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in trockenen Tüchern?! Trocknung und Lagerung von - Agritechnica

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Alles in trockenen Tüchern?!
Trocknung und Lagerung von
Holzhackgut und was zu beachten ist.
Rohholzsortiment
Agritechnica, 15.11.2013
Georg Krämer, Institut für Brennholztechnik
Klassifizieren
Hacken
Trocknen
Sieben
Lagern
Marktchance
KRÄMER, G., 2013: Alles in trockenen Tüchern?! Trocknung und Lagerung von Holzhackgut und
was zu beachten ist. Agritechnica, 15.11.2013, Hannover. Institut für Brennholztechnik IBT-Krämer.
Folie 1
Georg Krämer
Tischler und Dipl.-Holzwirt
BMWi-geförderter Berater für Innovation und Technologie 1997 – 2012
Dozent für Umweltschutz / Holzenergie an DHBW Mosbach und HFR Rottenburg
Gründung des Instituts für Brennholztechnik 2007
Gremienarbeit CEN / TC 335 Solid Biofuels, VDI 4206-4, Fertigpackverordnung
für Scheitholz, RAL-GZ 451, Qualitätszeichen BuVBB, 1.BImSchV
Wissenschaftl. Beirat im Bundesverband Brennholzhandel und –produktion e.V.
macroHOLZdata - Bestimmung und Verwendung von Nutzholzarten
Koordinierung Kap. 9 Holzwirtschaft in: SCHULTE ET AL., 2003: „Wald in
Nordrhein-Westfalen“, 2 Bände, 1091 Seiten, Aschendorff
Prof.-Adalbert-Seifriz-Preis 2008 für vorbildliche und beispielhafte
Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Handwerk (Trommeltrockner)
Entwicklung und Prüfung des Homogentrockners und Mobiltrockners
Gründung der HolzWert GmbH & Co. KG
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was zu beachten ist. Agritechnica, 15.11.2013, Hannover. Institut für Brennholztechnik IBT-Krämer.
Folie 2
IBT-Krämer Institut für Brennholztechnik
Angewandte Forschung + Entwicklung
Seminare / Qualifizierungsmaßnahmen
Beratung / Betriebsplanung
Fachpublikationen / Vorträge
Stellungnahmen / Sachverständigengutachten
Projekte
Messen / Ausstellungen
Vermarktungskonzepte
Prüfung von Trocknersystemen
Qualitätssicherung von Holzbrennstoffen
Kontakt: www.IBT-Kraemer.de oder Tel.: 01709484088
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Folie 3
Warum technisch trocknen?
Trocknen ist Teil der Homogenisierung von Brennstoffen
Erhöhung des Wirkungsgrades der Feuerung
bessere Holzgaserzeugung
effizientere Verbrennung
Reduzierung von Emissionen
längere technische Nutzungsdauer der Feuerungsanlage
niedrigere Transportkosten
trockenes Holzhackgut ist unbegrenzt und risikolos lagerfähig
dauerhafte und platzsparendere Lagerung von Holzhackgut
geringere Störanfälligkeit der Feuerungsanlage
Erhöhung des Heizwertes
Erhöhung der Rohstoffausbeute durch Trocknung (=Materialeffizienz)
Veredelung von Rohholz für stoffliche + energetische Nutzung
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Folie 4
Thesen für regionale Homogenisierung von Holzhackgut
Holz wird teurer, weil Energie teurer wird
Alle Restholzsortimente werden regional gesammelt und homogenisiert
Konkurrenz zwischen stofflicher und energetischer Nutzung von Holz
Konkurrenz zwischen privater und gewerblicher Energieholznutzung
HS-Feuerungen (100 – 1000 kW) werden mit Gas + Pellets konkurrieren
HS-Feuerungen (15-100 kW) werden mit Pelletsfeuerungen konkurrieren
Holzhackgut wird einen Großteil des Scheitholzsortiments streitig machen
Holzhackgut zur Veredelung konkurriert mit Großheiz(kraft)werken
Homogenisiertes Holzhackgut wird in Holzgas-BHKWs veredelt
Kleine Holzgas-BHKWs werden zunehmend HS-Feuerungen ersetzen
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Folie 5
Brennholz / Energieholzeinsatz in privaten Haushalten (2010) in Festmeteräquivalent
21,935
Scheitholz/Wald
1,937
Scheitholz/Garten
0,698
Landschaftspflegeholz
1,842
Rinde
0,841
Schnittholzreste Sägewerk
2,016
Schnittholzreste Altholz
1,426
Holzbriketts
1,627
Pellets
Hackschnitzel
0,171
Späne/Sägemehl
0,038
trocken + gesiebt + lieferfähig
1,388
Sonstiges
0
5
10
15
20
25
Quelle: MANTAU (2012): Energieholzverwendung in privaten Haushalten im Jahr 2010
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Folie 6
