Conclusio
7 Conclusio
Conclusio
brauch weiter ansteigt und für die Produktion von Pellets statt wie bisher Späne und Holzstaub aus der holzverarbeitenden Industrie verwendet werden, sondern Rundholz?
Die ökologische Betrachtung der Nutzung von Heizsystemen der vorliegenden Masterarbeit, kommt zu dem Schluss, dass Pellets- und auch Hackgutheizungen eine große Bedeutung für den möglichen Beitrag von Biomasse zur Reduktion von klimarelevanten Treibhausgasen in Österreich haben. Denn das Verbrennen von Biomasse gilt als CO2-neutral und somit klimaneutral. Die Emissionen von CO2 der auf erneuerbaren Energieträgern basierenden Systeme sind daher bedeutend ge- ringer als die der auf fossile Brennstoffe basierenden Systeme, da CO2 nur bei der Brennstoffbereitstellung, dem Transport und dem Hilfsenergieeinsatz entstehen.
Aufgefallen ist jedoch der deutlich höhere Staubanteil bei den Emissionen von Bi- omasseheizsystemen (Pellets 24,5-31,4 mg/MJ, Hackgut 37 mg/MJ gemäß Obernberger und Thek, 2009) verglichen mit Erdgas- und Heizölheizungen (Erd- gas 1 mg/MJ und Heizöl 5,6 mg/MJ gemäß Obernberger und Thek, 2009).
Schwarz, 2007 hält fest, dass Pelletkessel insgesamt rund ein Tausendstel der Gesamtemissionen an Feinstaub in Österreich verursachen, jedoch jährlich rund 350.000 Tonnen an klimaschädigendem CO2 einsparen. Fraglich ist hingegen, wie sich der vermehrte Einsatz von Biomasseheizsystemen und die daraus resultie- renden steigenden Staubemissionen in den bereits belasteten Ballungszentren wie zum Beispiel Wien, Linz und Graz auswirken werden.
Aus ökonomischer Sicht, die anhand einer Vollkostenrechnung begründet wird, konnte die Stellung der Biomasseheizsysteme bestärkt werden, unter der Voraus- setzung, dass der aktuelle Ölpreis (derzeit vergleichsweise niedrig) steigen wird.
Kapitalkosten, verbrauchsgebundene Kosten und die betriebsgebundenen Kosten wurden bei den Berechnungen miteinbezogen. Wenn auch die Kapitalkosten der- zeit bei der Anschaffung eines neuen Pelletkessels fast doppelt so hoch sind wie bei einem Öl- oder Brennwertkessel, so konnte die Pelletheizung bei den ver- brauchsgebundenen Kosten, das Defizit wieder wett machen. Die Ergebnisse der Berechnungen sind in der Abbildung 24 dargestellt.
Conclusio
Der ökonomische Aspekt kann für Konsumentinnen der Ausschlaggeber für den Wechsel vom fossilen Heizsystem zur Biomasseheizung sein. Vergleichbar mit den Kosten der Pelletheizung ist die Erdgas-Brennwertheizung. Sie zeichnet sich besonders durch die niedrigeren Investitionskosten und das stabile Preisniveau aus. Für Konsumenten stellt die Erdgas-Brennwertheizung aus ökonomischer Sicht eine attraktive Alternative zur Pelletheizung dar.
Insgesamt lässt sich der Schluss ziehen, dass der Wechsel von einer mit fossilen Brennstoffen betriebenen Heizung, insbesondere Ölheizung, zu einer Biomasse- heizanlage bezüglich der Kosten und dem Beitrag zur Umwelt zu empfehlen ist.
Allein schon der Austausch von Altanlagen durch neue Technologien senkt die für die Umwelt schädlichen Emissionen.
