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SolidStandards
Anwendung von Normen und Zertifizierungssytemen zur Sicherstellung der Nachhaltigkeit und der Qualität fester Bioenergieträger (EIE/11/218)
Trainingsmaterialien:
Holzhackgut
SolidStandards Holzhackschnitzel
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Das SolidStandards Projekt
Hauptziel des SolidStandards Projekts ist die Sicherstellung von Qualität und Nachhaltigkeit fester Bioenergieträger. Vor allem die Entwicklung entsprechender Normen und Zertifizierungssysteme steht im Mittelpunkt des Projektes. Im SolidStandards Projekt werden vor allem Brennstoffproduzenten und andere Industrievertreter aus der Wertschöpfungskette fester Bioenergieträger über neue europäische Normen informiert und in der Anwendung von Normen in der Praxis geschult. Im Rahmen des Projektes werden außerdem Erfahrungen mit der praktischen Anwendung neuer Normen gesammelt und den verantwortlichen Arbeitsgruppen im Normungsprozess zur Verfügung gestellt.
SolidStandards Koordination:
WIP Renewable Energies Sylvensteinstrasse 2 81369 Munich, Germany Cosette Khawaja & Rainer Janssen [email protected] [email protected] Tel. +49 (0)89 72012 740
Über dieses Dokument
Dieses Dokument ist Teil der SolidStandards Trainingsunterlagen (Deliverable 2.1) und beinhaltet Informationen über Normen zu Holzhackschnitzeln. Dieses Dokument wurde im Dezember 2011 erarbeitet von:
Holzforschung Austria VTT Franz Grill-Straße 7 Koivurannantie 1 1030 Wien, Austria 40400 Jyväskylä, Finland Monika Steiner Eija Alakangas [email protected] [email protected] Tel. +43 1 798 2623 912 Tel. +358 20 722 2550
Deutsche Bearbeitung:
Holzforschung Austria Monika Steiner [email protected]
Intelligent Energy Europe
Das SolidStandards Projekt wird von der Europäischen Union im Rahmen des „Intelligent Energy Europe“ Programmes unterstützt (Vertragsnummer EIE/11/218).
Die alleinige Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autoren. Sie gibt nicht unbedingt die Meinung der Europäischen Union wider. Weder die EACI noch die Europäische Kommission übernehmen Verantwortung für jegliche Verwendung der darin enthaltenen Informationen.
SolidStandards Holzhackschnitzel
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Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung ........................................................................................................ 3
1.1. Normative Verweisungen ........................................................................... 3
1.2. Lieferkette von Waldhackgut ..................................................................... 3
2. Wie werden Holzhackschnitzel definiert ...................................................... 5
2.1. Relevante Normen ...................................................................................... 5
2.2. Definition (EN 14588) .................................................................................. 5
2.3. Spezifizierung ............................................................................................. 5
2.3.1. Spezifikation von Herkunft und Quelle (EN 14961-1, Tabelle 1) ........................................ 5
2.3.2. Spezifikation der Eigenschaften (EN 14961-1 oder EN 14961-4) ...................................... 6
3. Wie wird die Qualität von Holzhackschnitzeln gewährleistet................... 10
3.1. Relevante Normen .................................................................................... 10
3.2. Umsetzung der EN 15234-1 bzw. der EN 15234-4 .................................. 10
3.2.1. Allgemeines ...................................................................................................................... 10
3.2.2. Verfahrensweise für die Qualitätssicherung ..................................................................... 11
Annex
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1. Einleitung
1.1. Normative Verweisungen
Dieses Dokument soll die Einführung einer Qualitätssicherung bei der Produktion und beim Transport von Holzhackschnitzel gemäß den entsprechenden Teilen der Normenreihen EN 14962 und EN 15234 unterstützen. Für die Anwendung dieses Dokumentes sind die hier zitierten Normen erforderlich. Für weitere Information kontaktieren Sie bitte Ihr nationales Normungsinstitut.
