feste Bioenergieträger

Holzfeuer

Biomasse ist in Deutschland und Thüringen der regenerative Energieträger, welcher bisher am weitgehendsten genutzt wird. So werden vom Anteil des Primärenergieverbrauches der erneuerbaren Energien in Thüringen ca. 85 % über Biomasse bereitgestellt. Sowohl die großen Potenziale als auch die Marktnähe, im Vergleich zu vielen anderen Alternativen der Nutzung regenerativer Energien, haben den Bereich der Nutzung der Bioenergierohstoffe trotz des enormen Ausbaus anderer regenerativer Energien auf einem derartig sehr hohen Niveau gehalten.
Bioenergie beinhaltet dabei vor allem die Umwandlung von speziell in der Land- und Forstwirtschaft zur Nutzung angebauten Primärenergieträgern wie z.B. Raps, Mais, schnellwachsende Baumarten und Waldholz sowie die Nutzung von Sekundärenergieträgern, welche als Nebenprodukte bzw. bei der Weiterverarbeitung anfallen, wie z. B. Stroh, Mist, Gülle, Sägenebenprodukte.

Dabei werden im Wesentlichen drei Umwandlungsformen unterschieden:

  • Thermochemische Umwandlung (z.B. Verbrennung, Vergasung, Verkohlung)
  • Physikalisch-chemische Umwandlung (z.B. mechanisches Auspressen von Ölsaaten)
  • Biochemische Umwandlung (z.B. alkoholische Gärung, anerober Abbau organischer Stoffe)

 

Bioenergie (FNR)
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Holzstapel

Feste Bioenergieträger

Festbrennstoffe sind die am häufigsten verwendeten biogenen Energieträger. Dabei wird hauptsächlich Holz in Form von Scheitholz, Holzhackschnitzeln bzw. Holzpellets verwendet. In Betrieben der holzbe- und verarbeitenden Industrie finden zudem Hobelspäne, Sägemehl und Schleifstäube Verwendung. Stroh als auch sonstige Energiepflanzen wie z. B. Energieholz aus Kurzumtriebsplantagen, Miscanthus, Landschaftspflegematerialien als auch Getreide werden ebenso zur Energieerzeugung eingesetzt.

 

 

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Scheitholz

Scheitholz

Scheitholz ist die klassische Form der Holzaufbereitung für die Wärmeerzeugung. Hierbei wird das Holz meist in 33 cm, 50 cm oder maximal 1 m lange Stücke zersägt und anschließend gespalten, um die Oberfläche für die Verbrennung zu vergrößern. Außerdem wird dadurch die Trocknung des Holzes positiv beeinflusst, denn nur trockenes Holz mit einem Wassergehalt von maximal 20 % darf zum Einsatz kommen, um einen störungsfreien Betrieb des Kessels mit hohem Wirkungsgrad zu gewährleisten bzw. die vorgeschriebenen Emissionsgrenzwerte einzuhalten. Darüber hinaus wird der Heizwert des Holzes maßgeblich vom Wassergehalt bestimmt. Deshalb sollte das Holz vor dem Einsatz in der Feuerungsanlage ca. 1,5 bis 2 Jahre regengeschützt gelagert werden. Holzscheite eignen sich aufgrund ihrer großen Stückigkeit nur bedingt für eine automatisierte Feuerung. Der schwerpunktmäßige Einsatzbereich liegt bei manuell beschickten Zentralheizungskesseln bzw. Einzelfeuerungsanlagen bis ca. 50 kW Feuerungswärmeleistung.

