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Energie aus Holz

Energie aus Holz

 

In den vergangenen 50 Jahren verlor das Heizen mit Holz kontinuierlich an Bedeutung. Gegen billig importiertes Erdöl und Erdgas hatte das Holz keine Chance mehr. Unter Berücksichtigung aller Umweltaspekte und des eigentlichen Wertes eines nicht nachwachsenden Rohstoffes, müßte Erdöl und Erdgas natürlich viel teurer sein. Vor allem wenn die Reserven spürbar zur Neige gehen, wird man umdenken müssen, um das knappe Erdöl und Erdgas einer höheren Wertschöpfung zuzuführen.

 

Die Alternative, gerade in waldreichen Regionen, ist Holz. Davon haben wir genügend, es wächst nach, es ist umweltneutral, es ist - richtig eingesetzt - ergiebig und nachhaltig gewinnbar.

 

Es kommt nicht von ungefähr, daß Heizen mit Holz nun eine Renaissance erlebt. Die Technik der Holzfeuerungsarten wurde in den letzten Jahren perfektioniert. Verschiedenste Ofenarten für alle Brennstoffsortimente sind im Angebot. Holzfeuerungen heute sind nicht ein Schritt zurück zur Uneffektivität, sondern ein bemerkenswerter technischer Fortschritt , der überdies alle Aspekte der gegenwärtigen Diskussion um Umwelt, regenerative Energien und regionale Ressourcen beinhaltet.

 

Biomasse - Energieträger der Zukunft
 

Aus Sorge um die Kohlendioxydbelastung der Luft, verbunden mit einer zunehmend begrenzten Verfügbarkeit bei den traditionellen Energielieferanten (Kohle, Erdöl, Erdgas), leitet sich nicht nur das politische, sondern gleichermaßen die Verpflichtung für jeden Bürger ab, alternative Energien - wo immer technisch machbar und wirtschaftlich vertretbar - zu nutzen.

Dies ist nicht nur ein Gebot der Vernunft, sondern ein Gebot der Verantwortung für die Sicherung einer gesunden Lebensbasis künftiger Generationen.
 

Die Nutzung von heimischem Holz als Energiequelle war über Jahrhunderte Grundlage unseres Lebens.


Sie ist heute durch ihre unstrittige Kombination mehrerer Vorteile umweltgerecht, zielorientiert und zukunftsträchtig:

• Neutrale CO2-Bilanz - Reduzierung des Treibhauseffektes.

• Wirtschaftliche Pflege unserer Wälder, als prägnantes Element unserer Landschaft.

• Wertschöpfung in der Region für Waldbesitzer und Forstwirtschaft.

 

1. Vorteile der Energie aus Holz

 

Wälder gehören zu den letzten großflächigen Ökosystemen in Deutschland. Ein Drittel unseres Landes ist von Wäldern in den verschiedensten Ausprägungen bedeckt. Waldwirtschaft gehört zu den naturnächsten Bewirtschaftungssystemen überhaupt.

Wald ist ein sich ständig erneuerndes System, in Gang gehalten von der Energie der Sonne. Ein Produkt des Waldes ist Holz.  Holz, dieser sehr vielseitig einsetzbare Rohstoff, begleitet den Menschen sein Leben lang. Möbel, Dachstühle und Holzbau, Fußböden, Spielgeräte und Papier sind aus Holz und begegnen uns täglich.

Holz ist aber auch ein wichtiger Energieträger. Vor zweihundert Jahren kam die Energie zum Heizen und Kochen fast ausschließlich vom Holz. Energie aus Holz erlebt in den letzten Jahren eine Renaissance, da es eine Menge an ökologischen und ökonomischen Vorteilen bietet.

 

Die Leistungen des Waldes für Menschen und Umwelt

 

Neben der Produktion von Holz erfüllt Wald eine Reihe weiterer wichtiger Umweltfunktionen. Viele Menschen suchen in ihrer Freizeit den Wald als Ort der Erholung auf.