1.2. Lieferkette von Waldhackgut
Die Ernte des Rohmaterials und die Holzhackschnitzelproduktion können von einer Person bzw. einem Unternehmen durchgeführt werden, es können jedoch ebenso mehrere Unternehmen an dieser Bereitstellungskette beteiligt sein (Abbildung 1 und Abbildung 2). Das Energieholz kann im Gelände gehackt werden, an der Forststraße bzw. direkt beim Verbraucher (z. B. im Heizwerk). Die Produktion von Holzhackschnitzeln mit mobilen Hackaggregaten an der Forststraße ist die häufigste Produktionsvariante für kleinere Betriebe. Größere Betriebe, die sich auf die Bereitstellung von Energieholz spezialisiert haben, verfügen meist über größere Maschinen, die die Herstellung und den Transport großer Mengen Holzhackschnitzel ermöglichen (Abbildung 3).
Abbildung 1: Lieferketten von Waldhackgut 1 (Quelle: VTT)
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Abbildung 2: Lieferketten von Waldhackgut 2 (Quelle: VTT)
Abbildung 3: Vollbäume während der Lagerung mit Kraft Papier vor Niederschlag geschützt; mobiler Hacker (Quelle: VTT)
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2. Wie werden Holzhackschnitzel definiert
2.1. Relevante Normen
EN 14961-1:2010 Feste Biobrennstoffe – Brennstoffspezifikationen und-klassen.
Teil 1: Allgemeine Anforderungen
Die Klassifizierung ist flexibel, es werden keine Qualitätsklassen gebildet. Manche Eigenschaften sind normativ (verpflichtende Angabe), manche sind informativ (freiwillige Angabe).
EN 14961-4:2011 Feste Biobrennstoffe – Brennstoffspezifikationen und-klassen.
Teil 4: Holzhackschnitzel für nichtindustrielle Verwendung
Diese Produktnorm stellt Vorgaben für Holzhackschnitzel zum Einsatz als Brennstoff für die nichtindustrielle Verwendung in Geräten ≤ 500 kW (z. B. in Haushalten sowie kleinen Gebäuden des gewerblichen und öffentlichen Sektors). Alle Eigenschaften sind normativ und bilden Qualitätsklassen (z. B. A1).
2.2. Definition (EN 14588)
Holzhackschnitzel sind gehackte holzartige Biomasse in Form von Stücken mit einer festgelegten Partikelgröße, hergestellt durch mechanische Behandlung mit scharfen Werkzeugen, wie z.B. Messern.
Schredderholz ist zerkleinertes/geschreddertes Holz in Form von Stücken unterschiedlicher Größe und Gestalt, hergestellt durch Zerkleinern mit stumpfen Werkzeugen, wie z.B. Walzen, Hämmern und Schlegeln.
2.3. Spezifizierung
2.3.1. Spezifikation von Herkunft und Quelle (EN 14961-1, Tabelle 1)
Die Norm EN 14961-1 enthält eine Klassifizierung beruhend auf Herkunft und Quelle des Biobrennstoffes. Im hierarchischen Klassifizierungssystem gibt es vier auf der Herkunft beruhende Hauptgruppen von festen Biobrennstoffen: „holzartige Biomasse“, „halmgutartige Biomasse“, „Biomasse von Früchten“ und „definierte und undefinierte Mischungen“. Die 2. Ebene beschreibt die Quelle der festen Biomasse, 3. und 4. Ebene dienen zur näheren Definition. In der 4. Ebene gibt es insgesamt 115 Rohmaterialklassen.
