Holzhackschnitzel - Bereitstellung

Die Holzhackschnitzel werden meist aus naturbelassenen Hölzern (beispielsweise Waldrestholz oder Energierundholz) mit unterschiedlichen Aufbereitungsschritten (Hacken, Trocknen, Sieben, Lagern, etc.) produziert. Entsprechend weit streut die Brennstoffqualität. Die folgenden Bilder zeigen Holzhackschnitzel zunächst mit hoher Qualität und dann mit abnehmender Qualität, d. h. mit mehr Rindenanteil, Feingehalt, Nadeln und ungleichförmigeren Kantenlängen.

Hochwertige Holzhackschnitzel aus Energierundholz ohne Rinde und ohne Feinanteil

Hochwertige Holzhackschnitzel aus Energierundholz

Hochwertige Holzhackschnitzel aus Waldrestholz mit sehr geringem Rinden- und Nadelanteil

Hochwertige Holzhackschnitzel aus Waldrestholz

Holzhackschnitzel aus Waldrestholz mit Nadeln und Rinde

Holzhackschnitzel aus Waldrestholz

Holzhackschnitzel aus Kurzumtriebspappel mit Rinde und Feinanteil

Holzhackschnitzel aus Kurzumtriebspappel

Holzhackschnitzel aus Waldrestholz (Laubholz) mit vielen sehr groben Partikeln

Holzhackschnitzel aus Waldrestholz

Nasse und vermoderte Holzhackschnitzel aus der Deckschicht einer Lagermiete

Nasse und vermoderte Holzhackschnitzel

Schredderholz aus Grünschnitt mit hohem Anteil and Nadeln, Laub, Rinde und Mineralboden

Schredderholz aus Grünschnitt

Herstellung (Rohmaterialien / Hacken)

Holzhackschnitzel fallen als Koppelprodukt bei der Holzernte im Wald, bei der Durchforstung oder bei der Aufarbeitung von Windwurfflächen und Käferholz an. Gehackt werden meist Resthölzer, die nicht für die stoffliche Holznutzung (z. B. Holzbau, Möbelindustrie) geeignet sind. Daneben werden Holzhackschnitzel aus Reststoffen der Säge- und der holzverarbeitenden Industrie sowie aus Resthölzern der Landschaftspflege, bei der Pflege von Verkehrswegen und Stromtrassen und im urbanen Bereich, z. B. bei der Park- und Grünflächenpflege, produziert. Darüber hinaus können schnellwachsende Baumarten auf Ackerflächen, sogenannten Kurzumtriebsplantagen, zur Produktion von Holzhackschnitzel angebaut werden. Für den Einsatz in größeren Biomasseheiz(kraft)werken mit entsprechender Genehmigung kommen auch Alt- und Gebrauchthölzer zum Einsatz.

Ein Holzpolter aus Waldrestholz, bestehend aus gebogenen, krummen Laubholzstücken..

Holzpolter aus Waldrestholz (Laubbäume)

Ein Holzpolter aus Waldrestholz (dünne Fichtenkronen aus einer Durchforstung) am Waldrand.

Holzpolter aus Waldrestholz (Fichtenkronen)

Polter aus Waldrestholz aus angetrockneten Fichtenkronen mit hohem Anteil Nadeln, Rinde.

Polter aus Waldrestholz aus angetrockneten Fichtenkronen

Eine Kurzumtriebsplantage auf einer Ackerfläche ist im Winter und bei blauem Himmel zu sehen. Die unbelaubten Bäume stehen in Reihe.

Kurzumtriebsplantage im Winter

Eine Kurzumtriebsplantage wird mit Hilfe eines Vollernters geerntet. Neben dem Vollernter fährt ein Schlepper mit einem Transportcontainer (Anhänger), in welchen die Brennstoffe über einen Gebläseaustrag gefördert werden.

