Heizwert von Pellets (Energiegehalt)

Heizwert und Energiegehalt

Wenn umgangssprachlich vom „Energiegehalt“ der Pellets die Rede ist, ist meist der Heizwert (Wärmemenge, die bei vollständiger Verbrennung einer Masseneinheit Brennstoff frei wird, wenn das Wasser im Abgas dampfförmig bleibt (engl. net calorific value, NCV; auch unterer Heizwert Hi).)Wärmemenge, die bei vollständiger Verbrennung einer Masseneinheit Brennstoff frei wird, wenn das Wasser im Abgas dampfförmig bleibt (engl. net calorific value, NCV; auch unterer Heizwert Hi). gemeint – die Wärmemenge, die die vollständige Verbrennung eines Kilogramms Brennstoff liefert. Bei Pellets wird er in Megajoule pro Kilogramm (MJ/kg) oder in Kilowattstunden pro Kilogramm (kWh/kg) angegeben. Das Bestimmungsverfahren beschreibt die Norm ISO 18125^[17].

Der Heizwert ist eine Ergebnisgröße: Er hängt vor allem davon ab, wie viel Wasser und Asche der Brennstoff enthält, und in geringerem Maß von der Holzart. Aussagekräftig ist er deshalb nur zusammen mit der Angabe, auf welchen Bezugszustand er sich bezieht – dazu weiter unten.

Brennwert und Heizwert

In technischen Unterlagen tauchen zwei Größen auf, die leicht verwechselt werden:

• Brennwert (Wärmemenge bei vollständiger Verbrennung, wenn der Wasserdampf aus dem Abgas kondensiert und seine Wärme abgibt (engl. gross calorific value, GCV).)Wärmemenge bei vollständiger Verbrennung, wenn der Wasserdampf aus dem Abgas kondensiert und seine Wärme abgibt (engl. gross calorific value, GCV). – umfasst auch die Wärme, die der Wasserdampf aus dem Abgas beim Kondensieren abgibt. Der Dampf entsteht aus dem Wasser im Brennstoff und aus dem Wasserstoff, der Bestandteil des Holzes ist;
• Heizwert – geht davon aus, dass der Wasserdampf den Kessel unkondensiert verlässt, und rechnet diese Wärme daher nicht mit ein. Er ist immer niedriger als der Brennwert.

In einem typischen Kessel gelangt das Abgas heiß in den Schornstein, und der Wasserdampf kondensiert dort nicht. Deshalb beziehen sich die Qualitätsanforderungen an Pellets – bei ENplus wie in der polnischen Verordnung – auf den Heizwert im Anlieferungszustand^[1],[36]. Prüfen Sie beim Vergleich von Angeboten, ob sich beide Zahlen auf dieselbe Größe beziehen: Der Brennwert sieht „besser“ aus, ist mit dem Heizwert aber nicht vergleichbar.

MJ/kg und kWh/kg – Umrechnung

Beide Einheiten beschreiben dasselbe. 1 kWh = 3,6 MJ, man teilt den Wert in MJ/kg also durch 3,6, um kWh/kg zu erhalten. Kilowattstunden sind praktisch, wenn man Pellets mit Strom oder Gas vergleicht oder die Kosten je Energieeinheit berechnet.

Das ENplus-Minimum beträgt 4,6 kWh/kg, was das Dokument mit 16,5 MJ/kg gleichsetzt^[1]. Exakt gerechnet ergibt sich 16,5 / 3,6 = 4,58 kWh/kg; 4,6 ist also ein gerundeter Wert. Je Tonne gerechnet: 16,5 MJ/kg entsprechen 16.500 MJ, also rund 4.580 kWh Energie im Brennstoff.

Anforderungen: ENplus, ISO und Verordnung

Bemerkenswert ist, dass das Minimum für alle Klassen gleich ist. Klasse A1 garantiert also keinen höheren Heizwert als A2 oder B – die Unterschiede zwischen den Klassen betreffen vor allem Asche, mechanische Festigkeit und chemische Zusammensetzung^[1]. Die ISO-Werte stammen aus dem NormentwurfDaten noch zu verifizieren: Die Werte der ISO 17225-2 stammen aus dem FDIS-Entwurf und sind in der veröffentlichten Norm noch zu bestätigen..

