Holzhackschnitzel - Bereitstellung

Holzhackschnitzel fallen als Koppelprodukt bei der Holzernte im Wald, bei der Durchforstung oder bei der Aufarbeitung von Windwurfflächen und Käferholz an. Gehackt werden meist Resthölzer, die nicht für die stoffliche Holznutzung (z. B. Holzbau, Möbelindustrie) geeignet sind. Daneben werden Holzhackschnitzel aus Reststoffen der Säge- und der holzverarbeitenden Industrie sowie aus Resthölzern der Landschaftspflege, bei der Pflege von Verkehrswegen und Stromtrassen und im urbanen Bereich, z. B. bei der Park- und Grünflächenpflege, produziert. Darüber hinaus können schnellwachsende Baumarten auf Ackerflächen, sogenannten Kurzumtriebsplantagen, zur Produktion von Holzhackschnitzel angebaut werden. Für den Einsatz in größeren Biomasseheiz(kraft)werken mit entsprechender Genehmigung kommen auch Alt- und Gebrauchthölzer zum Einsatz.

Der eigentliche Verfahrensschritt „Hacken“ ist i. d. R. zeitlich von der jeweiligen Erntemaßnahme entkoppelt. Holzhackschnitzel werden dabei per Definition mit scharfen Schneidwerkzeugen in Hackern zerkleinert. Dadurch unterscheiden sie sich vom sogenannten „Schredderholz“, welches mit stumpfen Werkzeugen „zertrümmert“ wird. Zum Einsatz kommen in Bayern meist leistungsstarke mobile Trommelhacker, zu gewissen Anteilen aber auch Scheibenrad- und Schneckenhacker. Gehackt wird häufig direkt an dem Ort, an dem das Holz anfällt oder vorkonzentriert wird, z. B. an der Waldstraße oder am Biomassehof.

Frische Waldhackschnitzel weisen typischerweise Wassergehalte um ca. 50 % auf und müssen für die Anwendung in kleinen und mittelgroßen Anlagen getrocknet werden. Auch der Aschegehalt, der Heizwert, die chemische Brennstoffzusammensetzung, der Feinanteil oder der Anteil an überlangen Partikeln hängt maßgeblich vom Rohstoff ab. Einfluss hat hier die Baumart, vor allem aber der Anteil an Rinde, feinen Ästen, Blättern, Nadeln oder Anhaftungen von Mineralboden.

Die Wahl der Hackmaschine und die verwendeten Maschineneinstellungen beeinflussen den Brennstoff. Die Beschaffenheit der Holzhackschnitzel (Korngröße, Form, Feingehalt, Rauigkeit, etc.) hängt vom Aufbau des Schneidaggregats sowie von der voreingestellten Schnittweite, der Messerschärfe oder dem Austragssystem ab. Beim Bedienen der Maschine kommt es nicht zuletzt auch auf den persönlichen Erfahrungsgrad an.

Eine nachhaltige Produktion von Holzhackschnitzeln aus Waldholz sollte immer die Belange des Waldschutzes mit berücksichtigen. Beispielsweise ist bei der Lagerung des unzerkleinerten „Hackholzes“ im Wald die Gefahr von Borkenkäfervermehrung zu beachten. Die anschließende Weiterverarbeitung sollte außerhalb der Vogelbrutzeiten erfolgen. Außerdem sollte der Nährstoffhaushalt der Bestände über den Nutzungszyklus ausgeglichen sein.

Holzzuwachs in bayerischen Wäldern

Vor allem für kleine Feuerungen unter 100 kW ist die Brennstoffqualität von Holzhackschnitzeln häufig nicht ausreichend, um eine emissionsarme und störungsfreie Verbrennung zu gewährleisten. Abhilfe kann eine mechanische Siebung oder eine technische Trocknung schaffen.

Die Siebung von Holzhackschnitzeln findet meist mit stationären oder mobilen Siebanlagen an Biomassehöfen statt. Dabei kommen vor allem Trommel-, Stern- und Schwingsiebe zum Einsatz. Vorteil der Siebung ist, dass mit dem Abtrennen des Feinanteils gleichzeitig auch der Aschegehalt im verbleibenden Brennstoff sinkt und dass die Überlängen im Brennstoff verringert werden. Die Siebung gewährleistet einen definierten und gleichförmigen Brennstoff, der v. a. für kleine Holzhackschnitzelkessel benötigt wird. Gleichzeitig nimmt durch die Siebung der Anteil an verbrennungskritischen chemischen Inhaltsstoffen (maßgeblich für Emissionen, Schlackebildung oder Korrosion) ab. Diese finden sich vor allem in der grünen Biomasse (Nadeln, Blätter), in der Rinde oder in Verunreinigungen der Brennstoffe durch Bodenmaterial.

