HACKSCHNITZEL-HEIZUNGEN - Was muss beachtet werden? - BIOENERGIE
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HACKSCHNITZEL-
HEIZUNGEN
Was muss beachtet werden?
BIOENERGIE
IMPRESSUM Herausgeber Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) OT Gülzow, Hofplatz 1 18276 Gülzow-Prüzen Tel.: 03843/6930-0 Fax: 03843/6930-102 info@fnr.de www.fnr.de Gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages Autoren Carsten Brüggemann, Elmar Brügger, Isabel Dörr, Dr. Hermann Hansen, Gilbert Krapf, Georg Krämer, Dr. Daniel Kuptz, Stephan Langer, Dr. Andrej Stanev, Gerhard Schmoeckel, Dr. Volker Zelinski, Lenkungsausschuss „Feste Bioenergieträger “ Redaktion Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR), Abteilung Öffentlichkeitsarbeit Bilder Titel: goldbany/adobe.stock, HDG Bavaria GmbH, Heizomat Gerätebau-Energiesysteme GmbH, ETA Heiztechnik GmbH Sofern nicht am Bild vermerkt: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) Gestaltung/Realisierung www.tangram.de, Rostock Druck MKL Druck GmbH & Co. KG, Ostbevern Gedruckt auf 100 % Recyclingpapier mit Farben auf Pflanzenölbasis Bestell-Nr. 786 3. überarbeitete Auflage FNR 2018
INHALT
1 Einleitung 5
2 Einhaltung der Emissionsanforderungen bei
Kleinfeuerungsanlagen der 1. BImSchV 7
3 Schornsteinfeger als Beratungs- und Kontrollinstanz 10
3.1 Gesetzliche Rahmenbedingungen 10
3.2 Hinweise zur Emissionsmessung an Hackschnitzelfeuerungen 10
3.3 Beratung durch das Schornsteinfegerhandwerk 11
4 Emissionsrelevante Faktoren, die zu beachten sind 13
4.1 Planung und Inbetriebnahme der Hackschnitzelfeuerungen:
Installateur, Planer und Anlagenhersteller in der Verantwortung 13
4.2 Reinigung, Wartung und Betriebsoptimierung 14
4.3 Brennstoffqualität 16
4.4 Herstellung einer Rückstellprobe 22
4.5 Vereinfachte Messmethoden für die Qualität von Hackschnitzeln 24
4.6 Anschauliche Beispiele aus der Praxis 29
5 Technische Staubminderungsmaßnahmen 34
6 Zusammenfassung der Einflussmöglichkeiten zur
Minimierung von Emissionen 39
7 Förderung für Hackschnitzelheizungen 42
8 Weiterführende Informationen 46
3
©© brusher/Fotolia 4
1 EINLEITUNG
Das Heizen mit Holz hat klare ökologische zugenommen. Dies liegt unter anderem
Vorteile, da Holz im Gegensatz zu fossilen daran, dass durch den technischen Fort-
Energieträgern als weitgehend CO₂-neutral schritt auch ein entsprechender Komfort
und nachhaltig bezeichnet werden kann. Zu erreicht wird und der Einsatz von Biomasse
den Nachteilen zählt aber die Emissionsbe- zur Wärmeerzeugung wieder an Attraktivität
lastung der Umwelt, insbesondere durch gewonnen hat.
alte, nicht optimal eingestellte Feuerungen.
Staub bzw. Feinstaub zählt zu den proble- Mit dem Ziel, die Umweltbelastung u. a.
matischsten Schadstoffen im Abgas von durch Biomassefeuerungen zu reduzieren,
Kleinfeuerungsanlagen. wurde am 22. März 2010 die Erste Ver-
ordnung zur Durchführung des Bundesim-
Damit eine Feuerungsanlage für feste missionsschutzgesetzes (Verordnung über
Brennstoffe möglichst effizient und um- kleine und mittlere Feuerungsanlagen –
weltschonend betrieben werden kann, sind 1. BImSchV) novelliert. Mit der Verordnung
mehrere Parameter zu berücksichtigen. soll die Umweltverträglichkeit der Anlagen
Mit einer modernen Feuerungstechnik und deutlich verbessert werden und u. a. ein
einem entsprechenden guten Brennstoff wesentlicher Beitrag zur Reduzierung der
sowie einer sachgerechten Handhabung Feinstaubemissionen aus Kleinfeuerungs-
und Pflege der Heizungsanlage leistet der anlagen für feste Brennstoffe erreicht wer-
Betreiber einen Beitrag zu einer möglichst den. Die Verordnung bezieht sich auf ge-
emissionsarmen Verbrennung. In den letz- nehmigungsfreie Anlagen mit Brennstoffen
ten Jahren hat die Zahl der automatisch wie z. B. Holz in naturbelassener oder ge-
beschickten Feuerungsanlagen, die mit presster Form für Feuerungsanlagen mit
Hackschnitzeln betrieben werden, deutlich Leistungen von 4 bis 1.000 kW.
TAB. 1: GRENZWERTE DER 1. BImSchV FÜR AUTOMATISCHE HOLZFEUERUNGEN
(Messwerte bezogen auf 13 % O2 )
Nennwärmeleistung Staub CO
Brennstoff
(kW) (g/m3) (g/m3)
Stufe 1: 2010 bis 2014 ≥ 4–1.000 0,10 1,0
Holzhackschnitzel (0,5*)
Stufe 2: ab 1. Januar 2015 ≥ 4–1.000 0,02 0,4
Holzpellets, Holzhackschnitzel
* Für Anlagen mit einer Nennwärmeleistung > 500 kW.
5
©© Michael Schwarz/Fotolia
Energieholz aus dem Wald liegt zum Hacken bereit.
Mit der Novelle wurden insbesondere die in der Praxis nur im Zusammenspiel von
Grenzwerte für Staub und Kohlenmonoxid guter Brennstoffqualität, hochwertiger Anla-
(CO) für Holzkessel in zwei Stufen verschärft. gen- und Regeltechnik sowie sachgerechter
Bedienung und Wartung der Anlage erreicht
Neue Zentralheizungsanlagen mit auto- werden.
matischer Brennstoffzufuhr die nach dem
1. Januar 2015 errichtet wurden, müssen die Nachfolgende Tipps und Empfehlungen
reduzierten Grenzwerte der Stufe 2, u. a. für sollen helfen, eine optimale Verbrennung
Staub von 0,02 g/m3 und für Kohlenmonoxid sowie einen effektiven und umweltfreund-
von 0,4 g/m3 Rauchgas, alle zwei Jahre bei lichen Heizbetrieb bei automatisch be-
wiederkehrenden Prüfungen im Betrieb ein- schickten Kleinfeuerungsanlagen mit Holz-
halten. Ältere Anlagen müssen maximal die hackschnitzeln nach den neuen Vorgaben
Grenzwerte der Stufe 1 einhalten. Zudem der 1. BImSchV zu erreichen.
gibt es für bestehende Anlagen Übergangs-
fristen. Die Einhaltung der Grenzwerte kann
6
2 EINHALTUNG DER EMISSIONS-
ANFORDERUNGEN BEI KLEINFEUERUNGS-
ANLAGEN DER 1. BIMSCHV
Anlagentechnik – allgemeine Aspekte minimieren. Die anfallende ausgebrannte
Eine automatisch beschickte Hackschnitzel- mineralische Asche ist in regelmäßigen Ab-
feuerung sollte, um die Emissionswerte so ständen aus der primären Brennkammer zu
gering wie möglich zu halten, nach Möglich- entfernen. Die Zeitintervalle des Ascheaus-
keit unter Volllastbedingungen (entspricht trages sind mit Blick auf den Aschegehalt
der Nennwärmeleistung) betrieben werden. und die Aschezusammensetzung, abhängig
Ein Wärmespeicher mit einem Speicher- vom jeweiligen Brennstoff, anzupassen
volumen von mindestens 20 l/kW ist unter bzw. zu optimieren.
bestimmten Voraussetzungen vorgeschrie-
ben (vgl. § 5 Absatz 4 der 1. BImSchV). Der Verbrennungsregelung
Speicher soll den optimalen Anlagenbe- Die Optimierung der Verbrennungstem-
trieb unterstützen. Dadurch wird auch ein peratur, die Verweildauer der Brenngase
weitestgehend störungsfreier Betrieb er- im Feuerraum und die Durchmischung der
möglicht. Die Ausbrandeigenschaften von Brenngase mit der Verbrennungsluft bei
automatisierten Holzfeuerungsanlagen, die optimal eingestellter Luftzufuhr führen zu
eine kontinuierliche Brennstoffzuführung einer Verbesserung der Ausbrandeigen-
ermöglichen, sind im Wesentlichen von der schaften. Hier sind auch die spezifischen
Feuerungstechnik, der Hydraulik, der Mess-, Regelungsprogramme und -updates sowie
Steuerungs- und Regelungstechnik, der Hinweise und Empfehlungen des Herstellers
Verbrennungsregelung mit Regelung der für die eingesetzten Brennstoffe und War-
Luftzufuhr zur Feuerung und der Qualität tungsintervalle zu beachten.
des eingesetzten Brennstoffes abhängig.
