Wie wichtig ist die Hackschnitzelqualität?

Die Hackschnitzelqualität ist für viele Beteiligte im Hackschnitzelgeschäft von großer Bedeutung. Dennoch hat sie für Hackschnitzelerzeuger, Hackschnitzelheizungsbesitzer oder Biomasseheizwerkbesitzer eine unterschiedliche Bedeutung und Wichtigkeit. Es gibt einige wenige Faktoren die über eine gute oder schlechte Hackschnitzelqualität entscheiden und in diesem Beitrag wollen wir diese durchleuchten. Ebenso beantworten wir welche Normen man verwendet, um die Qualität von Hackschnitzeln für alle Beteiligten bewert- und beurteilbar zu machen und wie die Beurteilung der Hackschnitzelqualität erfolgt.

Was sind Hackschnitzel?

Hackschnitzel sind zerkleinertes Holz die meist aus Restholz gewonnen wird. In der Regel sind Hackschnitzel ein Nebenprodukt in der Forstwirtschaft und in der holzverarbeitenden Industrie. In der Forstwirtschaft kann gutes Rundholz verkauft werden, Äste und ähnlicher Abfall der normalerweise im Wald liegen bleibt, kann aber dennoch gewinnbringend zu Hackschnitzel verwertet werden. Hackgut ist nahezu 100% klimaneutral und wird auch als Biomasse in Biomasseheizwerken verwendet. Um einen tieferen Einblick zum Thema Hackschnitzel zu geben, haben wir schon einen sehr umfassenden Beitrag dazu verfasst – „Hackschnitzel – Ein Alleskönner?„.

Welche Normen werden zur Beurteilung der Hackschnitzelqualität verwendet?

Die energiepolitischen Ziele in Europa führten in den letzten Jahrzehnte zur verstärkten Nutzung von Biomasse als Energiequelle. Dieser Umstand macht in Österreich besonders Sinn, weil die Hälfte der Landesfläche aus Wald besteht und Holz gemeinsam mit Hackgut den größten Beitrag bei der Biomasseverwendungen liefern.

ÖNORM M 7133: 1998-02-01 „Holzhackgut für energetische Zwecke – Anforderungen und Prüfbestimmungen“

Aufgrund des Wachstums der Biomassenutzung wurde vor der Jahrtausendwende die ÖNORM M 7133: 1998-02-01 „Holzhackgut für energetische Zwecke – Anforderungen und Prüfbestimmungen“ ins Leben gerufen. Mehr als 20 Jahre wurde daran gearbeitet und getüftelt, um bei Lieferverträgen die Basis zwischen Brennstofflieferanten und Anlagenbetreiber zu bilden. Mangels Alternativen und anderer Normen haben auch andere Länder die österreichische Norm gänzlich oder in Teilen übernommen.

Die nachfolgende Tabelle listet die Parameter für die Hackgut-Klassifizierung auf und beinhaltet den Wassergehalt, die Korngrößenverteilung, die Schüttdichte, den Aschegehalt und den Anteil an Fremdstoffen.

EN 14961-1 und EN 14961-4

Seit 2013 sind alle diese Normen unter der EN 14961-1: 2010-04-01 zusammengefasst, um eine mitunter europaweit einheitliche Normgrundlage für die Hackschnitzelqualität zu ermöglichen. Aufgrund der Breite der Anwendung von Hackgut ist es nicht möglich alle Vorgaben für unterschiedliche Interessenvertreter zu berücksichtigen, weshalb man eigene Produktnormen entwickelt hat. Für die nicht industrielle Anwendung von Hackgut wurde die EN 14961-4 entwickelt, welche die Anforderungen an die Eigenschaften von Hackgut in einzelnen Qualitätsklassen bündelt. Diese Produktnorm gilt bei Hackgut für kleine Anlagen unter 500 kW und besagt, dass der Wassergehalt maximal 35 % beträgt und die Partikelgröße zwischen P16A und P45 mit einem maximalen Grobanteil von 120 mm liegt.

