Automatische Holzfeuerungen

Holz ist etwas Besonderes. Seine Verbrennung setzt sich aus drei Phasen zusammen und läuft so ab: Zunächst erfolgt bei Temperaturen bis etwa 150°C die Trocknung. Dabei wird das noch im Holz enthaltene Wasser verdampft. Zwischen 150 und etwa 600°C erfolgt die sogenannte Pyrolyse oder thermische Zersetzung. Dabei werden die gasförmigen Verbindungen des Holzes freigesetzt und zurück bleibt die Holzkohle. Ab etwa 400 bis 1300°C findet unter Beigabe von Luft (Sauerstoff) die Oxidation, der eigentliche Verbrennungsprozess, statt. Die durch die Pyrolyse freigesetzten Gase sowie die Holzkohle verbrennen. Erst jetzt wird Energie freigesetzt. Die genaue Kenntnis der besonderen Eigenschaften des Verbrennungsprozesses von Holz erlaubt die Konstruktion von Feuerungen mit hohem Wirkungsgrad und geringsten Emissionen.

Stückholz
Stückholz ist nach wie vor der gebräuchlichste Holzbrennstoff. Wer sich für Stückholz entscheidet, verfügt über genügend Platz zur Lagerung des Brennstoffes und hat meistens eine enge Beziehung zu Wald und Holz. Wer sich für Stückholz entscheidet, entscheidet sich für bewusstes Heizen und ist bereit, einen gewissen Aufwand in Kauf zu nehmen.
Stückholzkette - Dies ist das älteste Verfahren zur Deckung des Energieholzbedarfes. Als einzige der hier beschriebenen Prozessketten lässt sie sich im Extremfall auch ohne motorisierte Hilfsgeräte aufrechterhalten.
Im Zuge technischer Weiterentwicklungen finden heute jedoch moderne Arbeitsgeräte wie Motorsägen und -fräsen, Spaltmaschinen, kombinierte Schneid-Spaltmaschinen, Lastwagen etc. Verwendung. Auch der Verbrennungsprozess in einfachen Öfen wurde mechanisiert: Ventilatoren zur kontrollierten Verbrennungsluftzufuhr, Einsatz von Energiespeichern. Dennoch ist eine Automatisierung auch heute vor allem bei Kleinanlagen schwierig und stellt besonders bei Grossanlagen hohe Anforderungen an die Art der Kesselbeschickung. Inhomogene Stückholzsortimente führen leicht zu unvollständiger Verbrennung bzw. erfordern aufwendig konstruierte Rostsysteme.
Eine zuverlässige und ganzjährige Versorgung mit Stückholz ist nicht überall in der Schweiz gesichert. Trockene Lagerung und Platz zur Aufbereitung (spalten, hacken) sind im ländlichen Raum üblicherweise vorhanden. In dichter besiedelten Gegenden müssen vielfach Einschränkungen hingenommen werden.
Hauptanwendungsbereiche dürften deshalb weiterhin Kleinanlagen, auch als Not- oder Übergangsheizungen, sein. Diese erleben gegenwärtig im Zusammenhang mit Niedrigenergie-Häusern (Stichworte «Minergie», «Stubenkessel») einen gewaltigen Aufschwung. Einzelne grössere Stückholzheizungen lassen sich aber unter günstigen Rahmenbedingungen (billiges Stückholz bei kleinen Transportdistanzen) auch zukünftig wirtschaftlich betreiben.
Stückholz ist in Form von Rugeln und Spälten in Längen von 100, 50, 33 oder 25 cm in Freizeitmärkten oder beim örtlichen Forstbetrieb erhältlich.