Kesselauswahl
Feuerungstechnik Entscheidend für die richtige Dimensio-
Die kontinuierliche Brennstoffzuführung nierung der Feuerungsanlage ist die Feu-
wird der Leistung des Kessels angepasst, erungsleistung bei Volllast (Dauerbetrieb
um ein optimales Glutbett zu erhalten. Bei mit maximaler Leistung), angegeben in
modernen Feuerungen wird eine gestufte Kilowatt (kW). Sie muss die Wärmeübertra-
Brennluftzufuhr sowohl als Primärluft im gung an das Heizmedium wie z. B. Warm-
Brennerraum als auch als Sekundärluft in wasser gewährleisten. Die benötigte Feu-
der Ausbrandzone eingesetzt, damit in Ver- erungsleistung wird auch auf Grundlage der
bindung mit Mess- und Regeltechnik die bisherigen fossilen Brennstoff-Jahresver-
Möglichkeit besteht, Emissionen gezielt zu brauchsmengen (der letzten 5 Jahre) über
7
den spezialisierten Heizungsbauer, Energie- werden die Vorgaben der „Ökodesign“-
berater oder Anlagenhersteller ermittelt. Vor- Richtlinie in die demnächst überarbeitete
weg ist die zukünftige Brennstoffart, deren Typenprüfungsnorm DIN EN 303-5 über-
Qualität und langfristiger Bezug bzw. Verfüg- nommen. Für den Betreiber ändert sich so-
barkeit abzuklären. Für die Umstellung einer mit wenig.
Anlage auf eine Holzfeuerung sind u. a. das
veränderte Verhalten des Brennstoffes so- Die ausführlichen Vorschriften (Garantien,
wie ggf. der Einbau eines neuen Pufferspei- Gewährleistung, Wartung, Emissions-
chers oder Abgasfilters zu berücksichtigen. messung) sind zu beachten. Es ist empfeh-
lenswert, sich die Gesamtanlage möglichst
Aktuelle Heizungsanlagen (mit Ü- oder von der Planung der Kesselanlage (Technik)
CE-Zeichen) müssen im Rahmen der Typen- bis zur Installation (inkl. Anschluss an das
prüfung den Nachweis erbringen, dass sie bestehende Wärmenetz) aus einer Hand
die Abgaswerte der Stufe 2 der 1. BImSchV anbieten zu lassen. Sollten dann ggf. im
unterschreiten. Dieser Nachweis muss Rahmen der Inbetriebnahme bzw. bei
dem Betreiber beim Kauf mit den Anlagen- wiederkehrenden Überprüfungen (Schorn-
dokumenten zur Verfügung gestellt wer- steinfegermessung) weitere technische
den. Auch sollten die Voraussetzungen Maßnahmen wie z. B. der Einbau von Filter-
zur Wahrung der Produktgarantie bekannt oder Abscheidetechnik zur Einhaltung der
sein. Die Anlagen dürfen z. B. nur mit den Abgaswerte gefordert werden, kann der
vom Hersteller freigegebenen und von der Generalunternehmer u. U. mit in die Verant-
1. BImSchV zugelassenen Brennstoffen be- wortung genommen werden.
trieben werden.
Filtertechnik
Ab dem Jahr 2020 müssen neu errichtete Hei- Sollte die ab dem 1. Januar 2015 errichtete
zungsanlagen auch nach der europäischen Heizanlage im Praxisbetrieb den Staub-
„Ökodesign“-Richtlinie 2009/125/EG im emissionsgrenzwert der Stufe 2 nicht ein-
Rahmen einer Typenprüfung geprüft werden. halten, müssen sekundäre Maßnahmen
Bei dieser müssen u. a. auch „Raumhei- zur Emissionsminderung eingesetzt wer-
zungs-Jahresemissionen“ nach EU-Ver- den. Es müssen dann z. B. zugelassene
ordnung 2015/1189 gemessen werden. und vom Hersteller für die Anlage emp-
Hierzu erfolgt neben der Messung bei fohlene Filter oder Staubabscheider einge-
Nennwärmeleistung auch die Messung bei baut werden. Folgende Techniken werden
Teillast. Die geforderten „Jahresemissionen“ derzeit angeboten: elektrostatische Ab-
werden aus diesen beiden Eckpunkten er- scheider, katalytisch aktive Filter, Abgas-
rechnet und sollen die realen Emissionen kondensationsanlagen, Nassabscheider
der Anlage im Praxisbetrieb wiederspie- und filternde Abscheider (Tiefenfilter). Es
geln. Neu hinzu kommt die Messung des ist darauf zu achten, dass die angebotene
Stickoxidausstoßes (NOX). Voraussichtlich Filtertechnik die Reinigung effektiv durch-
8
führt (Nachweis z. B. durch Praxisbeispiele scheider bei einer breiten Serienfertigung
bzw. Referenzanlagen, Feldmessungen), in und der Nutzung von Synergieeffekten, z. B.
der Unterhaltung nicht zu arbeitsaufwendig Kesselintegration, mittelfristig sinken und
ist (z. B. kontinuierliche Reinigung per Hand- die Abscheider effizienter werden. Einige
arbeit, Auffangen und Beseitigung von Ab- Kesselhersteller bieten mittlerweile sogar
wasser) und nicht mit hohen Betriebskosten, integrierte Abscheider in oder an der Kessel-
z. B. hohen Stromkosten, verbunden ist. Es anlage/Abgasführung an.
ist zu erwarten, dass die Investitionskosten
für die verfügbaren Filtertechniken und Ab-
©© Carsten Brüggemann
Hackschnitzelheizung mit Pufferspeicher
9
3 SCHORNSTEINFEGER ALS
BERATUNGS- UND KONTROLLINSTANZ
3.1 Gesetzliche 3.2 Hinweise zur Emissions
Rahmenbedingungen messung an Hackschnitzel
feuerungen
Es empfiehlt sich, den bevollmächtigten Be-
zirksschornsteinfeger frühzeitig mit in die Während die meisten Einzelraumfeuerungs-
Planung einer Neuanlage oder die Änderung anlagen nur gelegentlich genutzt werden,
einer bestehenden Anlage einzubeziehen, dienen Heizkessel zumeist als Zentralhei-
da sich eine Reihe von gesetzlichen Rahmen- zungsanlage für ein ganzes Haus oder zu-
bedingungen, z. B. die Schornsteinhöhe, ge- mindest für eine Wohnung. Heizungsanla-
ändert haben. Diese Anforderungen sind in gen verändern während des Betriebes das
Tabelle 2 aufgelistet. Emissionsverhalten und eine zu Beginn im
TAB. 2: RECHTSVORSCHRIFTEN
Regelungsbereich Rechtsvorschrift
• Anforderung an die Abgasanlage Feuerungsverordnungen der Länder
• Schornsteinhöhen über Dach (FeuV)
• Brandschutzanforderungen an den Heizungsraum
• Be-, ggf. Entlüftung für den Heizungsraum
• Zulässige Brennstofflagerung
• Mündungsbereiche der Abgasanlagen Erste Verordnung zur Durchführung des
• Abstände zu benachbarten baulichen Anlagen Bundes-Immissionsschutzgesetzes
• Zulässige Emissionsgrenzwerte (Verordnung über kleine und mittlere
• Erstmessung innerhalb von 4 Wochen ab Inbetriebnahme Feuerungsanlagen – 1. BImSchV)
• Anforderungen an Feuerungsanlage und Brennstoff
• Alle 2 Jahre wiederkehrende Prüfung der Emissionen
• Baurechtliche Abnahme der Feuerungsanlage vor Bauordnung der Länder
Inbetriebnahme
• Kehr- und Überprüfungshäufigkeit der Abgasanlage Kehr- und Überprüfungsordnung (KÜO)
bzw. der Lüftungseinrichtungen
• Durchführung der Feuerstättenschau Schornsteinfegerhandwerksgesetz
(SchfHwG)
10Emissionsverhalten gut eingestellte Anlage 3.3 Beratung durch das
kann sich verschlechtern und erhöhte Schornsteinfegerhandwerk
Emissionen verursachen. Anlagen mit einer
Leistung ab 4 kW bedürfen daher einer Heizungsanlage und Brennstoff
regelmäßigen Überwachung bzw. Überprü- Feuerungsanlagen für feste Brennstoffe dür-
fung. Die Grenzwerte für Hackschnitzelfeu- fen nur betrieben werden, wenn sie sich in
erungen werden aus diesem Grund nicht einem ordnungsgemäßen technischen Zu-
auf dem Prüfstand, sondern zunächst inner- stand befinden. Hackschnitzelfeuerungen
halb von 4 Wochen nach Inbetriebnahme dürfen gemäß 1. BImSchV, § 3 Absatz 1, nur
und anschließend alle zwei Jahre an der mit Brennstoffen (Regelbrennstoffen) betrie-
installierten Anlage durch eine Emissions- ben werden, für deren Einsatz sie nach An-
messung durch den Schornsteinfeger über- gaben des Herstellers geeignet sind. Dabei
wacht. Die entsprechenden Emissionsbe- sind die Vorgaben des Herstellers zur Brenn-
grenzungen für Staub und Kohlenmonoxid stoffqualität, insbesondere zu Wassergehalt
werden im Kapitel 1 dieser Broschüre näher und Partikelgröße, zu beachten. Weitere
betrachtet. Informationen zur Brennstoffqualität von
Hackschnitzeln sind im Kapitel 4.3 dieser
Technisch bedingt können die angezeigten Broschüre zu finden.