Anforderungen an die Herkunft von Holzhackschnitzeln gemäß EN 14961-1
-- Holzartige Biomasse 1
Anforderungen an die Herkunft von Holzhackschnitzeln für nichtindustrielle Verwertung gemäß EN 14961-4
Klasse: A1, A2 Vollbäume ohne Wurzeln
Stammholz
Waldrestholz, trocken, Laubbaumholz
Chemisch unbehandelte Holzrückstände
1.1.1
1.1.3
1.1.4.3
1.2.1
Klasse: B1 Wald- und Plantagenholz sowie anderes erntefrisches Holz (mit Ausnahme der Klassen 1.1.5 Stümpfe/Wurzeln und 1.1.6 Rinde)
Chemisch unbehandelte Holzrückstände
1.1
1.2.1
Klasse: B2 Industrierestholz (kann auch chemisch behandeltes Material enthalten z.B. verleimtes, beschichtetes, gestrichenes Holz)
1,
Gebrauchtholz1
1.2
1.3
1 Beinhaltet nicht halogenierte organische Verbindungen oder Schwermetalle
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2.3.2. Spezifikation der Eigenschaften (EN 14961-1 oder EN 14961-4)
Klassen gemäß EN 14961-1
In Tabelle 5 der EN 14961-1 werden Holzhackschnitzel für Allgemeine Anforderungen durch folgende Eigenschaftsklassen definiert:
- normative Eigenschaften (verpflichtende Angabe)
Partikelgröße – Analyse gemäß EN 15149-1
Klassen: P16A, P16B, P45A, P45B, P63, P100
Abbildung 4: Siebe gemäß Methode EN 15149-1 (Quelle: HFA)
(Beschreibung der Klassifizierung im Annex)
Wassergehalt, M (m-% im Anlieferungszustand) – Analyse gemäß EN 14774-1, 14774-2
Klassen: M10, M15, M20, M25, M30, M35, M40, M45, M50, M55, M55+ (Höchstwert ist anzugeben)
(Beschreibung der Analyse im Annex)
Aschegehalt, A (m-% wasserfrei) – Analyse gemäß EN 14775
Klassen: A0.5, A0.7, A1.0, A1.5, A2.0, A3.0, A5.0, A7.0, A10.0, A10.0+ (Höchstwert ist anzugeben)
Typische Werte für den Aschegehalt von reinem Holz ohne Rinde sollten unter 0.7 % liegen.
Mögliche Gründe für höhere Werte:
Verunreinigung mit Boden/Sand
Höherer Gehalt an Rinde
Anorganische Additive
Chemische Behandlung, wie z .B. Anstrichstoff, Holzschutzmittel
Probleme bezüglich Asche: Entsorgung; Gefahr der Verschlackung
Abbildung 5: Hochtemperatur-Ofen gemäß EN 14775 (Quelle: VTT)
- normative Eigenschaften (verpflichtende Angabe nur für chemische behandelte Biomasse (1.2.2; 1.3.2) oder
- informative Eigenschaften (für alle andere Biomasse)
Stickstoff, N (m-% wasserfrei) – Analyse gemäß EN 15104
Klassen: N0.3, N0.5, N1.0, N2.0, N3.0, N3.0+ (Höchstwert ist anzugeben)
Typische Werte für Stickstoff N in reinem Holz ohne Rinde sollten bei 0,1 % liegen.
Mögliche Gründe für höhere Werte:
Hoher Gehalt an Rinde/Nadeln (ca. 0.5 % bei Waldrestholz)
Klebstoffe (z. B. stickstoffhaltige Polymere, UF)
Kunststoff (Laminate)
Probleme mit N: Umwandlung in stickstoffhaltige Gase während der Verbrennung.
Abbildung 6: CHN-Analyse gemäß EN 15104 (Quelle: VTT)
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Chlor, Cl (m-% auf wasserfreier Bezugsbasis) – Analyse gemäß EN 15289
Klassen: Cl0.02, Cl0.03, Cl0.07, Cl0.10, Cl0.10+ (Höchstwert ist anzugeben)
Typische Werte für Chlor Cl in reinem Holz ohne Rinde sollten bei 0,01 % liegen.
