dioxine an. Besonders betroffen sind hiervon die Feinst-Staubanteile des Abgases (<1 µm), da sie eine sehr große Oberfläche besitzen. Daher sind auch die im Abgasweg abgeschiedenen und bei der Reinigung anfallenden Stäube (Heiztaschen und Kaminasche) besonders belastet und giftig. Stickoxide werden überwiegend in Form von NO emittiert. Dieses oxidiert in Gegenwart von Sauerstoff sehr schnell zu Sickstoffdioxid (NO2). Bei der Emissions-messung werden beide Verbindungen bestimmt und gemeinsam als (NO2) angegeben. NO2 ist ein stechend riechendes, giftiges Gas, welches ab etwa 1 ppm wahrgenommen wird, ab 25 ppm Augenreizungen und ab 150 ppm Lungen-wegserkrankungen verursachen kann. Stickoxide sind auch an der Bildung von Ozon beteiligt, welches bei den Menschen Atembeschwerden, Kopfschmerzen und Augenreizungen verursacht und darüber hinaus den Treibhauseffekt verstärkt. Bei den Flüchtige organische Kohlenstoffverbindungen handelt es sich um höhermolekulare Verbindungen, sie werden auch als Kohlenwasserstoffe (CnHm) bezeichnet. Im Gegensatz zu CO bilden sie eine Stoffgruppe mit wesentlich größeren Umwelt- und Gesundheitsrisiken, da sie zum Teil als kanzerogen (krebseregend) eingestuft werden. Sie sind geruchlich stark wahrnehmbar und stellen den eigentlichen Grund für Geruchsbelästigung dar. Wie das Kohlenmonoxid sind auch die flüchtigen Kohlenstoffverbindungen das Ergebnis einer unvollständigen Verbrennung.

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23.1 Aschequalität und -verwertung Je nach verwendetem Heizmaterial fällt zwischen 0,5 und 10% des Heizmaterials als Verbrennungsrückstand (Schlacke, Asche) an. Diese Rückstände müssen entweder entsorgt oder verwertet werden. Die Zusammensetzung und Verwendung dieser Rückstände hängen von unterschiedlichen Einflussgrößen ab, die nachfolgend beschrieben werden. 23.2 Zusammensetzung der Asche Asche besteht überwiegend aus Calzium (Ca), Magnesium (Mg), Kalium (K), Phos-phor (P) und Natrium (Na). Neben der Brennstoffart hängt die Aschezu-sammensetzung im entscheidenden Maß auch vom Anfallort innerhalb der Feu-erungsanlage ab. 23.3 Ascheverwendung Die Separierung der kritischen Aschefraktionen (z.B. der Wärmetauscherasche) ist nicht immer problemlos möglich. Dies gilt insbesondere wenn die Anlage mit einer automatischen oder mechanischen Reinigung der Wärmetauscherzüge ausgestattet ist, bei der die Flugasche mit der Bettasche wieder vermengt wird. Bei Feststofffeuerungen mit kleinerer Leistung wird daher empfohlen, die gesamte (abgekühlte) Asche in den Hausmüll zu geben, da eine Verwendung als Dünger wegen der möglichen Schadstoffbelastung der Pflanzen und des Bodens nicht vertretbar ist. Hier gehen die Meinungen der Spezialisten auseinander, so dass hier keine Aussage gemacht werden kann, ob die Asche als Dünger gut oder schlecht ist.

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24 Wie kann man eine schlechte Verbrennung erkennen • Dunkler Holzrauch ist ein Indiz schlechter Verbrennung • Glanzruß: Wenn der im Holzrauch enthaltene Holzteer sich an der

Kesselwandung und an den Heiztaschen niederschlägt und sich einbrennt, dann entsteht Glanzruß, welcher den Wärmeübergang an das Kesselwasser behindert

• Schon 1 mm Glanzruß kann die Abgastemperatur um 60°C erhöhen und somit den Wirkungsgrad senken, weil die erzeugte Wärme buchstäblich durch den Schornstein verheizt wird