Messwerte der eingesetzten Messgeräte bis
zu 40 % vom eigentlichen Messwert abwei- Ableitbedingungen für Abgase
chen. Diese Messunsicherheit wird vor dem Des Weiteren ist auf § 19 der 1. BImSchV
Vergleich mit dem Grenzwert vom ange- zu achten. Darin sind Anforderungen an
zeigten Wert abgezogen. die Schornsteinhöhen und die Mindest-
abstände zu Lüftungsöffnungen, Fenstern
und Türen geregelt. Aus Immissionsschutz-
gründen und zur Vermeidung von Geruchs-
belästigungen und Gesundheitsgefahren
ist die Einhaltung der Ableitbedingungen
©© Bundesverband des Schornsteinfegerhandwerks
von Bedeutung, sodass die Einhaltung die-
ser Anforderungen vor der Inbetriebnahme
einer neuen oder wesentlich geänderten
Feuerungsanlage überwacht werden muss.
Der Schornstein muss aus bau- und brand-
schutztechnischer Sicht für den Anschluss an
eine Hackschnitzelfeuerung geeignet sein.
Die Daten zur Berechnung des entsprechen-
den Schornsteinquerschnitts können in der
Regel den Herstellerunterlagen entnommen
Messung und Beratung durch Schornsteinfegerin werden.
1140 cm
1m
In den folgenden Grafiken 1m
sind die Bereiche, in denen keine Schornsteinmündung sein darf,
gelb dargestellt.
Dachneigung bis 20°
40 cm
1m 1m
Nr. 1a) 40 cm
1m Dachneigung bis 20° 1m
Dachneigung bis 20°
Nr. 1b)
2,3 m 2,3 m
Dachneigung größer 20°
2,3 m 2,3 m
Dachneigung größer 20°
2,3 m 2,3 m
Dachneigung größer 20°
Nr. 2 40 cm
1m
15 m
40 cm
15 m
1m
1m 40 cm
Dachneigung größer 20° 15 m
15 m
15 m 1m
1m 15 m
15 m
Dachneigung größer 20° 1m 15 m
12
Dachneigung größer 20° 15 m4 EMISSIONSRELEVANTE FAKTOREN,
DIE ZU BEACHTEN SIND
4.1 Planung und Inbetrieb- stimmten Referenzbrennstoff einwandfrei
nahme der Hackschnitzel funktioniert, die vertraglich vereinbarten
feuerungen: Installateur, Leistungswerte erbracht werden und die
Planer und Anlagenherstel Schadstoffemissionen des Wärmeerzeugers
ler in der Verantwortung die zulässigen Grenzwerte nach 1. BImSchV
nicht überschreiten. Der Referenzbrennstoff
Die hohen Anforderungen an Emissions- ist zumindest anhand der Brennstoffart, der
schutz und Energieeffizienz können nur er- Stückigkeit und des Feinanteils sowie des
füllt werden, wenn ein Installateur oder Pla- Wassergehalts unter Bezugnahme auf die
ner das Vorhaben verantwortlich koordiniert aktuell gültige Norm zu definieren und ver-
und dieser zusammen mit dem Kesselher- traglich zu vereinbaren.
steller vertraglich in die Pflicht genommen
wird, also eine gesamtverantwortliche Für neu errichtete automatisch beschickte
Leistung aus einer Hand erbracht wird. Der Holzfeuerungen, für die ab 1. Januar 2015 ein
Installateur oder Planer muss eine fundierte Staubemissionsgrenzwert von 0,02 g/m³ gilt,
Grundlagenermittlung zum Wärmebedarf ist es entscheidend, welche Brennstoffqua-
für Warmwasser und Raumwärme über das lität (siehe Kapitel 4.3) bei der Schornstein-
Jahr durchführen. Auf dieser Basis wählt fegermessung eingesetzt wird und ob der
der Installateur oder Planer eine bedarfsge- Anlagenhersteller die Grenzwerteinhaltung
rechte und mit dem Betreiber abgestimmte auch für diese Brennstoffqualität bestä-
Lösung, die den Anforderungen am besten tigt hat. Um sicherzustellen, dass bei allen
entspricht. Nach der Fertigstellung der Anla- vom Anlagenhersteller für die Feuerungs-
ge erfolgt die Inbetriebnahme – das Entzün-
den des Feuers, die Funktionsprüfung und
die Abnahme von Heizkessel, Fördertechnik
und Schornstein – durch den Kesselher-
steller, den Installateur und den Schorn-
steinfeger. Dabei sind die Einstellwerte
schriftlich zu dokumentieren. Der Hersteller
des Heizkessels hat den Anlagenbetreibern
Hinweise, Anleitungen und Betriebsvor-
©© KIT/CCA
schriften vorzulegen, aus denen u. a. her-
vorgeht, dass der Holzheizkessel und das
Brennstofftransportsystem mit einem be- Hackschnitzelheizung mit Staubfilter im Feldtest
13anlage freigegeben Brennstoffqualitäten einhaltung notwendig ist, aufgeführt sind,
die Emissionsbegrenzungen eingehalten wird eine Freigabe für die niedrigste Brenn-
werden, prüft der Schornsteinfeger ent- stoffqualitätsstufe B angesetzt. In diesem
sprechend der Richtlinie VDI 4207-2 vor Fall kann die sichere Einhaltung der Emissi-
Messbeginn, ob die im Brennstoffbun- onsbegrenzungen i. d. R. nur bei Feuerungs-
ker vorgefundene Hackschnitzelquali- anlagen mit nachgeschalteter Staubminde-
tät auch der niedrigsten, für die Anlage rungseinrichtung erreicht werden.
freigegebenen Qualitätsstufe entspricht.
Hierfür definiert die Richtlinie in Anlehnung
an die DIN EN ISO 17225-4 drei Qualitäts- 4.2 Reinigung, Wartung und
stufen1. Betriebsoptimierung
A1: Verwendung von Holz mit vernachläs-
sigbaren Rinden- und Grünanteilen, z. B. Eine regelmäßige Kontrolle und Reinigung
entrindetes Holz, Energierundholz mit von Holzheizungen wirkt sich positiv auf
geringem Rindenanteil oder maschinell die ordnungsgemäße Funktion und die
beispielsweise durch Siebung aufberei- Langlebigkeit der Heizungsanlage aus. Der
tetes Waldrestholz ohne Fein-, Ast- und wöchentliche Wartungs- und Reinigungs-
Grünanteile (siehe Abb. 7 in Kapitel 4.6) aufwand wird von den Kesselherstellern
überwiegend auf etwa 5 bis 20 Minuten,
A2: Verwendung von Energierundholz und je nach Automatisierung des Wärmetau-
zu einem geringen Anteil aus Waldrest- schers und des Ascheaustrags, beziffert.
holz (siehe Abb. 9 in Kapitel 4.6) Die renommierten Kesselhersteller haben
einen Reinigungs- und Wartungsplan bzw.