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Holzpellets

Holzpellets, Holzbriketts

Holzpellets sind kleine zylindrische Presslinge aus naturbelassenen Reststoffen wie z. B. Sägespäne der holzbe- und verarbeitenden Industrie. Der große Vorteil des Einsatzes von Holzpellets liegt, neben ihrer hohen Energiedichte (ca. 2,3 kg Holzpellets ersetzen 1 l Heizöl), in ihrer Homogenität, die sich positiv auf die Beschickung der Feuerungsanlage sowie auf den Abbrand im Kessel auswirkt und so nur minimale Emissionen verursacht. Um der wachsenden Zahl an Pelletnutzern einen Brennstoff mit hoher Qualität zu bieten, unterliegen Pellets allgemein geltenden Normen. Die neue EU-Norm EN 14961-2 löst die bisher gültige DIN-Norm ab. Dadurch wird erstmals ein Biomassebrennstoff europaweit vereinheitlicht. National gültige Normen und die darauf basierenden Zertifikate verlieren damit ihre Gültigkeit. In dieser Norm werden spezifische Anforderungen an den Brennstoff definiert, die sowohl physikalisch-mechanische Eigenschaften (z. B. Abmaße, Asche- und Wassergehalt, Heizwert, etc.) als auch chemisch-stoffliche Eigenschaften (z. B. Stickstoff-, Schwefel-, Chlorgehalte, etc.) einschließen. Aufgrund der Kompaktheit der Pellets und ihrer Rieselfähigkeit ist es möglich, diese in vollautomatisierten Feuerungen einzusetzen, die den gleichen Komfort bieten wie moderne Öl- oder Gaskessel. Ein weiterer Vorteil dieses Brennstoffes liegt in der automatisierten Beschickbarkeit des Brennstofflagers sowie dessen relativ geringem Raumbedarf. Ihr hauptsächliches Anwendungsgebiet liegt bei Anlagen kleiner 500 kW Feuerungswärmeleistung.

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Hackschnitzel

Holzhackschnitzel

Holzhackschnitzel sind kleine naturbelassene Holzstücke. Sie fallen bei der Landschaftspflege oder auch bei Waldpflege an. Ebenso können sie aus Nebenprodukten, wie z. B. Schwarten und Spreißel, der holzverarbeitenden Industrie hergestellt werden. Für automatisierte Feuerungsanlagen ab etwa 50 kW FWL werden aufgrund des niedrigeren Preises im Vergleich zu Holzpellets meist Holzhackschnitzel eingesetzt. Diese werden mit maschinellen Hackern produziert, sind in der Regel zwischen 1 und 10 Zentimeter lang und haben eine Breite von bis zu 5 cm. Eine möglichst gleichmäßige Größe der Hackschnitzel bei einem möglichst homogenen und auf die Feuerungsanlage abgestimmten Wassergehalt und das Entfernen von Fremdstoffen, wie z. B. Steinen, sind Voraussetzungen für einen störungsfreien und emissionsarmen Betrieb der Heizanlagen. Eine dem Verbrauch entsprechende zeitnahe Lieferung bzw. ein genügend großer und nahe der Heizanlage liegender Vorratsraum optimieren die ökonomische Verwertung dieses Brennstoffes.

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Stroh

Stroh / Strohpellet / Sonstiges Halmgut

Neben holzartigen Biomassen werden zunehmend auch landwirtschaftlich erzeugte Biomassen wie Stroh, Miscanthus oder Landschaftspflegematerialien in Form von Ballen, Häcksel oder Pellets und für den Lebens- bzw. Futtermittelsektor nicht verwertbares Getreide verstärkt einer energetischen Verwertung zugeführt. Aufgrund gestiegener Rohstoffpreise und zunehmendem politischen Druck, Agrarsubventionen abzubauen (WTO), steigt vor allem bei Landwirten die Nachfrage nach geeigneten Konversionsanlagen zur energetischen Nutzung dieser Biomassen, um mit den gegenüber fossilen Brennstoffen preiswerteren biogenen Festbrennstoffen effektiv Betriebskosten zu senken. Im Bereich der Feuerungsanlagen wurden speziell für diese Biomassen Kessel entwickelt, die für einen guten Abbrand und damit störungsfreien Betrieb der Anlagen sorgen sollen. Die höheren Investitionskosten solcher Kessel sind, neben den meist höheren Aufwendungen für die Beschickungssysteme, u. a. mit den höheren Anforderungen an die Brennstoffe in Bezug auf den höheren Ascheanfall, das Ascheschmelzverhalten sowie den Emissionsschutz (z. B. Staubabscheidetechniken) zu erklären. Genauso wichtig wie eine ausgereifte Technik sind die gesetzlichen Rahmenbedingungen, welche die thermische Verwertung von Getreide, Reststoffen (Reinigungsreste, Stäube) in Kleinfeuerungsanlagen (< 100 kW) mittlerweile generell erlauben.