Die Klassifizierung erfolgt ähnlich wie in der ÖNORM, aber zur Charakterisierung des Brennstoffes sind die Masse, der Wassergehalt und der Aschegehalt anzugeben. Im Gegensatz zur ÖNORM sind die Klassen bei der EN nach oben hin offen und somit jede Hackschnitzelqualität erzeugbar. Zusätzlich besteht die Möglichkeit den Heizwert, die Schüttdichte und das Ascheschmelzverhalten anzugeben, ist aber nicht zwingend erforderlich.

Wenn ihr diesem Link folgt findet ihr ein Handbuch hinsichtlich der Normen für Hackgut. Auf den Seiten 6 und 7 ist eine Auflistung der normativen und informativen Eigenschaften zu finden. Die Auflistung der normativen Eigenschaften nach EN 14961-4 findet ihr nachfolgend.

Hackschnitzelqualität nach EN 14961-4

Quelle: biomasstradecentre2.eu

Vergleich ÖNORM M 7133 und EN 14961-1

Die definierte Klasse P16 in der EN 16961-1 und P16A in der EN 14961-4 sind mit der G30 in der ÖNORM M 7133 vergleichbar, aber nicht ident. Der Feingutanteil (Fraktion) der ein Sieb mit 3,15 mm Lochdurchmesser passiert, ist auf maximal 12 Masseprozent begrenzt.

Die nachfolgende Tabelle zeigt den Unterschied zwischen der ÖNORM und EN.

Hackschnitzelqualität im Vergleich EN 14961-1 und ÖNORM M 7133

In der Praxis referenziert man jedoch nach wie vor auf die ÖNORM M 7133 und unterteilt Stückgrößen in G30 fein, G50 mittel und G100 grob.

ÖNORM C 4005

Ebenso hat die Praxis gezeigt, dass für Anlagen die größer als 500 kW sind die EN 14961-1 keine geeignete Norm ist, weil die die Hackschnitzelqualität weniger strenge Auflagen hat als bei Kleinanlagen. Aufgrund der geringeren Hackschnitzelqualität ist auch der Hackschnitzelpreis geringer. Somit hat man unter Einbezug von großen Hackgutlieferanten und Holzverarbeiter einen praktikablen Entwurf erarbeitet, die sogenannte „ÖNORM C 4005: Waldhackgut für energetische Verwertung in Anlagen mit einer Brennstoff-Wärmeleistung über 500 kW“. Die Basis dafür bildet die EN 14961-1, dennoch hat man die Eigenschaftsklassen zur vereinfachten Anwendung reduziert. Die Datenbasis für die Entwicklung dieser Norm stammt aus dem Projekt Chip Class der Koordinationsplattform Forst Holz Papier (FHP). Dabei wurden österreichweit 79 Waldhackgutproben gesammelt und in Laborversuchen analysiert.

Nachfolgende Grafik zeigt einen Vergleich zwischen der EN 14961-1 und der ÖNORM C 4005

Hackschnitzelqualität mittels Vergleich von EN 14961-1 und ÖNORM C 4005

Quelle: Ing. Martin Mayer; Landwirtschaftskammer Kärnten

Welche Faktoren sind für die Hackschnitzelqualität entscheidend?

Ob man von guter oder weniger guter Hackschnitzelqualität spricht ist maßgeblich vom Heizwert abhängig, welcher vor allem vom Wassergehalt, von der Holzart sowie der Verarbeitung bestimmt ist. Alle diese Faktoren hängen sehr stark voneinander ab.

Heizwert

Der Heizwert ist der wichtigste Faktor wenn es um die Bestimmung der Hackschnitzelqualität geht. Denn je besser der Heizwert oder Brennwert, desto geringer ist der Wassergehalt, desto qualitativ besser ist die Holzart und desto besser ist die Hackschnitzelerzeugung. Dennoch ist der Wassergehalt zentral für die Bestimmung des Heizwertes. Um einen Brennwert von 4 kWh pro kg zu erreichen setzt man einen Wassergehalt von rund 20% voraus. Bei „waldfrischen“ Hackschnitzeln beträgt der Heizwert nur mehr 2 kWh pro kg. Anhand der nachfolgenden Grafik könnt ihr den Heizwert von Nadel- und Laubholz bei entsprechendem Wassergehalt eruieren. Weitere Infos sind unter diesem Link zu finden.