Schnitzel
Holzschnitzelfeuerungen werden für die Beheizung von grossen Gebäuden, Industriebetrieben und den Betrieb von Nahwärmverbünden seit Jahren mit Erfolg eingesetzt. Dank enormer technischer Entwicklungen stehen Schnitzelheizungen seit neuem aber auch für Objekte mit kleinem Wärmebedarf zur Verfügung. Die kleinsten Kesseltypen verfügen über eine regelbare Wärmeleistung ab 5 kW. Damit eignen sie sich für grössere Einfamilienhäuser, Mehrfamilienhäuser und kleinere Gewerbebetriebe. Häufig werden auch benachbarte Gebäude an eine zentrale Holzschnitzelfeuerung angeschlossen. In modernen Feuerungen lassen sich sowohl waldfrische als auch trocken Schnitzel problemlos verbrennen.
Bei der direkten Versorgungskette wird das geschlagene Energieholz im Wald zu Holzschnitzeln verarbeitet und direkt zum Verbraucher transportiert. Für eine grössere Versorgungssicherheit kann der Lieferant das Rundholz an einem für den Hacker auch im Winter (Schnee, Glatteis) zugänglichen Ort lagern.
Die direkte Versorgungskette ist kostengünstig, weil der Bearbeitungsaufwand minimal ist und kein Schnitzelzwischenlager benötigt wird. Der Energieholzlieferant muss die Versorgungssicherheit auch im Winter bei schlechter Zugänglichkeit zum Wald garantieren. Die Schnitzel haben einen Wassergehalt bis maximal 60%.
Durch eine Lagerung der gefällten und nicht entlaubten Bäume während einiger Wochen oder Monate im Wald wird bereits eine massgebliche Vortrocknung erreicht (Wassergehalt < 50%). Gleichzeitig bleibt dabei dem Wald der grösste Anteil an Laub und Nadeln als Mineralstoffe erhalten.
Bei der indirekten Versorgungskette wird das Energieholz ausserhalb des Waldes in Form von Holzschnitzeln zwischengelagert. Die indirekte Versorgungskette ist teurer, weil sie ein Schnitzelzwischenlager benötigt. Sie hat dort ihre Berechtigung, wo der Zugang zum Wald im Winter nicht möglich ist, sowie als regionale Lösung, wenn sehr grosse Schnitzelmengen umgesetzt werden (Pufferlager).
Nebst der direkten und der indirekten Versorgungskette gibt es gemischte Versorgungsketten, bei der beide Varianten kombiniert sind. Sie ermöglichen eine grosse Versorgungssicherheit und sind wegen der kleineren Schnitzelzwischenlager etwas günstiger als die indirekte Versorgungskette.
Da der Aufwand für Ernte, Hacken, Transport und Lagerung vor allem vom zu verarbeitenden Volumen und nicht vom Gewicht abhängig ist, sind die Preise pro Energieinhalt für Nadelholz in der Regel rund 10 bis 15% höher als für Laubholz.

Pellet
Zur Herstellung der kleinen, 5 bis 45 mm langen und zylinderförmigen Pellets werden Sägemehl und Hobelspäne aus der holzverarbeitenden Industrie unter hohem Druck durch ein Sieb gepresst, fast wie Vermicelle. Dank der homogenen Eigenschaft des Brennstoffs wird in den Pelletheizungen eine sehr effiziente und gleichmässige Verbrennung erreicht, bei der nur wenig Asche anfällt. Die Dichte von Pellets ist je nach Holzart 1,5- bis 2-mal höher als diejenige von Stückholz. 2 Kilogramm Pellets ersetzen 1 Liter Heizöl und benötigen für die Lagerung nur etwa doppelt soviel Platz. Die Produktion der Pellets benötigt weit weniger Energie als der ganze Herstellungsprozess vermuten lässt. Der Anteil der grauen Energie beträgt bei den Pellets höchstens 10%.
Holzpellets werden aus Spanabfall hergestellt, der in Säge- und Hobelwerken entsteht. Die verwendeten Rohstoffe dürfen keine Leime, Lacke oder anderweitigen Fremdstoffe aufweisen. Sie werden unter hohem Druck durch eine Matrize gepresst. Die durch den Druck erzeugte Wärme aktiviert die natürlichen, im Holz vorhandenen Bindemittel. Damit bleiben die Pellets auch ohne Zugabe von weiteren Stoffen und künstlichen Bindemitteln formstabil. Ihr spezifisches Gewicht beträgt, je nach verwendeter Holzsorte, das ca. 1,5- bis 2-fache von Stückholz. Die kleinen zylinderförmigen Pellets haben einen Durchmesser von 5 bis 7 mm und eine Länge von 10 bis 50 mm. Ein Kubikmeter Pellets wiegt ungefähr 650 kg. Aufgrund des sehr niedrigen Wassergehalts (8-10 %) besitzen Pellets einen sehr hohen Heizwert von rund 4,9 kWh/kg. Pellets sind ein homogener Holzbrennstoff. Sie besitzen daher eine effiziente und konstante Verbrennung mit einem geringen Ascherückstand. Für die Pelletherstellung ist sehr viel weniger Energie erforderlich, als der Herstellungsprozess vermuten lässt. Der Energieaufwand bei der Herstellung von Pellets beträgt nur 2,7 % ihres Energiegehaltes.
Im Gegensatz zu anderen automatischen Holzzentralheizungen sind Pellet-Heizkessel bereits ab einer regulierbaren Leistung von 3 kW erhältlich. Dadurch eignen sie sich besonders für den Einsatz in modernen Einfamilienhäusern, welche einen geringen Energiebedarf aufweisen (Minergie-Häuser).

