Holzbrennstoffe - Axpo-Holz

Brennstofftechnische Eigenschaften
Gleichung 5
Gemäss Gleichung 5 kann nur der im Holz vorhandene Kohlenstoff oxidiert werden. Obwohl
in einigen Publikationen gegensätzlich dargestellt, kann der Wasserstoff bei der Oxidation
keine Energiemengen liefern, da er schon vollständig oxidiert ist, d.h. die Oxidationsstufe +1
besitzt. Auch trägt der brennstoffeigene Sauerstoff nichts zur Oxidation bei, da der Sauerstoff
bereits vollständig reduziert, also in der Oxidationsstufe -2, vorliegt. Dass in Biomassen
ausser Kohlenstoff und Wasserstoff auch erhebliche Mengen an gebundenem Sauerstoff
enthalten sind, ist der Grund, warum Holz und andere pflanzliche Biobrennstoffe im
Vergleich zu Kohle oder Mineralölen einen deutlich geringeren Heizwert haben. Ein Teil der
Kohlenwasserstoffverbindungen liegt im Holz also bereits partiell oxidiert vor. Während
Steinkohle einen Heizwert von 30 MJ/kg und Heizöl einen Heizwert von 43 MJ/kg hat, liegt
der Heizwert von absolut trockenem Holz je nach Holzart nur zwischen 18.0 und 18.8 MJ/kg.
Die niedrigen Heizwerte zeigen Laubhölzer insbesondere Erle, Pappel und Weide, während
der maximale Heizwert von 18.8 MJ/kg von Nadelhölzern erreicht wird aufgrund eines
erhöhten Gehaltes an Harzen und Ölen.
Der Heizwert des Holzes ist also nur wenig von der Holzart abhängig und wird stattdessen
fast ausschliesslich vom Wassergehalt beeinflusst. Zwischen dem Wassergehalt und dem
Heizwert besteht ein linearer Zusammenhang, so dass über eine Messung des
Wassergehaltes eine Aussage zum Heizwert des Holzes gemacht werden kann. Ebenso
kann auch mittels einer Wassergehaltsbestimmung bei der Anlieferung des Holzes die dem
Holzkraftwerk zugeführte Energiemenge abgeschätzt werden. Für die Berechnung des
Heizwertes aus dem Wassergehalt kann Gleichung 6 verwendet werden.
Gleichung 6
Dabei ist der Heizwert des Frischholzes in MJ/kg mit dem Wassergehalt w. ist
der Heizwert des Holzes im wasserfreien, absolut trockenen Zustand. Der Faktor 2.44 leitet
sich aus der Wärmeenergie (2441 kJ/kg) ab, die pro Anteil Wasser für die Aufheizung des
Wassers von 25°C bis zur Verdampfung und für die Verdampfung aufgebracht werden muss.
In Abbildung 10 wurde der mit Gleichung 6 berechnete Heizwert mit zunehmendem
Wassergehalt dargestellt. Hierbei wurde ein atro-Heizwert von 18.5 MJ/kg zugrunde gelegt.
Auf der mit zunehmendem Wassergehalt linear abnehmenden Heizwertgeraden sind
folgende Abschnitte besonders relevant: Trockenes Altholz mit einem Wassergehalt von 7%,
wie beispielsweise Bauteile und Möbel aus beheizten Innenräumen, hat einen Heizwert 17
MJ/kg. Luftrockenes Holz mit einem Wassergehalt von 15% hat einen Heizwert von ca. 15
MJ/kg. Frischholz mit einem Wassergehalt von 50% hat einen Heizwert von 8 MJ/kg. Ab
einem Heizwert von 6 MJ/kg ist eine selbstgängige Verbrennung nicht mehr möglich. Diese
Dr.-Ing. Markus Franz | Holzbrennstoffe 19