Preis-Index Deutschland zu Energieholzhackschnitzeln aus Waldholz
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Folie 7
Quelle: www.carmen-ev.de
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Folie 8
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Folie 9
Kraft-Wärme-Restholz-Kopplung
(> 50% des gesamten Rohholzes)
Kraftstoff
KWK **
Strom
** Kraft-Wärme-Kopplung
Wärme
* Trocknung von Sägemehl und Hackschnitzel im Wechsel
Hacken
Trocknen*
Sieben
Überkorn
Feinanteil
Mahlen
Rinde / Splitter
Sägemehl
Hackschnitzel
energetisch
Hackschnitzel
stofflich /
chemisch
Pressen
Briketts
Sieben
Scheitholz
Rinde /
Splitter
Sägen /Spalten
Sieben
Trocknen
Chemische Produkte
Kompost, Mulch
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Folie 10
Hackschnitzelprodukte
Wärme-Contracting und Kraft-Wärme-Kopplung
Holzbriketts aus Siebresten als Komplementärbrennstoff zu Scheitholz
rieselfähige Hackschnitzel als Komplementärbrennstoff zu Pellets
Räucherspäne
Tierstreu
Fallschutz auf Spielplätzen
Veredelung von Wein und Whiskey
Pilzsubstrat
Papier-/ Zellstoff
Holzwerkstoffe
Dämmstoffe
Halberzeugnis
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Folie 11
Warum effiziente Hackschnitzeltrocknung?
bezahlbarer Qualitätsbrennstoff für Wärme- und
Stromerzeugung in Anlagen bis 1000 kWth
Erhöhung der Wettbewerbsfähigkeit von
Holzhackgutfeuerungen zu Pellet- oder Gasfeuerungen
Etablierung eines institutionellen Handels mit
Qualitätshackschnitzeln für kleine bis mittlere Feuerungen
Regionale Rekrutierung, Veredelung von und Belieferung mit
Qualitätshackschnitzeln
Erhöhung der Materialeffizienz von Restholz durch
Trocknung mit überschüssiger Wärme statt Substanzverlust
durch biologische Trocknung oder Trocknung im Feuerraum
Weitere Infos siehe www.holzwaermeplus.de
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Folie 12
Grundlegende Trocknungsprinzipien
1. Trocknung mit Substanzverlust
• natürliche / biologische Lagertrocknung
• Technische Trocknung im Feuerraum
2. Techn. Trocknung im Transportbehälter (ruhendes Trockengut)
• Flächentrockner (vertikale Luftführung von unten nach oben)
• Mobiltrockner (horizontale Luftführung von innen nach außen)
3. Techn. Durchlauftrocknung (bewegtes Trockengut), u. a.
•
Bandtrockner
•
Schachttrockner
•
Trommeltrockner
•
Schubwendetrockner / Schneckentrockner
Weitere Infos siehe Energie aus Pflanzen 4/2013, S. 28-33
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Folie 13
Hackschnitzel-Trockenvlies (Produktionsanlage)
pro m3 Hackschnitzel werden 0,5 m2 Schutzvlies benötigt .
TOPTEX Schutzvlies ist wasserabweisend und atmungsaktiv
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Folie 14
Fremdenergiefreie Hackguttrocknung
Quelle: Fremdenergiefreie Hackguttrocknung. Dr.-Ing. Joachim Brummack
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Folie 15
Hackreisig-Trocknung (Quelle: VORREITER, L., 1943: Holzabfallwirtschaft)
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Folie 16
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Kondenstrocknung
Quelle: www.heutrocknung.at
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Folie 17
Hackschnitzel-Trommeltrockner
Foto: Georg Krämer, 2006
Fotos: Georg Krämer, 2006
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Folie 18
Hackschnitzel-Schneckentrockner (Versuchsanlage)
Eingang
(Input)
Ausgang
(Output)
Fotos: KRÄMER, 2006, Quelle: Heise / Krämer / S & Ü Hydraulik- und Maschinenbau GmbH
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Folie 19
Schubwendetrockner
Foto: KRÄMER, 2007 / Quelle: RIELA
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Folie 20
Silotrockner
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Folie 21
Mobiltrockner
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Folie 22
Flächentrockner (Transportbehälter mit vertikaler Belüftung)
w40
Trockenkamine
• Trockendauer ↑ ↑ ↑
w15
Kondensschicht
• Trockenkapazität ↓ ↓ ↓
• Spezifische Energie in kWh / kg ↑ ↑ ↑
w5
• Übertrocknung auf w << 10%, da
gewünschte Endfeuchte nicht mgl.
