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Brennholz

Brennholz, Feuerholz bezeichnet Holz, welches zum Heizen, bzw. zur thermischen Energieerzeugung genutzt wird.

Trockenes Holz wird zur Verbrennung in einem Nutzfeuer verwendet. Es ist der älteste Brennstoff der Menschheit, er wird seit ca. 400.000 Jahren genutzt.

Während im 20. Jahrhundert in den Industrieländern eine Abkehr von der Brennholznutzung zugunsten energieintensiverer Brennmittel erfolgte, ist seit Beginn des 21. Jahrhunderts eine Rückkehr zur Wärmegewinnung durch Brennholz im Individualbereich zu beobachten.

Brennholz oder Feuerholz sind weitgefasste umgangssprachliche Begriffe für Energieholz, welcher der Oberbegriff für die verschiedenen Handelsformen ist: Ofenfertiges Stückholz, Scheitholz, Rundholz/Blockholz, Brennreisig, aber auch Holzprodukte zu Heizzwecken.

Entscheidend für die Nützlichkeit von Brennholz sind der Heizwert und die Brenndauer. Wenn die subjektive Behaglichkeit eine Rolle spielt, dann kann es auch auf optische Werte des Holzes und den Geruch beim Brennen ankommen.

Inhaltsverzeichnis

Heiztechnik

Heizwert

Da Holz ein Naturprodukt ist, unterliegt sein Aufbau und seine Zusammensetzung immer gewissen Schwankungen, was sich auch auf den Heizwert auswirken kann. Der Heizwert kann massenbezogen – z. B. in Kilowattstunde pro Kilogramm (kWh/kg) – oder volumenbezogen – z. B. in Kilowattstunde pro Kubikdezimeter (kWh/dm³) – angegeben werden.

Beim Heizwert je Masseneinheit (kWh/kg oder MWh/t) spielt die unterschiedliche Dichte der Holzarten keine Rolle. Wichtig ist jedoch der Wasseranteil, er wird angegeben als Wassergehalt w% (Wassermasse bezogen auf Gesamtmasse) oder als Holzfeuchte u% (Wassermasse bezogen auf Trockenmasse), wobei ein Wassergehalt von 50 % einer Holzfeuchte von 100 % entspricht.

Der Heizwert von feuchtem Holz ergibt sich aus dem Heizwert der in ihm enthaltenen Trockenmasse, von welchem die Energie abgezogen werden muss, die zum Verdampfen des Wasseranteils benötigt wird. Diese beträgt 0,68 Kilowattstunden je Kilogramm Wasser.

Absolut trockenes Laubholz hat einen Heizwert von ca. 5 kWh/kg. Der Heizwert von Nadelholz liegt mit 5,2 kWh/kg aufgrund der anderen chemischen Zusammensetzung des Holzes etwas höher.

Heizwert je Gewichtseinheit (Nadelholz/Laubholz) in Abhängigkeit vom Wassergehalt
Beispielberechnung für den Heizwert
von 1 Kilogramm Brennholz mit 20 % Wassergehalt:
80 %   *   5,2
kWh
   −    20 %   *   0,63
kWh
   =    4,03
kWh

Heizwert der absoluten
Trockenmasse
minus Verdampfungs-
Wärme des Wasser-
Anteils
gleich Heizwert
normal
Heizwert von 1 kg Brennholz (Trockenmasse):  5,2 kWh
Energie zum Verdampfen von 1 kg Wasser:     0,63 kWh

Aus der Beispielrechnung ergibt sich, dass die Abnahme des massebezogenen Heizwertes mit zunehmendem Wasseranteil hauptsächlich auf der Verringerung des Trockenmasseanteils u. erst zweitrangig auf der zunehmenden Verdampfungswärme des Wassers beruht (die die Energieausbeute beim Verbrennen verringert).

Holzpellets oder Holzbriketts fallen sachlich ebenfalls unter Brennholz, da die Presslinge meist nur durch Druck und Temperatur – also ohne jegliche Beimischung von Bindemitteln oder anderer Stoffe – aus Reststoffen (Sägemehl, Holzschnitzel u. Ä.) produziert werden. Diese Presslinge zeichnen sich durch eine maximale Energiedichte (je Gewichts- oder Raumeinheit) sowie durch hervorragende technische Anwendbarkeit (voll automatisierte Brennstoffzufuhr) und Lagerfähigkeit aus. Daher gewinnen sie sowohl für kleinere (Einfamilienhhäuser) wie größere Feuerungsanlagen (z. B. Zentralheizungen) zunehmend an Bedeutung.

