18 Oktober 2010, Zagreb (CRO)

Qualitätssicherung bei

Holzbrennstoffen in Theorie und

Praxis

Mag. Thomas Loibnegger Referat für Energie und Biomasse

Seite 2

Welchen Schüttraummeter Waldhackgut würden

Sie kaufen?

708 kWh / Srm 1.014 kWh / Srm

+ 43 %

Seite 3

Holzart

Rindenanteil

Verunreinigungen (z.B. Sand, Erde,…)

Wassergehalt

Dimension und Form

Brennstoffqualität

Seite 4

Streuung der Holzdichte in Abhängigkeit vom

Standort und Wuchsraum

300 300 320

400

490

390

540

410

500460 450

370

640

860

710

820

880930

870820 820 800

600

520

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Dic

hte

in k

g je

Fes

tmet

er o

hne

Rind

e be

i 0

% W

asse

rgeh

alt

MinimumMaximum

Seite 5

Relativer Heizwertvergleich nach Volumen [m³]

und Gewicht [kg]

Seite 6

Waldhackgut (fein)

1 Srm Fichte/Tanne 750 kWh

1 Srm Lärche 960 kWh

1 Srm Kiefer 879 kWh

1 Srm Buche/Eiche 1.057 kWh

Heizwertäquivalente (Öl – Holz)

Energiegehalt von Energieholz

1 rm Holz 1,75 Srm Hackgut

1 fm Holz 2,50 Srm Hackgut

1 rm Holz 1,75 Srm Hackgut

1 fm Holz 2,50 Srm Hackgut

5 – 6 rm Laubholz (Hartholz)

7 – 8 rm Nadelholz (Weichholz)

13 – 14 Srm Fichtenhackgut

5 – 6 rm Laubholz (Hartholz)

7 – 8 rm Nadelholz (Weichholz)

13 – 14 Srm Fichtenhackgut

1.000 l Heizöl

Seite 7

Heizwert (Hu) von Holz pro kg in Abhängigkeit

vom Wassergehalt (%)

Scheitholz trocken (2 Jahre Lagerung)

Hackgut waldfrisch

Qu

elle

: Marktü

bersich

t Hacksch

nitze

lheizu

ng

en

20

10

, ww

w.fn

r.de

Seite 8

Abhängigkeit im Energiegehalt je Schüttraummeter von

Standort, Baumart, Stückigkeit und Wassergehalt

1041

746

607

746811

1035

811

669

811 797 780 759

0

200

400

600

800

1000

1200

Fic

hte

, la

ng

sam

wü

chsi

g

Fic

hte

, mitt

lere

D

ich

te

Fic

hte

, ra

sch

wü

chsi

g

W 35G 30

Fic

hte

, la

ng

sam

wü

chsi

g

Fic

hte

, mitt

lere

D

ich

te

Fic

hte

, ra

sch

wü

chsi

g

Fic

hte

, la

ng

sam

wü

chsi

g

Fic

hte

, mitt

lere

D

ich

te

Fic

hte

, ra

sch

wü

chsi

g

Fic

hte

, la

ng

sam

wü

chsi

g

Fic

hte

, mitt

lere

D

ich

te

Fic

hte

, ra

sch

wü

chsi

g

Fic

hte

Fic

hte

, la

ng

sam

wü

chsi

g

Fic

hte

, mitt

lere

D

ich

te

Fic

hte

, ra

sch

wü

chsi

g

Fic

hte

, la

ng

sam

wü

chsi

g

Fic

hte

, mitt

lere

D

ich

te

Fic

hte

, ra

sch

wü

chsi

g

Na

de

l-/L

au

bh

olz

Bu

che

W 35G 30

Na

de

l-/L

au

bh

olz

Na

de

l-/L

au

bh

olz

W 35G 30

W 35G 50

Na

de

l-/L

au

bh

olz

Na

de

l-/L

au

bh

olz

Na

de

l-/L

au

bh

olz

Na

de

l-/L

au

bh

olz

W 35G30

W 40G30

W 45G30

W 50G30

Wuchsbedingung Baumart Stückigkeit Wassergehalt

He

izw

ert

[k

Wh

/Srm

]Q

uelle

: Löffl

er, G

. (20

07

): Hackg

ut – Ü

bern

ah

me u

nd

Lag

eru

ng

Seite 9

CEN - Europäischen Komitee für Normung

Reduktion von Handelsbarrieren; Definition eines einheitlichen Rahmens

5 Arbeitsgruppen der CEN-TC 335 „feste Biobrennstoffe“ regeln:

Terminologie, Spezifizierung und Klassierung von Biobrennstoffen

Probenahme und Probenaufbereitung

physikalische, mechanische und chemische Prüf- und Analyseverfahren

Qualitätssicherung von Biobrennstoffen

27 Normen

Erarbeitung der Normenreihe EN 14961 „Feste Biobrennstoffe – Brennstoffspezifikationen und –klassen“

