Hackschnitzel

Analyse der relevanten Brennstoffe

Das Szenario 1 setzt als Rohstoff für die Pelletsproduktion Industriehackgut ohne Rinde ein. Dieser Rohstoff gewinnt immer mehr an Bedeutung, da Sägespäne kaum noch für einen weiteren Ausbau von Pelletsproduktionskapazitäten zur Ver- fügung stehen. Industriehackgut ohne Rinde hat einen mittleren Preis von 11,84 Euro/Srm. Damit ist der Rohstoff gegenüber Späne um rund 7% teurer. Hinzu kommt die erforderliche Zerkleinerung von Hackgut auf Spangröße und die an- schließende Trocknung, was die Investitionskosten der Anlage aufgrund der zu- sätzlichen Funktionen steigen lässt. Investitionskostenmindernd kann das Roh- stofflager wegen der höheren Schüttdichte von Hackgut sein. Weiters ist ein höhe- rer Stromverbrauch durch die zusätzliche Zerkleinerung sowie Trocknung zu ver- merken. Somit ergibt sich eine Erhöhung der Produktionskosten um etwa 9%, was sich dann zukünftig auf den Pelletspreis für den Endkunden auswirkt.

Das Szenario 2 sieht als Rohstoff Rundholz vor. Um den strengen Qualitätsaufla- gen durch die ÖNORM gerecht zu werden, muss auch hier entrindetes Holz als Rohstoff vorliegen. Der Preis für Rundholz wurde mit 40,8 Euro/fm angesetzt. Be- zieht man den Preis auf die Trockensubstanz, ist dieser Rohstoff somit um ca.

50% teurer als Sägespäne und um ca. 20% teurer als Hobelspäne. Zu diesem Szenario kommt ein zusätzlicher Hacker hinzu, um aus dem Rundholz Hackgut zu erzeugen. Zusätzliche Förderorgane sowie Rundholzlagerplatz müssen ebenfalls berücksichtigt werden. Die gesamten Investitionskosten steigen gegenüber dem Szenario 1 um etwa 63%. Der Stromverbrauch wird ebenfalls steigen, um die zu- sätzlichen Maschinen mit Strom versorgen zu können. Eine Steigerung des Stromverbrauchs von etwa 70% gegenüber der Nutzung von Späne ist anzuneh- men. Die Pelletsproduktionskosten würden dann bei 197 Euro/t FS liegen, was deutlich über der aktuellen Wirtschaftlichkeitsgrenze liegt. Um diese Variante zu ermöglichen, müssten ebenfalls die Preise der Pellets am Markt angehoben wer- den (Obernberger und Thek, 2009, 205f).

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satz in Hackschnitzelheizungen von Ein- und Mehrfamilienhäusern, sowie in Bio- masse-Heizkraftwerken die als Fernwärme mehrere Wohneinheiten mit Wärme versorgen (Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe, 2012).

Das als Hackschnitzel oder Hackgut bezeichnete Energieholz wird maschinell zu wenige Zentimeter große Holzstückchen verarbeitet. Diese werden in vollautoma- tisch gesteuerten Verbrennungsanlagen verbrannt, somit wird ein ähnlicher Hei- zungskomfort wie mit der Nutzung von Gas und Öl gewährleistet. Ein zuvor er- wähnenswerter Nachteil ergibt sich durch ihre geringe Energiedichte, denn lose geschüttet gelagert, benötigen Hackschnitzel doppelt so viel Platz wie Beispiels- weise Scheitholz (Wärme aus Holz, 2014). Die Abbildung 20 zeigt Form und Aus- sehen des Hackgutes.

Abbildung 20: Hackschnitzel (Wärmeausholz, 2014)

Das Hackgut wird auf dem Brennstoffmarkt lose geschüttet gehandelt, wobei ein Schüttraummeter je nach Holzart, Größe und Wassermenge, einer Menge von 250 kg bis 450 kg entspricht. Daraus ergibt sich ein Wärmegehalt pro Schüttraummeter von zwischen 630 kWh und 1100 kWh. Die Anlieferung des

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Brennstoffs erfolgt zumeist durch regionale Anbieter. Ähnlich wie bei den Holzpel- lets wird das Schüttgut in den Lagerraum der Haushalte eingeblasen.

Aufgrund der Ungenauigkeit der Abrechnung in Schüttraummetern, wegen der Mischung von Holzarten, der Hackgutgröße sowie der Verdichtung des Schüttgu- tes, sollte Hackgut nach Gewicht und Wassergehalt übernommen und abgerech- net werden (Wärme aus Holz, 2014).