Es muss zusammenfassend festgestellt werden, dass Erdgasheizungen, wie kurz erwähnt, eine ansprechende Alternative bieten. Ökologisch betrachtet ist die Gas- heizung sinnvoller als die Ölheizung, da die Emissionen von CO2 und Staub ge- ringere Werte aufweisen. Die Erdgasheizung bleibt jedoch aus ökologischer Sicht hinter der Pelletsheizung gereiht. Die deutlich niedrigeren Investitionskosten für eine Gasheizung (in etwa 10.000 Euro) im Vergleich zu Pellets oder Hackschnitzel (in etwa 20.000 Euro) könnten diesen Missstand für Konsumentinnen jedoch wie- der aufbessern und eine Entscheidung zu Gunsten einer Gasheizung begründen.
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Technische Beschreibung der untersuchten Heizungssysteme
Die Komponenten einer Pelletheizung:
! Vorratsraum der Pellets
! Kessel mit Rundumwärmedämmung
! Förderschnecke oder Saugverbindung, die die Pellets zum Kessel befördert
! Stoker-Schnecke, sie transportiert die Pellets in den Brennraum des Kes- sels
! Pelletsbrenner
! Zündgebläse
! Kombispeicher, dient als Warmwasser- und Kombispeicher
! Wärmetauscher
! Kesselsteuerung
! Ascheschublade
! Umwälzpumpe, Heizungsrohre, Heizkörper (Madel, 2013b)
Die Abbildung 6 zeigt den gesamten Prozessablauf einer Pelletheizanlage.
Abbildung 6: Heizanlage mit Pellets (Madel, 2013b)
Technische Beschreibung der untersuchten Heizungssysteme
sche Verbrennung), erst in den darauffolgenden Stufen wird der nötige Sauerstoff für die vollständige Verbrennung hinzu geführt. Bei der Unterschubfeuerung be- grenzt die Abbrandleistung die Feuerungswärmeleistung des Kessels, denn es kann hier nicht mehr Brennstoff dem Kessel zugeführt werden als abbrennt. Eine solche Restriktion gibt es bei Kesseln mit Rostfeuerung nicht (Heinisch, 2013).
Abbildung 8: Feuerungsarten Festbrennstoffkessel, Unterschubfeuerung (links) und Rost- feuerung (rechts) (Heinisch, 2013)
In der Abbildung 8 werden die beiden bereits beschriebenen Feuerungsarten Un- terschubfeuerung und Rostfeuerung die für die Verbrennung von Hackschnitzeln zum Einsatz kommen schematisch dargestellt. Die linke Skizze verdeutlicht, dass der Brennstoff von unten in den Kessel befördert wird. Die rechte Skizze zeigt den Kesselrost, der quer durch den Kessel verläuft.
Um einen optimalen Verbrennungsablauf zu gewährleisten müssen folgende Punkte beachtet werden:
! Es muss die Verbrennungsluft stufenweise zugeführt werden, weil der Brennstoff dadurch hochwertig und vollständig verbrannt werden kann und dabei so wenig Schadstoffemissionen wie möglich freigesetzt werden.
Analyse der relevanten Brennstoffe
Jene Industrienationen die niedrige Preise gewöhnt waren, waren geschockt.
Maßnahmen zur Senkung des Ölverbrauchs wurden kurzerhand ergriffen, zum Beispiel Einführung des autofreien Sonntags oder Förderprogramme zur Nutzung erneuerbarer Energien erlassen.
In den folgenden Jahren der 1980er sank der Preis pro Barrel von knappen 40 US-Dollar auf 10 Dollar. Dies ist auf die Differenzen zwischen den OPEC-Staaten zurück zu führen. Die Einigkeit der OPEC wurde 1998 weitgehend wiederherge- stellt, man einigte sich auf geringere Förderquoten um weiteren Preisverfall Einhalt zu gebieten. Der Preis für Öl stieg wieder. Der über einige Jahre anhaltende ge- ringe Preis führte dazu, dass zu wenig in Energiesparmaßnahmen investiert wur- de. Dies rächte sich als die Preise mit 1998 stark anstiegen. Weiter konnte die Nachfrage aufgrund des Wirtschaftsboomes in China und in anderen Ländern kaum gedeckt werden, was den Preis weiter nach oben trieb und neue Rekord- hochs provozierte (Quaschning, 2010, 18-19).
