Holzpellet

Als Holzpellets werden stäbchenförmige Pellets mit Durchmessern weniger 25 Millimeter bezeichnet, die vollständig oder überwiegend aus Holz oder Sägenebenprodukten hergestellt werden. Holzpellets werden vor allem als Brennstoff genutzt, in deutlich geringerer Menge jedoch auch stofflich, beispielsweise bei der technischen Produktion von Wood Plastic Composites (Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe).

Holzpellets

Ringmatrize einer Pelletiermaschine

Die Pelletierung bietet gegenüber anderen biogenen Festbrennstoffen verschiedene Vorteile, wie z. B. die automatisierte Nutzung als Brennstoff in speziellen Pelletheizungen. Holzpresslinge ab 25 Millimeter Durchmesser werden als Holzbriketts bezeichnet, für die teilweise andere Anforderungen gelten.

Herstellung

Die Herstellung der Holzpellets erfolgt meist nahe der Rohstoffquelle. Das sind z. B. Säge- und Hobelwerke, in denen als Koppelprodukt Holzabfälle anfallen. Auch aus Stammholz werden Pellets produziert. Die Rohstoffe werden zunächst zerkleinert, beispielsweise durch eine Hammermühle. An das Pelletwerk oder die Holzverarbeitung angeschlossene Biomasseheizwerke oder Biomasseheizkraftwerke können die Wärme zur Trocknung der Rohstoffe liefern. In einer Pelletieranlage (Pelletpresse) werden die Pellets geformt. Das Material wird unter hohem Druck durch eine Stahlmatrize (Rund- oder Flachmatrize) mit Bohrungen im gewünschten Pelletdurchmesser (je nach Matrize 6 bis 10 mm) gepresst. Durch den Druck findet eine Erwärmung statt, die das im Holz enthaltene Lignin erhitzt und verflüssigt, so dass es als Bindemittel fungiert. Unter Umständen ist eine Zugabe von weiterem Bindemittel (Stärke oder Melasse) mit Anteilen von 0,2 bis 2 % notwendig. Beim Austreten aus der Matrize schneidet ein Abstreifmesser die Stränge zu Pellets der gewünschten Länge (10 bis 30 mm).

Der Energieaufwand bei der Pelletherstellung beträgt üblicherweise bei Verwendung von trockenem Restholz ca. 2,7 % des Energiegehaltes. Wird hingegen feuchtes Industrie- oder Waldrestholz zur Pelletierung benutzt, kann die benötigte Energie zwischen 3 und 17 % betragen (Im Vergleich: Bereitstellungsaufwand von Heizöl: 12 %).

Eigenschaften und Normung

Für Holzpellets gilt in Europa die Euronorm EN 14961 „Feste Biobrennstoffe – Brennstoffspezifikationen und -klassen“. Zur Anwendung kommt Teil 1 „Allgemeine Anforderungen“ der Norm, für Pellets zum nichtindustriellen Gebrauch darüber hinaus Teil 2 „Holzpellets für nichtindustrielle Verwendung“. Teil 2 legt engere Spezifikationen fest, da die hier verwendeten Kleinfeuerungsanlagen in der Regel mit weniger aufwändigen Steuerungen und Abgasreinigungen ausgestattet sind, nicht von Fachkundigen betrieben werden und sich in bewohntem Gebiet befinden.

Holzpellets zur industriellen Verwendung

Vorlage:Infobox Din Holzpellets werden in fünf Größenklassen (siehe Tabelle) und zwei Wassergehaltsklassen M10 und M15 mit maximal 10 bzw. 15 Prozent Wassergehalt gehandelt. Für Aschegehalt (A), mechanische Festigkeit (DU), Feingutanteil (F) und Schüttdichte (BD) sowie für Schwefel- (S), Stickstoff (N) und Chlorgehalt (Cl) sind ebenfalls Klassen festgelegt. Der Heizwert Q und ein eventueller Gehalt an Additiven müssen, die Ascheerweichungstemperatur DT soll angegeben werden. Die Schüttdichte muss mindestens 550 kg/m3 betragen, für die anderen vorgenannten Eigenschaften sind keine Grenzwerte vorgegeben.