• Wenn das Holz schlecht brennt oder sogar aus geht. In diesem Fall ist das Holz zu feucht oder die Einstellungen der Luftklappen stimmen nicht

• Entzündet sich das Holz nicht oder nur schwer, dann ist entweder das Holz zu dick oder nicht gespalten

• Die Rauchgase ziehen nicht ab. Die Rauchgaszüge und Ofenrohre sind verrußt • Wenn die Abgastemperatur über dem vom Hersteller angegebenen Wert ist • Wenn eine Brennstofffüllung in kurzer Zeit abbrennt • Wenn ein Verpuffung entsteht und die Rauchgase zu allen Öffnungen ausdringen • Beschädigung der Schamottsteine in der Brennkammer • Ungenügende Verbrennungsluftversorgung

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25 Heizen mit Heizöl, Erdgas, Scheitholz, Pellets oder Hack-schnitzel. Was kostet wie viel? Die laufenden Kosten einer Heizung fallen, über die gesamte Nutzungsdauer betrachtet ziemlich schwer ins Gewicht. Darum ist ein Brennstoffvergleich gerade beim Neubau, Umbau oder bei der Modernisierung eine praktikable Beur-teilungsmöglichkeit die Wirtschaftlichkeit unterschiedlicher Heizsysteme zu ver-gleichen. Wie aber vergleicht man denn nun die einzelnen Brennstoffe miteinander. Um die einzelnen Rechenschritte zu verdeutlichen, wurden Heizöl, Erdgas, Scheitholz, Pellets und Hackschnitzel miteinander verglichen. Lassen Sie sich überraschen, welcher der genannten Brennstoffe der billigste ist. Ausgegangen wird bei den einzelnen Vergleichen von einem Heizöl-Jahresverbrauch von 3000 Ltr. Wer nun verschiedene Brennstoffe miteinander vergleichen will, muss gleiche Bezugsgrößen und die selben Energiemengen verwenden. Man muss also zum einen den Energieinhalt des jeweiligen Brennstoffes kennen und diesen auf eine einheitliche Bezugsgröße umrechnen. Die Einheit für die Energie wird in Kilowattstunden (kWh) angegeben. Wird der Heizwert des Brennstoffes als Energiegehalt angegeben, macht dies der Index Hu deutlich, z.B. kWhHu. Wird dagegen der Brennwert (oberer Heizwert) zu Grunde gelegt, kennzeichnet dies der Index Ho also kWhHo. Heizöl EL hat einen Heizwert von 10,08 kWhHu. Die für die Berechnung erforderlichen Preise der einzelnen Brennstoffe kann man beim Heizöllieferant, Gasversorgungsunternehmen oder dem Brennstoffhändler unverbindlich anfragen. Ein kleiner Tipp am Rande. Bei privaten Waldbestizern oder Landwirten ist der Preis für Scheitholz oder Hackschnitzel meist wesentlich billiger. Kommen wir nun zur Berechnung. Für jeden Brennstoff wurde eine Musterrechnung erstellt, um Ihnen das ganze deutlicher und einfacher zu machen. Die angegebenen Preise der Musterrechnung sind Preise , wenn man den Brennstoff beim Brennstoffhändler bezieht. Wenn Sie den Brennstoff selber herstellen, z.B. Scheitholz oder Hackschnitzel, sind diese Kosten um einiges niedriger. Setzen Sie den Preis ein, der Ihnen für Ihre Arbeit gerechtfertigt scheint.

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1 Liter Heizöl ≈ 10kWh ≈ 36 Megajoule

1m³ Erdgas ≈ 10kWh ≈ 36 Megajoule

2,5 kg Holz ≈ 10kWh ≈ 36 Megajoule

2,2 kg Getreide ≈ 10kWh ≈ 36 Megajoule

Elektrische Arbeit ≈ 10kWh ≈ 36 Megajoule

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26 Hier können Sie eintragen, welcher Brennstoff für Sie der günstigste ist?

