Heizen mit Holz Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Holzhackschnitzel

Holzhackschnitzel, auch als Hackschnitzel oder Hackgut bezeichnet, werden als nachwachsender Rohstoff sowohl stofflich (u.a. Holzwerkstoffe, Zellstoff/Papier) als auch energetisch genutzt .

Als feste Biobrennstoffe liefern Hackschnitzel in Hackschnitzelheizungen von Ein- und Mehrfamilienhäusern, in kommunalen und gewerblichen Heizwerken sowie in Biomasse-Heizkraftwerken im zwei- bis dreistelligen Megawattbereich umweltfreundlich Heizwärme oder Wärme/Prozessdampf und Strom.

Für den Einsatz in Hackschnitzelheizungen haben vor allem Waldrestholz und Schwachholz aus der Durchforstung sowie chemisch unbehandeltes Industrierestholz und Gebrauchtholz Bedeutung. Daneben finden derzeit Holzhackschnitzel aus der Landschaftspflege und aus landwirtschaftlichen Kurzumtriebsplantagen (KUP) zunehmendes Interesse.

Hackschnitzel werden am Markt als reine Sortimente und als Mischungen angeboten. Eigenschaften und Qualität können erheblich schwanken und damit auch die Eignung für den Einsatz in den verschiedenen Hackschnitzelheizungen.

Energetische Nutzung von Holz 2010, Quelle: Mantau/Holzrohstoffbilanz Deutschland 2012

Herstellung von Holzhackschnitzeln

Hackschnitzel werden mit schneidenden Werkzeugen hergestellt. Dazu stehen Hacker als mobile oder stationäre Maschinen, in der Bauart als Scheiben-, Trommel- oder Schneckenhacker, zur Verfügung.

Ein Großteil der Betreiber von Kleinfeuerungsanlagen erzeugt die benötigten Hackschnitzel selbst durch Einsatz des eigenen Hackers bzw. durch Inanspruchnahme der Dienstleistung eines Lohnhackers. Hackschnitzelheizungen sind demzufolge vorwiegend in Wohnhäusern und Betrieben im Umfeld der Land-, Forst- und Holzwirtschaft eine wirtschaftliche Alternative zu Öl- und Gasfeuerungen. Eine Evaluierung der im Bundesland Nordrhein-Westfalen geförderten Hackschnitzelheizungen ergab, dass 70 % der Betreiber von Hackschnitzelheizungen ihr Hackgut selbst herstellen.

Für die Herstellung von Holzhackschnitzeln, insbesondere Waldhackschnitzeln sowie Hackgut aus Garten- und Landschaftspflege, kommen mobile oder stationäre Hacker zum Einsatz. Hacker werden als selbst fahrende Arbeitsmaschinen oder als Anbau- bzw. Aufbaugeräte für Traktoren und Lastkraftwagen angeboten. Auf Biomassehöfen bzw. auf den Hackplätzen der Heiz(kraft)werke kommen auch stationäre Hacker zur Anwendung. Für die Erzeugung von Hackschnitzelsortimenten höherer Qualität bzw. normengerechter Qualitätsklassen kann es zweckmäßig oder notwendig sein, das Hackgut mit Trommel bzw. Scheibensieben oder Plansichtern zu sieben und zu sortieren. Auf diese Weise können höherwertige, qualitätsgesicherte Hackschnitzelklassen erzeugt und eine bessere Wertschöpfung erzielt werden. Je nach regionalen und betrieblichen Gegebenheiten ist die Anschaffung eines eigenen Hackers, der Einsatz überbetrieblich genutzter Hacker von Maschinenringen, Forstbetriebsgemeinschaften bzw. Waldbesitzervereinigungen oder ein Hackereinsatz als Lohndienstleistung durch Forstlohnunternehmen bzw. Baum-/Gehölzpflegeunternehmen zu bevorzugen.

Im industriellen Sektor werden auch Zerspaner eingesetzt. Die zur Altholzzerkleinerung und -aufbereitung eingesetzten stationären Maschinen mit langsam laufenden Wellen und stumpfen Werkzeugen (Brecher, Schredder) erzeugen so genanntes Schredderholz.