Holzbriketts
Unter Holzbriketts versteht man Presslinge unterschiedlicher Form und Größe, die aus trockenen, unbehandelten Holzresten, wie beispielsweise Hobel- und Sägespänen, unter hohem Druck zu gleichmäßig großen und harten Briketts verpresst werden. Je nach Ausgangsmaterial der Briketts, haben diese unterschiedliches Brandverhalten. So brennen die einen wie ein Scheitholzstück, die anderen glimmen mehr, als dass sie eine Flamme bilden. Im Schnitt kann man sagen, dass durch die hohe Verdichtung beim Brikettieren das Naturprodukt Holz in etwa das Brennverhalten von Braunkohle hat. Im Unterschied zur Braunkohle produzieren Holzbriketts beim Abbrand jedoch weniger Ruß, Asche und Schwefel, sind also umweltfreundlicher und sauberer. Zudem bleibt die CO₂-Bilanz ausgeglichen, da die Briketts aus einem nachwachsenden Rohstoff, nämlich Holz hergestellt werden. D.h. dass beim Verbrennen lediglich so viel CO₂ an die Atmosphäre abgegeben wird, wie beim Holzwachstum durch den Baum bei der Photosynthese aufgenommen wurde. Also kann man sagen, dass ein Holzbrikett wie ein Stück Holz anzusehen ist und zum Heizen wie ein solches verwendet werden kann.
Doch weisen Briketts gegenüber dem klassischen Brennholz einige Vorteile auf. Sie haben z.B. auf das Volumen bezogen einen vielfach höheren Heizwert. Dies bedeutet für den Kunden, dass er zur Bevorratung seines Holzbrennstoffes viel weniger Platz benötigt. Man kann sagen, dass abhängig von der Qualität des Briketts, 1 Tonne Holzbriketts (die klassische Liefermenge) etwa 3-5 Raummeter trockenes Buchenbrennholz ersetzen. Dabei nimmt die Tonne Holzbriketts lediglich den Platz von ca. 1,5 Raummetern ein. Ein weiterer Vorteil ist die praktische Verpackung, denn die meisten Briketts kommen in handlichen Paketen zu etwa 10 kg, die auf eine Palette gesetzt sind. So bleiben die Briketts beim Transport geschützt und Sie können Sie ganz einfach zu Ihrem Ofen tragen.
Außerdem werden Sie nie Schwierigkeiten mit der Feuchte der Briketts haben, denn da Briketts mit weitgehend trockenen Holzspänen produziert werden haben diese grundsätzlich eine sehr geringe Restfeuchte, die zudem bei allen Briketts aus einer Produktion gleich sein sollte. Dahingegen können bei luftgetrocknetem Holz innerhalb einer Lieferung deutliche Unterschiede sein, was die Holzfeuchte angeht, so dass außer z.T. bei kammergetrockneter Ware nie eine gleichmäßige Trocknung des Holzes garantiert werden kann. Nicht zuletzt produzieren die Holzbriketts sehr viel weniger Asche als normales Holz, so dass die Brandstätte weniger oft gereinigt werden muss.
Holzbriketts werden aus trockenen, unbehandelten Holzresten, wie beispielsweise Hobel- und Sägespänen, unter hohem Druck verpresst. Durch den Druck wird das im Holz enthaltene Lignin so verändert, dass es die Späne bindet. Eine Zugabe von Bindemittel ist deshalb nicht notwendig. Durch das Verpressen ist im Brikett dann so gut wie keine Luft mehr enthalten. Dies und die Tatsache, dass die Restfeuchte der Holzbriketts um 10% liegt, sind der Grund für den im Vergleich zu Holz höheren Brennwert.