Ersetzen Sie in den nachfolgenden Rechen-beispielen einfach die Preise und Liefermenge, die Sie bei Ihrem Brennstofflieferant angefragt haben. Innerhalb kürzester Zeit wissen Sie welcher Brenn-stoff für Sie der günstigste ist. Für jeden Brennstoff wurde eine Beispielrechnung erstellt.

Hier können Sie dann eintragen welchen Brennstoffpreis Sie für den jeweiligen Brennstoff errechnet haben.

Heizöl ................. Erdgas ................. Pellets ................. Hackschnitzel .................

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Ein Landwirt hat im letzten Jahr 3000 Ltr. Heizöl EL für die Beheizung seines Wohngebäudes und die Trinkwasserer-wärmung benötigt. Er möchte eine neue Heizungsanlage einbauen lassen. Vorher will er jedoch wissen welcher Brennstoff für Ihn der günstigste ist.

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27 Heizölberechnung Gegeben: Verbrauch 3000 Ltr. Heizöl EL Heizwert 10,08 kWh/Ltr. Preis für Heizöl EL Bis 3.700 Ltr. a`100 Ltr. incl. Anlieferung 60,11€ + Mwst. Bis 4.200 Ltr. a`100 Ltr. incl. Anlieferung 59,85€ + Mwst. Bis 5.200 Ltr. a`100 Ltr. incl. Anlieferung 59,47€ + Mwst. Gesucht: Preis bei Abnahme von 3000 Ltr. Heizöl EL Ltr. Heizöl x Preis pro Ltr/Heizöl Arbeitspreis +Fracht (bereits enthalten) Frachtkosten ------------------------------------------------------------------------------------------------- Jahresbrennstoffk. incl. Fracht Jahresbrennstoffk. netto + Mwst. 19% Jahresbrennstoffk. x 0,19 ------------------------------------------------------------------------------------------------- Jahresbrennstoffkosten incl. Mwst. Jahresbrennstoffk. brutto Musterrechnung 3000 Ltr. x 0,601 €/Ltr. 1.803,00€ +Fracht (bereits enthalten) ------------------------------------------------------------------------------------------------ Jahresbrennstoffk. netto 1.803,00€ + Mwst. 19% 342,57€ ------------------------------------------------------------------------------------------------ Jahresbrennstoffk. brutto 2145,57€

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28 Erdgasberechnung Zum direkten Vergleich der beiden Energieträger (Heizöl und Erdgas) muss nun die Umrechnung des Heizölverbrauchs auf den äquivalenten (gleichwertigen) Energieinhalt von Erdgas erfolgen.

Die Rechnung lautet:

3000 Ltr. HEL/a x 10,08kWhHu/Ltr.HEL

= 30.240 kWhHu/a

Heizwert oder Brennwert?

Jetzt heißt es aufgepasst. Hier liegt eine potenzielle Fehlerquelle. Da konventionelle Niedertemperaturheizkessel nur den Heizwert des Erd-gases nutzen, die meisten Erdgasversorger in Ihrer Abrechnung jedoch den Brennwert Ho zugrunde legen.

Der Brennwert liegt bei Erdgas etwa 11% über dessen Heizwert. Das Verhältnis von Brennwert zu Heizwert beträgt bei Erdgas genau 1,109; daher ist eine Umrechnung nötig.

Hu = 10,0kWh/m³ Ho ≈ 11,1kWh/m³

Probe: 10,0kWh/m³ x 1,109 = 11,09kWh/m³ ≈ 11,1kWh/m³

30.240kWhHU/a x 1,109 kWhHo/ kWhHU

= 33.540kWhHo/a Dies lässt sich auch vereinfacht zusammenfassen, indem man der Heizölverbrauch mit dem Faktor 11,18 multipliziert wird 3000 Ltr. HEL/a x 11,18 = 33.540kWhHo/a

Daraus lässt sich jedoch nicht der Schluss ziehen, dass Heizöl EL einen Energieinhalt von 11,18kWh/Ho pro Liter aufweist. Der Energieinhalt beträgt nach wie vor 10,08 kWhHU