Weiterführende Informationen zur Herstellung von Holzhackschnitzeln:

  • sowie zu Hackern und eine Anbieterübersicht sind dem Leitfaden „Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen“ der FNR zu entnehmen (http://mediathek.fnr.de/),
  • bietet das Kuratorium für Waldarbeit und Forsttechnik e . V.  Marktübersichten u . a. zu den verschiedenen Hackern mit Produkt- und Preisinformationen als Online-Datenbank oder Broschüre an (www.kwf-online.de, Menüpunkt Informationszentrale) und
  • lassen sich aus Untersuchungen zu Bereitstellungsverfahren für Waldhackschnitzel hinsichtlich Rahmenbedingungen, Leistung und Kosten der Bayerischen Landesanstalt für Wald und Forstwirtschaft  ableiten.  Die Ergebnisse und Schlussfolgerungen sind im Band 38 der Schriftenreihe LWF-Wissen dokumentiert.
Anbauhacker (Trommelhacker), handbeschickt, Quelle: FNR/Dr. Hansen
Schleppergezogene, gelenkwellengetriebene Holzhackmaschine (Trommelhacker) mit Kranbeschickung, Quelle FNR/Dr. Hansen
Schneckenhacker, Quelle FNR/Dr. Hansen

Hackschnitzelpreis

Die Bereitstellung von Holzhackschnitzeln erfolgt – je nach Art und Herkunft – auf verschiedenstem Wege und mit einer enormen Spanne von Preis und Qualität. Einer Bewertung von Hackschnitzeln kommt in diesem Zuge eine besondere Bedeutung zu. Vergleiche zu anderen Brennstoffen macht deutlich, dass Holzhackschnitzel ein vergleichsweise preiswerter Brennstoff sind.

Eigenschaften von Holzhackschnitzeln

Wesentliche Eigenschaftsparameter von Hackschnitzeln sind:

  • Wassergehalt,
  • Aschegehalt,
  • Korngrößenverteilung,
  • Schüttdichte,
  • Stickstoff- und Chlorgehalt,
  • Heizwert.

Während der Energiegehalt von Holz massebezogen in nur geringem Maße von der Baumart abhängt, hat der Wassergehalt diesbezüglich große Bedeutung. Zudem ist der Wassergehalt maßgeblich für die Lagerfähigkeit von Holzhackschnitzeln. Holzhackschnitzel werden bei Wassergehalten unter 30 % als „für die Lagerung geeignet“ eingestuft, d.h. es ist mit keinem (bzw. keinem weiteren) mikrobiellen Abbau von Holz und damit Masse- und Energieverlusten zu rechnen. Der Wassergehalt von waldfrischem Hackgut liegt bei ca. 50 % bis 60 %. Es empfiehlt sich daher, Holz erst nach dem Vortrocknen zu hacken.So kann erntefrisches Nadelholz mit einem Heizwert von ca. 2 kWh je kg, durch Trocknung auf einen Wassergehalt von 20 % gebracht und der Heizwert der Hackschnitzel auf 4 kWh je kg verdoppelt werden.

Die Schüttdichte ist eine weitere Haupteigenschaft der Hackschnitzel (und anderer Festbrennstoffe). Sie bestimmt u. a. die Energiedichte des Brennstoffs und damit das erforderliche Raumvolumen für Transport und Lagerung einer bestimmten Energiemenge. Aufgrund der unterschiedlichen Rohdichte des Holzes verschiedener Baumarten kann daher – trotz vergleichbaren Energiegehalts je kg Holz – der Energiegehalt je Volumeneinheit stark variieren und damit auch der Raumbedarf für den Transport oder die Einlagerung einer bestimmten Energiemenge. Dies wirkt sich nicht zuletzt auf die Menge Holz aus, die je Zeiteinheit in den Brennraum befördert und im Brennraum verbrannt werden muss, um die gleiche Wärmeleistung zu erzielen.

