Heizen mit Holz Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Hackschnitzelkessel

Hackschnitzelfeuerungen zählen zu den automatisch beschickten Biomassefeuerungen. Sie werden in einem breiten Leistungsspektrum ab ca. 10 kW und bis in den höheren 2-stelligen Megawatt-Bereich eingesetzt. Hackschnitzelfeuerungen kommen seit längerem erfolgreich als Heizwerke bzw. Heizkraftwerke im landwirtschaftlichen und kommunalen sowie im gewerblichen und industriellen Bereich zur Anwendung.

Einsatzbereich

Im Zuge der erheblichen Preissteigerungen für fossile Energieträger finden sie seit einigen Jahren auch im Bereich der Ein- und Mehrfamilienhäuser, in der Landwirtschaft und im Garten- und Landschaftsbau zunehmendes Interesse. Eine wachsende Modellanzahl kleinerer Hackschnitzelheizungen steht den Interessenten zur Auswahl. Hackschnitzelfeuerungen werden mit unterschiedlichen Feuerungsbauarten bzw. Verbrennungsprinzipien angeboten.

Bauart

Im Kleinanlagenbereich fertigen ca. zwei Drittel der Hersteller Hackschnitzelanlagen mit Rostfeuerung, ein Viertel fertigt Unterschubfeuerungen und die übrigen bauen Quereinschubfeuerungen ohne Rost ein. Als weitere Varianten bzw. Entwicklungen sind Drehrostfeuerungen (bei größeren Feuerungen), Rüttelroste, Rollroste und Kipproste zu nennen. Mit diesen Entwicklungen wird eine Auflockerung des Glutbetts und somit ein besserer Ausbrand sowie eine bessere Rostentaschung bezweckt. Dies ist insbesondere dann von Relevanz, wenn auch Brennstoffe mit hohem Aschegehalt und geringer Ascheerweichungstemperatur (Schlackebildung) zum Einsatz kommen sollen, wie z. B. Stroh/Strohpellets, Miscanthus, Getreide, Rinde und verunreinigte Hackschnitzel aus Landschaftspflege oder Kompostieranlagen. Am Markt werden solche Anlagen zunehmend nachgefragt.

Detaillierte Beschreibungen dazu sind den FNR-Fachbüchern „Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen“ und „Leitfaden Bioenergie“ (vgl. Literatur im Anhang) zu entnehmen.

Eine Hackschnitzel-Heizungsanlage besteht in der Regel aus folgenden Anlagenkomponenten:

  • Brennstofflager/-silo mit Befüllvorrichtung und Austragungssystem,
  • Brennstoffförderung zur Feuerung,
  • Hackschnitzelfeuerung/-heizkessel,
  • Wärmeabgabesystem, Brauchwasserspeicher und ggf. Pufferspeicher,
  • Abgasanlage (Schornstein und ggf. sekundäre Rauchgasreinigung),
  • Ascheaustragssystem.

Kleine Hackschnitzelheizungen werden von den Kunden/Bauherren meist direkt über den Hersteller bzw. Heizungsbauerbezogen und von diesen bzw. in deren Regie samt aller Anlagenkomponenten geplant und installiert. Bei größeren Hackschnitzelheizungen werden meist auf Biomasseanlagen spezialisierte Ingenieurbüros mit der Planung und Umsetzung des Projekts beauftragt.

Hackschnitzelheizung (300-500 kW), Quelle: FNR/H. Hansen
Holzhackschnitzel, Quelle: FNR/H. Hansen