KUP-Ernte mit Vollernter im Winter

Der eigentliche Verfahrensschritt „Hacken“ ist i. d. R. zeitlich von der jeweiligen Erntemaßnahme entkoppelt. Holzhackschnitzel werden dabei per Definition mit scharfen Schneidwerkzeugen in Hackern zerkleinert. Dadurch unterscheiden sie sich vom sogenannten „Schredderholz“, welches mit stumpfen Werkzeugen „zertrümmert“ wird. Zum Einsatz kommen in Bayern meist leistungsstarke mobile Trommelhacker, zu gewissen Anteilen aber auch Scheibenrad- und Schneckenhacker. Gehackt wird häufig direkt an dem Ort, an dem das Holz anfällt oder vorkonzentriert wird, z. B. an der Waldstraße oder am Biomassehof.

Hackschnitzelproduktion an der Waldstraße mit einem Trommelhacker

Hackschnitzelproduktion an der Waldstraße

Hackschnitzelproduktion im Wald mit einem Trommelhacker

Trommelhacker im Wald

Blick in die Trommel eines offenen Trommelhackers mit frontal spiralig versetzten Messern.

Blick in eine Hackertrommel

Holzhackschnitzel aus einem Trommelhacker transportiert ein Förderband in einen Container

Hackschnitzelaustrag mittels Förderband

Die Prozesskette kann die Brennstoffqualität positiv oder negativ beeinflussen, beispielsweise durch:

  • Auswahl des Rohmaterials
  • Auswahl von Ernte- und Bringungsverfahren
  • Vortrocknung des Holzes, z. B. als Holzpolter im Wald
  • Auswahl der Hackmaschine und der Maschineneinstellungen
  • Saubere Arbeitsweise in der gesamten Prozesskette
  • Erfahrungsgrad des Maschinenführers bzw. der Maschinenführerin

Frische Waldhackschnitzel weisen typischerweise Wassergehalte um ca. 50 % auf und müssen für die Anwendung in kleinen und mittelgroßen Anlagen getrocknet werden. Auch der Aschegehalt, der Heizwert, die chemische Brennstoffzusammensetzung, der Feinanteil oder der Anteil an überlangen Partikeln hängt maßgeblich vom Rohstoff ab. Einfluss hat hier die Baumart, vor allem aber der Anteil an Rinde, feinen Ästen, Blättern, Nadeln oder Anhaftungen von Mineralboden.

Die Wahl der Hackmaschine und die verwendeten Maschineneinstellungen beeinflussen den Brennstoff. Die Beschaffenheit der Holzhackschnitzel (Korngröße, Form, Feingehalt, Rauigkeit, etc.) hängt vom Aufbau des Schneidaggregats sowie von der voreingestellten Schnittweite, der Messerschärfe oder dem Austragssystem ab. Beim Bedienen der Maschine kommt es nicht zuletzt auch auf den persönlichen Erfahrungsgrad an.

Eine nachhaltige Produktion von Holzhackschnitzeln aus Waldholz sollte immer die Belange des Waldschutzes mit berücksichtigen. Beispielsweise ist bei der Lagerung des unzerkleinerten „Hackholzes“ im Wald die Gefahr von Borkenkäfervermehrung zu beachten. Die anschließende Weiterverarbeitung sollte außerhalb der Vogelbrutzeiten erfolgen. Außerdem sollte der Nährstoffhaushalt der Bestände über den Nutzungszyklus ausgeglichen sein.

Holzzuwachs in bayerischen Wäldern

Aufbereitung (Siebung / Trocknung)

Vor allem für kleine Feuerungen unter 100 kW ist die Brennstoffqualität von Holzhackschnitzeln häufig nicht ausreichend, um eine emissionsarme und störungsfreie Verbrennung zu gewährleisten. Abhilfe kann eine mechanische Siebung oder eine technische Trocknung schaffen.

Die Siebung von Holzhackschnitzeln findet meist mit stationären oder mobilen Siebanlagen an Biomassehöfen statt. Dabei kommen vor allem Trommel-, Stern- und Schwingsiebe zum Einsatz. Vorteil der Siebung ist, dass mit dem Abtrennen des Feinanteils gleichzeitig auch der Aschegehalt im verbleibenden Brennstoff sinkt und dass die Überlängen im Brennstoff verringert werden. Die Siebung gewährleistet einen definierten und gleichförmigen Brennstoff, der v. a. für kleine Holzhackschnitzelkessel benötigt wird. Gleichzeitig nimmt durch die Siebung der Anteil an verbrennungskritischen chemischen Inhaltsstoffen (maßgeblich für Emissionen, Schlackebildung oder Korrosion) ab. Diese finden sich vor allem in der grünen Biomasse (Nadeln, Blätter), in der Rinde oder in Verunreinigungen der Brennstoffe durch Bodenmaterial.