3.3.4.1 Physikalische und Chemische Eigenschaften von Hackschnitzel

Die wesentlichen Eigenschaftsparameter von Hackschnitzeln sind schon wie bei den Pellets der Wassergehalt, Aschegehalt, die Korngrößenverteilung, Schüttdich- te und der Heizwert. In der ÖNORM M7133 werden Klassen und Spezifikationen für Hackschnitzel und deren Eigenschaftsparameter festgelegt. Sowohl Kessel- hersteller als auch Brennstoffanbieter orientieren sich an der Normierung. So kann die Qualität von Hackschnitzeln für den Endverbraucher nachvollziehbar sein und gewährleistet werden (Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe, 2012).

Entsprechend der Vielfalt in der Herkunft weisen die Holzbrennstoffe auch unter- schiedliche Eigenschaftsmerkmale auf. Im Teil 4 der EN 14961 werden Spezifika- tionen und Klassen für Holzhackschnitzel festgelegt. Nach Herkunft und Art wer- den Hackschnitzel in die Klassen A und B (mit je 2 Untergruppen) differenziert. Die Klasse A beinhaltet Holz aus Vollbäumen (ohne Kurzumtriebsplantagenholz) und Waldrestholz sowie Reste von chemisch unbehandeltem Industrieholz. In Klasse B ist auch Holz aus Landschaftspflege und aus Kurzumtrieb inbegriffen. Die DIN EN 14961-4 sieht normative Angaben zu Korngröße und Korngrößenverteilung, Wassergehalt, Aschegehalt, Heizwert und Schüttdichte sowie zu Gehalten an be- stimmten Elementen wie u. a. Stickstoff, Schwefel und Chlor sowie verschiedene Schwermetalle vor (Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe, 2012).

Die wichtigsten Qualitätsansprüche an Hackschnitzel sind,

• ein niedriger Wassergehalt

• die Homogenität (möglichst gleichmäßige Stückigkeit)

• ein geringer Feinanteil

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• möglichst wenig Zerfaserung

• wenig Grünanteil und Verunreinigung

Zu beachten ist, dass eine gute Lagerung unumgänglich für den Erhalt einer guten Qualität ist. Bei Hackschnitzeln kann eine schlechte Lagerung zu schwerwiegen- den Qualitätsverlusten führen und im schlimmsten Fall sogar zu einer Selbstent- zündung des Materials (C.A.R.M.E.N., 2015).

3.3.4.2 Wassergehalt

Das frische Waldrestholz hat einen Wassergehalt von über 50% und wird aufgrund dessen zu meist erst an der Waldstraße in Poldern vorgelagert und erhält somit eine natürliche Vortrocknung. Der Holzpolder stellt einen Sammelplatz für das ge- erntete Holz dar und dient als Zwischenlager vor dem Transport. Trotz dieser Maßnahmen weist das Holz zum Zeitpunkt des Hackens noch immer einen Was- sergehalt von etwa 35% auf. Dadurch ist eine mikrobielle Aktivität im Hackgut schwer zu vermeiden. Es kann zur Selbsterwärmung kommen, was mit zum Teil erheblichen Energieverlusten einhergeht. In der Literatur werden Verlustraten zwi- schen 2% und 4% pro Monat angegeben.

Wegen der genannten Gründe ist unbedingt darauf zu achten das Holz möglichst trocken einzulagern und dafür zu sorgen, dass es auch weiter trocknen kann. Dies wird durch ausreichende Luftzirkulation ermöglicht, die durch einen geringen Fein- und Grünanteil und eine grobe Hackschnitzelstruktur erreicht wird. Weiters neigt das Hackgut mit hohem Wassergehalt oder Grünanteil (Blätter oder Nadeln) stark zur Schimmelbildung in der Kondensationszone (C.A.R.M.E.N., 2015).

Folgende Tabelle 1 veranschaulicht die Energieinhalte verschiedener Hackschnit- zelqualitäten aus unterschiedlichen Holzsorten in Abhängigkeit vom Wassergehalt und den verschiedenen Verkaufsmaßen. Gut erkennbar ist der negative Zusam- menhang zwischen Wassergehalt und Heizwert. Die Unterschiede zwischen den Holzsorten sind nicht signifikant. Weiters gilt (hier in der Tabelle nicht ersichtlich), dass ein hoher Wassergehalt und dadurch ein geringerer Heizwert zu erhöhten Schadstoffemissionen bei der Feuerung führen kann.