Heizwert von Nadel- und Laubholz

Wassergehalt

Der Wassergehalt von Hackgut ist das zentrale Element für die Ermittlung des Heizwertes und somit auch für die Bestimmung der Hackschnitzelqualität. Dennoch ist der Wassergehalt nicht gleich Feuchte. 20% Wassergehalt entspricht rund 25% Feuchte.

Je nach Anlage können, aber auch Hackschnitzel mit einem hohen Wassergehalt verheizt werden. Das sind meist Biomasseheizwerke die darauf konzipiert sind niedrigere Hackschnitzelqualität ohne Probleme verwerten zu können. Für Anlagen unter 100 kW, die meist bei Privatbesitzern eingesetzt werden, empfiehlt es sich auf Hackschnitzel mit einem geringen Wassergehalt und somit einer hoher Hackschnitzelqualität zu setzen.

Für die Lagerung im Hackschnitzellager ist der Wassergehalt ebenfalls entscheidend. Generell gilt, je trockener das Hackgut, desto länger sind sie lagerbar. Wir empfehlen, das Holz bereits vor der Verarbeitung trocknen zu lassen, um es anschließend mit einem Wassergehalt zwischen 20-30% einzulagern. Unter 20% Wassergehalt ist eine unbedenkliche Lagerung möglich, darüber kann es zu einem Rotteprozess kommen.

Holzart

Das Rohmaterial bestimmt den Heizwert und den Aschegehalt ebenso wie der Wassergehalt. Deshalb weisen unterschiedliche Holzarten auch ungleiche Heizwerte auf. Innerhalb einer Holzart wiederum gibt es Unterschiede zwischen Stammholz, Schlagholz und Strauchholz. Bei Waldrestholz aus Nadelbäumen beispielsweise ist der Heizwert sehr hoch, aufgrund der hohen Anteile an Lignin und Harz. Ebenso ist bei Waldrestholz auch der Aschegehalt sehr hoch was man insbesondere bei Kleinfeuerungsanlagen unterbinden möchte. Demnach ist für die Erzeugung von Qualitätshackgut Energierundholz besser geeignet als Waldrestholz.

Hackschnitzelerzeugung

Um eine hohe Hackschnitzelqualität zu gewährleisten, sind scharfe Messer unerlässlich. Da die Hackschnitzelerzeugung meist von Lohnunternehmen durchgeführt wird, ist darauf zu achten, dass der Lohnunternehmer die Messer entsprechend scharf hält. Dadurch gewährleistet man exakte Partikel mit einem geringen Feinanteil und somit eine hohe Hackschnitzelqualität. Bei Kleinfeuerungsanlagen (< 500 kW) können zu große Partikel zu Problemen während dem Transport über die Schnecke von Lager zu Kessel führen.

Neben optimalen Erzeugungsbedingungen wie Energierundholz und scharfen Messer kann die Qualität durch Faktoren wie die Erfahrung des Maschinenführers oder Verschmutzungen mit Mineralboden in der Vorkette beeinflusst werden. Ebenso empfehlen wir das Hacken auf der Waldstraße bzw. am Lagerplatz und die Vermeidung einer Zwischenlagerung.

Ab wann spricht man von guter Hackschnitzelqualität?

Von guter Hackschnitzelqualität spricht man wenn das Hackgut einen niedrigen Wassergehalt, eine gleichmäßige Stückigkeit, einen geringen Feinanteil, wenig Zerfaserung, einen geringen Grünanteil und eine niedrige Verunreinigung aufweist.