Wasserfrei und Anlieferungszustand – die Formel

Labore geben den Heizwert häufig für zwei Bezugszustände an: wasserfrei (Ergebnis umgerechnet auf Brennstoff ohne Wasser (engl. dry basis).)Ergebnis umgerechnet auf Brennstoff ohne Wasser (engl. dry basis). und im Anlieferungszustand (Ergebnis für den Brennstoff im gelieferten Zustand, einschließlich Wasser (engl. as received).)Ergebnis für den Brennstoff im gelieferten Zustand, einschließlich Wasser (engl. as received).. Der wasserfreie Wert ist immer höher, weil er das Wasser nicht berücksichtigt. Der Kessel verbrennt den Brennstoff aber mitsamt dem Wasser, maßgeblich ist also der Anlieferungszustand. Umgerechnet wird nach der Formel^[44]:

Q_ar = Q_d × (100 − M) / 100 − 0,02443 × M

• Q_ar – Heizwert im Anlieferungszustand, MJ/kg;
• Q_d – Heizwert wasserfrei, MJ/kg;
• M – Wassergehalt im Anlieferungszustand, %;
• 0,02443 – Korrektur für die Verdampfungswärme des Wassers bei 25 °C, in MJ/kg je 1 % Wassergehalt.

Die Formel stammt aus der VTT-Studie, die sie als konform mit der Norm ISO 18125 ausweist^[44],[17]. In kWh/kg rechnet man erst das Endergebnis um (Division durch 3,6).

Probieren Sie es mit den Daten aus Ihrem Prüfbericht aus:

Was auf dem Sack stehen darf

Das Dokument ENplus ST 1003 legt fest, was auf dem Sack mit zertifizierten Pellets stehen muss und was dort stehen darf. Brennstoffeigenschaften sind eine freiwillige Angabe. Nennt der Hersteller sie, müssen sie den ENplus-Grenzwerten entsprechen oder strenger sein und durch Laborergebnisse im Rahmen des Systems belegt sein. Der Heizwert darf ausschließlich im Anlieferungszustand angegeben werden – niemals wasserfrei^[2].

Wovon der Heizwert abhängt

Den größten Einfluss hat der Wassergehalt – jedes Prozent Wasser verringert den Holzanteil an der Brennstoffmasse und kostet zusätzlich Wärme für das Verdampfen. Detaillierte Berechnungen zeigen wir auf der Seite zum Wassergehalt.

Asche brennt nicht; je mehr davon, desto weniger brennbare Masse enthält ein Kilogramm Brennstoff. Bei den für A1-Pellets typischen Gehalten ist dieser Effekt gering, bei Brennstoff mit Rinde oder mineralischen Verunreinigungen wird er jedoch spürbar.

Die Holzart spielt eine geringere Rolle, als oft angenommen wird. In finnischen Messungen lag der Heizwert von trockenem Stammholz bei Waldkiefer bei 19,31 MJ/kg, bei Gemeiner Fichte bei 19,05 MJ/kg und bei Moorbirke bei etwa 18,6–18,7 MJ/kg. Nadelhölzer erreichen dank ihres höheren Lignin- und Harzgehalts etwas höhere Werte^[44]. Das FAO-Handbuch nennt, bezogen auf die wasser- und aschefreie Substanz (Wasser- und aschefreier Zustand (engl. dry, ash-free, daf) – das Ergebnis bezieht sich ausschließlich auf den brennbaren Anteil des Brennstoffs.)Wasser- und aschefreier Zustand (engl. dry, ash-free, daf) – das Ergebnis bezieht sich ausschließlich auf den brennbaren Anteil des Brennstoffs., typischerweise 19,2 MJ/kg für Nadelholz und 19,0 MJ/kg für Laubholz^[45]. Die Unterschiede zwischen den Holzarten liegen also im Bereich weniger Prozent – ähnlich wie die Wirkung einiger zusätzlicher Prozentpunkte Wassergehalt. Mehr zu den Holzarten finden Sie im Vergleich Nadelholz- oder Laubholzpellets.