Abbildung 10: Ölpreisentwicklung von 1970 bis 2008, inklusive Prognosen bis 2018 (Die Welt Infografik, 2008)
Quaschning, 2010 (19) prognostiziert weitere Rekordpreise, wenn auch der Öl- preis wegen der Finanzkrise stark gefallen ist. Die gerade beschriebenen Preis-
Analyse der relevanten Brennstoffe
und bezieht sich in der Regel auf 1000 Liter Heizöl. Ab dem Jahr 2011 fällt eine Steuerschuld von 425 Euro je 1000 Liter an (RIS, §3, 7.e).
Die vorliegende Statistik in Abbildung 11 zeigt den durchschnittlichen Verbrau- cherpreis für leichtes Heizöl in Deutschland in den Jahren von 1960 bis 2015 in Cent pro Liter. Im Jahr 2000 beispielsweise betrug der durchschnittliche Verbrau- cherpreis für einen Liter leichtes Heizöl 40,8 Cent. Es wurde der Durchschnitt be- rechnet, da die Preise im Verlaufe des Jahres stark schwanken.
Ein absolutes Hoch erreichten die Preise für den Endverbraucher im Jahr 2012 mit 88,1 Cent pro Liter. Heizöl wurde für Bukold, 2013,18 zur Preisfalle. Die Preise stiegen in den vergangenen 10 Jahren um 153%, während die Gaspreise "nur"
53%, Fernwärme 67% und Holzpellets 37% zulegten (Statista, 2015).
Abbildung 11: Durchschnittlicher Verbraucherpreis für leichtes Heizöl (Statista, 2015)
3.2.6 Preisrisiken und Prognosen im Erdöl- und somit Heizölmarkt
Der Heizölverbrauch der für die Raumwärme und die Warmwasserbereitung ver- wendet wird, ging in den letzten beiden Jahrzehnten zurück. Die wichtigsten Ursa- chen dafür sind effizientere Ölbrenner, der Wechsel zu anderen Heizarten und die milderen Winter.
Analyse der relevanten Brennstoffe
• sich der Rohölpreisanstieg der letzten 10 Jahre (in absoluten Werten) fort- setzt. Entspricht einem Plus von 8,5 $ pro Barrel und Jahr (Bukold, 2013,32).
Gerechnet wird mit den folgenden Verbraucherpreisen für Heizöl (Bukold, 2013,32):
• 2002 35c/l (ca. 3,5c je kWh)
• 2012 90 c/l (ca. 9c je kWh)
• 2020 131 c/l (ca. 13c je kWh)
• 2030 184 c/l (ca. 18c je kWh)
Die Kostensteigerung pro Jahr beläuft sich durchschnittlich auf 4%. Dadurch ver- schiebt sich die Kostenstruktur des Heizens mit Heizöl von den eher stabilen In- vestitionskosten für Ölheizungen zu den rasch steigenden variablen Kosten für den Brennstoff Heizöl. Die angeführte Abbildung 12 zeigt die Prognose der Heiz- ölpreise und veranschaulicht damit die oben angeführten Preise je Liter Heizöl im Zeitverlauf (Bukold, 2013, 33).
Abbildung 12: Prognose der Heizölpreise bis 2030 (Bukold, 2013)
Analyse der relevanten Brennstoffe
Abbildung 13: Konventionelle und nicht-konventionelle Vorkommen von Erdgas (Van Basshuysen, 2015)
Die öffentliche leitungsgebundene Gasversorgung wird heute fast ausschließlich mit Erdgas, welches aus einer oder einer Kombination aus mehreren in der Abbil- dung 13 angeführten Quellen gedeckt. Da die Zusammensetzung und die sich daraus ergebenden physikalischen und chemischen Eigenschaften naturgemäß stark von der Art und der Herkunft des Gases abhängen, gibt es für die öffentliche Gasnutzung verbindliche Grenzwerte und Eckdaten für Zusammensetzung und brenntechnische Daten (Van Basshuysen, 2015, 70).