B1: Verwendung von Waldrestholz (siehe Empfehlungen für die durchzuführenden
Kapitel 4.3 u. Abb. 11 in Kapitel 4.6) Tätigkeiten. Empfehlenswert ist der Ab-
schluss eines Servicevertrages mit dem je-
Findet der Schornsteinfeger eine höherwer- weiligen Anbieter, da die jährliche Kontrolle
tige Qualität vor, muss der Betreiber be- der Feuerungsanlage durch einen Fachmann
scheinigen, dass die höherwertige Qualität anzuraten ist. Gerade die Einstellungen an
auch dauerhaft zum Einsatz kommt. Oder der Steuereinheit der Heizungsanlage in Ab-
die Messungen müssen zu einem spä- hängigkeit von Brennstoff und Betriebsver-
teren Zeitpunkt erfolgen. Falls in der Be- halten haben wesentlichen Einfluss auf die
dienungsanleitung keine Angaben zur Effizienz und die Abgasqualität der Anlage.
Brennstoffqualität, die für die Grenzwert-
1
Der Brennstoff entspricht der jeweiligen Qualitätsstufe, wenn der in der DIN EN ISO 17225-4 geforderte maximale
Aschegehalt eingehalten, aber der der nächst besseren Qualitätsstufe noch nicht erreicht wird. Die Einstufung
erfolgt in der Regel jedoch nur visuell.
14Trotz erheblicher technischer Fortschritte bei geänderten Holzfeuerungsanlage die ge-
automatisch beschickten Holzheizkesseln nannten Hinweise beachten und bei ein-
kann es in der Praxis schwierig werden, die schlägigen Beratungsstellen (Kapitel 8) In-
ab dem 1. Januar 2015 deutlich verschärften formationen einholen.
Begrenzungen der Staubemissionen zu er-
füllen. Die maßgeblichen Parameter des Einfluss von Voll-/Teillast und der
Emissionsverhaltens solcher Heizungsanla- Kesseleinstellungen auf Emissionen
gen sind: der Zustand der Anlagentechnik, Die Betriebsweise, d. h. der Teil- oder Voll-
die eingesetzte Abgasmesstechnik, aber lastbetrieb, kann einen sehr großen Einfluss
auch die Qualität des Brennstoffes und das auf die Emissionen von Hackschnitzel-
Heizverhalten des Betreibers. Darum sollte kesseln haben. Dieser Einfluss sowie die
der Betreiber einer neuen oder wesentlich Auswirkungen weiterer, durch den Betreiber
VERGLEICH DER CO-EMISSIONEN IM VOLL- UND TEILLASTBETRIEB
CO-EMISSIONEN IM VOLL- UND TEILLASTBETRIEB
CO-Emissionen mg/Nm3 (13 % O₂)
1.000
800
CO-Emissionen
600
CO Emissionsgrenzwert
(1.BlmSchV)
400
200
B1 B3 B4 B5 B6a B1 B3 B4 B5 B5a
P31S P31S P31S P31 P31 P31S P31S P31S P31 P31
WG 13 % WG 6 % WG 21 % WG 13 % WG 12 % WG 13 % WG 6 % WG 21 % WG 13 % WG 12 %
FG 2 % FG 3 % FG 4 % FG 0 % FG 15 % FG 2 % FG 3 % FG 4 % FG 0 % FG 6,9 %
50 kW-Anlage (Kipprostfeuerung) 75 kW-Anlage (Treppenrostfeuerung)
CO Volllast CO Teillast
Quelle: HAWK © FNR 2018
Abb. 1: CO-Emissionen im Voll- und Teillastbetrieb an einem 50 kW- und einem 75 kW-Kessel und
verschiedenen Brennstoffqualitäten (angegeben sind Brennstoff-Nr. [B], Partikelgrößenklasse [P],
Wassergehalt [WG], Feingutanteil [F]) (Mittelwert ± Min-/Max-Werte).
15oder den Techniker vornehmbarer Kesselein- Emissionen nachgewiesen, was in den meis-
stellungen, wie z. B. das Verhältnis zwischen ten Fällen zu einer deutlichen Überschrei-
Primär- und Sekundärluft, wurden in einem tung des CO-Grenzwertes der Stufe 2 der
Forschungsvorhaben an zwei Holzhack- 1. BImSchV führte.
schnitzelkesseln mit Nennleistungen von
50 kW bzw. 75 kW untersucht. Weitere Informationen sind im Ab-
schlussbericht des Forschungsvorhabens
Bei der Änderung des Primär- und Sekundär- (FKZ 22018114) auf www.fnr.de zu finden.
luftverhältnisses an dem 75 kW-Kessel um
jeweils eine „Stufe“ (herstellerseitige Ein-
stelloption) wurden für zwei hochwertige, 4.3 Brennstoffqualität
über den Versuch gleichbleibende Brenn-
stoffe (Qualität A1, Wassergehalt 6,6 % Einfluss des Brennstoffes auf
bzw. 22,8 %) deutliche Unterschiede für Emissionen
die Staub- und CO-Emissionen festgestellt. Kleinfeuerungsanlagen benötigen für einen
Die CO-Emissionen stiegen zum Teil um den ordnungsgemäßen Betrieb eine definier-
Faktor 2,5 und auch die Staubemissionen te und möglichst gleichbleibende Brenn-
stiegen bei fast allen abweichenden Ein- stoffqualität, die den Vorgaben des Anlagen-
stellungen deutlich an. Bei dem 50 kW- herstellers und der 1. BImSchV entspricht.
Kessel wurden Primärluft sowie Restsauer- Die Wahl des Brennstoffes beeinflusst dabei
stoffgehalt im Abgas variiert. Hier waren maßgeblich das Emissionsverhalten von
die Einflüsse weniger gravierend. Es wurde Hackschnitzelfeuerungen. Staubbildende
allerdings festgestellt, dass eine Reduktion Elemente werden von der Pflanze vornehm-
der Primärluft um 5 % gegenüber der
Standardeinstellung die besten Ergebnisse
für Staub- und CO-Emissionen erbrachte.
Die Versuche unterstreichen, dass nicht nur
ein moderner Kessel und ein hochwertiger
Brennstoff, sondern ebenfalls eine sorgfältige
Wahl der Kesseleinstellungen durch den
Techniker oder den Betreiber wichtig für
einen emissionsarmen Betrieb sind.
©© FNR/Dr. Hansen
Wie der Vergleich der Emissionen bei Voll-
und Teillast an 2 Kesseln und verschiede-
nen Brennstoffen in Abb. 1 zeigt, ist der
Volllastbetrieb bezüglich der Emissionen zu
bevorzugen. Je nach Kessel und Brennstoff Erzeugung von Hackschnitzeln definierter
wurden bei Teillast bis zu 20-fach höhere Größenklassen
16lich für ihren Stoffwechsel benötigt und schen Elementen. Sie sind daher für den Ein-
finden sich somit überwiegend in Nadeln, satz in Kleinfeuerungsanlagen zu empfehlen.
Blättern und Rinde. Auch ein hoher Anteil Daneben müssen der Wassergehalt, die
von Humus und Mineralboden im Brennstoff Partikelgröße und die Partikelform der Holz-
durch unachtsame Arbeitsweise in der Be- hackschnitzel den Anforderungen der Anlage
reitstellung kann zu einem erhöhten Gehalt entsprechen.
an Elementen führen, die kritisch für den Ver-
brennungsablauf sind. Sauber aufbereitete, Ausgewählte Beispiele zum Einfluss der
reine Holzsortimente, z. B. grob entastetes Brennstoffqualität auf die Emissionen
Energierundholz oder auch entsprechend von Hackschnitzelkesseln
gesiebtes Waldrestholz, zeigen dagegen die Die Brennstoffqualität der Hackschnitzel
geringsten Gehalte an verbrennungskriti- kann einen maßgeblichen Einfluss auf die bei
EINFLUSS DES GEHALTS AEROSOLBILDENDER ELEMENTE
EINFLUSS VON AEROSOLBILDNERN AUF DIE STAUBEMISSIONEN
Gesamtstaubemissionen mg/Nm3 (13 % O₂)
150
100
50
20 Staubgrenzwert Stufe 2 (1.BlmSchV)
0
1.000 2.000 3.000 4.000
Summe staubbildender, chemischer Elemente (Aerosolbildner) in mg/kg
Energierund- & Sägerestholz Waldrestholz Kurzumtrieb
Quelle: TFZ © FNR 2018
Abb. 2: Der Gehalt an aerosolbildenden Elementen (Kalium, Natrium, Blei, Zink) im Brennstoff hat
großen Einfluss auf die Staubemissionen. Eine Brennstoffaufbereitung, z. B. durch Siebung, mindert
die Staubemissionen.
