Brennstoff Biomasse: nachwachsend, energiereich und CO₂-neutral

Eine Holzheizung ist eine Biomasseheizung. Der Begriff Biomasse bezieht sich hierbei auf die Rohstoffe, die als Brennstoffe infrage kommen. Denn eine einheitliche Definition der Biomasse gibt es nicht. Grob gesagt umfasst dieser Begriff alle Lebewesen einschließlich abgestorbenen Materials, die in der Lage sind, Energie zu liefern. Dabei können die Lebewesen tierischen oder pflanzlichen Ursprungs sein. Das bedeutet, ein Grashalm ist ebenso Biomasse wie eine Milchkuh, die ihn zermalmt. In der Praxis kann eine Biomasseheizung Stückholz, maschinell gepresste oder zerkleinerte Holzstücke sowie Resthölzer verbrennen und in Heizwärme umwandeln.
 

Holz als energieliefernde Biomasse

Auch wenn die Milchkuh und der Grashalm als Biomasse Energie liefern, käme niemand auf die Idee, die beiden für die Wärmeerzeugung zu nutzen. Dafür ist ihr Energiegehalt schlicht und einfach zu gering. Viel effizienter ist hingegen die Nutzung von Holz als Brennstoff. Aber auch hier gibt es Unterschiede.

Unterscheidung in Hartholz und Weichholz

Je nach Darrdichte werden Holzarten in Hart- und Weichholz aufgeteilt. Die Darrdichte wird erreicht, wenn Holz auf null Prozent Restfeuchte herunter getrocknet wird. Bei diesem Vorgang kann das Holz bis zu 100 Prozent seines ursprünglichen Gewichtes verlieren. Die Restfeuchte ist beim Brennholz eine wichtige Einheit und hat einen großen Einfluss auf die Brenneigenschaft. Verfeuerungsfertiges Scheitholz hat in der Regel eine Restfeuchte von 20 Prozent. Liegt sie darüber, muss die Holzheizung mehr Energie aufwenden, was zu höheren Heizkosten führt. Grundsätzlich gilt, dass Harthölzer eine höhere Faserdichte haben und daher langsamer verbrennen. Sie wachsen aber auch langsamer als Weichhölzer.

Aufeinanderliegendes Scheitholz als Brennstoff Biomasse

Scheitholz hat einen verhältnismäßig hohen Energiegehalt

Seit Tausenden von Jahren hat das Brennen von Stückholz oder Holzscheiten dem Zweck gedient, der Menschheit Schutz und Wärme zu spenden. In den Anfängen bestand die Biomasseheizung nicht selten aus einer offenen Feuerstelle mit einem sehr hohen Wärmeverlust. Aber schon damals war klar, dass die Energie im Holz nicht gleich ist: Der jeweilige Energiegehalt des Holzes hängt einerseits von der Holzart selbst und andererseits von der Restfeuchte ab. Grundsätzlich gilt: je geringer die Restfeuchte, desto höher der Energiegehalt im Scheitholz.

Um das Optimum aus dem Brennstoff Scheitholz zu holen, nutzen alle Biomasseheizungen von Viessmann die Vergasertechnik. Dabei erzielen sie Wirkungsgrade von über 90 Prozent und sichern somit einen wirtschaftlichen und sauberen Betrieb. Mehr zum Thema Vergasung finden Sie im Abschnitt Funktionsweise der Stückholzheizung.

Scheitholz richtig lagern

Scheitholz setzt nur dann seine vollständige Energie frei, wenn es eine geringe Restfeuchte hat. Feuchtes Holz zu verbrennen, ist nicht nur unwirtschaftlich. Durch die niedrigen Verbrennungstemperaturen kann es mitunter zu hohen Schadstoffemissionen sowie Teerablagerungen im Schornstein führen. Für einen effizienten Betrieb ist das Trocknen von Scheitholz daher besonders wichtig. Bei der Lagerung gibt es Folgendes zu beachten:

  • Rundhölzer mit einem Durchmesser von zehn Zentimetern müssen gespaltet werden
  • Frisches Holz nicht im Keller lagern, sondern in einem gut durchlüfteten und Regen geschützten Raum
  • Scheitholz nach Möglichkeit mit reichlich Zwischenraum und nicht direkt auf dem Boden stapeln

Unterschiedliche Maßeinheiten für Holz

Spätestens beim Brennholzkauf werden Anlagenbesitzer mit den unterschiedlichen Maßeinheiten für Holz konfrontiert. Zu den bekanntesten Einheiten gehören der Festmeter, der Raummeter und der Schüttraummeter. 