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Erdgasberechnung KWh/a x Preis in cent/kWh Arbeitspreis +Grundgebühr Jahresgrundgebühr ------------------------------------------------------------------------------------------------ Jahresbrennstoffk. incl. Grundgeb. Jahresbrennstoffk. netto + Mwst. 19% Jahresbrennstoffk. x 0,19 ------------------------------------------------------------------------------------------------- Jahresbrennstoffkosten incl. Mwst. Jahresbrennstoffk. brutto Musterrechnung 33540kWh x 0,043cent/kWh 1442,22€ + Grundgebühr 160,84€ ----------------------------------------------------------------------------------------------- Jahresbrennstoffk. Incl Grundgeb. netto 1603,06€ + Mwst. 19% 304,58€ ---------------------------------------------------------------------------------------------- Jahresbrennstoffk. brutto 1907,64€

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29 Holzberechung Gegeben: Jahresenergieverbrauch 30.240kWh/a Heizwert lufttrocken (15%wassergehalt) Buche: 1948 kWh/Ster bzw. Raummeter (siehe Tab. Seite 74) Fichte: 1281 kWh/Ster bzw. Raummeter (siehe Tab. Seite 74) Preise für Ster am Waldrand Buche Ster 60,-€ incl. 7 % Mwst. Fichte Ster 45,-€ incl. 7 % Mwst. Selbstabholer

Preise für Ster gespalten beim Lieferanten gelagert 33cm; 50cm Buche Ster 70,-€ incl. 7% Mwst. Fichte Ster --------------------------- Selbstabholer Preise für Ster gespalten und getrocknet, beim Lieferanten gelagert 33cm;50cm

Buche Ster 89,-€ incl. 7% Mwst. Fichte Ster --------------------------- Selbstabholer Gesucht: Brennstoffkosten die 3000 Ltr. Heizöl entsprechen bzw. 30240kWh/a

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Umrechnung des Jahresenergieverbrauchs auf die äquivalente Holzmenge Buche

bei Buche

30.240kWh/a 1948kWh/Ster

≈16 Ster Buche

Preis bei Abnahme von 16 Ster Buche am Waldrand Ster Holz/a x Preis in €/Ster Arbeitspreis +Fracht Frachtkosten ------------------------------------------------------------------------------------------------- Jahresbrennstoffk. incl. Fracht Jahresbrennstoffk. netto + Mwst. 7% Jahresbrennstoffk. x 0,07 ------------------------------------------------------------------------------------------------- Jahresbrennstoffkosten incl. Mwst. Jahresbrennstoffk. brutto Musterrechnung 16 Ster Buche x 60,- €/Ster 960,00€ +Fracht (Selbstabholer) 00,00€ ------------------------------------------------------------------------------------------------ Jahresbrennstoffk. netto 960,00€ + Mwst. 7% (Bereits enthalten) 00,00€ ------------------------------------------------------------------------------------------------ Jahresbrennstoffk. brutto 960,00€

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Umrechnung des Jahresenergieverbrauchs auf die äquivalente Holzmenge Fichte

bei Fichte

30.240kWh/a 1281kWh/Ster

24 Ster Fichte

Preis bei Abnahme von 24 Ster Fichte am Waldrand Ster Holz/a x Preis in €/Ster Arbeitspreis +Fracht Frachtkosten ------------------------------------------------------------------------------------------------- Jahresbrennstoffk. incl. Fracht Jahresbrennstoffk. netto + Mwst. 7% Jahresbrennstoffk. x 0,07 ------------------------------------------------------------------------------------------------- Jahresbrennstoffkosten incl. Mwst. Jahresbrennstoffk. brutto Musterrechnung 24 Ster Fichte x 45 - €/Ster 1080,00€ +Fracht (Selbstabholer) 00,00€ ------------------------------------------------------------------------------------------------ Jahresbrennstoffk. netto 1080,00€ + Mwst. 7% (bereits enthalten) 00,00€ ------------------------------------------------------------------------------------------------ Jahresbrennstoffk. brutto 1080,00€