17der Verbrennung freigesetzten Schadstoffe auch die Staubemissionen. Aerosolbildende
haben, z. B. Kohlenstoffmonoxid (CO) und Elemente finden sich vor allem in grüner Bio-
Gesamtstaub. Emissionsrelevante Qualitäts- masse (Nadeln, Blätter), in der Rinde und in
parameter sind z. B. der Wassergehalt, die Verunreinigungen (z. B. durch Mineralboden),
Hackschnitzel-Korngrößen, deren Feinanteil weniger dagegen im Holz. Folglich werden
oder die Gehalte an bestimmten Elementen die niedrigsten Staubemissionen bei Brenn-
wie Stickstoff, Kalium, Natrium oder Chlor. stoffen beobachtet, die fast ausschließlich
Beispielhaft zeigten Versuche mit einer aus Holz bestehen (Energierundholz, Säge-
50 kW Kipprostfeuerung den Einfluss des restholz). Eine Aufbereitung durch Siebung
Gehalts aerosolbildender Elemente (Kalium, hat ebenfalls einen positiven Einfluss.
Natrium, Blei, Zink) auf die Staubemissio-
nen bei der Verbrennung unterschiedlicher Daneben hat der Wassergehalt einen Ein-
Sortimente (Abb. 2). Vor allem Kalium ist fluss auf die Verbrennung, wie Versuche mit
für die Aerosolbildung verantwortlich. Mit einer 30 kW Treppenrostfeuerung gezeigt
steigendem K-Gehalt im Brennstoff steigen haben (Abb. 3). Mit steigendem Wasserge-
EINFLUSS DES WASSERGEHALTS AUF DIE CO-EMISSIONEN
EINFLUSS DES WASSERGEHALTS AUF DIE CO-EMISSIONEN
CO-Emissionen in mg/Nm3 (13 % O₂)
3.000
2.000
1.500
1.000
CO Emissionsgrenzwert
400 (1.BlmSchV)
0
10 20 30 40 Wassergehalt in m-%
Quelle: DBFZ © FNR 2018
Abb. 3: Mit steigendem Wassergehalt nehmen die CO-Emissionen zu. Unvollständige Verbrennung
führt zu hohen CO- und Staubemissionen (auch Ruß) und zu Risiken eines Kaminbrandes
(Mittelwert ± Min-/Max-Werte).
18halt nahmen dabei die CO-Emissionen zu. Holzhackschnitzel – ein genormter
Vor allem oberhalb des Wassergehalts von Qualitätsbrennstoff
30 m-%, welcher als Maximalwert für die Bei der Auswahl eines geeigneten Brenn-
verwendete Feuerung angegeben ist, stieg stoffes für die jeweilige Anlage muss der
CO stark an. Grund hierfür könnte eine un- Käufer einige Qualitätsparameter beachten,
vollständige Verbrennung sein, wenn die die das Verbrennungsverhalten beein-
Brennkammer durch hohe Wassergehalte flussen. Der Erwerb von Hackschnitzeln
zu stark abgekühlt wird. Als Folge entsteht wird deshalb durch die seit 2014 gültige
dann neben CO oft auch Ruß, welcher als Brennstoffnorm DIN EN ISO 17225, Teil 4,
Staub freigesetzt wird. erleichtert. Die Norm bezieht sich ausdrück-
lich auf die Nutzung von Hackschnitzeln
Für einen störungsarmen Anlagenbetrieb in Kleinfeuerungsanlagen. In der DIN EN
kommt es aber auch auf einen möglichst ge- ISO 17225-4 werden zunächst drei Korn-
ringen Ascheanfall, auf die Vermeidung von größenklassen definiert (P16S, P31S
Schlackebildung im Brennraum, auf die Ver- und P45S, siehe Tabelle 3 und vergleiche
meidung von Korrosion und die Vermeidung Abbildungen in Kapitel 4.6). Der Klassen-
von Problemen im Fördersystem an. name beschreibt die maximale Partikel-
größe der jeweiligen Hauptfraktion. Au-
Eine hohe Brennstoffqualität ist für alle ßerdem wurden Anforderungen für den
diese Forderungen unabdingbar. maximalen Feinanteil, den zulässigen
Grobanteil, die maximale Partikellänge
und die maximale Querschnittsfläche der
TAB. 3: SPEZIFIKATIONEN ZUR KORNGRÖSSENVERTEILUNG VON
HOLZHACKSCHNITZELN
(nach DIN EN ISO 17225-4)
Maximale Maximale
Größen Hauptfraktion Feinanteil Grobanteil
Länge Querschnittsfläche
klasse
≥ 60 m-% m-% ≤ 3,15 mm m-% mm cm²
P16S 3,15 mm < P ≤ 15 % ≤ 6% ≤ 45 mm ≤ 2 cm²
≤ 16 mm > 31,5 mm
P31S 3,15 mm < P ≤ 10 % ≤ 6% ≤ 150 mm ≤ 4 cm²
≤ 31,5 mm > 45 mm
P45S 3,15 mm < P ≤ 10 % ≤ 10 % ≤ 200 mm ≤ 6 cm²
≤ 45 mm > 63 mm
m-% = Massenprozent
19TAB. 4: SPEZIFIKATIONEN ZU QUALITÄTSKLASSEN A1 UND A2
(nach DIN EN ISO 17225-4, Auszug)
Qualitätsklasse Einheit A1 A2
Herkunft nach 1.1.1 Vollbäume ohne Wurzeln1 1.1.1 Vollbäume ohne Wurzeln1
DIN EN ISO 17225-1 1.1.3 Stammholz 1.1.3 Stammholz
1.1.4 Waldrestholz 1.1.4 Waldrestholz
1.2.1 Chemisch unbehandelte 1.2.1 Chemisch unbehandelte
Holzrückstände Holzrückstände
Wassergehalt2 % ≤ 10 oder ≤ 25 ≤ 35
Aschegehalt % in TM ≤ 1,0 ≤ 1,5
1
Ohne Klasse 1.1.1.3 (Kurzumtriebsplantagenholz), falls der Brennstoff von belasteten Flächen stammt.
2
Klasse M 10 mit Wassergehalt ≤ 10 % ist nur mit technisch getrockneten Hackschnitzeln erreichbar.
Teilchen festgelegt. Je nach Anlage bietet und kommunale Wärmenetze bis ca. 1 MW
sich ein feiner (P16S), mittlerer (P31S) thermischer Leistung zu empfehlen. Des-
oder gröberer Hackschnitzel (P45S) an. halb wird auf diese Klassen im Folgenden
Informationen hierzu erhält man von den nicht weiter eingegangen. Grundsätz-
Kesselherstellern. lich gilt jedoch: Die Hackschnitzel-Norm
DIN EN ISO 17225-4 ist eine verlässliche
Neben der Korngrößenverteilung werden Grundlage für Verhandlungen und Verträge,
in der DIN EN ISO 17225-4 vier Qualitäts- ihre Verwendung ist aber freiwillig und es
klassen beschrieben (A1, A2, B1 und B2). besteht keine gesetzliche Verpflichtung.