Hackschnitzelqualität für …

Nicht alles was Biomasse ist, ist gleichzeitig auch ein sinnvoller Brennstoff. Je nachdem in welcher Situation man sich befindet, hat man unterschiedliche Vorstellungen von Hackschnitzelqualität und vor allem auch unterschiedliche Anforderungen an das Hackgut. Das wollen wir in diesem Abschnitt näher betrachten.

Private Hackschnitzelheizungsbesitzer

Für private Besitzer einer Hackschnitzelheizung ist die Hackschnitzelqualität von enormer Wichtigkeit. Für einen reibungslosen Betrieb von Anlagen unter 100 kW sind möglichst gleichbleibende und trockene Hackschnitzel einzusetzen. Ein Wassergehalt von unter 25% ist meist gefordert. Falls diese nicht gegeben ist

  • ist der Aschegehalt höher und somit auch der Wartungsaufwand
  • wird die Lebensdauer der Heizung verkürzt
  • kann es zu Problemen beim Transport der Hackschnitzel auf dem Schneckenförderer zum Kessel geben

Die hohen Qualitätsansprüche an das Hackgut schlägt sich allerdings auch am Preis nieder. Je höher die Hackschnitzelqualität, desto höher ist der Preis.

Biomasseheizwerke

Im Gegensatz zu Anlagen unter 100 kW die meist im Privatbesitz verwendet wird, ist für Biomasseheizwerke keine hohe Hackschnitzelqualität gefordert. Meist betrifft das Anlagen mit über 500 kW und ist somit über die ÖNORM C 4005 normiert (siehe Abschnitt oben). Dadurch verringert sich der Preis pro m³ und relativ günstiges Waldrestholz von Waldbesitzern aus der Umgebung kann benutzt werden. Man setzt hier eher auf Quantität als auf Qualität, wodurch ein Beitrag für die Förderung der lokalen Wirtschaft geleistet wird.

Wie erfolgt die Beurteilung der Hackschnitzelqualität?

Für die Beurteilung der Hackschnitzelqualität liegen unterschiedliche Normen vor. Zum einen Normen zur Klassifizierung von Hackgut die wir bereits weiter oben besprochen haben. Zum anderen aber auch eine Norm zur Qualitätssicherung von Hackgut (EN 15234-4) und eine Norm zum Qualitätsmanagement (EN ISO 9001).

Norm zur Qualitätssicherung von Hackgut – EN 15234-4

Diese Norm beschreibt die Verfahrenskette der Hackschnitzelbereitstellung und wird in unterschiedliche Teile unterteilt.

Die Qualitätskontrolle nach dem Standardverfahren und somit die Beurteilung der Hackschnitzelqualität erfolgt auf der Grundlage von Analysen gemäß EN 14961-4. Die wichtigsten Parameter sind der Wassergehalt, der Aschegehalt, der Heizwert und die Partikelgröße. Das Resultat der Beurteilung ist eine anerkannte Bestimmung sowie vergleichbare Ergebnisse. An folgenden Punkten ist die Kontrolle bei der Hackschnitzelherstellung kritisch.

Beurteilung der Hackschnitzelqualität anhand kritischer Kontrollpunkte bei der Hackschnitzelerzeugung

Quelle: Handbuch zum Qualitätsmanagement von Holzhackschnitzeln (infothek-biomasse.ch)

Vereinfachte Methoden zur Selbstüberwachung der Hackschnitzelqualität

Insbesondere bei Selbstversorgern und kleinen Lohnunternehmen zur Hackschnitzelerzeugung ist die Qualitätssicherung mithilfe externer Analysen schwer umzusetzen. Es gibt jedoch auch vereinfachte Methoden für Hersteller und Händler um interne Qualitätskontrollen durchzuführen. Dies bedingt eine kostengünstige Ausrüstung, zeitlich begrenzten Aufwand und kann von analytisch ungeschultem Personal durchgeführt werden. Dennoch ist es nur eine Ergänzung und kein Ersatz zum Standardverfahren und kann für die Parameter Wassergehalt und Partikelgröße durchgeführt werden.