Größenklasse	Durchmesser	Länge	Wassergehaltsklasse	Wassergehalt
D06	6 mm ± 1,0 mm	3,15 mm bis 40 mm	M10	max. 10 %
D08	8 mm ± 1,0 mm	3,15 mm bis 40 mm	M15	max. 15 %
D10	10 mm ± 1,0 mm	3,15 mm bis 40 mm
D12	12 mm ± 1,0 mm	3,15 mm bis 50 mm
D25	25 mm ± 1,0 mm	10 mm bis 50 mm

Holzpellets zur nichtindustriellen Verwendung

Vorlage:Infobox Din Zur nichtindustriellen Verwendung werden nur die Größen D06 und D08 in Wassergehaltsklasse M10 gehandelt. Die Schüttdichte muss mindestens 600 kg/m³, der Feingutanteil darf höchstens ein Prozent, der Additivgehalt höchstens zwei Prozent betragen. Es sind drei Eigenschaftsklassen festgelegt. Pellets der Klassen A1 und A2 sind aus erntefrischem Holz oder chemisch unbehandelten Holzrückständen hergestellt, im Fall von A1 aus Material mit geringem Asche- und Stickstoffgehalt, bei A2 mit geringfügig höherem Asche- und Stickstoffgehalt (z.B. bei Pellets aus Vollbäumen, Waldrestholz oder Rinden). Pellets der Klasse B können auch aus chemisch behandeltem (z.B. lackiertem) Industrie-Restholz und Gebrauchtholz bestehen und dürfen einen höheren Asche- und Stickstoffgehalt haben. Außerdem ist jeweils ein Mindestheizwert und eine Mindestfestigkeit festgelegt. Die Festigkeitsprüfung nach EN 15210 beinhaltet eine 10minütige Behandlung in einem rotierenden Kasten mit Prallblech. Vor und nach dieser Behandlung wird die Probe durch ein Lochblech mit Löchern von 3,15 mm Durchmesser gesiebt, nur das zurückgehaltene Material der ersten Siebung wird geprüft. Bei der zweiten Siebung muss mindestens der angegebene Massenanteil zurückgehalten werden.

Eigenschaft	Klasse A1		Klasse A2		Klasse B
Aschegehalt	A0.7	max. 0,7 %	A1.5	max. 1,5 %	A3.0	max. 3,0 %
Stickstoffgehalt	N0.3	max. 0,3 %	N0.5	max. 0,5 %	N1.0	max. 1,0 %
Festigkeit	DU97.5	min. 97,5 %	DU97.5	min. 97,5 %	DU96.5	min. 96,5 %
Heizwert	Q16.5	16,5–19 MJ/kg	Q16.3	16,3–19 MJ/kg	Q16.0	16,0–19 MJ/kg

Für Schwefel-, Chlor- und Schwermetallgehalte sind Grenzwerte festgelegt. Zum Ascheschmelzverhalten sollen Temperatur am Beginn der Schrumpfung (SST), Erweichungstemperatur (DT), Halbkugeltemperatur (HT) und Fließtemperatur (FT) angegeben werden.

typische Eigenschaften von Holzpellets für Kleinfeuerungsanlagen

Holzpellets besitzen folgende Eigenschaften:

• Energiedichte von rund 4,8 kWh/kg (17.000 kJ/kg), 2 t Pellets enthalten die Energie von etwa 1000 l Heizöl
• Schüttdichte von rund 650 kg/m³
• Wassergehalt von unter 10 %
• Aschegehalt von unter 0,5 % bei hochwertigen Pellets

Weitere wichtige Eigenschaften und Qualitätsmerkmale sind Durchmesser und Länge der Pellets, der Gehalt an bestimmten Elementen (Schwefel, Chlor), die Abriebfestigkeit, die verwendeten Rohstoffe und anderes.