Für jede dieser Klassen gelten bestimmte
Anforderungen hinsichtlich des verwende- Tipps für die eigene Brennstoffproduktion
ten Rohmaterials und der physikalischen Ein Großteil der Hackschnitzel für die An-
Brennstoffeigenschaften (z. B. Wasserge- wendung in privaten Feuerungen wird vom
halt, Aschegehalt, siehe Tabelle 4). Betreiber der Anlage oft selbst produziert,
denn nicht selten kommen diese aus dem
Die Spezifikationen A1 und A2 der land- und forstwirtschaftlichen Bereich und
DIN EN ISO 17225-4 sind vornehmlich der Brennstoff stammt aus dem eigenen
für den Einsatz in privaten Hackschnitzel- Wald oder Feld.
feuerungen bis ca. 100 kW geeignet. Die
Anforderungen an den Brennstoff können Dabei gibt es zahlreiche Tipps für die Opti-
dabei direkt in den Kaufvertrag aufgenom- mierung der eigenen Brennstoffproduktion.
men werden (z. B. A1 Hackschnitzel mit Denn je nach Rohmaterial (z. B. Baumart,
der Größe P16S). Die Klassen B1 und B2 Sortiment), Hackmaschine (z. B. Hackertyp,
sind dagegen eher für kleinere gewerbliche Messerschärfe, Siebkorb, Austragssystem)
20oder Aufbereitung (z. B. Trocknung, Lage- diese Entwicklung auf dem Brennstoffmarkt
rung, Siebung) kann die Hackschnitzelqua- allerdings noch relativ neu und zertifizierte
lität von optimal bis zu ungenügend für die Hackschnitzel sind noch nicht überall bun-
jeweilige Feuerung schwanken. Weitere desweit verfügbar.
qualitätsbestimmende Einflüsse sind z. B
die Arbeitsweise in der Vorkette (Ernte, Holz- Optische Brennstoffbewertung als
rückung) oder die Verschmutzung der Brenn- Maßnahme zur Qualitätssicherung
stoffe mit Mineralboden. Als Käufer von Hackschnitzeln mit deklarier-
ter Qualität hat man selten die Möglichkeit,
Praktische Hinweise zur Bereitstellung quali- die einzelnen Qualitätsparameter unter
tativ hochwertiger Hackschnitzel sowie eine Laborbedingungen nachzuprüfen. Neben
Anleitung zu einem internen Qualitätsma- vereinfachten, für den Käufer anwendbaren
nagement bietet das „FNR-Handbuch zum Prüfmethoden (vgl. auch Kapitel 4.5 ). Ist
Qualitätsmanagement von Holzhackschnit- man nicht allein auf die Angaben des Produ-
zeln“, welches als Download kostenlos auf zenten oder die vereinbarte Brennstoffspe-
der Homepage der FNR zur Verfügung steht. zifikation angewiesen. Oft hilft es schon, die
Brennstoffe nach Aussehen und Geruch zu
Brennstoffzertifikate erleichtern den beurteilen oder einmal selbst in die Hand zu
Einkauf nehmen. Hierdurch können Fehlkäufe häufig
Eine neue Entwicklung auf dem Hackschnit- vermieden werden.
zelmarkt ist die Einführung von zertifizierten
Brennstoffen (z. B. ENplus Holzhackschnitzel Für niedrige CO- und Feinstaub-Werte sollten
mit den Qualitäten A1 bis B des Deut- Qualitätshackschnitzel folgende optische
schen Pelletinstitut – DEPI). Analog zu Eigenschaften aufweisen:
den Holzpellets, bei denen sich der Ein- • Hergestellt aus naturbelassenem, che-
satz von Brennstoffzertifikaten (DINplus, misch unbehandeltem Holz (kein lackier-
ENplus) auf dem Markt bereits durchge- tes oder beschichtetes Holz)
setzt hat, kann auch der Betreiber von • Niedriger, homogener Wassergehalt, keine
Hackschnitzelheizungen mittlerweile auf ex- Feuchtenester
tern überprüfte Brennstoffe zurückgreifen. • Geringer Anteil an Nadeln/Blättern/feinen
Brennstoffzertifikate orientieren sich da- Ästen/Rinde
bei an den aktuell gültigen Normen (z. B. • Geringer holziger Feinanteil (kaum Partikel
DIN EN ISO 17225-4 für Hackschnitzel) undWaldfrische, aber auch vermoderte oder des Feinanteils kann zur Verringerung der
verschimmelte Hackschnitzel haben einen Staubemissionen beitragen.
intensiven Geruch und fühlen sich beim An-
fassen feucht an, was Zeichen einer schlech- Neben einer subjektiven Schnelleinschätzung
teren Qualität sind. der Hackschnitzellieferung sollte die Spezifi-
kation der zugelassenen Brennstoffqualität
Gerade Hackschnitzel mit deutlichen Anzei- (z. B. Rohholzsortiment, Wassergehalt, Parti-
chen von starker Verrottung und ausgepräg- kelgrößenverteilung) im Kaufvertrag schrift-
ter Schimmelbildung sollten nicht in Kleinfeu- lich bestätigt werden. Für nachträgliche Kon-
erungen verwendet werden. Dies kann durch trollen sollte eine Rückstellprobe aufgehoben
optische Beurteilung ausgeschlossen werden werden (siehe Kapitel 4.4). Nur so lässt sich
(Abb. 14). Auch aus gesundheitlichen Grün- im Reklamationsfall die Brennstoffqualität
den sollte die Lagerung von verschimmeltem noch feststellen.
Material, bei dem die Gefahr der Freisetzung
von Schimmelsporen besteht, im häuslichen
Bereich vermieden werden. Insbesondere bei 4.4 Herstellung einer
geschlossenen Lagern bieten sich technisch Rückstellprobe
vorgetrocknete Hackschnitzel an.
Nicht jede Hackschnitzellieferung kann um-
Ohne fachgerechte Bestimmung kann der fassend auf alle in der Brennstoffspezifikation
Wassergehalt von Hackschnitzeln allenfalls angegebenen Parameter analysiert werden.
durch Berühren abgeschätzt werden, aller- Deshalb kann es sinnvoll sein, bis zur voll-
dings ist diese Beurteilung sehr subjektiv. Der ständigen Verbrennung der Charge eine
absolute Wassergehalt lässt sich ohne ge- Rückstellprobe aufzuheben. Bei Störungen
naue Messung, z. B. über Ofentrocknung, nur der Anlage und bei Reklamationsfragen, z. B.
schwer ermitteln. Mit bloßem Auge lassen bei zu hohen Staub und Aschegehalten oder
sich allenfalls Feuchtenester erkennen, so- erhöhter Schlackebildung, kann diese Probe
dass eine Aussage über die Gleichförmigkeit bei der Ursachenklärung herangezogen
des Wassergehalts getroffen werden kann. werden.
Feuchtenester weisen eine dunklere Farbe
als der Rest der Charge auf (Abb. 15). Hetero- Damit die Rückstellprobe repräsentativ
gene Mischungen können somit schon vorab für die gesamte Lieferung ist, müssen zu-
ausgeschlossen werden. nächst mindestens 10 Teilproben (je 3 l)
aus der gesamten Lieferung, z. B. am lie-
Hackschnitzel sollten eine einheitliche Parti- genden Haufwerk oder beim Befüllen des
kelgröße, nur geringe Feinanteile und keine Hackschnitzelbunkers, entnommen wer-
Überlängen aufweisen. Zudem sollten die den. Die Entnahmestellen sollten möglichst
Partikel glatt geschnittene Kanten besitzen. gleichmäßig über die gesamte Lieferung
Insbesondere eine weitergehende Reduktion verteilt sein.
22©© TFZ/Dr. Kuptz
©© TFZ/Dr. Kuptz
Die Teilproben werden auf einem sauberen, Für eine nachträgliche Bestimmung des Wasser-
ebenen Untergrund zu einer Gesamtprobe vereint. gehaltes wird das Nettogewicht der Rückstellprobe
direkt im Anschluss an die Probennahme ermittelt.
©© TFZ/Dr. Kuptz
©© TFZ/Dr. Kuptz
Die Gesamtprobe wird dreimal mithilfe einer Um Schimmelbildung vorzubeugen, sollten
Schaufel komplett umgesetzt. feuchte Proben vor dem Verschießen an der
Luft getrocknet werden.
©© TFZ/Dr. Kuptz
©© TFZ/Dr. Kuptz
Die Rückstellprobe (ca. 10 l) wird durch Die Rückstellprobe wird im geschlossenen Be-
mehrfache Vierteilung von der Gesamtprobe hälter verwahrt. Ein Vermerk über Nettogewicht,
abgetrennt. Datum der Lieferung, Probenehmer und Lieferant
wird der Rückstellprobe beigefügt.
23Wenn möglich, sollten die Proben in unter- bei ca. 105 °C getrocknet werden kann. Bei
schiedlicher Tiefe des Haufens genommen Bedarf werden der genaue Wassergehalt so-
werden und nicht von dessen Oberfläche. wie alle weiteren Analysen (z. B. Aschegehalt,
Heizwert, Partikelgrößenverteilung) i. d. R.