Eine stationäres, grünes Sternsieb in einer Lagerhalle eines Biomassehofes ist zu sehen.

Stationäres Sternsieb

Das Sterndeck eines stationären Sternsiebs; die Sterne sind parallel zueinander angeordnet

Sterndeck eines Sternsiebs

Ein stationäres, blaues Schwingsieb siebt Hackschnitzel. Im Vordergrund die Siebfläche.

Schwingsieb

Ein mobiles, rotes Trommelsieb siebt Holzhackschnitzel. Im Vordergrund der Siebaustrag.

Trommelsieb

Bei der technischen Trocknung spielt in der Praxis vor allem die Satztrocknung, d. h. die Trocknung unbewegter Brennstoffe, wie sie in mobilen Trocknungscontainern stattfindet, eine große Rolle. Daneben kommen auch kontinuierlich laufende Band-, Trommel- und Wälzbetttrockner zum Einsatz, bei denen der Brennstoff in Bewegung ist. Unabhängig von der Trocknungsart erfolgt die technische Trocknung von Holzhackschnitzeln häufig unter Zufuhr von erwärmter Luft (z. B. Abwärme aus Biogasanlagen). Im Gegensatz zu natürlichen Trocknungsprozessen, beispielsweise bei der Lagerung im Holzpolter oder im Haufwerk, kann bei der technischen Trocknung ein niedriger Wassergehalt im Brennstoff sicher eingehalten werden. Eine Übertrocknung, d. h. ein Wassergehalt nahe 0 %, ist zu vermeiden.

Qualität / Normen

Kleine bis mittelgroße Holzhackschnitzelfeuerungen benötigen für eine effiziente und emissionsarme Verbrennung eine definierte und gleichbleibende Brennstoffqualität. Nur durch das aufeinander abgestimmte Zusammenspiel von Anlagentechnik, Benutzerverhalten und Brennstoffeigenschaften kann ein optimaler Betrieb gewährleistet werden.

Die Qualität von biogenen Festbrennstoffen wird mithilfe internationaler Normen beschrieben. Für Holzhackschnitzel zur Verwendung in kleinen bis mittelgroßen Feuerungen gilt die DIN EN ISO 17225-4. Sie ist für Anlagen < 1 MW zu empfehlen. Die DIN EN ISO 17225-4 ersetzt vorherige Normen wie z. B. die Ö-Norm M7133 oder die DIN EN 14961-4. Für größere Anlagen > 1 MW können auch die allgemeinen Spezifikationen der DIN EN ISO 17225-1 angewendet werden. Zukünftig wird es für größere und zum Teil industrielle Anwendungen eine eigenständige Norm geben (DIN EN ISO 17225-9).

In der DIN EN ISO 17225-4 werden vier hochwertige Produktspezifikationen (Klasse A1 bis B2) definiert, für die relativ genaue Anforderungen an den Wassergehalt, die Partikelgrößenverteilung, den Aschegehalt oder die chemische Zusammensetzung festgelegt sind. Daneben werden geeignete Rohmaterialien definiert. Hierbei handelt es sich vornehmlich um naturbelassenes, chemisch unbehandeltes Holz. Kesselhersteller, Holzhackschnitzelproduzenten und Brennstoffkunden können sich an den Vorgaben aus der DIN EN ISO 17225-4 orientieren, um den am besten geeigneten Brennstoff für die jeweilige Feuerung zu definieren, zu produzieren oder zu erwerben. Die Verwendung der DIN EN ISO 17225-4 erfolgt freiwillig, eine gesetzlich verankerte Verpflichtung besteht nicht.