Bestimmung des Wassergehaltes

Als Hilfsmittel werden hierzu ein Backofen mit Umluftfunktion, eine Waage (Ablesbarkeit 0,1 g) und ein Backblech benötigt.

Danach sind etwa 300 g einer Hackgutprobe auf dem Backblech einzuwiegen und 24 Stunden im Backofen bei 105 °C zu trocknen. Nach einer kurzen Abkühlphase erfolgt das Wiegen und die Berechnung des Wassergehaltes bezogen auf die feuchte Probe.

Bestimmung der Partikelgrößenverteilung

Als Hilfsmittel werden ein Behälter zur Probeentnahme mit einem Fassungsvermögen von 2 Liter, eine Waage (Ablesbarkeit 0,1 g), 2 Analysesiebe (Durchmesser 300 mm und Loch 3,15 mm inkl. Hauptfraktion) und eine Stoppuhr benötigt.

Bevor die Siebung beginnt sind die Massen der Proben zu bestimmen. Danach erfolgt die Siebung von zwei Probenportionen zu je 2 Liter in jeweils vier 1-minütigen Intervallen. Die dabei über gebliebenen Überlängen sollen per Hand ausgelesen und im Anschluss daran alle drei Fraktionen (Feinanteil, Hauptanteil und Überlängen) gewogen werden. Die prozentuale Verteilung der Siebfraktion wird mittels Excel Tabelle automatisch berechnet.

Für eine detailliertere Beschreibung der vereinfachten Methoden empfehlen wir euch Kapitel 10 im Handbuch zum Qualitätsmanagement von Holzhackschnitzeln.

Fazit: Für Hackschnitzelheizungen unter 100 kW ist ein hohe Hackschnitzelqualität entscheidend wohingegen sie bei Biomasseheizwerken eine untergeordnete Rolle spielt

Die Hackschnitzelqualität ermittelt man mithilfe unterschiedlicher Normen. Je nach Anwendungsfall kann diese Norm in unterschiedlichen Ländern auch abweichen. In Österreich wurde sehr lange die ÖNORM M 7133 verwendet bevor sie durch die EN 14961-1 ersetzt wurde. Diese wird wiederum auf eine Produktnorm EN 14961-4 heruntergebrochen, wobei für die industrielle Hackschnitzelnutzung die ÖNORM C 4005 Verwendung findet. Man muss hier genau unterscheiden wofür man das Hackgut verwendet, um die richtige Norm einzusetzen.

Für die Hackschnitzelqualität sind der Heizwert, der Wassergehalt, die Holzart, der Aschegehalt und die Hackschnitzelerzeugung (Partikelgröße) entscheidend. Wir helfen euch bei der Hackguterzeugung aber gerne und freuen uns wenn ihr uns kontaktiert. Von guter Hackschnitzelqualität spricht man wenn das Hackgut einen niedrigen Wassergehalt, eine gleichmäßige Stückigkeit, einen geringen Feinanteil, wenig Zerfaserung, einen geringen Grünanteil und eine niedrige Verunreinigung aufweist.

Für Hackschnitzelheizungen unter 100 kW ist die Hackschnitzelqualität entscheidend, um einen störungsfreien Betrieb zu gewährleisten. Biomasseheizwerke hingegen sind anders ausgelegt und benötigen keine hohe Hackschnitzelqualität.

Die Beurteilung der Hackschnitzelqualität nach dem Standardverfahren ist aufwendig und für kleine Unternehmen nicht zu stemmen, weshalb es auch die Möglichkeit gibt vereinfachte Verfahren einzusetzen. Dadurch bekommt man einen guten Überblick, sie dienen aber dennoch nur der Ergänzung und nicht zum Ersatz des Standardverfahrens.

Falls ihr weitere Fragen habt, stehe ich gerne zur Verfügung. Meinen Werdegang könnt ihr im Reiter Unternehmen nachlesen und mit dem Kontaktformular könnt ihr mich jederzeit kontaktieren. Es würde mich freuen wenn ihr unten einen Kommentar hinterlassen wollt.

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