Mögliche Gründe für höhere Werte:
Hoher Gehalt an Rinde
Herkunft von küstennahen Gebieten (dem Meerwasser ausgesetzt),
Verunreinigung bei der Lagerung/dem Transport durch Streusalz
Holzschutzmittel
Probleme mit Cl: Umwandlung in HCl (Salzsäure), Dioxine und Furane während der Verbrennung. Kondensation der Abgase können zu Korrosion der Feuerungsanlage führen. Cl ermöglicht die Bildung von Aerosolen, was zu höheren Staubemissionen führt.
Abbildung 7: Cl Analyse gemäß EN 15289 (Quelle: VTT)
- informative Eigenschaften (freiwillige Angabe)
Heizwert, Q (MJ/kg oder kWh/kg im Anlieferungszustand) – Analyse gemäß EN 14918
Kleinster Wert ist anzugeben (Rechenbeispiel im Annex)
Typische Werte für den Heizwert in reinem Holz ohne Rinde (wasserfrei) sollten bei 19,1 MJ/kg liegen.
Mögliche Gründe für einen niedrigeren Heizwert :
Hoher Wassergehalt
Hoher Aschegehalt
Anteil an brennbarem Material mit geringem Energiegehalt (z. B. Klebstoffe)
Mögliche Gründe für einen höheren Heizwert :
Gehalt an brennbarem Material mit höherem Energiegehalt (z. B. Harz, Pflanzenöl, Mineralöl, Kunststoff)
Abbildung 8: Kalorimeter gemäß EN 14918 (Quelle: HFA)
Schüttdichte, BD (kg/m³ im Anlieferungszustand) – Analyse gemäß EN 15103
Klassen: BD150, BD200, BD250, BD300, BD350, BD400, BD450, BD450+ (Kleinster Wert ist anzugeben)
(Beschreibung der Analyse im Annex)
Ascheschmelzverhalten (°C) – Analyse gemäß CEN/TS 15370-1
Erweichungstemperatur DT sollte angegeben werden
Abbildung 9: Ascheschmelzverhalten (Quelle: CEN/TS 15370-1)
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In Tabelle 6 der EN 14961-1 werden Eigenschaftsklassen für Schredderholz definiert. Es bestehen Unterschiede zur Spezifizierung von Holzhackschnitzel bei der Partikelgröße und der Feingutanteil und der Heizwert (kleinster Wert ist anzugeben) sind normative Eigenschaften. Für Schredderholz gibt es keine Produktnorm.
- Normative Eigenschaften (verpflichtende Angabe)
Maße (mm) - Analyse gemäß EN 15149-1
Klassen: P16, P45, P63, P100, P125, P200, P300
Feingutanteil, F (m-%, < 3,15 mm) – Analyse gemäß EN 15149-2
Klassen: F06, F10, F12, F15, F20, F25
Klassen gemäß EN 14961-4
Holzhackschnitzel für nichtindustrielle Verwendung können als Qualitätsklasse A1, A2 oder B1, B2 spezifiziert werden, wenn sie mit der jeweiligen Qualitätsklasse in Tabelle 2 von EN 14961-4 übereinstimmen:
- normative Eigenschaften
Partikelgröße - Analyse gemäß EN 15149-1 A1, A2, B1, B2:
- ist aus Tabelle 1 von EN 14961-4 auszuwählen P16A, P16B, P31.52, P45A
Wassergehalt, M (m-% im Anlieferungszustand) A1: M10 oder M25
– Analyse gemäß EN 14774-2 A2: M35
B1, B2: ist festzulegen
Aschegehalt, A (m-% wasserfrei) A1: A1.0
- Analyse gemäß EN 14775 A2: A1.5
B1, B2: A3.0
Heizwert, Q (MJ/kg oder kWh/kg im Anlieferungszustand) A1: Q13.0 oder Q3.6
- Analyse gemäß EN 14918 A2: Q11.0 oder Q3.1
B1, B2: ist festzulegen
Schüttdichte, BD (kg/m³ im Anlieferungszustand) A1, A2: BD150, BD200
- Analyse gemäß EN 15103 B1, B2: ist festzulegen
Stickstoff, N (m-% wasserfrei) A1, A2: --
- Analyse gemäß EN 15104 B1, B2: N1.0
Schwefel, S (m-% wasserfrei) A1, A2: --
- Analyse gemäß EN 15289 B1, B2: S0.1
Chlor, Cl (m-% wasserfrei) A1, A2: --
- Analyse gemäß EN 15289 B1, B2: Cl0.052
Schwermetalle (mg/kg wasserfrei) – Analyse gemäß EN 15297 A1, A2: --
Arsen As, Cadmium Cd, Chrom Cr, Kupfer Cu, Blei Pb, Quecksilber Hg, Nickel Ni, Zink Zn