CEN-TC 335 „feste Biobrennstoffe“

Seite 10

Einzelnormen für Teilbereiche vorhanden

Hackgut (ÖNORM M7133)

Pellets (ÖNORM M7135, DIN 51731, PelletGold,…)

keine einheitliche Europäische Norm

EN 14961 „ „Feste Biobrennstoffe – Brennstoffspezifikationen und -klassen“

EN 14961-1 Spezifikationen und Klassen

prEN 14961-2 Pellets

prEN 14961-3 Briketts

prEN 14961-4 Hackgut

prEN 14961-5 Scheitholz

prEN 14961-6 Pellets aus nichtholzartigen Brennstoffen

Normung biogener Brennstoffe

Seite 11

Einheitlicher Rahmen für die Qualitätssicherung

Abbau von Handelsbarrieren

International vergleichbare Zertifizierung

Standardisierung Voraussetzung für Automatisierung

Garantie der Qualität durch Kontrolle/Zertifizierung

Stärkung des Kundenvertrauens

Normierung von biogenen Brennstoffen

Seite 12

Deutliche Qualitätsunterschiede am Markt

Qualitätsunterschiede für den Laien nicht erkennbar

Keine garantierte Mindestqualität ohne Produktnormen

Preise für den Endkunden nicht direkt vergleichbar

Erhöhte Gefahr von Störungen in der Heizanlage (speziell kleiner Anlagen)

Erschwerung der Vertragsgestaltung (z.B. Hackgutliefervertrag)

Negative Auswirkungen ohne normative Vorgaben

Seite 13

Unterscheidung von Brennstoffen untereinander und Abgrenzung von fossilen Energieträgern

Definition klarer und eindeutiger Klassifikations-Prinzipien

Qualität durch Norm und Kontrolle (Verifizierung der Produzenten- bzw. Händlerangaben)

Effizientes Werkzeug für Biobrennstoff-Handel

Grundlage für die Herstellung von Bio-Brennstoffen sowie Heizanlagen (Betriebs- und Bedienungsanleitung/Gewährleistung!)

Basis für gesetzliche Regelungen

Zielsetzungen des Normvorhabens

Seite 14

Scheitholz – Produktion & Lagerung

Seite 15

Scheitholzerzeugung

Seite 16

Verbesserung der Lagerfähigkeit

Erhöhung der Energiedichte

Verringerung des Transportgewichtes

Reduktion des Aschegehaltes und der Emission

Verbesserung des Anlagenwirkungsgrades

Verringerung der Transportkosten – Logistik

Positive Effekte der Scheitholztrocknung

Seite 17

Erzeugung – Scheitholz

Seite 18

Hackguterzeugung

Seite 19

Wassergehalt (W)

Anteil des im Brennstoff enthaltenen Wassers, angegeben in % der Masse, bezogen auf die Masse des wasserhaltigen Brennstoffes

Holzfeuchte (U)

Anteil des im Holz enthaltenen Wassers, angegeben in % der Masse bezogen auf die Masse des wasserfreien Holzes

Wassergehalt hat Einfluss auf:

Schimmelpilzbildung & Substanzabbau

Verbrennung

Gewicht (Transport)

Handling

Wassergehalt (W)

Seite 20

ÖNORM M7133 EN 14961:2010-1

Klasse Grenze Bezeichnung Klasse Grenze

W20 < 20 % lufttrocken M10 ≤ 10

W30 20 – 30 % lagerbeständig M15 ≤ 15

W35 30 – 40 %beschränkt lagerbeständig

M20 ≤ 20

W40 35 – 40 % feucht M25 ≤ 25

W50 40 – 50 % erntefrisch M30 ≤ 30

M35 ≤ 35

M40 ≤ 40

M45 ≤ 45

M50 ≤ 50

M55 ≤ 55

M50+ > 55, Maximalwert muss angegeben werden

Wassergehalt (Masse-% im Anlieferungszustand)

Seite 21

Analyseverfahren Wassergehaltsbestimmung (I)