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30 Pelletsberechnung

Gegeben: Jahresenergieverbrauch 30.240kwh/a

Heizwert 4,8 kWh/kg

Preise für Pellets nach Ö-Norm bzw. DIN 51731 lose

Bis 3 Tonnen 260,-€/T incl 7% Mwst. 3 - 4,9 Tonnen 250,-€/T incl.7% Mwst. 5 - 7,9 Tonnen 246,-€/T incl.7% Mwst. Abladepauschale 36,-€/T incl.7% Mwst. Fracht bis 50 km frei Haus Preise für Sackware nach Ö-Norm bzw. DIN 51731

Sackware a`15kg 4,00€/Sack incl 7% Mwst. Gesucht: Brennstoffkosten die 3000 Ltr. Heizöl entsprechen bzw. 30240kWh/a

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Umrechnung des Jahresenergieverbrauchs auf die äquivalente Pelletsmenge

30.240kWh/a 4,8kWh/kg

6300kg/a

6,3t/a

Preis bei Abnahme von 6.300kg Tonnen Pellets/a x Preis in €/T Arbeitspreis +Abladepauschale Frachtkosten ------------------------------------------------------------------------------------------------- Jahresbrennstoffk. incl. Fracht Jahresbrennstoffk. netto + Mwst. 7% Jahresbrennstoffk. x 0,07 ------------------------------------------------------------------------------------------------- Jahresbrennstoffkosten incl. Mwst. Jahresbrennstoffk. brutto Musterrechnung 6,3Tonnen x 246,- €/T 1549,80€ +Abladepauschale 36,00€ ----------------------------------------------------------------------------------------------- Jahresbrennstoffk. netto 1585,80€ + Mwst. 7% (bereits im Angebotspreis enthalten) 00,00€ ----------------------------------------------------------------------------------------------- Jahresbrennstoffk. brutto 1585,80€

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Umrechnung des Jahresenergieverbrauchs auf die äquivalente Pelletsmenge in Säcken a`15kg

30.240kWh/a 4,8kWh/kg

6300kg/a

6300kg

15kg/Sack

420 Säcke

Preis bei Abnahme von 420 Säcken Säcke Pellets/a x Preis pro Sack in € Arbeitspreis +Fracht (entfällt Selbstabholer) Frachtkosten ------------------------------------------------------------------------------------------------- Jahresbrennstoffk. incl. Fracht Jahresbrennstoffk. netto + Mwst. 7% (bereits enthalten) Jahresbrennstoffk. x 0,07 ------------------------------------------------------------------------------------------------- Jahresbrennstoffkosten incl. Mwst. Jahresbrennstoffk. brutto Musterrechnung 420 Säcke Pellets x 4,00€/Sack 1680,00€ +Fracht (entfällt Selbstabholer) 00,00€ ---------------------------------------------------------------------------------------------- Jahresbrennstoffk. netto 1680,00€ + Mwt. 7% (bereits im Angebotspreis enthalten) 00,00€ ---------------------------------------------------------------------------------------- Jahresbrennstoffk. brutto 1680,00€

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31 Hackschnitzelberechnung Gegeben: Jahresenergieverbrauch 30.240kWh/a

Heizwert sommertrocken (15% Wassergehalt) 1m³ Buche: 1148 kWh/m³ (siehe Tab. Seite 74) 1m³ Fichte: 756 kWh/m³ (siehe Tab. Seite 74)

Preise für m³ Hackschnitzel ohne Anlieferung

1m³ Buche 30,00 € incl. 7% Mwst. 1m³ Fichte 27,00 € incl. 7% Mwst. Selbstabholer Gesucht: Brennstoffkosten die 3000 Ltr. Heizöl entsprechen bzw. 30240kWh/a