• Wirtschaftlichkeit ↓ ↓
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Folie 23
IST-Trocknungssituation 1 an der Biogasanlage
Wärmetauscher /
Ventilator / FU
HS = Hackschnitzel
SCH = Scheitholz
1
2
3
4
H
S
H
S
H
S
H
S
w10
w40
w25
w30
Holzhackgut (Anfangsfeuchte, Partikelgröße, Schüttdichte)
ungleicher Luftvolumenstrom; zuerst wird 1, dann 3, 4, 2 begünstigt
Trocknerwechsel abhängig von logistischen Vorgaben durch z. B.
Fahrverbote, Wochenende, Nachtzeit
Sichtprüfung (keine dunklen Flecken mehr) und
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Folie 24
IST-Trocknungssituation 2 an der Biogasanlage
Wärmetauscher /
Ventilator / FU
HS = Hackschnitzel
SCH = Scheitholz
1
2
3
4
H
S
S
C
H
H
S
H
S
w40
w40
w40
w40
gleiches Holzhackgut (Anfangsfeuchte, Partikelgröße, Schüttdichte)
zeitgleicher Trocknungsbeginn
geringerer Widerstand bei 2, weniger Luftvolumenstrom bei 1, 3, 4
Trocknen als unreflektierte Wärmenutzung
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Folie 25
Mobiltrockner (Transportbehälter mit horizontaler Belüftung)
Prüfergebnis und weitere Infos siehe
www.ibt-kraemer.de/mobiltrockner.html
Gleichmäßige Trocknung von w54 auf w21 in 45 h bei 138 kW + 8865 m³/h Volumenstrom
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Folie 26
Effiziente Trocknungssituation 1 an der Biogasanlage
Wärmetauscher /
Ventilator / FU
HS = Hackschnitzel
SCH = Scheitholz
1
2
3
4
H
S
H
S
H
S
H
S
w15
w15
w15
w15
diverses Holzhackgut (Anfangsfeuchte, Partikelgröße, Schüttdichte)
zeitgleicher Trocknungsbeginn
gleicher Luftvolumenstrom
Effiziente und schnellere Trocknung nach Zeit und nach Takt
(z. B. alle 48 h) durch geringeren Luftwidertand bei gleicher Energie
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Folie 27
Effiziente Trocknungssituation 2 an der Biogasanlage
Wärmetauscher /
Ventilator / FU
HS = Hackschnitzel
SCH = Scheitholz
1
2
3
4
5
S
C
H
S
C
H
H
S
H
S
H
S
w18
w18
w15
w15
w15
Erweiterung der Trockenkapazität bei gleichem Energieverbrauch
zeitgleicher Trocknungsbeginn + gleicher Luftvolumenstrom
Trocknen nach Zeit und nach Takt (z. B. alle 48 h)
Scheitholztrocknung mit reduziertem Luftvolumenstrom
nach Zeit und Takt (z. B. alle 6 Tage)
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Folie 28
Direktvergleich Mobiltrockner - Hakenliftcontainer
Quelle: Mobiltrockner –Prüfergebnisse + Direktvergleich www.ibt-kraemer.de/mobiltrockner.html
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Folie 29
Prüfen der Produktqualität
a) Prüfung jeder Charge:
• an bestimmten Kontrollpunkten (EN 15234-4), z.B. Wassergehalt
nach Trockenprozess oder Partikelgröße nach Siebung
• ab Fertiglager oder vor Auslieferung (Endkontrolle)
b) kontinuierliche Prüfung des Produktionsprozesses, z.B. Trockenklima
c) Prüfung von Zufallsstichproben (Prüfplan)
EN 14778:
Probenahme
EN 15149-1: Bestimmung der Partikelgrößenverteilung
-Rüttelsieb ab Loch-Ø ≥ 3,15 mm (HACKER / HANDSIEB)
EN 15103:
Schüttdichte bei w=20%; (50 Liter Eimer / HÄNGEWAAGE)
EN 14774-2: Bestimmung des Wassergehaltes (DARROFEN)
EN 14775:
Bestimmung des Aschegehaltes (ERFAHRUNGSWERT)
EN 14918:
Bestimmung des Heizwertes (LITERATURWERT)
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Folie 30
Kriterien zum Trocknervergleich
Holzart und Holzqualität
Partikelgrößenverteilung
Holzanfangs- und -endfeuchte bzw. Wasserverdunstungsmenge
Heizleistung [kW]
Zulufttemperatur [°C]
Luftvolumenstrom [m³/h]
Trockendauer [h]
realistische Trockenkapazität pro Charge und pro Jahr
spezifischer Energieverbrauch pro Liter Wasserverdunstung
Trocknungsqualität: mittlere Endfeuchte und Streuung
spezifische Kosten pro Volumen oder Tonne trockenes Holz