B1, B2: Werte aus Tabelle 2 von EN 14961-4
2 Diese Klasse gibt es nur in der Produktnorm.
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Analyse und Spezifikation des Brennstoffs
Zur Festlegung einer Klasse innerhalb einer Eigenschaft bestimmt der mittlere numerische Wert der gesamten Partie (z.B. Schiffsladung, Wagen-/Wagonladung oder Sack) die auszuweisende Klasse. Wenn die festgelegten Eigenschaften aufgrund von Angaben über Herkunft und Handhabung hinreichend bekannt sind, dann ist möglicherweise keine physikalische/chemische Analyse notwendig.
Für die Spezifikation wird eine der folgenden Maßnahmen in folgender Reihenfolge empfohlen:
a) Verwendung typischer Werte
o die z.B. in EN 14961-1, Anhang B angeführt sind bzw. Erfahrungswerte
o Für Aschegehalt, Brennwert/Heizwert, CHN, S, Cl, Metalle, ... werden typische Werte auf wasserfreier Bezugsbasis angegeben.
o Wassergehalt, Schüttdichte und Partikelgröße hängen von vielen verschiedenen Faktoren ab (nicht nur vom Rohmaterial), weshalb keine typischen Werte angegeben sind. Trotzdem kann z. B. ein Wassergehalt von unter 20 % bei einem 2 Jahre an einem trockenen Ort gelagerten Holz als typischer Wert angesehen werden.
b) Berechnung von Eigenschaften
o Z.B. können für definierte und undefinierte Mischungen die Eigenschaften mit typischen Werten oder analysierten Werten der jeweiligen ungemischten Rohmaterialen berechnet werden.
Stammholz, Laubbaumholz Waldrestholz, Frisch/grün (mit Nadeln), Nadelbaumholz
Typischer Wert für Aschegehalt gemäß Annex B.1 = 0.3 m-% auf wasserfreier Bezugsbasis
Typischer Wert für Aschegehalt gemäß Annex B.3 = 3.0 m-% auf wasserfreier Bezugsbasis
Errechneter Wert für eine Mischung 50/50 = 1.65 m-% auf wasserfreier Bezugsbasis (A2.0)
c) Durchführen von Analysen (mit vereinfachten Verfahren, falls verfügbar, oder unter Anwendung von Referenzverfahren)
o siehe Annex für eine Step-by-Step Anleitung von verschiedenen Analysen und Berechnungen.
Die Verantwortung des Herstellers oder Lieferanten für die Bereitstellung korrekter und exakter Angaben ist immer gleich, unabhängig davon, ob Laboranalysen durchgeführt werden oder nicht!
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3. Wie wird die Qualität von Holzhackschnitzeln gewährleistet
3.1. Relevante Normen
EN 15234-1:2011: Feste Biobrennstoffe – Qualitätssicherung von Brennstoffen.
Teil 1: Allgemeine Anforderungen
EN 15234-4:2012: Feste Biobrennstoffe – Qualitätssicherung von Brennstoffen.
Teil 4: Holzhackschnitzel für nichtindustrielle Verwendung
3.2. Umsetzung der EN 15234-1 bzw. der EN 15234-4
3.2.1. Allgemeines
Gemäß EN 15234-1 helfen Qualitätssicherungsmaßnahmen dabei, Vertrauen zu schaffen, dass ständig eine stabile Qualität entsprechend den Kundenanforderungen erreicht wird.