ältere Normen: ÖNORM/DINplus/SWISSPELLET

Bis 2011 waren für Pellets aus unbehandeltem Holz die deutsche Norm DIN 51731 und die strengeren und umfassenderen österreichischen Normen ÖNORMen M 7135 bis 7137 maßgeblich. Durch die Zertifizierung DINplus, die die jeweils strengeren Werte der vorgenannten Normen verwendet, lag eine Vereinheitlichung vor.

ÖNORM M 7135ff
Titel	ÖNORM M 7135: Anforderungen und Prüfbestimmungen für Pellets ÖNORM M 7136: Anforderungen an Transport und Zwischenlagerung ÖNORM M 7137: Pelletslagern beim Verbraucher bzw. Endkunden
Bereich	Presslinge aus naturbelassenem Holz oder naturbelassener Rinde. Normungsbereich: ON-K 241 „Energie aus fester Biomasse“
Regelt	Pellets HP1 „ÖNORM M 7135 geprüft“ und deren Verbringung und Lagerung
Erscheinungsjahr	ÖNORM M 7135:2000 11 01 ÖNORM M 7137:2002 06 01 ÖNORM M 7137:2003 10 01
Anmerkungen	Entspricht: DINplus (teilweise)

Daten laut ÖNORM M 7135 Anforderungen und Prüfbestimmungen bzw. DINplus:

• 5–6 mm Durchmesser, 8–30 mm Länge
• Heizwert H_i größer als 18 MJ/kg = 5 kWh/kg = 3,25 kWh/l
• Schüttdichte 650 kg/m³; Materialdichte größer 1,12 kg/dm³
• Wassergehalt kleiner als 10 %
• Asche weniger als 0,5 %
• Maximalwerte für Schwefel und Chlor; Abrieb (wichtig wegen Staubentwicklung beim Einblasen)
• bestehen zu 100 % aus Holz
• riesel-, schütt- und einblasfähig, dadurch Lieferung im Tankwagen möglich

Durch die Zertifizierung DINplus fanden die Deutsche Norm DIN 51731 und ÖNorm 7135 bis zum Erscheinen der Europäischen Norm ihre Anwendung. Mit der Europäischen Norm wurden auch die Anforderungen der Zertifizierungen aktualisiert und erweitert. Beim Zertifizierungsverfahren werden Qualitätssicherung bei der Herstellung, so wie die Produktqualität der Pellets regelmäßig überwacht und kontrolliert. Die Zertifizierung wird weltweit durchgeführt.

Da die Qualität der Holzpellets durch unsachgemäßen Transport oder Lagerung leiden kann, regelt die ÖNORM M 7136 Transport und Zwischenlagerung vom Hersteller bis zum Endkunden.

Für die Schweiz gibt es seit 2002 das Label SWISSPELLET, dessen Anforderungen neben schweizerischen auch deutschen und österreichischen Normen entsprechen. Unter diesem Label sind ausschließlich Pellets erhältlich, die in der Schweiz produziert worden sind.

Die ÖNORM M 7137 Pelletslagern regelt die Lagerung beim Verbraucher und soll „die Betriebssicherheit, den Brandschutz, die statischen Anforderungen und die Erhaltung der Pelletsqualität sicherstellen“.

Bedeutung und Perspektive

Die Bedeutung von Holzpellets hat in den vergangenen 10 Jahren in Deutschland bzw. in Europa stark zugenommen. So waren 1999 in Deutschland erst 800 Pelletheizungen in Wohnhäusern installiert. Die Anzahl stieg bis 2004 auf 27.000 und bis 2008 auf etwa 100.000 an. Die Pelletproduktion in Europa nahm von 1,4 Mio. t 2004 auf 6,3 Mio. t 2006 und 7,5 Mio. t 2007 zu.