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Tabelle 1: Energieinhalte von Hackschnitzeln (eigene Darstellung, gemäß C.A.R.M.E.N., 2015)

Wassergehalt in % 0 15 20 30 50

Einheit Heizwert in kWh

Fichte (Dichte 379 kg TM/Fm)

kg 5,20 4,32 4,02 3,44 2,26

Fm 1970 1930 1900 1860 1710

SRm 788 770 762 745 685

Buche (Dichte 558 kg TM/Fm)

kg 5,00 4,15 3,86 3,30 2,16

Fm 2790 2720 2700 2630 2410

SRm 1116 1090 1077 1052 964

Pappel (Dichte 353 kg TM/Fm)

kg 5,00 4,15 3,86 3,30 2,16

Fm 1765 1723 1705 1662 1525

SRm 706 689 681 666 610

3.3.4.3 Rohstoffe und deren Herkunft für die Hackschnitzelproduktion

Der Begriff Hackgut beschreibt im süddeutschen Raum das noch ungehackte Holz, welches mit Hilfe von schneidenden Werkzeugen, einem so genannten Ha- cker, zu Hackschnitzeln verarbeitet werden soll. In Österreich verwendet man den Begriff Hackgut synonym für Hackschnitzel (C.A.R.M.E.N., 2015).

Hackschnitzel werden mit schneidenden Werkzeugen hergestellt. Dazu stehen Hacker als mobile oder stationäre Maschinen, in der Bauart als Scheiben-, Trom- mel- oder Schneckenhacker, zur Verfügung. Verschieden sind auch Art und Her- kunft des Holzes: Waldrestholz und anderes Schwachholz, Holz aus Durchfors- tungs- und Landschaftspflegemaßnahmen sowie aus landwirtschaftlichen Kurzum- triebsplantagen, Industrierestholz und Gebrauchtholz. Nach Art und Herkunft tra- gen Hackschnitzel daher oft auch Namen wie Waldhackschnitzel oder Waldhack- gut, Rindenhackschnitzel etc. Hackschnitzel werden am Markt als reine Sortimen- te und als Mischungen angeboten.

Für den Einsatz in Hackschnitzelheizungen haben vor allem Waldrestholz und Schwachholz aus der Durchforstung sowie chemisch unbehandeltes Industrierest- holz und Gebrauchtholz Bedeutung. Daneben finden derzeit Holzhackschnitzel

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aus der Landschaftspflege und aus landwirtschaftlichen Kurzumtriebsplantagen ein zunehmendes Interesse (Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe, 2012).

Waldhackschnitzel entstehen üblicherweise aus dem Ausgangsmaterial Waldrest- holz oder Schwachholz, welches nicht als Stammholz oder Industrieholz zur stoff- lichen Verwertung verwendet werden kann. Je nach Bewirtschaftungsart des Forstwirtes werden entweder ausschließlich Hackschnitzel produziert oder nur jener Teil der für Scheitholz ungeeignet ist verwertet. Gängig sind ebenfalls Hack- schnitzel aus Sägerestholz oder Industrieholz. Die sogenannte „weiße Ware“ wird aus Stammholz mit geringem Rindenanteil hergestellt und eignet sich besonders für die Nutzung im häuslichen Bereich (C.A.R.M.E.N., 2015).

3.3.4.4 Hackschnitzelproduktion und Verbrauchsmengen

Der Holzeinschlag für die energetische Nutzung lag gemäß Klima Aktiv (2015) im Jahr 2014 bei 5,1 Mio. fm. Die genannte Erntemenge untergliedert sich in Wald- hackgut mit 2,5 Mio. fm und Brennholz mit 2,6 Mio. fm. Waldhackgut wird erst seit 2006 in der Holzeinschlagsmeldung miterfasst und quantifiziert. Seit diesen Auf- zeichnungen hat Hackgut aufgrund vieler neu installierter Biomasseheizwerke zu- nehmend an Bedeutung erlangt. Biomasseheizwerke inkludieren Klein-, Mittel- und Großanlagen (Klima Aktiv, 2015).

Die nachfolgende Abbildung 21 stellt die Mengen an Holz die zu energetischen Zwecken erzeugt und verwendet wurden dar. Hackgut wird mit Grün farblich her- vorgehoben und zeigt einen Anstieg in der Nutzung in den betrachteten Jahren (Klima Aktiv, 2014).

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Abbildung 21: Holz zur energetischen Verwendung von 2009 bis 2012 (Klima Aktiv, 2014)

Die Entwicklung der Biomasseheizkessel mit kleinerer Nennleistung als 100 kW von 2001 bis 2013 in Österreich ist durch die Abbildung 22 dargestellt. Betrachtet werden Biomassekessel, die sich durch ihre Brennstoffe unterscheiden. Genannt sind Pelletkessel, Hackgutkessel, Stückholzkessel und die gesamte neu installier- te Leistung die sich durch die Kessel ergibt.

