In Österreich werden jährlich rund 20 Millionen Festmeter Holz in Form von Brennholz, Waldhackgut oder Pellets zur Energiegewinnung verwertet. Aufgrund der europäischen Klimaziele zur Verringerung der CO2-Emissionen wird eine erhebliche Steigerung des Bedarfes an fester Biomasse erwartet. Besonders im Bereich der geringwertigeren Sortimente und im Nicht-Derbholz-Bereich könnten noch große Potenziale erschlossen werden.
Klare, marktkonforme Brennstoffspezifikationen würden es Rohstoffeinkäufern und Anlagenbetreibern ermöglichen, die Kosten der Energieerzeugung durch optimierte Auswahl des Brennstoffes zu senken und auf die meist teurere energetische Nutzung stofflich verwertbarer Rohstoffe (zum Beispiel Faserholz) zu verzichten.
Ziele des Projektes CHIP CLASS
- Schaffung der technischen Grundlagen für die Erarbeitung einer auf dem europäischen Normenwerk basierenden österreichischen Norm zur eindeutigen Klassifizierung von Waldhackgut.
- Gruppierung der von österreichischen Feuerungsanlagenbetreibern geforderten Waldhackgut-Qualitäten.
- Definition und Abgrenzung von Unterkategorien für den Brennstoff Waldhackgut nach Abnehmeransprüchen, unter Verwendung der ÖNORM EN 14961-1.
- Definition von Verfahrens- und Rohmaterialanforderungen, die zur Herstellung der definierten Kategorien von Waldhackgut erforderlich sind.
Die Umsetzung des Projektes erfolgt im Rahmen eines FFG-Branchenprojektes in Kooperation der Holzforschung Austria (HFA) mit dem Bundesforschungszentrum für Wald (BFW). Die Grundlagen und Auswertungen wurden von Wilfried Pichler und Monika Steiner (beide HFA) erhoben und durchgeführt.
Durchgeführte Projektschritte
- Erhebung der Anforderungen der Heizwerksbetreiber und großer Versorger an den Energieträger Waldhackgut sowie Erfahrungen mit der starken Variabilität des Brennstoffes.
- Sammlung von Waldhackgutproben und Analyse ihrer Eigenschaften nach ÖNORM M 7133 sowie ÖNORM EN 14961-1.
- Schaffung eines Entwurfes für eine österreichische Norm für Waldhackgut für Feuerungsanlagen >500 kW mit Unterscheidung verschiedener, auf die Branche abgestimmer Waldhackgut-Sortimente (derzeit im zuständigen Normungsgremium)
- Durchführung von ersten Hackversuchen zur Ableitung von Produktionsrichtlinien für die verschiedenen Waldhackgut-Sortimente.
Zunächst wurden Betreiber von Heizwerken, KWKs sowie Hackguthändler nach ihren Erfahrungen befragt (Abbildung 1).
Abbildung 1: Einfluss der verarbeiteten Baumteile auf die Hackgutqualität; Quelle: Holzforschung Austria/Monika Steiner, 2012
Bemerkenswert war, dass zu der Frage, welchen Einfluss die Baumteile auf die Hackgutqualität hätten, 89 % der Befragten der Meinung waren, dass Reisig negativen Einfluss auf die Qualität habe bzw. dass es sogar gänzlich ungeeignet sei.
Hoher Wasser- und Aschegehalt sowie Korngrößenverteilung sind problematisch
Darüber hinaus wurden längere Lagerdauer als drei Monate bei Astholz, aber interessanterweise auch bei Derbholz sehr kritisch gesehen (Abbildung 2).
Abbildung 2: Einfluss der Lagerdauer auf die Hackgutqualität bei Derbholz bzw. Astholz; Quelle: Holzforschung Austria/Monika Steiner, 2012
Großer Einfluss auf den Aschegehalt wird der Manipulation des Ausgangsmaterials wie auch des Hackgutes beigemessen, da Aschegehalte jenseits von 3 % generell Verunreinigungen zugeschrieben werden.
Hoher Wassergehalt (>45%) bzw. Aschegehalt (=Verunreinigungen, > 3%) sowie Unregelmäßigkeiten in der Korngrößenverteilung (Überkorngröße sowie zu hoher Feinkornanteil) wurden von den Befragten als wesentlichste Verursacher von Problemen im Betriebsablauf der Anlagen gesehen.