Heizöläquivalent und Energiedichte

Als Heizöläquivalent bezeichnet man die Heizölmenge, die den gleichen Heizwert wie die vorgegebene Holzmenge hat. Da der Brennholz-Heizwert vom Wassergehalt abhängt, muss dieser zu jeder Heizwertangabe mit angegeben werden. Absolut trockenes Holz (atro) mit 0 % Wassergehalt ist nicht durch natürliche Trocknung, sondern nur durch technische Trocknung erreichbar. Der Endpunkt der natürlichen Trocknung ist der Zustand „lufttrocken = lutro“ mit ca.15 % Wassergehalt.

Das Heizöläquivalent kann benutzt werden, wenn man seinen Holzeinkauf mit den Kosten der äquivalenten Heizölmenge vergleichen will. Zu beachten ist dabei allerdings, dass der Heizwert je Raummeter einer Holzart eine starke Schwankungsbreite besitzt, die aus der Schwankungsbreite der Holzdichte und der Schwankungsbreite des Umrechnungsfaktors Festmeter => Raummeter resultiert! Unten stehende Tabelle enthält den Mittelwerte des Heizwertes je Rm einer Holzart.

Holzart lufttrocken Heizwert kWh/kg Heizwert MJ/kg Heizwert MWh/Rm Rohdichte in kg/dm³ Handelsdichte kg/Rm
Buche, Esche 4,2 15 2,0 0,69 480
Eiche 4,2 15 2,0 0,67 470
Birke 4,2 15 1,9 0.65 450
Lärche 4,3 15,5 1,8 0,59 420
Kiefer 4,3 15,5 1,6 0,52 360
Fichte 4,3 15,5 1,4 0,47 330
Hackschnitzel 4,0 14 0,8 0,41 200
Holzpellets 5,0 18 3,3 1,12 650
(Heizöl) 12 42 10 0,84 840
(Erdgas L) 11,3 40 0,0093 0,00082 0,82

Holzpellets brauchen für die gleiche Heizenergie 3 mal mehr Platz als Heizöl (EL). 1 Raummeter trockenes Laubholz ersetzt ca. 200 l Heizöl oder 200 m³ Erdgas. Nadelhölzer haben im Vergleich zu Laubhölzern einen leicht höheren Heizwert je Gewichtseinheit, nehmen aber aufgrund ihrer geringeren Massedichte mehr Raum ein und brennen schneller ab.

Entzündung

Um Brennholz zu entzünden, können kleine trockene Äste als Zunder eingesetzt werden. Brennholz seinerseits kann benutzt werden, um Kohle beispielsweise in Kachelöfen zu entzünden.

Emission

Bei der Verbrennung werden als Hauptbestandteile Kohlendioxid (CO2) und Wasserdampf (H2O) freigesetzt. Holz enthält geringe Anteile an Stickstoff (~900 mg/kg). Dieser wird bei der Verbrennung zu Stickoxiden umgewandelt und belastet die Umwelt. Der darüber hinaus im Holz vorhandene Schwefel (~120 mg/kg) wird überwiegend in der Asche gebunden, so dass nur wenig Schwefeldioxid emittiert wird. In unterschiedlichem Umfang werden bei der Holzverbrennung je nach Holzfeuchte und Art der Verbrennungsführung (zum Beispiel offenes Feuer, Kamin, Pelletheizung, zweistufige Verbrennung) durch unvollständige Verbrennung auch Kohlenstoffmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe (CxHy) und Aschefeinstäube emittiert.

Neuere Untersuchungen zeigen, dass die Belastung durch Feinstaub, der beim Verbrennen von Holz entsteht, die Feinstaubemissionen der in Deutschland zugelassenen Kraftfahrzeuge überschreitet [1]. Die Emissionen von Holzheizungen können jedoch durch die Wahl geeigneter Kessel beeinflusst werden.

Brennholz hat als nachwachsender Rohstoff gegenüber Erdöl oder Kohle den Vorteil, dass es CO2-neutral verbrennt, da die Menge an freigesetztem Kohlendioxid der Menge entspricht, die der Baum während der Wachstumsphase der Luft entzogen hat.