Brennstoffkosten

Auf dem Pelletmarkt hat es in den vergangenen Jahren starke Zuwächse bei Angebot und Nachfrage mit wechselndem zeitlichen Versatz gegeben. Nach einem anfänglich recht hohen Preis nach Markteinführung Ende der 1990er-Jahre folgte eine Phase relativ niedriger Preise um 3,50 Cent/kWh in Deutschland von 2002 bis 2005. Darauf folgten mehrere Monate hoher Pelletpreise von mehr als 5 Cent/kWh im Winter 2006/07 wegen Angebotsengpässen. Seit 2007 haben die Hersteller ihre Kapazitäten stark ausgebaut, so dass der Handelswert auf ein Niveau zwischen ca. 3,50 und 4,50 Cent/kWh gesunken war.

Kostenvergleich

Zur Einschätzung der Wirtschaftlichkeit einer Pelletheizung sind außer den Brennstoffkosten die spezifischen Kosten der Lagerung und der Verbrennung zu berücksichtigen. Insbesondere der geringere spezifische Brennwert bedingt ein höheres Lagervolumen. Eine Pelletversorgung bezogen auf den spezifischen Brennwert sollte daher mindestens 10 % günstiger sein, als eine Lagerung von Heizöl oder mindestens 20 % günstiger sein als die von Lagerkosten freie Zufuhr von Heizgas.

Preisentwicklung

Die Preise pro kWh schwankten bei Holzpellets zwischen 2004 und 2009 um maximal 2 Cent, bei Heizöl im gleichen Zeitraum um 6 Cent.[5][6]

• Bis zum Frühjahr 2004 war der Preis für Pellets ungefähr gleich hoch wie der Heizölpreis und ca. 30 % günstiger als Erdgas. Danach stieg der Preis für Pellets nur moderat, der Preis für Heizöl und Erdgas hingegen stark an. Auf Grundlage der österreichischen Preise lag die Heizkostenersparnis Ende 2005 bei 40 bis 50 % im Vergleich zu Öl. Der Preis schwankte zwischen höheren Preisen im Winter und niedrigen im Sommer.
• Ab Sommer 2006 gab es erstmals keinen Rückgang, sondern eine kontinuierliche Preissteigerung. Der Preis für DIN-Plus-Pellets lag in Deutschland im Juli 2006 bei durchschnittlich 206 € pro Tonne. In Österreich ist der Preis im Herbst 2006 auf bis zu 250 € gestiegen und hat sich im Dezember bei 255 € eingependelt.
• Durch den extrem milden Winter 2006/07, insbesondere aber nach dem Windbruch durch den Wintersturm Kyrill am 18./19. Januar 2007, und dem folgenden Überangebot an Holz begannen die Preise wieder deutlich zu fallen, bis ins Frühjahr 2007 auf durchschnittlich 185 € je Tonne, und stabilisiert sich durch die massive Ausweitung der Produktionskapazitäten mit 180–200 € bis in den Herbst.
• 2008 hatte der Pelletpreis in Österreich den Wert von 200 € pro Tonne nicht überschritten und lag Mitte 2008 zwischen 155 und 175 €.
• 2010 betrug der Preis im Jahresmittel in Deutschland 228,45 Euro pro Tonne. Dies entspricht 4,75 ct/kWh.

Versorgungssicherheit

In Deutschland überstieg die Produktionskapazität für Holzpellets (2,5 Mio. t im Jahr 2009) den Verbrauch im Jahr 2009 um ca. 230 %. Bei Verbrauch dominiert der private Verbrauch im Mengenanteil, da industrielle Holzfeuerung nicht auf die Pelletierung angewiesen ist. Insgesamt kann man den Pelletsmarkt als stark wachsend, mit noch nicht gänzlich eingespieltem Verhältnis von Angebot und Nachfrage bezeichnen. Die Branche versucht, sich auf die schnell ändernde Lage besser einzustellen.