Bei der technischen Trocknung spielt in der Praxis vor allem die Satztrocknung, d. h. die Trocknung unbewegter Brennstoffe, wie sie in mobilen Trocknungscontainern stattfindet, eine große Rolle. Daneben kommen auch kontinuierlich laufende Band-, Trommel- und Wälzbetttrockner zum Einsatz, bei denen der Brennstoff in Bewegung ist. Unabhängig von der Trocknungsart erfolgt die technische Trocknung von Holzhackschnitzeln häufig unter Zufuhr von erwärmter Luft (z. B. Abwärme aus Biogasanlagen). Im Gegensatz zu natürlichen Trocknungsprozessen, beispielsweise bei der Lagerung im Holzpolter oder im Haufwerk, kann bei der technischen Trocknung ein niedriger Wassergehalt im Brennstoff sicher eingehalten werden. Eine Übertrocknung, d. h. ein Wassergehalt nahe 0 %, ist zu vermeiden.

Kleine bis mittelgroße Holzhackschnitzelfeuerungen benötigen für eine effiziente und emissionsarme Verbrennung eine definierte und gleichbleibende Brennstoffqualität. Nur durch das aufeinander abgestimmte Zusammenspiel von Anlagentechnik, Benutzerverhalten und Brennstoffeigenschaften kann ein optimaler Betrieb gewährleistet werden.

Die Qualität von biogenen Festbrennstoffen wird mithilfe internationaler Normen beschrieben. Für Holzhackschnitzel zur Verwendung in kleinen bis mittelgroßen Feuerungen gilt die DIN EN ISO 17225-4. Sie ist für Anlagen < 1 MW zu empfehlen. Die DIN EN ISO 17225-4 ersetzt vorherige Normen wie z. B. die Ö-Norm M7133 oder die DIN EN 14961-4. Für größere Anlagen > 1 MW können auch die allgemeinen Spezifikationen der DIN EN ISO 17225-1 angewendet werden. Zukünftig wird es für größere und zum Teil industrielle Anwendungen eine eigenständige Norm geben (DIN EN ISO 17225-9).

In der DIN EN ISO 17225-4 werden vier hochwertige Produktspezifikationen (Klasse A1 bis B2) definiert, für die relativ genaue Anforderungen an den Wassergehalt, die Partikelgrößenverteilung, den Aschegehalt oder die chemische Zusammensetzung festgelegt sind. Daneben werden geeignete Rohmaterialien definiert. Hierbei handelt es sich vornehmlich um naturbelassenes, chemisch unbehandeltes Holz. Kesselhersteller, Holzhackschnitzelproduzenten und Brennstoffkunden können sich an den Vorgaben aus der DIN EN ISO 17225-4 orientieren, um den am besten geeigneten Brennstoff für die jeweilige Feuerung zu definieren, zu produzieren oder zu erwerben. Die Verwendung der DIN EN ISO 17225-4 erfolgt freiwillig, eine gesetzlich verankerte Verpflichtung besteht nicht.

Um den Kauf hochwertiger Holzhackschnitzel für private und kommunale Kunden ohne forstlichen Hintergrund und ohne eigene Qualitätsüberwachung zu vereinfachen, wurden Gütesiegel geschaffen, wie z. B. das ENplus-Zertifikat für Holzhackschnitzel.

Die Lagerung von Holzhackschnitzeln ist ein regelmäßiger und wichtiger Bestandteil der Bereitstellungskette. Sie dient vor allem dem zeitlichen Ausgleich zwischen dem Anfall des Brennstoffs und dessen Verbrauch. Daneben bietet die Lagerung eine Möglichkeit zur natürlichen Trocknung der Holzhackschnitzel.

Sie findet sowohl im Freien als auch unter Dach, d. h. in offenen oder geschlossenen Lagerhallen statt. Stellenweise werden luftdurchlässige Vliese verwendet, um die Wiederbefeuchtung des Brennstoffs durch Niederschlag zu vermeiden. Gelagert wird sowohl auf unbefestigten als auch auf befestigten Plätzen. In der Praxis werden dabei eine Vielzahl unterschiedlicher Lagervarianten (z. B. Haufwerksgröße, -ausformung, etc.) beobachtet.

Bei der Lagerung frischer Holzhackschnitzel kommt es zu einer starken Erwärmung im Haufwerk. Diese Erwärmung wird durch biologische Abbauprozesse der vorhandenen Mikroorganismen, z. B. durch Bakterien und Pilze, hervorgerufen. Dabei geht Trockenmasse, d. h. Brennstoff verloren. Gleichzeitig kommt es zur Trocknung. Die Trockenmasseverluste können im Bereich von 0,4 bis zu (im Extremfall) 4,5 % pro Monat liegen. Die Abbaurate wird u. a. durch den Anteil von nährstoffreichem Feinmaterial und Grünmasse (Blätter, Nadeln), aber auch durch einen hohen Wassergehalt und eine zunehmende Haufwerkshöhe erhöht. Solche Brennstoffverluste (d. h. Verlust von Holzmasse) können unter optimalen Lagerbedingungen, beispielsweise bei der Lagerung von Holzhackschnitzeln aus Stammholz mittels Vliesabdeckung über einen Sommer, durch die mit der Trocknung verbundenen Heizwertsteigerung teilweise ausgeglichen werden.

Für die sachgerechte Lagerung von Holzhackschnitzeln wird aktuell die VDI-Richtlinie 3464 Blatt 2 „Lagerung und Umschlag von Holzhackschnitzeln für die energetische Nutzung im privaten und gewerblichen Bereich – Anforderungen unter Umwelt-, Gesundheits- und Sicherheitsaspekten“ erarbeitet.