Holzarten

Zu Heizzwecken finden verschiedene Holzarten Verwendung. Zu unterscheiden ist hauptsächlich nach Heizwert, Brenndauer, und Nutzungskomfort (Flammenbild, Geruch u. Ä.).

Laub- bzw. Harthölzer haben pro Raummeter deutlich mehr Heizwert als Laubweichhölzer oder Nadelhölzer, nach Gewicht liegt aber der Heizwert bei Nadelholz etwas über dem von Hartholz. Nadelholz brennt gegenüber Hartholz schneller und unter Entwicklung höherer Temperaturen ab, dies ist im wesentlichen durch den höheren Harzgehalt begründet.

Für Heizzwecke ist meist eine langsamere, dafür nachhaltigere Wärmeentwicklung erwünscht, letztlich entscheidet der eingesetzte Anwendungszweck (Ofen) darüber, welche Holzarten sich besser eignen. In modernen Holzvergaserkesseln zur reinen Wärmegewinnung können durch die hochtemperaturige Verbrennung alle Brennholzarten ohne Einschränkung optimal genutzt werden.

Für Heizzwecke im offenen Kamin oder Kaminofen eignen sich insbesondere alle Laubharthölzer sehr gut als Energieträger. Laubhartholz brennt langsamer und anhaltender als Nadelholz, es bildet beim Verbrennen jedoch etwas mehr Asche (Wartung). So kommt in größeren Anlagen eher (billiges) Nadelholz zum Einsatz.

Für Küchenöfen ist das schneller brennende Nadelholz erwünscht, es eignet sich dazu, schnell Wärme zu erzeugen („Hochheizen“ eines kalten Ofens, direktere Regelung der Kochplattentemperatur). Es ist aber langflammiger und braucht daher mehr Flammraum und höhere Sauerstoffzufuhr. Daher sind Küchenöfen meist gänzlich anders konstruiert als Heizöfen.

Für den heimischen Ofen oder Kamin als Brennholz eher ungeeignet sind z. B. die Laubhölzer Pappel oder Weide. Die Pappel stellt aber im Anbau speziell für die Brennholzwirtschaft in Hybridsorten durch ihr enorm rasches Wachstum eine der ergiebigsten Holzarten dar, so wird deshalb z. B. in Großfeueranlagen mit kontrollierter Brennstoffzufuhr Pappel als Hackschnitzel bevorzugt genutzt.

Handel und Lagerung

Handelsformen

Holz kann prinzipiell als Frischholz kurz nach den Schnitt schlagfrisch oder aber trocken gekauft werden. Trockenes Holz lagert mindestens einen, besser zwei Winter über.

Handelsformen sind z. B.:

Traditionell wird Brennholz im Raum- oder Volumenmaß gehandelt und verrechnet.

1 Raummeter oder Ster = 1 m³ geschichtete Holzmasse mit Zwischenräumen und entspricht ca. 0,7 Festmeter
1 Festmeter = 1 m³ Holzmasse ohne Zwischenräume.

Eine weitaus gängigere Einheit ist inzwischen der Schüttraummeter (SRM), wobei 1 SRM etwa 0,71 RM wieder aufgesetztes ofenfertiges Holz ergibt.

Da der Heizwert je Volumeneinheit nur in wesentlich geringerem Maße von der Holzfeuchte (bzw. dem Wassergehalt) abhängig ist als der Heizwert je Masseneinheit hat der Handel in Volumeneinheiten den Vorteil, dass der Heizwert der gekauften Holzmenge nicht durch den Unsicherheitsfaktor Wassergehalt belastet ist wie folgendes Beispiel demonstriert:

lufttrockenes Buchenholz mit 18 % ± 5 % Wassergehalt
es besitzt je Tonne Masse einen Heizwert von: 3.980 ± 290 kWh/ t = 3.980 kWh ± 7,3 %
und je Raummeter einen Heizwert von: 1.950 ± 17 kWh/RM = 1.950 kWh ± 0,9 %

D.h. die 5 % Unsicherheit beim Wassergehalt bewirken beim Kauf einer Tonne eine Unsicherheit im Heizwert von 7,3 %, beim Kauf eines Raummeters aber nur eine Unsicherheit von 0,9 %. Ließe sich aber der Wassergehalt durch eine einfache und schnelle Messung exakt ermitteln, gäbe es dies Unsicherheit beim Heizwert von 1t Brennholz nicht.