Austragungssysteme, Lagerung und Logistik

Eine kostenoptimierte Auslegung des Hackschnitzelsilos muss neben den volumenabhängigen Baukosten auch die Transportlogistik für die Hackschnitzel berücksichtigen. Es ist wirtschaftlich meist nicht zweckmäßig, den vollständigen Jahresbedarf einzulagern. Beispielsweise wäre für eine Wärmeversorgungsaufgabe mit einer Heizlast von 30 kW bei Lagerung des Jahresbedarfs ein Lagervolumen von etwa 60 m³ erforderlich. Das Silo sollte daher so groß dimensioniert sein, dass es bei einer Restmenge Hackschnitzel für etwa 10 bis 14 Tage eine ganze Wagen- bzw. Containerladung fassen kann. Verbreitet ist die Anlieferung mit landwirtschaftlichen Anhängern/Kippern (ca. 10 bis 30 m³), Container- bzw. Containerzug (25 bis 70 m³) oder Schubbodenauflieger (90 m³), sie erfolgt neuerdings auch mit Pumpfahrzeugen bzw. Pumpcontainern (21 bzw. 30 m³).
Das Brennstofflager sollte möglichst direkt an den Heizungsraum angrenzen, es kann auch darunter oder darüber liegen. Verbreitet ist das Abkippen des Hackguts in unter Flur liegende Hackschnitzellager. Mit Hackschnitzel-Pumpwagen können Hackschnitzel – wie Holzpellets – auch in auf dem Boden befindliche oder weiter von der Zufahrt entfernt liegende Silos eingeblasen werden.
Über das sogenannte Austragungs- und Fördersystem wird die Hackschnitzelfeuerung automatisch, gesteuert über das Regelsystem der Heizungsanlage, mit dem Brennstoff Hackschnitzel beschickt. Bei kleineren und mittleren Hackschnitzelheizungen kommen dabei vorwiegend Federzinkenaustragungen und Förderschnecken zum Einsatz, bei größeren Anlagen auch Schubstangen-Austragungen und Förderbänder.
Es empfiehlt sich, die Belieferungsmöglichkeiten und die Belieferungssicherheit (Art der Hackschnitzel, Art der Anlieferung, Menge, Qualität, Preis und Nebenkosten der Anlieferung) vor Planung und Bau des Brennstofflagers abzuklären und entsprechend aufeinander abzustimmen. Mit einem zuverlässigen Dienstleister (Biomassehof, Landwirt, Maschinenring, etc.) sollte die Belieferung in mehreren Chargen für mindestens eine Heizperiode vertraglich vereinbart werden. Üblich sind mehrjährige Lieferverträge, die ggf. Preisanpassungsklauseln beinhalten.

Vom Hersteller empfohlene bzw. zugelassene Brennstoffe

Kleinere Hackschnitzelheizungen (15 bis ca. 200 kW) sind überwiegend auf relativ trockene Feinhackschnitzel ausgelegt (entsprechend ÖNORM der Klassen G30, W30, zum Teil auch bis G50, W40, ab 2011 werden es gemäß EN 14961-4 die Hackschnitzel-Qualitätsklassen A1, A2, B1 oder B2 mit den besonderen Spezifikationen zu Maßen, Wassergehalt, Aschegehalt, Schüttdichte etc. sein). Sowohl die Feuerung als auch die Austragung und Förderung sind auf die jeweiligen Hackgutklassen optimiert. Die Angaben in der Betriebs- und Bedienungsanleitung sind unbedingt zu beachten, entsprechende Hinweise enthalten auch die nachfolgenden Typenblätter.
Bei Einsatz zu feuchter bzw. nasser Hackschnitzel können die für eine vollständige Verbrennung notwendigen Kesseltemperaturen oft nicht erreicht werden, was zu erhöhten Emissionen, niedrigerer Effizienz/Kesselwirkungsgrade und zu erhöhter Korrosion bei Taupunktunterschreitung in Wärmetauscher und Abgasanlage führen kann. Das Teillastverhalten der Anlage wird erheblich eingeschränkt bzw. die Nennleistung wird nicht mehr erreicht, denn der Heizwert nasser Hackschnitzel ist nur etwa halb so hoch wie der trockener Hackschnitzel. Hackschnitzel mit zu großen Kantenlängen bzw. Querschnitten können zu Störungen in der Anlage führen, die meist nur mit erheblichem Zeitaufwand zu beheben sind. Trockene bzw. getrocknete Hackschnitzel bieten entsprechend
deutliche Vorteile:

  • hohe Anlagen- bzw. Kesselwirkungsgrade,
  • gute Regelfähigkeit mit Anpassung an verschiedene Brennstoffe,
  • optimaler Ausbrand der Holzgase,
  • niedrige Emissionen,
  • bessere Wirtschaftlichkeit und schnellere Amortisation der Investition.

Hackschnitzelheizungen sind oft auch für den Einsatz von Holzpellets zugelassen, teilweise werden sie auch als geeignet für Miscanthus-Hackgut und andere alternative Biobrennstoffe angeboten. Bei entsprechendem Interesse sind die Gewährleistungs- und Garantiebedingungen des Kesselanbieters sowie die rechtlichen Bestimmungen der Kleinfeuerungsanlagen-Verordnung (1. Bundes-Immissions-Schutz-Verordnung, 1. BImSchV, vom 26.01.2010, Inkrafttreten am 22.03.2010) zum Einsatz von alternativen Biobrennstoffen zu beachten, die seit Inkrafttreten am 22.03.2010 und in 2. Stufe ab 01.01.2015 strengere Anforderungen an die Emissionen von Biomasseheizkesseln stellt.

Hackschnitzelkessel und deren technische und Umwelteigenschaften können in der Datenbank der FNR und in der FNR-Publikation Marktübersicht Hackschnitzelkessel recherchiert werden.

Basisdaten Nachwachsende Rohstoffe