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Energieholz

Energieholz

Als Energieholz bezeichnet man Holz, welches zur Energiegewinnung in Form von Wärme und Strom verwendet wird. Zum Holzsortiment Energieholz zählen u.a. Altholz, Waldrestholz, Landschaftspflegeholz und Holz von Kurzumtriebsplantagen (KUP). Aufgrund steigender Preise für fossile Energieträger hat die Nachfrage nach Energieholz vor allem in den letzten zehn Jahren stark zugenommen.

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KurzUmtriebsPlantage

Kurzumtriebsplantagen (KUP)

KUP sind landwirtschaftliche Nutzflächen, auf denen der Anbau schnellwachsender Baumarten wie Pappel und Weide erfolgt. In Deutschland findet eine verstärkte Anlage von KUP erst seit der Jahrtausendwende statt. Anfang 2013 betrug die KUP-Fläche für Deutschland ca. 4500 ha, wovon etwa 70 ha auf Thüringen entfielen. Die verwendeten Baumarten zeichnen sich durch ein schnelles Jugendwachstum, einen hohen Ertragszuwachs und einem guten Stockausschlagsvermögen aus. Dies ermöglicht nach der Etablierung eine mehrmalige Nutzung über einen Zeitraum von mindestens 20 Jahren.

Gegenwärtig werden KUP in kurzen (3-5 Jahren) bzw. mittlere Umtriebszeiten (6-10 Jahren) angelegt. KUP gelten förderrechtlich als Dauerkultur, soweit Baumarten entsprechend der Liste der Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) angebaut werden und die Ernte mindestens einmal innerhalb von 20 Jahren durchgeführt wird.

Eine detaillierte Beschreibung zur Anlage und Bewirtschaftung von KUP sowie Wirtschaftlichkeitsberechnungen finden Sie in der Leitlinie Energieholz bzw. in den entsprechenden Wirtschaftlichkeitsberechnungen unter:

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AgroForstEnergie

Agroforstsysteme

Als Agroforstsysteme (AFS) bezeichnet man den kombinierten Anbau mehrjähriger Gehölze mit landwirtschaftlichen Nutzpflanzen oder Tierhaltung auf einer Fläche. Eine besondere Form ist das Alley cropping, wo Bäume als Gehölzstreifen in maschinengerechten Abständen angelegt sind. Eine moderne Form ist die Anlage von KUP-Streifen. Angepasst an die lokalen Gegebenheiten, können diese KUP-Streifen Bodenerosion durch Wasser und Wind entscheidend verringern. Über die Beeinflussung des Mikroklimas wirken sie als Puffer bei Wetterextremen wie Trockenheit und Hitze. Als extensiv bewirtschaftete Systeme mit langer Bodenruhe tragen KUP zur Verbesserung des Boden- und Wasserhaushalts bei und bieten zusätzlichen Lebensraum für Tiere und Pflanzen. In Agroforstsystemen mit KUP-Streifen können somit zahlreiche positive Wirkungen auf die Ackerkultur, resultierend in Mehrerträgen als auch Natur- und Umwelteffekten, erzielt werden. Nachteilige Effekte auf die Ackerkultur in der Nähe der KUP-Streifen z.B. durch Beschattung, höhere Luftfeuchtigkeit und damit Begünstigung von Pilzkrankheiten, Wasser- und Nährstoffkonkurrenz sind denkbar. Seit 2007 werden die verschiedenen Einflüsse im AFS daher im Rahmen des Projekts AgroForstEnergie im Agroforstsystem Dornburg untersucht.

Eine besondere Form von AFS stellt der Anbau streifenförmiger KUP entlang stoffeintragsgefährdeter Fließgewässer dar. Hier wirken KUP-Streifen durch die ganzjährige Bodendeckung, lange Standzeit und Bodenruhe und damit verbundene Verbesserung der Bodenstruktur und Wasserrückhaltekapazität des Bodens als Stoffeintragspuffer. Sie könnten damit einen wichtigen Beitrag zur Umsetzung der Ziele der Wasserrahmenrichtlinie (Erreichen eines guten Zustands der Gewässer) leisten. Bisher stehen der Etablierung von KUP-Streifen am Fließgewässer jedoch noch einige rechtliche Hindernisse im Weg.

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Kontakt:

Torsten Graf (Referatsleiter)
Telefon: 03641 - 683 146
Mail: Torsten.Graf{at}tll.thueringen{punkt}de

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