Direkte Verfahren Vorteil Nachteil

Darrschrankverfahren Normverfahren, hoheSelektivität, einfach

Zeitaufwendig (>24 h),teurere Investitionen fürdie Analysegeräte

Heißluftofen Schnell (15 min) Material muss starkzerkleinert werden,teure Geräte

Infrarot-Trocknung Kurze Messzeit(3 – 30 min)

Teuer, Material mussvorzerkleinert werden

Mikrowellentrocknung Gut geeignet fürkleinförmiges Material,schnell (2 – 20 min)

Teuer, Material muss inder Regel vorzerkleinertwerden

Seite 22

Analyseverfahren Wassergehaltsbestimmung (II)

Indirekte Verfahren Vorteil Nachteil

ElektrischeWiderstandsmessung

schnell, Analysegerätegünstig

Eingeschränkt auf denBereich < 20 % WG,abhängig von Holzart,Temp., Messsp. etc.

Kapazitives Verfahren schnell, Analysegerätegünstig

abhängig von Holzart,Temperatur,Homogenität, etc.

Mikrowellenabsorption schnell, genauer alskapazitive Verfahren

Analysegeräte teurer

Infrarotreflexion schnell Teuer, Kalibrierungnotwendig, Problem beiInhomogenität

Seite 23

Kapazitives Verfahren

Beispiel: Abrechnung nach Gewicht

Ein Kübel mit 50 Liter Hackgut wird auf eine Waage gestellt. Die Waage zeigt ein Gewicht von 10,08 kg an.

Bei 1 Srm (1.000 Liter) entspricht dies einem Gewicht von (20 x 10,08 =) 210,6 kg. D. h. um 1 Tonne zu erhalten, benötigt man (1000/210,6kg =) 4,96 Srm Hackgut.

In einem Feuchtemessgerät wird der Wassergehalt der Lieferung ermittelt.Diese Messung ergibt einen Wassergehalt von 21%. Der Listenpreis pro Tonne Waldhackgut mit einem Wassergehalt von 21% beträgt € 93,22.

D. h. der Lieferant erhält pro 4,96 Srm € 93,22 bzw. 18,8 € pro Srm.

Seite 24

Größenklassen nach ÖNORM M 7133Holzhackgut für energetische Zwecke – Anforderungen und Prüfbestimmungen

Hackgut-Grössenklasse

Gesamtmasse 100 % G 30 fein

G 50 mittel

G 100 grob

Grobanteil max. 20 %

Querschnitt max. 3 cm² 5 cm² 10 cm²

Länge max. 8,5 cm 12 cm 25 cm

Grobsieb-Nenn-Maschenweite

16 mm 31,5 mm 63 mm

Hauptanteil 60 % bis 100%

Mittelsieb-Nenn-Maschenweite

2,8 mm 5,6 mm 11,2 mm

Feinanteil (inkl. Feinstanteil) max. 20 %

Feinsieb-Nenn-Maschenweite 1 mm 1 mm 1 mm

Seite 25

Klasse Hauptfraktion(> 75 % der Masse) in mm

Feinfraktion(< 3,15 mm)

in % der Masse

Grobfraktion(max. Teilchenlänge in mm und Querschnitt in cm²)

P16 A 3,15 mm ≤ P ≤ 16 mm ≤ 12 % ≤ 3 % > 16 mm; alle < 31,5 mm; [1 cm²]

P16 B 3,15 mm ≤ P ≤ 16 mm ≤ 12 % ≤ 3 % > 45 mm; alle < 120 mm; [1 cm²]

P45 A 8 mm ≤ P ≤ 45 mm ≤ 8 %≤ 6 % > 63 mm und max. 3,5 % > 100mm; alle < 120 mm; [5 cm²]

P45 B 8 mm ≤ P ≤ 45 mm ≤ 8 %≤ 6 % > 63 mm und max. 3,5 % > 100mm; alle < 350 mm; [5 cm²]

P63 8 mm ≤ P ≤ 63 mm ≤ 6 % ≤ 6 % > 100 mm; alle < 350 mm; [10 cm²]

P100 16 mm ≤ P ≤ 100 mm ≤ 4 % ≤ 6 % > 200 mm; alle < 350 mm; [18 cm²]

Größenklassen nach EN 14961-1:2010Europäische Norm für feste Biobrennstoffe

P16 A, P16 B und P45 A = nicht industrielle Nutzung / P45 B, P63, P100 = industrielle Nutzung

Klasse A = Holz aus Vollbäumen, Waldrestholz, Reste von chemisch unbehandelten Industrieholz / Klasse B = Holz aus Landschaftspflege und Kurzumtrieb