In einem zweiten Schritt wurden 79 Hackgutproben geworben und deren Entstehungsgeschichte dokumentiert. Die gezogenen Hackgutproben konnten folgenden Rohstoffgruppen lt. ÖNORM EN 14961-1 zugeordnet werden (siehe Tabelle).
| Tabelle: Zuordnung der Hackgutproben laut ÖNORM EN 14961-1 | |
| Rohstoff | Prozentanteil |
| Waldrestholz Laubholz | 28 |
| Waldrestholz Nadelholz | 19 |
| Stammholz Laubholz | 18 |
| Stammholz Nadelholz | 13 |
| Vollbäume Laubholz | 10 |
| Flur-, Park-, Straßenbegleitgehölz | 6 |
| Vollbäume Nadelholz | 3 |
| Wurzelholz | 3 |
Von besonderem Interesse war bei der Auswertung die Übereinstimmung der Korngrößenverteilung mit den in den erwähnten Normen definierten Anteilen für unterschiedliche Größenklassen (Abbildung 3).
Abbildung 3: Zuordnung der Proben nach normgerechter Korngrößenverteilung zu Größenklassen nach ÖNORM M7133 mit und ohne Berücksichtigung der Grobkornanteile; Quelle: Holzforschung Austria/Wilfried Pichler, 2012
Dabei zeigte sich, dass nur 5 % der gezogenen Proben einer Größenklasse nach ÖNORM M 7133 zugeordnet werden konnten. 95 % der Hackgutproben konnten auf Grund der Überkorngrößen oder den Feinkornanteilen nicht zugeordnet werden.
Einen großen Anteil an der fehlenden Übereinstimmung bildete das Überkorn. Wenn dieses bei der Zuordnung der Proben ohne Berücksichtigung blieb, war eine deutlich bessere Übereinstimmung mit den Normgrößenklassen gegeben. 47 % der Proben konnten den Größenklassen G30 und G50 nach ÖNORM M 7133 zugeordnet werden.
Normvorschlag derzeit in Diskussion
Aufbauend auf Ergebnissen der Umfrage, der Auswertung der Hackgutproben sowie weiteren Erfahrungsberichten wurde ein Normvorschlag zur Klassifizierung von Waldhackgut für energetische Verwertung in Anlagen mit einer Brennstoffwärmeleistung > 500 kW erarbeitet, der zurzeit im zuständigen Normungsausschuss diskutiert wird.
Wesentliche Eckpunkte des Entwurfes sind die Zuordnung der Herkunft (Ausgangsmaterial) in vier Kategorien, Wassergehaltsklassen in wenigen Stufen mit M 35 als lagerfähig und M 45 als Grenze zu den problembehafteten feuchteren Klassen M 55 und M 55+ und drei Korngrößenklassen, wobei die Länge des Grobanteils und der tolerierte Feinkornanteil < 3,15 mm in Anlehnung an Fußnote b in der ÖNORM EN 14961-1, Tabelle Hackgut, gestaltet wurden.
Bei Auswertung nach diesem Entwurf waren 69 der 79 Proben zuordenbar. Sieben schieden wegen zu hohen Feingutanteils aus, drei wegen zu großem Überkorn (Abbildung 4).
Abbildung 4: Zuordnung der gezogenen Proben nach ihrer Korngrößenverteilung zu Größenklassen nach dem Vorschlag für eine neue ÖNORM C 4005 für Anlagen > 500 kW; Quelle: Holzforschung Austria/Wilfried Pichler, 2012
Zusammenfassung
Die in der Befragung der Verbraucher aufgezeigten Probleme mit der Korngrößenverteilung, dem Wassergehalt und – speziell bei Waldrestholz auch mit dem Aschegehalt – fand in der Analyse der Hackgutproben eine Bestätigung. Nur wenige Proben entsprachen den geltenden Normen. Unter Berücksichtigung der Untersuchungsergebnisse sowie der Wünsche der Hackgutverbraucher wurde versucht, eine vereinfachte Klassifizierung von Waldhackgut für Anlagen > 500 kW mit realistischen Grenzwerten für Überkorngrößen, Feinkornanteil, Aschegehalt und Wassergehalt zu entwickeln.
Im Rahmen von Hackversuchen wird nunmehr untersucht, ob und unter welchen Bedingungen die Einhaltung der vorgesehenen Grenzwerte möglich ist. Dabei finden Lagerung und Zusammensetzung des Ausgangsmaterials, Hackmaschinentype und Messerabnützung als entscheidende Variable für die Hackgutqualität besondere Beachtung.