Der Heizwert je Volumeneinheit ist jedoch mit einer anderen, wesentlich stärkeren Unsicherheit belastetet:

Bei bekanntem Wassergehalt lässt sich der Heizwert je Masseneinheit z. B. je t exakt angeben, dies gilt aber nicht für den volumenbezogenen Heizwert je Festmeter oder je Raummeter und hat folgenden Grund:

Die Holzdichte(Rohdichte)ist nicht nur von Holzart zu Holzart unterschiedlich (groß bei Harthölzern, niedrig bei Weichhölzern), sondern ist auch für eine Holzart keine konstante Größe, weil sie bei den meisten Holzarten noch stark abhängig von Boden und Klima am Standort ist und sogar innerhalb eines Holzstammes noch variiert. Die Schwankungsbreite der Rohdichte bei vorgegebenem Wassergehalt (üblich sind Dichteangaben für 0 % und 12 % Wassergehalt) ist bei Weichhölzern sehr groß, bei Harthölzern geringer, Robinienholz besitzt eine sehr geringe Schwankungsbreite der Rohdichte. Diese Schwankungsbreite der Rohdichte einer Holzart bei vorgegebenem Wassergehalt, z. B. von lufttrockenem Buchenholz, hat zur Folge, dass auch der Heizwert je Festmeter die entsprechende Schwankungsbreite besitzt, sie vergrößert sich noch wenn der Heizwert je Raummeter oder je Schüttraummeter angegeben wird, weil die Umrechnung zwischen diesen Maßen nicht exakt, sondern nur näherungsweise gilt. Dies bewirkt, dass die Heizwertunsicherheit von einem Schüttraummeter Holz sehr beträchtlich ist und die obigen 7,3 % des massebezogenen Heizwertes (bei +/- %5 Unsicherheit des Wassergehaltes) beträchtlich überschreiten kann. Dazu folgendes Beispiel:

1 SRM Buchenholz lufttrocken besitzt einen Heizwert von 1.950 × 0,71 => 1.385 kWh/SRM; die Unsicherheit (die mögliche Schwankungsbreite) diese Wertes kann wie folgt abgeschätzt werden:

Schwankungsbreite der Rohdichte: ±10 %
Ungenauigkeit der Umrechnung Festmeter in Schüttraummeter:+/-12 %
Dann besitzt der Heizwert von einem Schüttraummeter lufttrockenem Buchenholz die Schwankungsbreite von ±22 % ; er muss also angegeben werden:
1.385 +/- 305 kWh je SRM

Diese Unsicherheit beim volumenbezogenem Heizwert je RM oder je SRM ist auch ein Grund dafür, dass die Gewichtseinheit Kilogramm im Rahmen moderner Energiewirtschaft, der Hauszustellung auf Palette und in der Verwendung von getrockneten Presslingen (Holzpellets oder Holzbriketts) zunehmend Bedeutung bekommt. Beim Gewicht spielt zwar das im Holz enthaltene Wasser ( Wassergehalt) eine deutlich größere Rolle als beim Raummaß, wenn dieser Wassergehalt aber bis auf eine geringe Unsicherheit bekannt ist (Holzpellets) oder labortechnisch hinreichend genau bestimmt werden kann, lässt sich auch der Heizwert einer gewogenen Holzmenge mit einer Unsicherheit kleiner 5 % angeben.

Berechnungsgrundlage des Preises ist ab Wald, ab Waldstraße/Forststraße oder ab Lager (Selbstabholung, je nach Zugänglichkeit) oder frei Haus zugestellt, zunehmend aber auch im Detailverkauf, etwa in Baumärkten.

Ofenholz ist ein Projekt des Waldverbands der Landwirtschaftskammer Österreich, ein Gütesiegel verlässlicher und standardisierter Qualität anzubieten, das neben Mindestkriterien zu Trockenheit und Format auch definierte Holzsorten (Eiche, Buche/Hainbuche, Hartholz Esche/Ahorn u. a., Nadelholz, Birke) sowie Kriterien an einen Zustellungsservice umfasst, und eine Ergänzung zu den Qualitätsnormen zu Pellets und Brikettes darstellt.[2]

Aufarbeitung

Brennholz kann am besten als Meterholz zu Scheitholz aufgearbeitet werden und wird in dieser Form auch von der Forstwirtschaft angeboten. Ist das Meterholz für den Endverbraucher zu groß, wird es mit einer Säge (vorwiegend einer Wippsäge) auf die gewünschte Länge gebracht.