Seite 26

Schüttdichte

ÖNROM M 7133 EN 14961-1:2010

Klasse

Grenzwert (kg TS/m³)

Bezeichnung Klasse Grenze

S 160 < 160 geringe Schüttdichte(Fichte, Tanne, Pappel,Weide)

BD150 >= 150

S 200 160 - 199 mittlere Schüttdichte(Kiefer, Lärche, Birke, Erle)

BD200 > =200

S 250 > 200 hohe Schüttdichte(Buche, Eiche, Robinie)

BD250 >=250

BD300 > =300

BD350 >= 350

BD400 >=400

BD450 >=450

BD450+ >450

Seite 27

Aschegehalt(Masse-%, wasserfreie Bezugsbasis)

ÖNORM M 7133 EN 14961-1:2010

KlasseAschegehalt

[%]Bezeichnung Klasse

Aschegehalt [%]

A0,5 ≤ 0,5Hackgut mit geringen Rindenanteil

A0,5 ≤ 0,5

A2,0 ≤ 1,5Hackgut mit hohen Rindenanteil

A0,7 ≤ 0,7

A1,0 ≤ 1,0

A1,5 ≤ 1,5

A2,0 ≤ 2,0

A3,0 ≤ 3,0

A5,0 ≤ 5,0

A7,0 ≤ 7,0

A10,0 ≤ 10

A10,0+ > 10,0

Seite 28

EN 14961-1:2010

Dimension / Stückigkeit

Wassergehalt

Aschegehalt

Qu

elle

: ww

w.e

ub

ion

et.n

et (2

01

0)

Seite 29

EN 14961-1:2010

Stickstoffgehalt

Chlorgehalt

Quelle: www.eubionet.net (2010)

Seite 30

EN 14961-1:2010

Schüttdichte

Ascheschmelzpunkt

Heizwert (Hu)

Quelle: www.eubionet.net (2010)

Seite 31

EN 14961-1:2010

Quelle: www.eubionet.net (2010)

Seite 32

Normreihe EN 14961 ist im land- und forstwirtschaflichen Bereich derzeit noch völlig unbekannt

ÖNORM M 7133 ist bekannt; oft sind jedoch nur Auszüge aus der Norm bekannt (z.B. Wassergehaltsklassen)

Normen kommen in Lieferverträgen zur Anwendung, ohne dass sie hinreichend bekannt sind

Normierung und Zertifizierung als Kundenbindungsinstrument

Europäische Norm als Regelwerk für den länderübergreifenden Ein- und Verkauf von Holzbrennstoffen (Problem Hackgut und Scheitholz)

Kosten der Normierung!

Die Praxis der Norm

Seite 33

Qualitätssicherung von Hackgut

Seite 34

Qualitätssicherung – Falscher Lagerplatz

Seite 35

Qualitätssicherung – Störstoffe

Seite 36

Qualitätssicherung – problematisches Rohmaterial

Seite 37

Qualität und Herkunft des Hackgutes laut Norm (z.B. ÖNORM M7133, EN 14961)

Festlegung von Qualitätskriterien (Wasser- u. Aschegehalt, Stückgröße, usw.)

Anteil (%) an Waldhackgut, Sägenebenprodukte, Landschaftspflegeholz

Qualitätskontrollen (z.B. laut Norm)

Vergütung / Verrechnungsmethode

Wertsicherung Ölpreis-, Energieholzpreis-, Verbraucherpreisindex bzw. Mischindices (Praxis üblich)

Abrechnung und Zahlungsmodalitäten

Rücknahme der Asche

Vertragslaufzeit und Kündigungsfristen

Haftungen

…

Bestandteile Hackgutliefervertrag

Seite 38

(1) Abrechnung nach Schüttraummetern

(2) Abrechnung nach Gewicht und Wassergehalt

(3) Abrechnung nach erzeugter Energie (kWh)

Abrechnungsarten

Seite 39

Vorteile

Einfache Bestimmung des Volumens (oder auch nicht?)

Abrechnung von Teilmengen nach einzelnen Lieferanten möglich

Nachteile

Wo ist ein Srm ein Srm (Auf der Waldstraße oder im Werk?)

Keine Sicherheit über den Energieinhalt (Wassergehalt, etc.)