Während Hackschnitzel aus Eiche und Buche einen Heizwert von etwa 1.100 kWh je Schüttraummeter (bei 20 % Wassergehalt) aufweisen, liegen solche aus Pappelholz mit etwa 680 kWh je Schüttraummeter deutlich darunter. Entsprechend müssten, um z. B. den Jahresbedarf eines Mehrfamilienhauses von 44 MWh abzudecken, entweder 40 Schüttraummeter Eiche- und Buche-Hackschnitzel oder 65 Schüttraummeter Pappel-Hackschnitzel bereitgestellt werden.

Durch Klassieren in verschiedene Größenklassen und Absieben von Feinmaterial wird hochwertiges Hackgut erzeugt, Quelle FNR/Dr. Hansen
Homogenes Hackgut aus dem Schneckenhacker, Quelle FNR/Dr. Hansen

Qualität und Zertifizierung von Hackschnitzeln

Es ist unbedingt zu beachten, dass Hackschnitzelqualität und Hackschnitzelheizungen einander bedingen. In einer vorhandenen Anlage können oft nur Hackschnitzel bestimmter Qualität eingesetzt werden. Wird eine Hackschnitzelheizung geplant, so sind zunächst die Herstellung oder die Beschaffung der hierfür in Frage kommenden Holzrohstoffe und Hackschnitzelsortimente zu klären und die Anlage dementsprechend zu planen und auszulegen.

In Normen werden Klassen und Spezifikationen für Hackschnitzel und deren Eigenschaftsparameter festgelegt. So wird die Qualität von Hackschnitzeln bisher oft gemäß der Klassen und Spezifikationen der österreichischen ÖNORM M 7133 ausgedrückt. Sowohl Kesselhersteller als auch Brennstoffanbieter orientieren sich an diesen Klassen. Kesselhersteller geben in der Betriebs- und Bedienungsanleitung die für das Produkt zulässigen bzw. geeigneten Brennstoffklassen an, insbesondere die Größen- und Wassergehaltsklasse. Die Klassifizierung von Holzpellets und Holzhackschnitzeln nach ÖNORM wird aktuell durch die Regelungen der Europäischen Normen für feste Biobrennstoffe EN 14961-1 und zugehöriger Produktnormen abgelöst.

Mehrere Dienstleister bieten mittlerweile die Zertifizierung von Hackschnitzeln an. Wesentliches Ziel der Zertifizierung ist die Verifizierung der Produzenten- bzw. Händlerangaben durch eine unabhängige Kontrollstelle. Damit soll das Vertrauen des Kunden in das Produkt Hackschnitzel und in die Leistungsfähigkeit des Anbieters gestärkt werden.

Insbesondere für die Betreiber kleinerer Hackschnitzelheizungen mit Austragungs- und Fördersystemen, welche nicht auf die Förderung größerer Anteile Feinmaterial oder von Hackgut mit erheblicher Überlänge ausgelegt sind, bieten die Zertifizierungsangebote die Möglichkeit, klassifizierte Hackschnitzel einzukaufen, die einen zuverlässigen Anlagenbetrieb gewährleisten.

Wassergehalt M (Masse-% im Anlieferungszustand), Quelle: FNR

Asche

Der Aschegehalt von Nadelholz ohne Rinde liegt – wie der von daraus hergestellten Holzpellets – unter 0,5 %. Hackgut aus Laub- und Nadelholz mit Rinde weist im Mittel Aschegehalte unter 1 % auf, je nach Rindenanteil können jedoch Werte bis zu 3 % verzeichnet werden.

Bei Weiden- und Pappel-Hackschnitzeln aus landwirtschaftlichem Kurzumtrieb steigen die Aschegehalte wegen des höheren Rindenanteils auf fast 2 %. Die größten Schwankungen im Aschegehalt liegen mit ca. 2,5 % bis 10 % bei Hackgut aus Landschaftspflegeholz vor, im Mittel ist mit einem Ascheanteil von 5 % zu rechnen.

Im Vergleich dazu weisen landwirtschaftliche Biobrennstoffe folgende mittlere Aschegehalte auf: Miscanthus 4 %, Getreidestroh 5 % bis 6 %, Getreidekörner 2 % bis 3 %.

 

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

Aschegehalt verschiedener Sortimente, Quelle: FNR
Basisdaten