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Umrechnung des Jahresenergieverbrauchs auf die äquivalente Holzmenge Buche

bei Buche

30.240kWh/a 1148kWh/m³

26 Srm Buche

Preis bei Abnahme 26 Srm Buche Srm Holz/a x Preis in €/Srm Arbeitspreis +Fracht Frachtkosten ------------------------------------------------------------------------------------------------ Jahresbrennstoffk. incl. Fracht Jahresbrennstoffk. netto + Mwst. 7% (bereits enthalten) Jahresbrennstoffk. x 0,07 ------------------------------------------------------------------------------------------------ Jahresbrennstoffkosten incl. Mwst. Jahresbrennstoffk. brutto Musterrechnung 26 Srm Buche x 30,00 €/Srm 780,00€ +Fracht (Selbstabholer) 00,00€ ------------------------------------------------------------------------------------------------ Jahresbrennstoffk. netto 780,00€ + Mwst. 7% (bereits im Angebotspreis enthalten) 00,00€ ------------------------------------------------------------------------------------------------ Jahresbrennstoffk. brutto 780,00€

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Umrechnung des Jahresenergieverbrauchs auf die äquivalente Holzmenge Fichte

bei Fichte

30.240kWh/a 756kWh/m³

40 Srm Fichte

Preis bei Abnahme 40 Srm Fichte Srm Holz/a x Preis in €/Srm Arbeitspreis +Fracht Frachtkosten ------------------------------------------------------------------------------------------------- Jahresbrennstoffk. incl. Fracht Jahresbrennstoffk. netto + Mwst. 7% (bereits enthalten) Jahresbrennstoffk. x 0,07 ------------------------------------------------------------------------------------------------- Jahresbrennstoffkosten incl. Mwst. Jahresbrennstoffk. brutto Musterrechnung 40 Srm Buche x 27,00 €/Srm 1080,00€ +Fracht (Selbstabholer) 00,00€ ------------------------------------------------------------------------------------------------ Jahresbrennstoffk. netto 1080,00€ + Mwst. 7% (bereits im Angebotspreis enthalten) 00,00€ ------------------------------------------------------------------------------------------------ Jahresbrennstoffk. brutto 1080,00€

74

32 Tabellen

Brennstoff Menge/

Einheit

Wasser-gehalt

W

(%)

Masse

(inkl.

Wasser)

(kg)

Heizwert

(bei w)

(MJ/kg)

Brennstoffmenge

in MJ in kWh

in Heizöl-

äquivalent

(Liter)

Scheitholz

Buche, lufttrocken 1 Rm 15 459 15,3 7012 1948 195

Buche, sommertrocken 1 Rm 30 557 12,1 6772 1881 188

Fichte, lufttrocken 1 Rm 15 297 15,5 4612 1281 128

Fichte, sommertrocken 1 Rm 30 361 12,4 4457 1238 124

Hackschnitzel

Buche, trocken m³ 15 271 15,3 4113 1148 115

Buche, beschränkt lagerfähig m³ 30 329 12,1 3991 1109 111

Fichte, trocken m³ 15 175 15,5 2722 756 76

Fichte, beschränkt lagerfähig m³ 30 237 12,4 2630 731 73

Pellets:

Holzpellets, nach Volumen m³ 8 600 17,0 10205 2835 283

Holzpellets, nach Gewicht 1 t 8 1000 17,0 17009 4725 472

Brennstoffe nach Gewicht Buche, lufttrocken 1 t 15 1000 15,3 15274 4243 424

Buche, sommertrocken 1 t 30 1000 12,1 12148 3374 337

Fichte, lufttrocken 1 t 15 1000 15.5 15529 4314 431

Fichte, sommertrocken 1 t 30 1000 12,4 12358 3433 343

Halmgut (z.B. Stroh) 1 t 15 1000 14,5 14509 4030 403

75

Buchea Eichea Fichtea Kiefera

Wassergehalt

W

(%)

Fm SH

(RM)

HS

(m³)

Fm SH

(Rm)

HS

(m³)

Fm SH

(Rm)

HS

(m³)

Fm SH

(Rm)

HS

(m³)