Kein Anreiz für Optimierung des Energiegehalts der Anlieferung

Zahlreiche Konflikte wegen unterschiedlicher Lieferqualitäten

Abrechnung nach Volumen (Schüttraummeter)

Seite 40

Vorteile

Unabhängig von Holzart und Schüttdichte, Wassergehalt

Kostengünstige Methode

Standardmethode bei vielen Wärmekunden

Nachteile

Abhängig vom Jahresnutzungsgrad der Anlage

Schwierig bei mehreren Lieferanten

Unsicherheit bei Umrechnungsfaktoren

Geringe Verbreitung bei vielen Unternehmen der Holzwirtschaft

Abrechnung nach erzeugter Energie (€/kWh)

Seite 41

Vorteile

Unabhängig von Holzart und Schüttdichte

Hohe Genauigkeit bezüglich Energiegehalts

Wenig Konflikte auf Grund gerechter Abrechnung der gelieferten Qualität

Erhöhung der Motivation zur Optimierung des Energieinhaltes der Lieferungen

Nachteile

Messung von Gewicht und Wassergehalt notwendig!

Errechnung des Trockengewichts erforderlich

Höherer Zeit- und Kostenaufwand (Bestimmung des Wassergehaltes)

Abrechnung nach Gewicht und Wassergehalt

Seite 42

Biomassehöfe in der Steiermark

“landwirtschaftliche Tankstelle” für biogene Brennstoffe

Mobilisierung von Energieholz (Industrie-, Säge- und Energieholz)

verkauf von Waldhackgut, Scheitholz, Holzpellets, Heupellets, Maisspindel, Pflanzenöl, Biodiesel,…)

Breites Angebot:

- Qualitätsbrennstoffe

- Energiedienstleistungen (e.g. Energie-Contracting)

- Ganzjährige Verfügbarkeit

- Regionalität

Seite 43

Biomassehöfe in der Steiermark

Waldhackgut 65.000 Srm

Scheitholz 2.500 rm

Rohenergie 53.700 MWh

Öl-Äquivalent 5.370.000 l

CO2-Reduktion 14.300 t

Umsatz/a ~ € 1.6 Mio.

Investitionen ~ € 3.5 Mio.

Green Jobs ~ 15 – 20 + Sicherung bestehender Jobs

Seite 44

Waldstein 2006

Seite 45

Pölstal 2008

Seite 46

Hartbergerland 2009

Seite 47

Biomassehof Hartbergerland

Produktion nach ÖNORM, künftig nach ÖNROM EN 14961

Verrechnung nach Gewicht und Wassergehalt Brückenwage Messgeräte für Wassergehaltsbestimmung

Natürliche Vortrocknung des Energieholzes

Qualitätsscheitholz (w<20%)

Bedarfsgerechte Hackgutqualität Heizwerke Kleinfeuerungsanlagen (Qualitätshackgut)

Seite 48

Einfluss des Niederschlages auf den Wassergehalt

von Energieholz

Seite 49

Einfluss des Niederschlages auf den Wassergehalt

von Energieholz

Seite 50

Hackgutverkauf nach Energiegehalt (Kiefer)

Für den Rohenergiepreis werden 2 Cent/kWh angesetzt

Rohenergiegehalt (kWh) = 5 - 0,06 x Wassergehalt (%)

Wassergehalt [%] Rohenergiegehalt [kWh] Cent je kg € je Srm

10 4,7 9,4 20,07

15 4,4 8,8 19,33

20 4,1 8,2 18,57

25 3,8 7,6 16,03

30 3,5 7,0 17,80

35 3,2 6,4 17,54

Seite 51

Welchen Schüttraummeter Waldhackgut würden

Sie kaufen?

€ 17 / Srm € 25 / Srm

+ € 8

Seite 52

Schüttraummeter ist nicht gleich Schüttraummeter

mit 186 kg mit 276 kg

Seite 53

Qualität hat ihren Preis

Bedarfsorientierter Einsatz von unterschiedlichen Brennstoffqualitäten

Aktive Qualitätssicherung über die gesamte Wertschöpfungskette betreiben

Geeignete Abrechnungsvarianten wählen

Einschlägige Normen bzw. Qualitätskriterien in Lieferverträgen regeln

Im Streitfall Analyse und Beprobung durch ein unabhängiges Labor

Effizienter Einsatz von biogenen Rohstoffen -> Nutzung von Biomasse ist nicht per se ökologisch Nachhaltig

Zusammenfassung

Seite 54

Danke für ihr Interesse!

Kontakt & Informationen

Thomas Loibnegger

Energie und BiomasseT: +43 316 8050 1407thomas.loibnegger@lk-stmk.at

Landwirtschaftskammer SteiermarkHamerlinggasse 38010 Graz Austria www.lk-stmk.at