Brennstoffspezifikationen für Holzhackschnitzel nach DIN EN ISO 17225-4 (Neufassung vom Juni 2021 – Auszug)
QualitätsklasseEinheitA1A2B1B2
Herkunft nach
DIN EN ISO 17225-1
1.1.1 Vollbäume ohne Wurzelna
1.1.3 Stammholz
1.1.4 Waldrestholz
1.2.1 Chemisch unbehandelte
Holzrückstände
1.1.1 Vollbäume ohne Wurzelna
1.1.3 Stammholz
1.1.4 Waldrestholz
1.2.1 Chemisch unbehandelte
Holzrückstände
1.1 Wald- und Plantagenholz und anderes
naturbelassenes Holzb
1.2.1 Chemisch
unbehandelte
Holzrückstände
1.2 Restholz aus der Industrie
1.3.1 Gebrauchtholz, chem. unbehandelt
Wassergehalt%≤ 25
Werte kleiner 10 % müssen angegeben werden
> 25 und ≤ 55
Wertebereich muss angegeben werden
≤ 35
Werte kleiner 10 % müssen angegeben werden
> 15 und ≤ 55
Wertebereich muss angegeben werden
Aschegehalt%, wf≤ 1,5≤ 1,5≤ 3,0≤ 3,0
Partikelgrößenklassemmsiehe nachfolgende Tabellesiehe nachfolgende Tabellesiehe nachfolgende Tabellesiehe nachfolgende Tabelle
wf – wasserfrei
aohne Klasse 1.1.1.3 (Kurzumtriebsplantagenholz), falls der Brennstoff von belasteten Flächen stammt
bohne die Klassen 1.1.5 (Stümpfe/Wurzeln) und 1.1.6 (Rinde)

Partikelgrößenklassen für Holzhackschnitzel nach DIN EN ISO 17225-4 (Neufassung vom Juni 2021 – Auszug)
GrößenklasseHauptfraktionGrobanteilMaximale LängeFeinanteil
≥ 60 %, mm%, mmmm% ≤ 3,15 mm
P16s3,15 ≤ P ≤ 16≤ 6 % > 31,5≤ 45≤ 15 %
P31s3,15 ≤ P ≤ 31,5≤ 6 % > 45≤ 120≤ 10 %
P45s3,15 ≤ P ≤ 45≤ 10 % > 63≤ 200≤ 10 %
P163,15 ≤ P ≤ 16≤ 6 % > 31,5Wert anzugebenAnzugeben auf F-Klassen
P313,15 ≤ P ≤ 31,5≤ 6 % > 45""
P453,15 ≤ P ≤ 45 ≤ 10 % > 63""
P633,15 ≤ P ≤ 63≤ 10 % > 100""
Feingehaltsklassen F (Anteil an Partikeln ≤ 3,15 mm in %)
F02≤ 2 %
F05≤ 5 %
F10≤ 10 %
F15≤ 15 %
F20≤ 20 %
F25≤ 25 %
F30≤ 30 %
F30+> 30 % (Maximalwert ist anzugeben)

Um den Kauf hochwertiger Holzhackschnitzel für private und kommunale Kunden ohne forstlichen Hintergrund und ohne eigene Qualitätsüberwachung zu vereinfachen, wurden Gütesiegel geschaffen, wie z. B. das ENplus-Zertifikat für Holzhackschnitzel.

Lagerung

Die Lagerung von Holzhackschnitzeln ist ein regelmäßiger und wichtiger Bestandteil der Bereitstellungskette. Sie dient vor allem dem zeitlichen Ausgleich zwischen dem Anfall des Brennstoffs und dessen Verbrauch. Daneben bietet die Lagerung eine Möglichkeit zur natürlichen Trocknung der Holzhackschnitzel.

Das Bild zeigt Haufwerk von Waldhackschnitzeln bei Sonnenschein, welches konisch auf einem Lagerplatz im Wald aufgeschüttet ist. Die Lagerung findet unter freiem Himmel du ohne Abdeckung statt. Das Haufwerk ist über 5 m hoch. Im Hintergrund sind Bäume und ein blauer Himmel zu sehen.

Lagerplatz im Wald

Das Bild zeigt Ausschnitte von Haufwerk gelagerter Holzhackschnitzeln aus dem Kurzumtrieb. Die Brennstoffe sind unter freiem Himmel ohne Abdeckung gelagert. Diese machen die unteren zwei Drittel des Bildes aus. Im Hintergrund ist eine Lagerhalle des TFZ zu sehen.