Raumgewichtb in kg

0 558 390 230 588 411 242 361 253 149 448 313 184

10 620 434 255 654 457 269 401 281 165 498 348 205

15 657 459 270 692 484 285 425 297 175 527 369 217

20 698 488 287 735 514 303 452 316 186 560 392 231

30 798 558 328 840 588 346 516 361 212 640 448 264

40 930 651 383 980 686 403 602 421 248 747 522 307

50 1117 781 459 1177 823 484 722 505 297 897 627 369

a. Fm Festmeter; SH Scheitholz (Meterholz, geschichtet); HS Hackschnitzel; Rm Raummeter b. ohne Berücksichtigung der Tatsache, dass Holz bei der Trocknung um das Schwindmaß schrumpfen kann. Die hier gewählten trockenen Holzdichten (Festmetermasse bei w = 0%) ergeben sich aus den Rohdichten der Tabelle 4.6 korrigiert um das Schwindmaß (Buche 17,9%, Eiche 12,2%, Fichte 11,9%, Kiefer 12,1%)

76

Energieinhalt verschiedener Brennstoffe im Vergleich Laub-

derb-

holz

Nadel-

derb-

holz

Brenn-

holz

Ø

Brenn-

holz

Hack-

schnit-

zel

Heizöl

leicht

Erdgas Strom Koks-

kohle

Braun-

kohle-

brikett

Einheit 1 rm 1 rm 1 rm 1 m³ =

1 fm

1 ms³ 1 l 1 m³ 1 kWh 50 kg 50 kg

Energiegehalt 2070

kWh

1570

kWh

1800

kWh

2600

kWh

900

kWh

10

kWh

10

kWh

1

kWh

415

kWh

280

kWh

Laub-

derb-

holz

1

rm

1 1,32 1,15 0,8 2,3 207 207 2070 5 7,4

Nadel-

derb-

holz

1

rm

0,76 1 0,87 0,6 1,75 157 157 1570 3,8 5,6

Brenn-

holz Ø

1

rm

0,87 1,15 1 0,7 2 180 180 1800 4,3 6,4

Brenn-

holz Ø

1 m³

=fm

1,26 1,65 1,44 1 2,8 260 260 2600 6,25 9,3

Hack-

schnit-

zel

1

ms³

0,43 0,6 0,5 0,35 1 90 90 900 2,17 3,2

Eine Einheit des in der 1. Spalte genannten Brennholzes entspricht der im Kreuzungsfeld genannten Menge des in Zeile 1 genannten Brennstoffes. Beispiel: 1 rm gemischtes Brennholz (=1 Ster) entspricht 2 ms³ (Schütt-Kubikmeter) gemischten Hackschnitzel oder 180 l Heizöl oder 6,4 Zentnern Braunkohlebriketts.

77

33 Heizwerte

Brennstoff Heizwert Hu Heizwert Hu Aschegehalt Asche- Sinterbeginn

MJ/kg TS kWh/kg TS % TS °C Steinkohle 29,7 8,3 8,3 Braunkohle 20,6 5,7 5,1 Heizöl EL 42,7 11,9 0,01 Fichtenholz 18,8 5,2 0,6 1188 Buchenholz 18,4 5,1 0,5 1140 Pappelholz 18,5 5,1 1,8 1277 Weidenholz 18,4 5,1 2 1250 Rinde 19,2 5,3 3,8 1292 Roggenstroh 17,4 4,8 4,8 935 Weizenstroh 17,2 4,8 5,7 1008 Triticale 17,1 4,8 5,9 891 Gerstenstroh 17,5 4,9 4,8 720 Rapsstroh 17,1 4,8 6,2 1120 Maisstroh 17,7 4,9 6,7 930 Sonnenblumenstroh 15,8 4,4 12,2 798 Hanfstroh 17 4,7 4,8 1347 Roggenganzpflanzen 17,7 4,9 4,2 Weizenganzpflanzen 17,1 4,8 4,1 949 Triticaleganzpflanzen 17 4,7 4,4 810 Roggenkörner 17,1 4,8 2 Weizenkörner 17 4,7 2,7 662 Triticalekörner 16,9 4,7 2,1 706 Rapskörner 26,5 7,4 4,6 Miscanthus 17,6 4,9 3,9 861 Landschaftspflegeheu 17,4 4,8 5,7 1017 Weidegras 16,5 4,6 8,8 Strassengrasschnitt 14,1 3,9 23,1 1181