Qualitätslenkung = Lenkung der Qualität eines Produktes oder Prozesses
Auf der Basis von Firmenanforderungen, Normen, Übereinkünften, ...
Mit dem Ziel, die Lieferung des Produktes innerhalb von vereinbarten Parametern auf die effektivste und kostengünstigste Weise zu ermöglichen
Durchführbar mittels Analysen, Berechnungen, Checklisten, ...
Qualitätssicherung = Überprüfung der Produkte und Prozesse
Anhand von Daten aus den Aufzeichnungen der Qualitätslenkung
Nutzung dieser Daten um Vertrauen zu erzeugen, dass die Produkte in Übereinstimmung mit den geforderten Spezifikationen sind und um sicherzustellen, dass über einen längeren Zeitraum entweder die Beständigkeit aufrecht erhalten wird oder dass Qualitätsverbesserungen die beabsichtigte Wirkung zeigen
Mittels Ausnahme-Berichterstattung
Teil der Umsetzung dieses Qualitätssicherungssystems ist die schriftliche Dokumentation aller Maßnahmen, die die Brennstoffqualität sicherstellen sollen. Die Dokumentation muss auf dem aktuellen Stand gehalten werden und mindestens Folgendes beinhalten:
Aufgabenverteilung im Unternehmen
Schulung des Personals (in Bezug auf die Qualitätsanforderungen)
Qualitätskontrolle im Produktionsprozess (Arbeitsanweisungen)
o Rohmaterialannahme (z. B. Dokumentation auf dem Lieferschein bzw. der Rechnung)
o Wartung, Reparaturen o Ergebnisse von Hackgutanalysen (falls vorhanden) o Warenausgang (z. B. Liefervertrag mit dem Kunden bzw. Dokumentation
auf dem Lieferschein) o Handhabung von nicht-entsprechendem Rohmaterial bzw. Hackgut
Reklamationswesen
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Abhängig von der Position eines Marktteilnehmers innerhalb der Lieferkette, gibt es verschiedene Aufgaben, die zur Erfüllung einer Qualitätssicherung für feste Biobrennstoffe gemäß EN 15234 umgesetzt werden müssen.
Der Rohmateriallieferant ist der erste Akteur in der Lieferkette für feste Biobrennstoffe, der die Ressource als Rohstoff zur Energiegewinnung bereitstellt und ist für die exakte Angabe zu Herkunft, Quelle und Standort des entnommenen Rohstoffs verantwortlich. Die Dokumentation muss innerhalb der gesamten Lieferkette zur Verfügung stehen und die Rückverfolgbarkeit der Holzhackschnitzel ermöglichen.
Der Holzhackschnitzelproduzent überprüft, ob das Rohmaterial bei der Warenübernahme den vorhandenen Angaben des Rohmateriallieferanten über Herkunft und Quelle des Rohmaterials entspricht. Der Produzent hält sich an die in Kapitel 3.2.2 beschriebenen 6 aufeinanderfolgenden Schritte, um die Qualität über die gesamte Produktionskette sicherzustellen.
Der Holzhackschnitzelhändler überprüft, ob die Holzhackschnitzel bei der Waren-übernahme den vorhandenen Angaben des Holzhackschnitzelproduzenten auf der Produktkennzeichnung bzw. den in Lieferverträgen festgelegten Anforderungen entsprechen. Der Händler hält sich an die in Kapitel 3.2.2 beschriebenen 6 aufeinanderfolgenden Schritte, um die Qualität über die gesamte Lieferkette sicherzustellen.
Der Holzhackschnitzelkonsument überprüft, ob die Produktkennzeichnung des Hackgutes mit den im z. B. Liefervertrag festgelegten Eigenschaften übereinstimmt und kontrolliert, wenn möglich, die Qualität des Hackgutes.