• 2003 wurden bei steigender Nachfrage in Schweden 1,5 Mio. t und Österreich 280.000 t Pellets hergestellt, seinerzeit durchaus ausreichende Mengen.
• Durch den großen Zuwachs an Pelletheizungen kam es im Winter 2005/2006 europaweit zu Lieferengpässen bei Pellets. Wie in jedem Jahr hatten die Pelletsproduzenten im Sommer große Mengen an niederländische Kraftwerke geliefert. 2006 wurde dies reduziert und wurden neue Lagerkapazitäten aufgebaut.
• Probleme bereitet vor allem die Versorgungssicherheit, da auch andere Staaten die Verwendung von Pellets fördern: Tschechien etwa – der traditionelle Zulieferer für den österreichischen Markt – deckt zunehmend seinen Eigenbedarf, und auch Italien entwickelt sich zu einem wichtigen Abnehmer, der bereit ist, verhältnismäßig hohe Preise zu bezahlen. Die enormen Preissteigerungen des Jahres 2006 sind in diesem Zusammenhang zu sehen, aber auch mit dem außergewöhnlich langen und schneereichen Winter 2005/2006.
• Der hochpreisige Brennstoffmarkt führt auch zu (lokalen) Engpässen in der Zelluloseindustrie und bei Spanplattenherstellern, die denselben Rohstoff verwenden, und zunehmender Branchenkonkurrenz. Der Bedarf an Zellulose könnte aber teilweise durch die verstärkte Verwendung von Recyclingpapier reduziert werden.

Weltweit werden (Anfang 2008) 14 Millionen Tonnen Pellets produziert. Die Produktionskapazitäten liegen in Österreich nach Inbetriebnahme neuer Anlagen bei etwa 900.000 Tonnen jährlicher Produktionsmenge gegenüber 500.000 Tonnen Anfang 2006 und sind doppelt so hoch wie der Inlandsbedarf. Aufgrund der letzten, milden Winter sind hohe Lagerreserven vorhanden, wobei die – mit regionalen Brennpunkten – großen Mengen an Schadholz durch Kyrill 2007, Paula und Emma 2008 durch kooperative Vorratshaltung ohne großen Wertverlust verwertet werden sollen. Auch die skandinavischen Länder und zunehmend die EU-Oststaaten entwickeln sich in Europa zu Pellets-Exporteuren.

Gefahren durch Pellets

Pellets genießen einen exzellenten Ruf, sie gelten als ungefährlich, unproblematisch und sicher. Wie sich in letzter Zeit gezeigt hat, stimmt dies nur teilweise. Pellets sind kleine Holzpresslinge, die inneren Strukturen werden beim Pressen teilweise zerstört. Dadurch können Abbauprodukte wie Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe aus den Pellets austreten und sich in der Luft, beispielsweise in einem Pelletsilo, anreichern. Bereits sind erste Todesfälle durch schwere Vergiftungen bekannt geworden, so kamen im Januar 2010 in Remscheid und im Februar 2011 im schweizerischen Horw Menschen zu Tode. Sie hatten sich in unzureichend durchlüfteten Pellet-Lagerräumen aufgehalten und starben an Vergiftung durch das unsichtbare und geruchlose Gas Kohlenmonoxid.

Literatur

• European Biomass Association (AEBIOM): „A Pellet Road Map for Europe“, Zustand und Perspektive der Holzpelletnutzung in Europa, November 2008, 20-seitiges pdf-Dokument;
• „Development of pellets production and consumption in Europe and North America“ (2000 bis 2010), statistische Daten, Dezember 2009

Weblinks

Allgemein:

Commons: Holzpellets – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Bilder zur Holzpelletsherstellung
• European Biomass Association (AEBIOM), verschiedene Infos und Statistiken zur Pelletnutzung in Europa
• Inhaltsverzeichnis der DIN EN 14961-2:2011-09 beim beuth-Verlag

Deutschland:

• Bayerische Landesanstalt für Wald und Forstwirtschaft (LWF): Energie aus Holz - Holzpellets
• Bund der Energieverbraucher e.V.
• holzpellet.com mit Energierechnern, Zustellungformen und technischen Informationen

Österreich:

• Pellets auf der Überholspur. Austrian Standards Institute - Informative Übersicht, Link zum Bestellen der Normen
• www.holzenergie.net - mit graphisch dargestellter Funktionsweise von Holzpelletöfen
• Beschreibung der verschiedenen Qualitätsnormen und Qualitätssiegel für Holzpellets