Besonders wichtig sind die Schutzfunktionen des Waldes für unsere Luft, unser Wasser und den Boden. Wald filtert mehrere Tonnen atmosphärischen Staub und Partikel pro Jahr und Hektar (10000 m2) aus der Luft. Wald fungiert als Wasserfilter und reguliert den Wasserhaushalt, Wald spielt bei der Trinkwassergewinnung eine zentrale Rolle. Wald verhindert durch die Durchwurzelung Bodenerosion in u.a. steilen Lagen. Wald hat einen ausgleichenden Einfluß auf das Lokalklima.

Wald beherbergt eine Vielzahl an Biotopen und bietet Lebensraum für Pflanzen und Tiere.

 

Das Prinzip der Nachhaltigkeit

 

Das Prinzip der Nachhaltigkeit wurde in der heimischen Forstwirtschaft entwickelt und hat eine über zweihundertjährige Tradition. Nachhaltigkeit bedeutet, daß immer nur soviel Holz genutzt wird, wie auf der selben Fläche nachwächst.

Somit ist gewährleistet, daß jede Generation dieselben Leistungen des Waldes, wie Holz, Erholung und Schutzfunktionen für Boden, Wasser und Luft, erhält.

Die Folge dieser Nachhaltigkeit ist eine seit zweihundert Jahren nahezu unveränderte Waldfläche in Deutschland, mit holzvorratsreichen und leistungsfähigen Wäldern. In den letzten 50 Jahren hat die Waldfläche Bundesweit sogar zugenommen.

 

Der Wald wird somit für den Menschen, die Tier- und Pflanzenwelt nachhaltig für die Zukunft gesichert.

 

Dieses Prinzip der Nachhaltigkeit war die zentrale Forderung der UN-Umweltkonferenz 1992 in Rio de Janeiro. Nachhaltiges Wirtschaften findet seither zunehmend auch in anderen Bereichen Einzug.

 

Die Erhaltung, Schaffung sowie naturnahe Pflege und Bewirtschaftung von Wäldern ist aus ökologischer und ökonomischer Sicht für eine lebenswerte Zukunft von besonderer Bedeutung, denn Waldwirtschaft ist Arbeiten im Kreislauf der Natur.

 

Was bedeutet CO2-neutral?



Mit der durch Menschen verursachten Klimaveränderung ist eine globale Dimension im Umweltschutz hinzu gekommen. Hierzu sind neue Denkansätze zur Lösung dieser zentralen Probleme unverzichtbar.

 

Die Verringerung der CO2-Emissionen und damit die Verminderung des durch die Menschen bedingten Treibhauseffektes ist das oberste Ziel, das durch zwei wichtige Schritte erreicht werden soll:

1.   Energieeinsparung und Reduktion des Verbrauches von fossilen Energieträgern.

2.   Nutzung regenerativer Energien, wie Sonne, Wasser, Wind und Holz als Biomasse.

 

Holz ist im Gegensatz zu den meisten anderen regenerativen Energieträgern speicherbar und kann genau dann in der gewünschten Menge eingesetzt werden, wenn Energie auch benötigt wird.

Zum Wachstum benötigt die Pflanze Kohlendioxyd (CO2) und Wasser. Bei diesem, Photosynthese genannten, Prozeß ist Sonnenenergie die treibende Kraft.

Stammt das Holz aus nachhaltiger Forstwirtschaft, so entsteht bei seiner Verbrennung nur soviel Kohlendioxyd, wie vom nachwachsenden Wald wieder aufgenommen wird.

 

Wissenswertes:

• Waldwirtschaft hat einen geschlossenen Kohlendioxyd(CO2)-Kreislauf.

• In Deutschlands Wäldern werden ca. 6 Milliarden Tonnen Kohlendioxyd (CO2) gebunden.

• Ein Festmeter Fichtenholz speichert 0,7 Tonnen Kohlendioxyd (CO2).

• Jede Tonne frei gewordenes Kohlendioxyd (CO2) verursacht Umweltschäden in Höhe von ca. 175 EUR.

 

Wald - die grüne Fabrik

 

Holz ist ein ständig nachwachsender und universell einsetzbarer Rohstoff. Die Produktion von Holz geschieht aber auf die denkbar umweltfreundlichste Art in unseren Wäldern. Motor des ganzen ist die Sonne. Es wird somit nur ein Minimum an Energie zur Pflege der Wälder während des Wachstums und zur Ernte des Holzes eingesetzt.