78

34 Die 4 Altholzklassen

• Kategorie A I: nicht behandeltes Altholz (entspr. Ziff. 4 u. 5 der 1. BImSchV)

• Kategorie A II: behandeltes Altholz, d.h. verleimtes, beschichtetes, lackiertes oder anderweitig behandeltes Altholz ohne halogenorganische Verbindungen in der Beschichtung und ohne Holzschutzmittel (entspricht Ziffer 6 und 7 der 1. BImSchV)

• Kategorie A III: belastetes Altholz, d.h. Altholz mit halogenorganischen Verbindungen in der Beschichtung ohne Holzschutzmittel

• Kategorie A IV: besonders belastetes Altholz, d.h. mit Holzschutzmitteln behandeltes Altholz, wie Bahnschwellen, Leitungsmasten, Hopfenstangen, Rebpfähle sowie sonstiges Altholz, das auf Grund seiner Schadstoffbelastung nicht den Altholzkategorien A I, A II oder A III zugeordnet werden kann, ausgenommen PCB-Altholz.

Verwendbar in Kleinfeuerungen bis 100 kW:

• Unbelastetes Altholz der Kategorie A I, z.B.: - Europaletten, Einwegpaletten - Industriepaletten aus Vollholz - aus Vollholz hergestellte Transportkisten, Verschläge, Obstkisten, Kabeltrommeln,

Möbel und Kücheneinrichtungen Bedingung: Nutzer muss die Unbedenklichkeit sicherstellen (z.B. durch Sichtkontrolle, Geruchsprüfung, Sortierung)

• Hölzer der Kategorie A II: nur in Anlagen der Holzbe- oder verarbeitung (z.B. Sperrholz, Spanplatten, Faserplatten oder verleimtes Holz)

Alle übrigen Althölzer sind nur in genehmigungspflichtigen Anlagen über 100 kW Feuerungswärmeleistung erlaubt!

79

Holz (Fichte)

Heizwert

Stroh (Weizen)Körner (Tritcale)

kritische Inhaltsstoffe Asche-erweichung

20

15

5

10

0

3

2

1,5

0,5

1

0

%i.d.TM

(TM)MJ/kg

1500

1000

500

0

°C

Asc

hee r

wei

u ng s

punk

t

Ge h

alt

He i

zwer

t,H

u

18,8

17,216,9

5,7

2,1

1,7

0,6

0,1

0,5

0,1

1,0

0,6

0,01

0,19

0,07

1265

1000

730

80

35 Energieeinheiten

Energie, Wärme(menge), Arbeit z.B. Joule (J), cal., Ws, kWh

1 kJ = 1 000 J

1 MJ = 1 000 kJ

1 kWh = 1 000 Wh

1 MWh = 1 000 kWh = 1 000 000 Wh

1 kcal = 4,18 kJ

1 TJ = 1 000 000 000 000 J (1012)

1 PJ = 1 000 000 000 000 000 J (1015)

1 kWh = 1 kW * 1 h = 1 kW * 3 600 s = 1 kJ/s * 3 600 s = 3 600 kJ

Leistung Energie bezogen auf eine Zeiteinheit z.B. J/s = kW, PS

1 J/s = 1 W (Leistung)

1 kJ/s = 1 kW (Leistung)

1 kW = 1,36 PS

1 Kg = 1 000 g

1 Mg = 1 000 000 g = 1 000 kg = 1 Tonne

1 Gt = 1 000 000 000 Tonnen (109)

1 mg = 0,001 g; 1 000 mg = 1 g

1 µg = 0,000 001 g (10-6)

1 ng = 0,000 000 001 g (10-9)

Trotz hoher Sorgfalt bei der Darstellung von Zahlen und Fakten sowie den dargestellten Zusammenhängen, können Fehler leider niemals ganz ausgeschlossen werden. Alle Angaben sind daher ohne Gewähr und Garantie für deren Richtigkeit.

Diese Broschüre dient lediglich als kleiner Ratgeber! Es erhebt keinen Anspruch auf Richtigkeit!

Der Rechtsweg ist ausgeschlossen!