Der Festmeter

Ein Festmeter entspricht exakt einem Kubikmeter fester Holzmasse. Das bedeutet Holz ohne Zwischenräume beim Stapeln. Diese Einheit wird für Rundholz verwendet. Der Festmeter lässt sich auch in kleinere Maßeinheiten herunter brechen:

  • Der Vorratsfestmeter bezeichnet den Holzvorrat eines Baumes, inklusive der Rinde.
  • Zieht man 20 Prozent davon ab, erhält man den Erntefestmeter.
  • Ein Schichtfestmeter hingegen entspricht einem Kubikmeter verfeuerungsfertigen und ordentlich aufgestapelten Brennholzes mit möglichen kleinen Lufträumen.

Der Raummeter

Die gebräuchlichste Maßeinheit für Holz ist der Raummeter, auch Ster genannt. Werden Holzscheite ordentlich in eine ein Kubikmeter große Kiste gelegt, entspricht das einem Raummeter. Zwischen den einzelnen Holzstücken kann sich Luft befinden. Die Scheithölzer können sowohl gespalten als auch ungespalten sein.

Der Schüttraummeter

Da eine ordentliche Aufschichtung im Handel kaum wirtschaftlich ist, gibt es eine weitere Maßeinheit: der sogenannte Schüttraummeter. Dieser wird dann genutzt, wenn das Holz einfach in eine ein Kubikmeter große Kiste geschüttet wird. Dabei können viel mehr Zwischenräume entstehen als bei ordentlicher Stapelung.

Holzpellets als energiereiche Biomasse

Auch Holzpellets geben als Biomasse Energie ab, wenn sie in einem Pelletkessel nahezu vollständig verbrennen. Dabei handelt es sich nicht um eine lebendige, sondern „verarbeitete“ Biomasse. Ausgangsmaterial für Holzpellets sind Sägenebenprodukte oder Industrieholzreste, die unter hohem Druck zu Holzstiften gepresst werden. Anders als Stückholz haben Pellets dank ihrer sehr geringen Restfeuchte und ihrer homogenen Zusammensetzung einen äußerst hohen Energiegehalt. Außerdem ist ihre Größe genormt, wodurch eine Pelletheizung in der Regel vollautomatisch arbeitet.

Eine besondere Form stellen die Holzbriketts dar. Sie werden für Scheitholzkessel genutzt. Auch sie werden aus Sägenebenprodukten oder Industrieholzresten hergestellt und haben ebenfalls einen sehr hohen Energiegehalt. Ein voll automatisierter Betrieb wie mit den kleinen Pellets ist jedoch nicht möglich. Stattdessen müssen die Briketts manuell nachgelegt werden. Mehr zum Thema finden Sie im Abschnitt Funktionsweise der Pelletheizung.

Ein Haufen Pellets als Brennstoff Biomasse

Holzpellets anstelle von Heizöl - Lagerraum nutzen

Holzpellets können in verpackter oder loser Form gekauft werden. Zur Herstellung der Presslinge werden zu 100 Prozent naturbelassene Holzreste verwendet. Damit die Holzpellets einwandfrei und effektiv verbrennen, müssen sie unbedingt trocken gelagert werden. Als Lagerraum eignen sich Silos oder unterirdische Zisternen. Wer seine bisherige Ölheizung durch eine neue Pelletheizung ersetzen möchte, kann auch den vorhandenen Lagerraum im Keller nutzen.

Die Grafik zeigt Hackschnitzel als Brennstoff Biomasse

Holzhackschnitzel und Holzreste

Eine Biomasseheizung verbrennt nicht nur Stückholz oder Presslinge. Auch sogenannte Holzhackschnitzel setzen als Biomasse Energie frei. Holzhackschnitzel sind naturbelassene Holzstücke mit oder ohne Rinde, die maschinell zerkleinert werden. Ihr Energiegehalt hängt stark von ihrer Qualität ab. Generell ist dieser im Vergleich zu Pellets oder Stückholz geringer. Dafür halten sich die Kosten in Grenzen. Biomasseheizungen, die Holzhackschnitzel und Holzreste verbrennen, kommen häufig in Regionen mit viel Forstwirtschaft zum Einsatz. Mehr zu der Besonderheit von Holzhackschnitzelkesseln finden Sie auch im Abschnitt Funktionsweise der Hackschnitzelheizung.