Die konventionellen Erdgase decken den Hauptteil des Erdgasverbrauchs und der Reserven. Man geht aber davon aus, dass in Zukunft die Ressourcen vor allem bei den nicht konventionellen Erdgasen liegen. Über die Hälfte der weltweiten Erdgasreserven liegen konzentriert in den drei Ländern Russland, Iran und Katar vor. Die Staaten der OPEC und Russland können auf circa 80 % der globalen
Analyse der relevanten Brennstoffe
Abbildung 14: Preisentwicklung von Erdgas und Heizöl von 2002 bis 2015 (Thermondo, 2015)
Der Gasmarkt in Europa und somit auch Österreich steht nach aktuellen Meinun- gen von Experten vor einem Umbruch. Das vorherrschende Oligopol aufseiten der Gasanbieter und die festgefahrene Bindung des Gaspreises an den Ölpreis wer- den zunehmend aufgelöst. Neue Marktteilnehmer drängen auf den Markt in Euro- pa, was zu einem bereits erwähnten Sinken der Preise führt.
Trotz der neuesten Entwicklungen am Markt geht man von einem jährlichen An- stieg der Erdgaspreise von durchschnittlich 5% aus (Inuva, 2014).
3.3 Brennstoffe aus Biomasse
In diesem Kapitel werden nach einer kurzen Einleitung zum Begriff der Biomasse Brennstoffe aus Holz vorgestellt und analysiert. Die Listung beschränkt sich dabei auf Holzpellets und Hackschnitzel, wo bereits in Kapitel 2 die geeignete Heizungs- technik vorgestellt wurde.
Analyse der relevanten Brennstoffe
3.3.2 Feste Brennstoffe aus Holz
Österreich zählt zu den waldreichsten Ländern Europas, wo rund die Hälfte des Landes von Wald bedeckt ist. Das Forstgesetz wurde dahingehend novelliert, dass der Waldbestand nachhaltig bewirtschaftet wird. Das bedeutet, dass die Menge des geernteten Holzes nicht größer sein darf als die Menge des jährlich nachwachsenden Holzes. Die Erntemengen der letzten Jahrzehnte lagen in Öster- reich deutlich unter dem jährlichen Zuwachs, was dazu geführt hat, dass der öster- reichische Waldbestand kontinuierlich gewachsen ist. Die Holzvorratsentwicklung seit 1961 zeigt die Abbildung 15. Auf Basis der vorhandenen Holzmengen hat sich eine international erfolgreiche Holzindustrie entwickelt, aus der die Rohstoffe für Brennstoffe aus Holz stammen (Propellets Austria, 2015).
Abbildung 15: Holzvorratsentwicklung seit 1961 (ProPellets Austria, 2015)
Zu den festen Bioenergieträgern zählen vor allem Holz und Holzprodukte, sowie Stroh und Energiepflanzen. Es wird unterschieden zwischen Vollholz, Rinde und Sägeabfälle, weiter zwischen Rundholz, Scheitholz, Hackschnitzel, Holzbriketts und Holzpellets.
Analyse der relevanten Brennstoffe
Abbildung 16: Produktion und Verbrauch von Pellets in Österreich (ProPellets, 2015)
Von Beginn an ist der Verbrauch an Pellets in Österreich geringer als die Produk- tion. Zu Beginn der Produktion 1996 lag der Verbrauch bei mehr als 95%, danach kam es zu einem schrittweisen Absinken dieses Anteils. Seit 2002 schwankt der Inlandsverbrauch zwischen 44% und 75% (Obernberger und Thek, 2009, 269f).
Fast die Hälfte der in Österreich benötigten Pellets zur Erzeugung von Raumwär- me werden in Nieder- und Oberösterreich verbraucht (ProPellets, 2015).
Die Überproduktion wurde und wird vorwiegend exportiert, dabei gelten vor allem Italien, Deutschland und die Schweiz wegen ihres wachsenden Pelletsmarktes als Exportziele. Ein weiterer Teil der Überproduktion geht in Puffer- und Sicherungs- lager, wie sie seit 2000 erstmals errichtet wurden. Es liegen keine sicheren Daten zur Importmenge vor, es ist aber anzunehmen, dass der Import vor allem aus Ost- europa seit der Nutzung von Pellets in Österreich ebenfalls stetig zugenommen haben muss (Obernberger und Thek, 2009, 269f). Gemäß ProPellets Austria stammen die meisten nach Österreich importierten Holzpellets von Standorten österreichischer Holzindustriebetriebe in Deutschland, Tschechien und Rumänien.