Die Teilproben werden auf einem sauberen, von externen Laboren durchgeführt.
ebenen Untergrund vereint und gründlich
gemischt. Hierzu wird der komplette Haufen Die Rückstellprobe sollte bis zum vollständi-
mithilfe einer Schaufel dreimal umgesetzt. gen Verbrennen der gelieferten Charge auf-
Aus dieser homogenen Mischung wird die gehoben werden.
eigentliche Rückstellprobe durch Teilung ent-
nommen. Dazu wird der Schüttkegel z. B. mit Die einzelnen Schritte zur Herstellung einer
der Schaufel von oben durch „kreuzweises Rückstellprobe sind auf der vorherigen Seite
Abvierteln“ verkleinert. Falls nötig wird die- bildlich dargestellt.
ser Vorgang mit einem der so gewonnenen
Viertel wiederholt, bis eine Teilprobenmenge
von ca. 10 l vorliegt. Die Rückstellprobe soll- 4.5 Vereinfachte Messmethoden
te unmittelbar danach gewogen werden, z. B. für die Qualität von Hack
mithilfe einer Haushaltswaage, da nur so der schnitzeln
Wassergehalt nachträglich bestimmt werden
kann. Um Schimmelbildung vorzubeugen, Neben der Qualitätsbestimmung durch
sollten feuchte Proben zunächst an der Luft Laboranalysen gemäß den in der
trocken können, bevor sie verschlossen ge- DIN EN ISO 17225-4 angegebenen Verfah-
lagert werden. Hierzu kann das Material in ren besteht die Möglichkeit, die Parameter
einem warmen und trockenen Raum, jedoch Wassergehalt, Partikelgrößenklasse und
nicht im Wohnraum, ein paar Tage lang offen Feinanteil mit einfachen Methoden selbst
gelagert werden. Das Nettogewicht, Datum zu bestimmen. Der Wassergehalt kann mit
der Lieferung, Name des Probenehmers und Geräten zur Schnellbestimmung oder mit
des Lieferanten werden vermerkt und die der Backofenmethode untersucht werden.
Aufzeichnungen werden mit der Rückstell- Die Partikelgrößenklasse und der Feinanteil
probe aufbewahrt. lassen sich durch eine manuelle Siebung
ermitteln. Diese Verfahren mit ihren Möglich-
Näherungsweise kann der Wassergehalt keiten und Einschränkungen werden nach-
auch vom Anlagenbetreiber selbst bestimmt folgend dargestellt.
werden. Der Wassergehalt berechnet sich
aus der Masse der getrockneten Probe ge- Für die vereinfachte Bestimmung von Was-
teilt durch die Masse der Originalprobe, an- sergehalt und Partikelgrößenklasse kann bei
gegeben in Prozent. Für die Durchführung der FNR eine allgemeinverständliche Anlei-
ist jedoch ein Trockenschrank erforderlich, tung angefragt werden, die neben der Durch-
in dem eine Probe von mind. 300 g für 24 h führung der Analyse auch die Probenahme
24und die Auswertung detailliert beschreibt. die Praxis bietet sich die Wassergehaltsbe-
Erhältlich ist dazu auch ein Excel-Tabellen- stimmung mit einfacheren gravimetrischen
blatt, mit dem Wassergehalts- und Partikel- oder elektrischen Messverfahren an. Es
größenklasse aus den Analysenergebnissen gibt manuelle und kontinuierlich, d. h. im
berechnet werden. Gutstrom messende Geräte. Die manuellen
Geräte unterteilen sich in Standgeräte, mit
Schnellbestimmung des Wassergehalts denen z. B eine repräsentative Teilprobe ge-
Als Standardmethode für die Messung des messen werden kann, und in Einstechlanzen
Wassergehalts einer Hackschnitzelprobe gilt für größere Schüttungen.
die Trocknung der Brennstoffe im Trocken-
schrank nach DIN EN ISO 18134-2. Diese Die Genauigkeit der Bestimmung hängt vom
Methode ist sehr präzise, aber zugleich auch Messgerät, von seiner Bedienung, aber auch
zeit- und arbeitsintensiv. Als Alternative für von den zu messenden Hackschnitzeln ab.
BEISPIELE FÜR DIE GENAUIGKEIT VON MESSGERÄTEN
SCHNELLBESTIMMUNG DES WASSERGEHALTS
Abweichung Wassergehalt (abs.) vom Referenzwert in m-%
gravimetrische elektrische
20 Schnellmessgeräte Schnellmessgeräte
15
10
5
0
–5
–10
–15
–20
z 5 1 r r - o 1 2
ren 3 08 ete ete 22 em 85 85
T HD
Re
fe Ma UX
3
m im A m im AD S22 Alm H3 HT
hu BM hu BL2 CM GM
Quelle: Berichte aus dem TFZ, Nr. 52 © FNR 2018
Abb. 4: Vergleichende Untersuchung der Genauigkeit von Messgeräten zur Schnellbestimmung
des Wassergehalts (gravimetrisch, elektrisch) von Hackschnitzeln. Die Geräte sind für eigenes
Qualitätsmanagement geeignet, aber nur bedingt für Messung/Abrechnung am Heizwerk
(Mittelwert ± Min-/Max-Werte).
25Die Genauigkeit kann auch in Abhängig- mit der tatsächlich erreichten Temperatur ist
keit von der Wassergehaltsklasse variieren. zu überprüfen. Es werden dann ca. 300 g
Ausschlaggebend für die Genauigkeit der der nach Anleitung gewonnenen Probe in
Messung einer gesamten Charge (z. B. einer hitzebeständigen Schalen eingewogen und
LKW-Ladung) ist zudem die Gewinnung einer bei knapp über 100 °C im Backofen (Um-
repräsentativen Teilprobe (vgl. Kapitel 4.4). luft) „gebacken“. Nach 24 Stunden wird die
Die meisten elektrischen Geräte sind für Probe erneut gewogen. Die Berechnung des
Hackschnitzel aus Nadelholz kalibriert. Wassergehaltes bezogen auf die feuchte
Probe kann mit dem bei der FNR erhältlichen
Bestimmung des Wassergehaltes Excel-Tabellenblatt automatisch erfolgen.
mittels Backofenmethode
Für die vereinfachte Wassergehaltsbestim- Die Bestimmung des Wassergehaltes im
mung im haushaltsüblichen Backofen bedarf haushaltsüblichen Backofen liefert nahe-
es folgender Ausstattung: zu gleiche Ergebnisse, wie die Prüfung im
• Backofen mit Umluft-Funktion (Eignung Trockenschrank. Der im Versuch verwen-
für 24 h-Betrieb beim Hersteller erfragen) dete Ofen gewährleistete mit einer Abwei-
• Waage (Ablesbarkeit: 0,1 g) chung von max. ±5 °C von der eingestellten
• Backblech Temperatur eine ausreichende Konstanz.
Die Ergebnisse für 14 Proben mit sehr un-
Die in der o. g. Anleitung aufgeführten terschiedlichen Wassergehalten von 5 m-%
Sicherheitshinweise sind zu beachten. Die bis 52 m-% belegen eine deutlich höhere
Übereinstimmung der am Ofen eingestellten Präzision der Backofenmethode als bei den
©© Maksim Kostenko/Adobe.Stock
Bei Beachtung der Sicherheitshinweise kann die Wassergehaltsbestimmung mit hinreichender
Genauigkeit im Backofen erfolgen
26METHODENVERGLEICH ZUR BESTIMMUNG DES WASSERGEHALTS
METHODENVERGLEICH ZUR BESTIMMUNG DES WASSERGEHALTS
Wassergehalt m-%
50
40
Wassergehalt
30
20
10
0
1 2 3 4 5 6 Probe
7 8 9 10 11 12 13 14
Probe
Backofenmethode Bestimmung nach DIN EN ISO 18134-2
Quelle: HAWK © FNR 2018
Abb. 5: Methodenvergleich zur Bestimmung des Wassergehalts mittels Backofen und Trockenschrank
gemäß DIN EN ISO 18134-2 (Mittelwert von Doppelbestimmungen ± Min-/Max-Werte).
meisten Schnellbestimmungsmethoden. Feinanteil nur ein weiteres Sieb für die Haupt-
Die Abweichungen zwischen Backofen- und fraktion eingesetzt wird. Bei abweichender
Normmethode lagen im Mittel bei 1,1 m-% Größenklasse kann die Bestimmung ggf. mit
und bei höheren Wassergehalten bei max. einem anderen Sieb wiederholt werden.