Die Energiebilanz der Produktion könnte nicht besser sein. In dieser grünen Fabrik gibt es keine Umweltbelastungen und Abfälle.

Im Gegenteil: Hier erholen sich Menschen, hier leben viele Tier- und Pflanzenarten und der Wald erfüllt viele wichtige Umweltfunktionen.

 

Holz ist gespeicherte Sonnenenergie

 

Als Besonderheit bei den regenerativen Energieträgern ist die Speicherfähigkeit von Holz hervorzuheben. Im Holz ist die Sonnenenergie gespeichert, die sich während des Baumlebens dort angesammelt hat. Diese Energie kann gezielt, je nach Bedarf, aktiviert und genutzt werden. Diese Eigenschaft der Bäume, umweltfreundliche Energie zu sammeln und zu speichern, ist von unschätzbarem Wert.

Da diese Energie nicht immer sofort benötigt wird, muß sie gelagert werden. Auch hier hat Holz einen großen Vorteil: Es ist nicht gefährlich oder giftig für die Umwelt und muß deshalb nicht in Tanks oder sonstigen Behältnissen gelagert werden. Holz hat keinen negativen Einfluß auf seine Umwelt.

Außerdem macht die Entsorgung von Holz keinerlei Probleme. Ist es unbehandelt, verrottet es rückstandsfrei und führt wichtige Pflanzennahrungs-Bestandteile in den Naturkreislauf zurück oder kann der thermischen Verwertung in Form von Brennholz zugeführt werden.

Holz ist durch die nachhaltige Bewirtschaftung immer verfügbar und bietet den Vorteil der absoluten Versorgungssicherheit.

 

Energie aus Holz - Energie der kurzen Wege

 

Energiebilanzen spielen in der heutigen Zeit eine immer größere Rolle. Die Energiegewinnung und der Energietransport sind selber oft mit sehr hohem Energieaufwand und Umweltbeeinflussungen verbunden. Man denke hier an Energiefelder - Erschließungen, Erdbohrarbeiten und Tankertransporte.

Der Energieeinsatz bei der Produktion von Holz ist, wie wir schon kennen gelernt haben, sehr minimal. Auch stellt der Transport von Holz keine umweltgefährdende Ladung dar. Holz muß von seinem Entstehungsort, dem Wald, an die Orte gebracht werden, wo es benötigt wird. Dieses geschieht in Deutschland über die Straße, die Bahn und auf dem Wasser.

Auch hierfür wird Energie benötigt. Doch diese Transportenergie ist verschwindend gering im Verhältnis zu weltweiten Transporten fossiler Energiequellen.

Wälder bedecken relativ gleichmäßig unser Land, so daß hier kurze, energiesparende und regionale Transportwege möglich sind.

 

Energie aus Holz ist Wärme, die aus unseren heimischen Wäldern kommt, mit einer unschlagbaren Gesamtenergiebilanz.

 

Die Wertschöpfung bleibt in der Region

Energie aus Holz bietet einen weiteren volkswirtschaftlichen Vorteil: Die gesamte Wertschöpfung aus dem Rohstoff Holz kommt der Region zugute. Die Pflege und die Bewirtschaftung von Waldflächen schaffen Arbeitsplätze, ebenso wie die Herstellung und der Vertrieb von Brennholz. Die Technik und die Logistik für die thermische Verwertung von Holz sind großflächig bei uns vorhanden. Energie aus Holz ist ein Gewinn für die Region.
 

Der Wald in unserer Heimat
 

Ein Drittel der Fläche Deutschlands ist mit Wäldern bedeckt, welche seit über 200 Jahre nachhaltig bewirtschaftet werden. Der gegenwärtige Holzvorrat in Deutschland beträgt 2,5 Milliarden m3. Jedes Jahr wachsen 60.000.000 m3 Holz in diesen Wäldern bundesweit hinzu.

Genutzt werden hingegen nur 40.000.000 m3. Ein Drittel des jährlichen Zuwachses wird derzeit nicht verwertet. Bereits jetzt schon kann ein großer Teil zur Energiegewinnung herangezogen werden, da Resthölzer aus Waldpflegemaßnahmen nicht in die weiterverarbeitende Industrie gehen und Sägewerke beim Einschnitt der Stämme große Mengen unbehandelter Sägeresthölzer produzieren.