Hackschnitzellagerung am TFZ

Das Bild zeigt vier Lagerhaufwerke von Holzhackschnitzeln, die auf einem Lagerplatz im Wald in Reihe aufgeschüttet sind. Alle Haufwerke sind mit einer grünlichen Vliesabdeckung vollständig abgedeckt. Rechts daneben sind Holzpolter aus Waldrestholz zu sehen (Fichtenkronen) die mit einer Folie auf Papierbasis abgedeckt sind. Im Hintergrund ist ein Waldbestand aus Nadelbäumen sichtbar.

Lagerversuch des TFZ

Das Bild zeigt Holzhackschnitzel, die in einer Lagerhalle aufgeschüttet sind. Die Schüttung ist mehrere Meter hoch und geht fast bis an die Decke der Halle. Im Vordergrund sind die Brennstoffe zu sehen. Die Rückwand der Lagerhalle ist im Hintergrund zu sehen. Die Hackschnitzel sind an dieser Wand aufgeschüttet.

Lagerhalle

Sie findet sowohl im Freien als auch unter Dach, d. h. in offenen oder geschlossenen Lagerhallen statt. Stellenweise werden luftdurchlässige Vliese verwendet, um die Wiederbefeuchtung des Brennstoffs durch Niederschlag zu vermeiden. Gelagert wird sowohl auf unbefestigten als auch auf befestigten Plätzen. In der Praxis werden dabei eine Vielzahl unterschiedlicher Lagervarianten (z. B. Haufwerksgröße, -ausformung, etc.) beobachtet.

Bei der Lagerung frischer Holzhackschnitzel kommt es zu einer starken Erwärmung im Haufwerk. Diese Erwärmung wird durch biologische Abbauprozesse der vorhandenen Mikroorganismen, z. B. durch Bakterien und Pilze, hervorgerufen. Dabei geht Trockenmasse, d. h. Brennstoff verloren. Gleichzeitig kommt es zur Trocknung. Die Trockenmasseverluste können im Bereich von 0,4 bis zu (im Extremfall) 4,5 % pro Monat liegen. Die Abbaurate wird u. a. durch den Anteil von nährstoffreichem Feinmaterial und Grünmasse (Blätter, Nadeln), aber auch durch einen hohen Wassergehalt und eine zunehmende Haufwerkshöhe erhöht. Solche Brennstoffverluste (d. h. Verlust von Holzmasse) können unter optimalen Lagerbedingungen, beispielsweise bei der Lagerung von Holzhackschnitzeln aus Stammholz mittels Vliesabdeckung über einen Sommer, durch die mit der Trocknung verbundenen Heizwertsteigerung teilweise ausgeglichen werden.

Das Bild zeigt Pilze, die auf einer Lagermiete aus Holzhackschnitzeln wachsen. Die weißen Fruchtkörper sind im Vordergrund zu sehen. Die Miete befindet sich an einem Lagerplatz im Wald. Im Hintergrund ist der Nadelholzbestand sichtbar.Zoombild vorhanden

Pilzwachstum auf Hackschnitzelhaufwerk

Nach aktuellem Wissensstand sind sehr hohe Schüttungen oder das Verdichten der Haufwerke durch das Befahren mit dem Radlader zu vermeiden, da sonst das Risiko einer Selbstentzündung (zu hohe Eigenerwärmung, kein Wärmeabfluss) steigt. Als Lagerort sollten zudem Standorte gewählt werden, die nicht direkt an Wohngebäude grenzen, da es durch Pilzbesiedelung sehr feuchter Brennstoffe zum Abwehen gesundheitsschädlicher Pilzsporen kommen kann. Aus den Haufwerken austretendes Sickerwasser sollte nicht in Oberflächengewässer gelangen, es ist aber nach aktuellem Wissensstand bei einer Versickerung im Waldboden als unkritisch zu bewerten.

Für die sachgerechte Lagerung von Holzhackschnitzeln wird aktuell die VDI-Richtlinie 3464 Blatt 2 „Lagerung und Umschlag von Holzhackschnitzeln für die energetische Nutzung im privaten und gewerblichen Bereich – Anforderungen unter Umwelt-, Gesundheits- und Sicherheitsaspekten“ erarbeitet.

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