Die Menge der Importe und Exporte, sowie die beteiligten Länder sind in der Ab- bildung 17 skizziert. Die Produktionsstandorte der Pelletsproduktion mit grauen Kreisen markiert.
Analyse der relevanten Brennstoffe
Abbildung 17: Importe und Exporte von Pellets in Europa (ProPellets, 2015)
3.3.3.4 Verfügbarkeit und Potential der Rohstoffe für Pellets
Hobelspäne, die am geeignetsten ist für die Produktion von Pellets, steht mit einer Menge von etwa 100.000 t FS/a der Pelletsproduktion zur Verfügung. Daraus können ca. 100.000 t Pellets produziert werden. Der Rohstoff Hobelspäne weist den selben Wassergehalt wie das Produkt Pellets auf, somit ergibt sich die gleiche Menge an Brennstoff. Das Hobelspänepotential kann nur schwer geschätzt wer- den, weil der Anfall in der holzverarbeitenden Industrie in keiner Weise statistisch erfasst wird und viele Produzenten die Späne betriebsintern verwerten (besonders thermisch). Späne fallen zudem dezentral an und sind daher schwierig in größeren Mengen für die Pelletierung zu bekommen. Dieser Rohstoff wird bereits vollstän- dig in seinem Anfall genutzt, Potential nach oben besteht nicht. Eine Ausweitung der Pelletsproduktion über diesen Rohstoff ist derzeit nicht möglich, es sei denn die holzverarbeitende Industrie erhöht ihre Produktionsmengen wo wiederum ver- mehrt Hobelspäne anfällt (Obernberger und Thek, 2009, 271).
Die größere Ressource stellen Sägespäne dar, die einen deutlich höheren Was- sergehalt mit 55 Gew% als Hobelspäne aufweisen. Der Rohstoff muss durch Trocknung vorbehandelt werden, was sich bei erhöhten Produktionskosten wider- spiegelt. Auch der Sägespäneanfall wird betriebsintern für thermische Zwecke ge-
Analyse der relevanten Brennstoffe
3.3.3.5 Preise und Preisentwicklung der Pellets
Der derzeitige Preis von losen Pellets beträgt rund 4,7 Cent pro kWh (ProPellets, Abfrage am 12.8. 2015). Der Energiekostenverlauf von Pellets und Heizöl EL in Abbildung 18 soll die Preisentwicklung von Pellets vom Jahr 2000 bis zu Jahr 2015 aufzeigen. Die Preise werden in Cent pro kWh angegeben. Die Werte sind inflationsbereinigt und der Jahresdurchschnitt. Im Gegensatz zum Preis von Heizöl EL verläuft der Preis von Pellets relativ stabil und ist ab 2002 immer niedriger als der Preis von Heizöl.
Abbildung 18: Energiekostenverlauf von Heizöl und Pellets in den Jahren 2000 bis 2015 (ProPellets, 2015)
Der durchschnittliche Pelletpreis 2012 war inflationsbereinigt niedriger als im Jahr 2002. Die kurzweilige Preisspitze im Jahr 2006 kam als Folge eines besonders kalten und schneereichen Winters, der Probleme bei der Holzbringung verursach- te, sowie aufgrund der rasant steigenden Nachfrage zustande (ProPellets, 2015).
Der Pelletshandel zeigt eine lange Kontinuität in der Preispolitik mit niedrigen Sommerpreisen und etwas höheren Winterpreisen mit moderaten jährlichen Preis- steigerungen. Die zum Teil starken Schwankungen der Preise bei fossilen Ener- gieträgern sind bei Pellets nicht zu erkennen, was das Vertrauen der Endverbrau- cher in den Brennstoff Pellets gestärkt hat (Obernberger und Thek, 2009, 207f).