Die thermische Verwendung dieser nachhaltig anfallenden Holzmengen bietet sich geradezu an.

 

Die nachhaltige Verfügbarkeit von Brennholz

 

Die vermehrte Nutzung von Brennholz schafft für die heimische naturnahe Forstwirtschaft neue Perspektiven. Schwache und geringwertige Holzsortimente, welche im Rahmen der Forstwirtschaft anfallen, können einer sinnvollen Verwendung zugeführt werden. Dieses schafft neue Absatzmöglichkeiten für waldseitige Produkte und hilft bei der notwendigen Pflege der Wälder. Vielerlei Gefahren, wie z.B. großflächigem Borkenkäferbefall, kann vorgebeugt werden.

Durch die strengsten Waldgesetze in Europa und eine Nachhaltigkeitstradition seit über 200 Jahren ist die Brennholzversorgung gesichert. Wir können zwar nicht unseren gesamten Energiebedarf auf Holz hin ausrichten, im privaten, gewerblichen und kommunalen Bereich läßt sich diese sehr umweltfreundliche Energie aber dennoch wirtschaftlich einsetzen.


Energieträger Holz: Brenngut - Sortimente

 

Je nach Bedarf des Nachfragers und Anforderungen der modernen Holzfeuerungstechnik unterscheidet man die folgenden Brenngut-Sortimente:

 

·       Scheitholz

Die klassische Gewinnung von Scheitholz erfolgt mittels Säge und Axt. Inzwischen werden natürlich auch automatische Brennholzautomaten eingesetzt.

Minderwertiges Holz oder Holz, das bei der Gewinnung von Nutzholz anfällt, wird auf die entsprechende Länge gesägt und gespalten. Das Spalten gewährleistet eine bessere Trocknung und Verbrennung, da dadurch die Oberfläche vergrößert wird.

 

·       Hackschnitzel

Hackschnitzel ist maschinell zerkleinertes Holz für den automatischen Betrieb von modernen Holzfeuerungen. Feinhackgut mit Stückgrößen von ca. 3 cm eignet sich für den Betrieb von Kleinanlagen. Gröbere Hackschnitzel werden in großen Biomasseheizwerken eingesetzt. Qualität und Lagerfähigkeit werden vom Wassergehalt geprägt.

 

·       Sägerestholz

Sägerestholz fällt bei der Nutzholzverwertung in holzverarbeitenden Betrieben an.

Es kann sowohl aus großen, groben Stücken, die beim Sägen der Stämme übrig bleiben, wie auch aus feinerem Material wie z.B. Sägemehl oder Schleifstaub bestehen. Dies kann dann beispielsweise zu Pellets, Briketts oder Hackschnitzel verarbeitet werden.

 

·       Holz-Pellets

Holz-Pellets sind zylindrische Preßlinge aus naturbelassenem Restholz (Säge- und Hobelspäne) mit einem Durchmesser von 5 - 15 mm (meist 6 mm) und einer Länge von 10 - 30 mm, die ohne chemische Zusätze und nur mit natürlichen Holzharzen als Bindemittel unter mechanischem Druck geformt werden. Speziell für kleine Heizanlagen sind Pellets durch die hohe Homogenität das optimale Brenngut-Sortiment. Der Energiewert der Pellets ist, bezogen auf die Raumeinheit, halb so groß wie der von Heizöl.

 

·       Holz-Briketts

Holz-Briketts werden ähnlich hergestellt wie Pellets, sind jedoch von ihren Abmessungen deutlich größer. Hierzu werden Säge-, Hobel- und feine Hackreste unter Druck zu scheitholzgroßen Briketts gepreßt.

Auch hier geschieht dies ohne Zusatz von Bindemitteln. Briketts weisen einen hohen Energiewert aus und haben einen genau definierten Abbrand.

 

 

2. Zahlen, Fakten, Wissenswertes


Maßeinheiten für Brennholz

 

Þ  Raummeter (rm)

ist die Maßeinheit für geschichtete Holzteile (z.B. Scheitholz, Briketts), die unter Einschluß der Luftzwischenräume ein Gesamtvolumen von einem Kubikmeter füllen.
1 rm = 0,7-0,8 fm = 1 m3.