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Abbildung 22: Entwicklung der Biomasseheizkessel mit kleinerer Nennleistung als 100 kW von 2001 bis 2013 in Österreich (Klima Aktiv, 2014)

Der Rückgang im Jahr 2007 resultiert aus einer allgemeinen Verunsicherung durch die Weltwirtschaftskrise. Jedoch konnte die Investitionsbereitschaft in Bio- massekessel wieder erhöht werden, indem Anreize wie Förderungen ausgebaut wurden. Der Höchststand wurde 2012 erreicht.

Nicht nur die Zahl der neu installierten Hackgutkessel ist 2013 niedriger als im Jahr zuvor, sondern auch die der Pellets- und Scheitholzkessel. Dies ist auf die höheren Brennstoffpreise zurück zu führen (Klima Aktiv, 2014).

3.3.4.5 Verfügbarkeit und Potential der Rohstoffe für Hackschnitzel

Knapp 50 Prozent der Gesamtfläche Österreichs sind mit Wald bedeckt, das ent- spricht 4 Mio. Hektar bei einer Gesamtfläche von 8,4 Mio. Hektar. Die Vorrats- menge beläuft sich auf rund 1.135 Mio. Festmeter Holz, die im Wald zur Nutzung bereit stehen (ProHolz, 2016).

Gemäß ProHolz (2016) ist in Österreich ausreichend Holz vorhanden, es wächst zudem mehr nach, als geerntet wird. Denn von den jährlich nachwachsenden 30,4 Millionen Vorratsfestmetern werden rund zwei Drittel geerntet, der Rest verbleibt im Wald. Daraus resultiert, dass genügend Holz für die Erzeugung von Hackgut

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zur Verfügung steht. Durch das noch ungenutzte Potential ist es aus derzeitiger Sicht möglich, die Energieholzerzeugung noch zu steigern.

3.3.4.6 Preise und Preisentwicklung der Hackschnitzel

Der genaue Preis für Hackschnitzel ist abhängig von der Qualität und den Brenn- stoffeigenschaften. Je nach Wassergehalt, Größenverteilung, Rindenanteil, Fein- anteil, Schüttdichte und Aschegehalt kosten Hackschnitzel zwischen 15 und 25 Euro pro Schüttraummeter. Umgelegt kostet somit eine Kilowattstunde, die durch die Verbrennung von Hackschnitzeln erzeugt wird ca. 3 Cent. Zum Vergleich der Preis für Pellets beträgt rund 4,7 Cent pro Kilowattstunde, eine Kilowattstunde die durch Heizöl erzeugt wird, kostet derzeit ungefähr 9 Cent. Somit stellt der Brenn- stoff Hackschnitzel den günstigsten der betrachteten Brennstoffe dar. Man geht davon aus, dass Hackschnitzel auch in Zukunft günstiger sein werden als Heizöl und Erdgas (Aktion Holz, 2016).

Abbildung 23: Preisentwicklung von Heizöl, Gas, Pellets, Scheitholz und Waldhackgut (Aktion Holz, 2016)

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Abbildung 23 zeigt die Preise von Hackschnitzeln im Vergleich zu anderen Ener- gieträgern im zeitlichen Verlauf zwischen Jänner 2008 und September 2015. Der Hackschnitzelpreis ist durch ein weitgehend stabiles niedriges Niveau gekenn- zeichnet. Die Angaben sind unter Miteinbezugnahme von Mehrwertsteuer zu ver- stehen.

Ökologische Betrachtung der Nutzung von Heizsystemen

4 Ökologische Betrachtung der Nutzung von Heizsys- temen

Die ökologische Betrachtung erfolgt auf Basis von Emissionsfaktoren, hauptsäch- lich zum Brennstoff Pellets, die Brennstoffe der fossilen Heizsysteme (Heizöl und Erdgas) und der Brennstoff Hackgut werden vergleichend gegenüber gestellt. Das Kapitel stellt die betrachteten Schadstoffe der Verbrennung vor und erläutert die Relevanz dieser Emissionsfaktoren. In die Betrachtung der Emissionsfaktoren, die ein Heizsystem bei ihrer Nutzung verursacht, werden die Brennstoffbereitstellung und der Hilfsenergieeinsatz ebenfalls miteinbezogen. Die Emission von Feinstaub wird aufgrund der hohen Relevanz separat diskutiert. Die Ausführungen basieren auf den Zahlen und Erläuterungen von Obernberger und Thek (2009, 241-263).