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Folie 31
Wirtschaftlichkeitsvergleich
+ jährliche Abschreibung auf Investitionskosten (n = 8)
+ Reparaturkosten (2% auf Investitionskosten pro Jahr)
+ Finanzierungskosten (ca. 1/2 Investitionskosten x 4,00 % Zins)
+ Stromkosten pro Jahr
+ Wärmekosten pro Jahr
+ Transportkosten pro Jahr
+ Ladekosten pro Jahr
= Trockenkosten pro Jahr
./. m³ oder t trockenes Holzhackgut pro Jahr
= spezifische Trocknungskosten pro m³ oder t trockenes Holzhackgut
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Folie 32
Trocknungskosten: 0,001 €/kWhth und 0,005 €/kWhel
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Folie 33
Trocknungskosten: 0,06 €/kWhth und 0,18 €/kWhel
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Folie 34
Materialeffizienz durch Trocknung
Eigenschaften
Feuchtes Holzhackgut
Trockenes Holzhackgut
Differenz
Wassergehalt W
w43
w15
Holzfeuchte U
u75,4
u17,6
Schüttdichte
298,30 kg/m³
212,77 kg/m³
Unterer Heizwert
2,68 kWh/kg
4,34 kWh/kg
+1,66 kWh/kg
Masse
1000,00 kg
670,47 kg
-329,53 kg
Volumen
3,352 m³
3,151 m³
-0,201 m³
Wärmemenge
2.680 kWh
2.910 kWh
+210 kWh
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Folie 35
…. Ausblick
Holzhackgut kann durch Trocknen und Sieben homogenisiert und sowohl stofflich
als auch energetisch (universell) hochwertig verwendet werden, z.B. für
Fallschutz, Räuchern, Pilzsubstrat, Tierstreu, Reithallen usw.
alle Holzarten können verwendet werden
trockene Feinanteile können brikettiert werden
trockenes fraktioniertes Grobhackgut + kleine Holzbriketts eignen sich für
störungsarmen Betrieb von Holzgas-BHKWs oder als Anmachholz für
Scheitholzfeuerungen
Feines trockenes gesiebtes Holzhackgut (P16A) eignet sich als Konkurrenz- oder
Komplementärbrennstoff zu Pellets in privaten Kleinfeuerungen
Sortiergewinne bei Rohholzeinkauf möglich
Hochwertige Erzeugung von Qualitäts-Holzhackgut aus unterschiedlichen
Rohholzqualitäten möglich durch Homogenisieren (= Trocknen + Sieben)
Großtechnisch homogenisiertes Holzhackgut ist mehr als ein Deckungsbeitrag zu
Ernte- oder Durchforstungskosten
Wer zuerst die Hand am Rohstoff hat, entscheidet über dessen Verwertungsweg
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Folie 36
…. Ausblick
Hacken
regionale Beschaffung, Aufbereitung und
Verwertung diverser Rohholzsortimente
von der Fläche
in Mobiltrockner
diverse
Großheiz.
(kraft)werke
Transport
Rohholzsortimente
im Mobiltrockner
Holzgas
Contractinganl.
Kleinfeuerungen
Stoffl. Nutzung
Sieben
fein / grob
Brikettanteil
Premium-HS
Gasholz
Trocknung
Transport
im Mobiltrockner
mit überschüssiger Wärme
im Mobiltrockner
zur Holzhackgutfeuerung
Transport
im Mobiltrockner
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Folie 37
…. Ausblick
Infoveranstaltungen in 2014: Holzhackgut als Marktchance
Planung von Brennholztrocknern (Scheitholz + Holzhackgut)
Vergleich von Brennholztrocknern als Kaufentscheidung
Funktionstest und Leistungsprüfung von Brennholztrocknern
2-tägige Schulung zur Qualitätssicherung von Holzhackgut
2-tägige Schulung zur Trocknung von Holzhackgut + Scheitholz
Beratung zur Trocknung + Qualitätsprüfung von Holzhackgut
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Folie 38
Diese Informationsveranstaltung wurde unterstützt durch
• DLG e. V.
• MEMMERT GmbH + Co. KG
• RETSCH GmbH
• HolzWert GmbH & Co. KG
• BioWärmeRhön GmbH & Co. KG
• Institut für Brennholztechnik IBT- Krämer
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Folie 39
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im Maßstab 1:5 in Halle 18 B 18
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