Þ  Festmeter (fm)

ist die Maßeinheit für ein Kubikmeter feste Holzmasse (z.B. rundes Brennholz vor dem Sägen und Spalten).
1 fm = 1,2-1,3 rm = 1 m3.

 

Þ  Schüttraummeter (srm)

ist die Maßeinheit für geschüttete Brenngutsortimente wie Holz, Pellets und Hackschnitzel.
1 srm = 0,3-0,4 fm.

 

Der Heizwert von Holz und der Wassergehalt
 

Der Heizwert von Holz ist vom Wassergehalt abhängig. Durchschnittliche Wassergehalte und Heizwerte von Nadelholz:
 

Zustand des Holzes

Wassergehalt in %

Heizwert in kWh/kg (10 kWh = 1 l Öl

Lufttrocken, über mehrere Jahre gelagert

15

4,3

Waldtrocken, über 1 Sommer gelagert

30

3,4

Erntefrisch

40-60

2,8-1,6


 

Die Drei Phasen der Holzverbrennung

 

1.   Trocknung (bis 150 °C)

In der ersten Phase der Holzverbrennung wird das im Holz gebundene Wasser verdampft. Je mehr Wasser im Holz gebunden ist, desto mehr Energie wird dazu benötigt, das Wasser zu verdampfen.

2.   Entgasung (Pyrolyse) (150-550 °C)

Flüchtige Holzbestandteile gehen in die Gasphase über. Trockenes Holz besteht zu ca. 85 % aus flüchtigen, brennbaren Bestandteilen. Etwa 14 % der Holzbestandteile bleiben als Holzkohle übrig, wenn die Kohlevergasungstemperatur (600-800 °C) nicht erreicht wird.

3.   Oxidation (400-1300 °C)

Ab ca. 400 °C reagieren die brennbaren Gase mit dem Luftsauerstoff. Man spricht hierbei von Oxidation. Es können Temperaturen bis 1300 °C erreicht werden. Gleichzeitig wird das Gas aus der Holzkohle oxidiert, wobei ebenfalls Energie frei wird. Übrig bleibt Asche, also die nicht brennbaren Bestandteile des Holzes (0,5-1,0 % je nach Rindenanteil).

 

 

Emissionen bei der Holzverbrennung

Die Emissionen bei der Holzverbrennung lassen sich in zwei Gruppen einteilen:

a)    Unvermeidbare Emissionen

Wasserdampf H2O hat keine negativen Auswirkungen auf die Umwelt. Kohlendioxid CO2 ist das Produkt der vollständigen Verbrennung von Kohlenstoff.
Dieser Kohlenstoff leistet aufgrund des „geschlossenen Kohlenstoffkreislaufs“ keinen negativen Beitrag zum Treibhauseffekt. Stickoxide Nox tragen zum Sommersmog bei und verursachen sauren Regen, spielen aber wegen des sehr geringen Anteils bei der Holzverbrennung keine Rolle. Aschepartikel (anorganischer Staubanteil) sind durch Primärmaßnahmen wie die richtige Luft- und Rauchgasführung gut beherrschbar und durch Sekundärmaßnahmen (Fliehkraftabscheider, Gewebe- und Elektrofilter) weiter reduzierbar. Eine Beeinträchtigung durch moderne Holzfeuerungsanlagen ist daher ausgeschlossen.

 

b)    Vermeidbare Emissionen

Diese ergeben sich nur in Folge einer unvollständigen Verbrennung. Sie werden durch Optimierung der Feuerung sowie durch das richtige Brenngutsortiment minimiert. Kohlenwasserstoffe CnHm und Kohlenmonoxid CO werden durch hohe Verbrennungstemperaturen, ausreichend Verbrennungsluft und eine entsprechende Verweildauer in der heißen Verbrennungszone vermieden. Unverbrannte Partikel (Ruß) werden ebenfalls durch oben beschriebene Optimierung der Feuerung minimiert. Diese Emissionen stellen bei modernen Holzfeuerungsanlagen durch optimierten Abbrand keine Probleme dar.