Will man Brennholz von Hand spalten, dann sollte man Baumscheiben von ca. 30 cm Länge – zum Beispiel mit einer Motorsäge – abschneiden und das Holz noch in feuchtem (frisch geschlagenem) Zustand spalten. Wird das Holz erst trocken, dann ist es sehr viel schwerer spaltbar. Es gibt zwar Hölzer, bei denen es sich genau andersherum verhält, aber diese sind eine Ausnahme und spielen für Brennholz eine untergeordnete Rolle.

Beim Spalten ist darauf zu achten, dass das Holz von oben nach unten gespalten wird (Krone --> Wurzel), dadurch benötigt man weniger Kraft. Ein derber Merksatz lautet: „Das Holz reißt wie der Vogel scheißt.“

Zum Spalten kann man einen Holzspalter oder einen Spalthammer benutzen.

Arbeitssicherheit

Bei der Aufarbeitung von Brennholz ist aus Gründen der Arbeitssicherheit auf die Persönliche Schutzausrüstung (PSA-Forst) zu achten. Diese umfasst zum Beispiel Arbeitshandschuhe, Sicherheitsschuhe, Gehörschutz und Schutzbrille. Beim Einsatz von Motorsägen ist zudem eine Schnittschutzhose der entsprechenden Schutzkategorie anzulegen. Vor allem bei Arbeiten mit der Kreissäge, aber auch beim Holzspalter oder Spalthammer/Spaltaxt besteht eine erhöhte Wahrscheinlichkeit beziehungsweise ein erhöhtes Risiko für Unfälle.

Lagerung

Frisch geschlagenes Nadelholz hat eine Holzfeuchte von etwa 55 bis 70 % (Wassergehalt =35 bis 41 %), bei Laubhölzern liegt der Wert zwischen 70 und 100 %(Wassergehalt = 41–50 %). Daher sollte die Holzfeuchte durch Lagerung oder technische Trocknung auf den für die Verbrennung von Holz üblichen Restwert von unter 20 %(Wassergehalt < 16 %) gemindert werden. Ausschlaggebend für die Dauer der Trocknungslagerung ist zunächst die Ausgangsfeuchte des Holzes, diese kann je nach Witterung und Baumart und eventueller Vorlagerung (Stammlagerung im Wald oder auf Rundholzplätzen) variieren. Üblicherweise wird bei der Lagerungstrocknung jedoch ein Zeitraum von mindestens ein Jahr bis zu zwei Jahren angesetzt. Die Art der Lagerung – ob aufgeschichtet, geschüttet oder im Silo, um nur einige Beispiele zu nennen – hängt von der Verarbeitungsform des Brennholzes ab. Bei optimalen Bedingungen für Brennscheitholz (fein gespaltene und nicht zu lange Scheite in abgedeckten, dem Wind offenen Gitterboxen im Freien) reichen manchmal auch schon sieben Monate. Sehr gut lagert Brennholz auch im Freien in einer Holzmiete oder unter einem Dach bei gleichzeitig guter Belüftung. Die Luftdurchströmung mit Wind ist eine entscheidende Voraussetzung für das Trocknen. An einer (idealerweise südlichen) Hauswand unter einem Vordach sollte man daher auch mindestens 5–10 cm Abstand zur Hauswand halten. Die technische Trocknung ermöglicht den Verzicht auf längere Lagerung. Kammer oder Trommeltrocknungsanlagen können in ca. 1 Woche das Holz, abhängig von der Ausgangsfeuchtigkeit des Holzes, auf die ideale Feuchte bringen. Um die Energieeffizienz der Anlagen zu gewährleisten wird häufig Abwärme anderer Einrichtungen genutzt.

Quellen

  1. Umweltbundesamt – Bericht über die Feinstaubbelastung durch Öfen und offene Kamine
  2. Ofenholz, www.waldverband.at

Literatur