in trockenen Tüchern?! Trocknung und Lagerung von ... - Agritechnica

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in trockenen Tüchern?! Trocknung und Lagerung von ... - Agritechnica

Rohholzsortiment

Alles in trockenen Tüchern?!

Trocknung und Lagerung von

Holzhackgut und was zu beachten ist.

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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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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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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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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Brennholz / Energieholzeinsatz in privaten Haushalten (2010) in Festmeteräquivalent

Scheitholz/Wald

21,935

Scheitholz/Garten

Landschaftspflegeholz

Rinde

Schnittholzreste Sägewerk

Schnittholzreste Altholz

Holzbriketts

Pellets

Hackschnitzel

Späne/Sägemehl

Sonstiges

1,937

0,698

1,842

0,841

2,016

1,426

1,627

0,171

0,038

1,388

trocken + gesiebt + lieferfähig

0 5 10 15 20 25

Quelle: MANTAU (2012): Energieholzverwendung in privaten Haushalten im Jahr 2010

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Preis-Index Deutschland zu Energieholzhackschnitzeln aus Waldholz

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Quelle: www.carmen-ev.de

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Kraft-Wärme-Restholz-Kopplung

(> 50% des gesamten Rohholzes)

KWK **

** Kraft-Wärme-Kopplung

* Trocknung von Sägemehl und Hackschnitzel im Wechsel

Kraftstoff

Strom

Wärme

Hacken Trocknen* Sieben Hackschnitzel

energetisch

Überkorn

Feinanteil

Hackschnitzel

stofflich /

chemisch

Mahlen

Pressen

Briketts

Sägemehl

Rinde / Splitter

Sieben

Scheitholz

Rinde /

Splitter

Sägen /Spalten Sieben Trocknen

Chemische Produkte

Kompost, Mulch

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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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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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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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Hackschnitzel-Trockenvlies (Produktionsanlage)

pro m 3 Hackschnitzel werden 0,5 m 2 Schutzvlies benötigt .

TOPTEX Schutzvlies ist wasserabweisend und atmungsaktiv

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Fremdenergiefreie Hackguttrocknung

Quelle: Fremdenergiefreie Hackguttrocknung. Dr.-Ing. Joachim Brummack

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Hackreisig-Trocknung (Quelle: VORREITER, L., 1943: Holzabfallwirtschaft)

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Kondenstrocknung

Quelle: www.heutrocknung.at

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Hackschnitzel-Trommeltrockner

Foto: Georg Krämer, 2006

Fotos: Georg Krämer, 2006

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Hackschnitzel-Schneckentrockner (Versuchsanlage)

Eingang

(Input)

Ausgang

(Output)

Fotos: KRÄMER, 2006, Quelle: Heise / Krämer / S & Ü Hydraulik- und Maschinenbau GmbH

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Schubwendetrockner

Foto: KRÄMER, 2007 / Quelle: RIELA

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Silotrockner

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Mobiltrockner

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Flächentrockner (Transportbehälter mit vertikaler Belüftung)

w40

Trockenkamine

w15

w5

Kondensschicht

• Trockendauer ↑ ↑ ↑

• Trockenkapazität ↓ ↓ ↓

• Spezifische Energie in kWh / kg ↑ ↑ ↑

• Übertrocknung auf w


IST-Trocknungssituation 1 an der Biogasanlage

Wärmetauscher /

Ventilator / FU

1 2 3 4

HS = Hackschnitzel

SCH = Scheitholz

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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IST-Trocknungssituation 2 an der Biogasanlage

Wärmetauscher /

Ventilator / FU

1 2 3 4

HS = Hackschnitzel

SCH = Scheitholz

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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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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Effiziente Trocknungssituation 1 an der Biogasanlage

Wärmetauscher /

Ventilator / FU

1 2 3 4

HS = Hackschnitzel

SCH = Scheitholz

H

S

H

S

H

S

H

S

diverses Holzhackgut (Anfangsfeuchte, Partikelgröße, Schüttdichte)

zeitgleicher Trocknungsbeginn

gleicher Luftvolumenstrom

w15 w15 w15 w15

Effiziente und schnellere Trocknung nach Zeit und nach Takt

(z. B. alle 48 h) durch geringeren Luftwidertand bei gleicher Energie

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Effiziente Trocknungssituation 2 an der Biogasanlage

Wärmetauscher /

Ventilator / FU

1 2 3 4

5

HS = Hackschnitzel

SCH = Scheitholz

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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Direktvergleich Mobiltrockner - Hakenliftcontainer

Quelle: Mobiltrockner –Prüfergebnisse + Direktvergleich www.ibt-kraemer.de/mobiltrockner.html

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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:

EN 14918:

Bestimmung des Aschegehaltes (ERFAHRUNGSWERT)

Bestimmung des Heizwertes (LITERATURWERT)

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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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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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Trocknungskosten: 0,001 €/kWhth und 0,005 €/kWhel

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Trocknungskosten: 0,06 €/kWhth und 0,18 €/kWhel

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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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…. 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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…. Ausblick

diverse

Rohholzsortimente

Hacken

von der Fläche

in Mobiltrockner

regionale Beschaffung, Aufbereitung und

Verwertung diverser Rohholzsortimente

Transport

im Mobiltrockner

Großheiz.

(kraft)werke

Sieben

fein / grob

Brikettanteil

Premium-HS

Gasholz

Holzgas

Contractinganl.

Kleinfeuerungen

Stoffl. Nutzung

Trocknung

im Mobiltrockner

mit überschüssiger

Wärme

Transport

im Mobiltrockner

zur Holzhackgutfeuerung

Transport

im Mobiltrockner

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…. 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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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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Vielen Dank für Ihr Interesse !

Besichtigen Sie unseren Mobiltrockner

im Maßstab 1:5 in Halle 18 B 18

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