Beim Kauf von Holzhackschnitzel auf die Norm achten

Holzhackschnitzel werden in der Regel aus Holzresten hergestellt. Im Vergleich zu Pellets haben sie einen geringeren Energiegehalt. Sie sind dafür aber auch kostengünstiger in der Anschaffung. Für einen wirtschaftlichen Betrieb spielt die Qualität eine entscheidende Rolle. Und da es für Holzhackschnitzel verschiedene Qualitätsstufen gibt, sollten Anlagenbesitzer beim Kauf auf die Norm EN ISO 17225-4 achten. Diese bezieht sich ausdrücklich auf die Nutzung von Holzhackschnitzeln in Kleinfeuerungsanlagen.


Wie hoch sind die Emissionen bei der Holzverbrennung?

Holz gilt als einer der saubersten regenerativen Brennstoffe, die aktuell auf dem Markt erhältlich sind. Die Emissionen von Biomasse bestehen im Optimalfall aus Staub, Wasser und Kohlenstoffdioxid. Die Verbrennung von Holz wird dennoch als CO₂-neutral bezeichnet. Das liegt vor allem daran, dass das Holz im Laufe eines Wachstums in etwa dieselbe Menge an CO₂ gebunden hat, wie die, die es während der Verbrennung freisetzt.

Damit die Emissionen von Biomasse bei der Verbrennung möglichst gering bleiben, sind effiziente Technologien und aufeinander optimierte Systembestandteile erforderlich. Alle Holzheizungen von Viessmann verfügen über modernste Verbrennungstechnik und garantieren vom ersten Tag an einen wirtschaftlichen und vor allem emissionsarmen Betrieb.

 

Der Querschnitt mehrerer Baumstämme stehen sinnbildlich für Wissenswertes über Holz (Bild: © Dmitry Kalinovsky / Shutterstock.com)

1. Verordnung Bundes-Immissionsschutzgesetz (1. BImschV) regelt Schadstoffemission

Holz ist ein sogenannter Festbrennstoff, dessen Zusammensetzung im Vergleich zu Erdöl oder Erdgas weniger homogen ist. Brennholz beispielsweise kann Anteile unterschiedlicher Baumarten und Baumabschnitte enthalten. Teile davon können mehr Feuchtigkeit besitzen als andere. Im Idealfall entstehen bei der vollständigen Verbrennung von Holz Kohlenstoffdioxid, Asche und Wasser. In der Regel gelangt dabei aber auch Staub in die Luft und belastet die Umwelt. Um das zu verhindern, sind moderne Holzheizungen von Viessmann mit effizienter Verbrennungsregelung (Lambdasonde und Abgastemperatursensor) ausgestattet. Welche Werte erreicht werden müssen, regelt die sogenannte 1. Verordnung zum Bundes-Immissionsschutzgesetz.

Bild: © Dmitry Kalinovsky / Shutterstock.com

Was passiert beim Verbrennungsprozess von Holz?

Der Verbrennungsvorgang bei Holz lässt sich grob in die drei Phasen Trocknung, Entgasung und Oxidation einteilen:

1. Trocknung: In dieser Phase wird das im Brennholz gespeicherte Wasser zunächst erhitzt und anschließend verdampft. Je mehr Wasser das Holz zuvor gebunden hat, desto mehr Energie muss aufgewendet werden, um es zum Verdampfen zu bringen.

2. Entgasung: Ab circa 150 Grad Celsius kommt es bei Brennholz zu einem Zersetzungsprozess. Dabei gehen leichte Holzbestandteile in ein Gasgemisch über, welches neben anderen Verbindungen auch Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe enthält. Ab einer Temperatur von circa 400 Grad Celsius vergasen auch die festen Bestandteile im Holz. Das hierbei freigesetzte Gas besteht überwiegend aus Kohlenmonoxid. In dieser Phase hat der Brennstoff mehr als zwei Drittel seiner Masse in Form von Wasser, Kohlenstoffdioxid und brennbaren gasförmigen Stoffen verloren. Übrig bleibt Holzkohle.

3. Oxidation: Die eigentliche Verbrennung findet erst in dieser Phase statt. Die zuvor freigesetzten Gase reagieren mit dem zugeführten Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser. Auch die verbleibende Holzkohle verbrennt mit der Zeit. Übrig bleiben lediglich Asche und nicht brennbare Anteile des Holzes.