3,4 m-% (vgl. Abb. 5).
Für die Feststellung der Partikelgrößenver-
Bestimmung der Partikelgrößenklasse teilung werden die folgenden Hilfsmittel
mittels manueller Siebung benötigt:
Die Bestimmung der Partikelgröße (P16S, • 2 l-Behälter zur Probenahme
P31S oder P45S, vgl. Kapitel 4.3) erfolgt • Waage (Ablesbarkeit: 0,1 g)
durch maschinelle Siebung mit Rundloch- • 2 Analysensiebe (ø: 300 mm; Loch-ø:
sieben. Vereinfacht kann diese Analyse per 3,15 mm und Loch-ø der Hauptfraktion)
Hand durchgeführt werden. Vor der eigentli- • Auffangschale für die Fraktion < 3,15 mm
chen vereinfachten Bestimmung muss fest- • Stoppuhr
gelegt werden, welche Partikelgrößenklasse
erwartet wird, da neben dem Sieb für den
27In jeweils vier einminütigen Intervallen wer- die prozentuale Verteilung der Siebfraktio-
den nacheinander zwei Probenportionen zu nen und die Partikelgrößenklasse berechnet.
je 2 l zur Bestimmung der Partikelgrößen-
verteilung gesiebt. Überlängen werden per Abbildung 6 zeigt beispielhaft die Ergebnis-
Hand ausgelesen. Von allen drei Fraktionen se der Bestimmung der Partikelgrößenver-
(Feingutanteil, Hauptanteil und Überlän- teilung mithilfe der vereinfachten Siebung
gen) werden vor und nach der Siebung die per Hand und der maschinellen Siebung
Massen bestimmt. In dem mit der Anleitung nach DIN EN ISO 17827-1 für Material vor
erhältlichen Excel-Auswerteblatt (down- und nach der Aufbereitung durch den Her-
load: heizen.fnr.de) werden anschließend steller.
BEISPIEL FÜR DIE BESTIMMUNG DER PARTIKELGRÖßENVERTEILUNG
BEISPIEL FÜR DIE BESTIMMUNG DER PARTIKELGRÖSSENVERTEILUNG
Massenanteil m-%
70 Manuelle Siebung
60
50
40
30
20
10
0
< 3,15 Größenklassen [mm]
3,15–16 16–100 >100
Größenklassen in mm
Material vor Aufbereitung: Manuelle Siebung DIN EN ISO 17827-1
Material nach Aufbereitung: Manuelle Siebung DIN EN ISO 17827-1
Quelle: HAWK © FNR 2018
Abb.6: Beispiel für die Bestimmung der Partikelgrößenverteilung von P16-Hackschnitzeln mit der verein-
fachten Siebung im Vergleich zur Analyse nach DIN EN ISO 17827-1. Sechs Proben des Materials wurde
jeweils vor bzw. nach der Aufbereitung durch den Hersteller untersucht (Mittelwert ± Min-/Max-Werte).
284.6 Anschauliche Beispiele aus der Praxis
©© HAWK Hochschule Göttingen
Abb. 7: Hackschnitzel ohne Rinde, Nadeln, Blätter oder feine Äste.
Aschegehalt < 1 Masse-%, sehr geringer Feinanteil, Qualität Klasse A1
©© TFZ
Abb. 8: Hackschnitzel P45S, Kiefer, wenig Rinde, wenig Feinanteil.
Aschegehalt 0,4 Masse-%, Qualität Klasse A1
29©© TFZ
©© TFZ
Abb. 9: Hackschnitzel P31S, Kiefer, mäßig viel Rinde, wenig Feinanteil.
Aschegehalt 1,5 Masse-%, Qualität Klasse A2
©© 3N Kompetenzzentrum
©© 3N Kompetenzzentrum
Abb. 10: Hackschnitzel aus Kurzumtrieb ohne Blätter, mit Rinde und feinen Ästen.
Aschegehalt < 2 Masse-%, für den emissionsarmen Betrieb von Kleinfeuerungen nur
bedingt geeignet.
30©© TFZ
Abb.11: Hackschnitzel aus Waldrestholz mit Nadeln, Rinde und feinen Ästen.
Aschegehalt < 3 Masse-%, Qualität Klasse B, für den emissionsarmen Betrieb von Kleinfeuerungen
nicht geeignet.
©© TFZ ©© TFZ
Abb. 12: Hackschnitzel mit Nadeln, Rinde, feinen Ästen und deutlichen Verunreinigungen mit
Mineralboden. Aschegehalt > 10 Masse-%, für den emissionsarmen Betrieb von Kleinfeuerungen
nicht geeignet.
31©© C.A.R.M.E.N. e. V.
Abb. 13: Hackschnitzel mit hohem Feinanteil, durch Lagerung ungleichmäßig verteilt, für
den emissionsarmen Betrieb von Kleinfeuerungen nicht geeignet.
©© TFZ
Abb. 14: Hackschnitzel mit hohen Rindenanteilen und Anzeichen von Verrottung und
Schimmelbildung, für den emissionsarmen Betrieb von Kleinfeuerungen nicht geeignet.
32©© TFZ
Abb. 15: Deutlich sichtbare Feuchtenester und hohe Feinanteile im Hackschnitzelhaufen, für
den emissionsarmen Betrieb von Kleinfeuerungen nicht geeignet.
©© 3N Kompetenzzentrum
Abb. 16: Hackschnitzel, rindenfrei, aber geschreddert (keine glatten Schnittkanten), für den
emissionsarmen Betrieb von Kleinfeuerungen nur bedingt geeignet.
335 TECHNISCHE STAUBMINDERUNGS-
MASSNAHMEN
Normen und technische Regeln für Primäre und sekundäre Staubminde-
Staubminderungseinrichtungen rungsmaßnahmen
Für Staubabscheider und für die Messung Für die Minderung von Staub in den Rauch-
von Staubemissionen gibt es verschiedene gasen von Biomasseanlagen kommen
Normen und technische Regeln. Bei- verschiedene Technologien in Frage. Da-
spielsweise liegt die VDI-Richtlinie VDI bei werden primäre (anlageninterne) und
3670:2016-04 „Abgasreinigung – Nach- sekundäre (nachgeschaltete) Maßnahmen
geschaltete Staubminderungseinrichtungen unterschieden. Primärseitige Ansätze zur
für Kleinfeuerungsanlagen für feste Brenn- Staubreduktion sind:
stoffe“ vor, in der die verschiedenen Tech- • Anpassung der Verbrennungsräume,
nologien zur sekundären Partikelabschei- • elektrostatische Abscheider,
dung bei Einzelraumfeuerstätten für feste • eine optimierte Luftführung,
Brennstoffe und bei Biomassekesseln mit • die Neuentwicklung von sogenannten
bis zu 1.000 kW Feuerwärmeleistung be- Hackschnitzelvergaserkesseln
schrieben werden. Daneben wurden Mess- • die Nutzung von Brennwerttechnik.
vorschriften zur Erfassung der Wirksamkeit
von Staubabscheider formuliert, die als Bei der Entwicklung primärseitiger Maß-
DIN SPEC 33999:2014-12 mit dem Titel nahmen kommen häufig strömungsme-
„Emissionsminderung – Kleine und mittlere chanische Computersimulationen (CFD-
Feuerungsanlagen (gemäß 1. BImSchV) – Simulation) zum Einsatz um einen möglichst
Prüfverfahren zur Ermittlung der Wirksam- vollständigen Abbrand zu gewährleisten.
keit von nachgeschalteten Staubminde-
rungseinrichtungen“ beim Beuth Verlag Bei den sekundären Emissionsminderungs-
(www.beuth.de) erhältlich sind. maßnahmen kommen im Wesentlichen fol-
gende Abscheidetechnologien zur Anwen-
dung:
• Fliehkraftabscheider (Zyklone bzw. Multi-
zyklone),
• elektrostatische Abscheider,
• filternde Abscheider (z. B. Gewebefilter
und keramische Filter),
©© KIT/CCA
• Abscheider als Abgaswäscher (ohne Nut-
zungsmöglichkeit des durch Abgaskon-
Staubabscheider im Feldversuch densation erzielbaren Wärmeertrags).
34Sie können auch lesen