3.2.2. Verfahrensweise für die Qualitätssicherung
Im Folgenden wird die Umsetzung der Qualitätssicherung für Rohmateriallieferanten sowie Hackgutproduzenten und –lieferanten anhand eines Beispiels beschrieben.
Die Umsetzung wird anhand von Holzhackschnitzel (Waldhackgut) gemäß EN 14961-1 und EN 15234-1 beschrieben (auf die gleiche Art kann eine Qualitätssicherung für Holzhackschnitzel für die nichtindustrielle Verwendung gemäß EN 14961-4 und EN 15234-4 implementiert werden).
Der kursive Text in den verschiedenen Abschnitten ist aus EN 15234-1 zitiert.
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Rohmateriallieferant
Start Biomasse wird zum ersten Mal als Biobrennstoff gehandelt
Prozess Klassifizierung der Herkunft gemäß Tabelle 1 in EN 14961-1:2010
Ergebnis Deklaration gemäß EN 15234-1:2011
Rohmaterial 1
Start
Abbildung 10: Waldrestholz, frisch/grün, Nadelbaumholz (Quelle: FHP, HFA)
Prozess Ableitung der Quelle aus Tabelle 1 in EN 14961-1:2010
1 Holzartige Biomasse
1.1 Wald- und Plantagenholz sowie anderes erntefrisches Holz
1.1.4 Waldrestholz
1.1.4.2 Frisch/grün, Nadelbaumholz (mit Nadeln)
Ergebnis
Produktdeklaration basierend auf EN 14961-1
Lieferant: ---
Herkunft: 1.1.4.2
Land: Österreich (oder genauerer Herkunftsort wenn nötig)
Z. B auf Rechnung, Lieferschein, Wareneingangsschein, etc.
! verpflichtende
Dokumentation
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Rohmaterial 2
Start
Abbildung 11: Vollbäume ohne Wurzeln, Laubbaumholz (Quelle: FHP, HFA)
Prozess Ableitung der Quelle aus Tabelle 1 in EN 14961-1:2010
1 Holzartige Biomasse
1.1 Wald- und Plantagenholz sowie anderes erntefrisches Holz
1.1.1 Vollbäume ohne Wurzeln
1.1.1.1 Laubbaumholz
Ergebnis
Produktdeklaration basierend auf EN 14961-1
Lieferant: ---
Herkunft: 1.1.1.1
Land: Österreich (oder genauerer Herkunftsort wenn nötig)
Z. B auf Rechnung, Lieferschein, Wareneingangsschein, etc.
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Holzhackschnitzelproduzent/-händler
Start „Deklaration von Herkunft und Quelle“ des Rohmaterials
Prozess
Schritt 1
Schritt 2
Schritt 3
Schritt 4
Schritt 5
Schritt 6
Festlegung der Brennstoffanforderungen für das Endprodukt
Dokumentation die Schritte in der Prozesskette (Prozessbeschreibung))
Identifizierung der Faktoren, die die Brennstoffqualität und die Unternehmens-leistung beeinflussen
Identifizierung und Dokumentation der kritischen Kontrollpunkte (KKP)
Auswahl geeigneter Maßnahmen um die Qualität des Produktes zu gewährleisten (an KKP)
Erarbeitung und Dokumentation von Routineverfahren zur separaten Handhabung von fehlerhaften Materialien und festen Biobrennstoffen
Ergebnis Produktdeklaration gemäß EN 15234-1:2011
Produktion / Handel
Start
Der Holzhackschnitzelproduzent hat zu überprüfen, ob die Eigenschaften des entgegengenommenen Rohmaterials mit der vom Rohmateriallieferanten angegebenen „Deklaration von Herkunft und Quelle“ übereinstimmen. Falls keine „Deklaration von Herkunft und Quelle“ existiert, ist der Produzent dafür verantwortlich, dieses Dokument das erste Mal zu erstellen.
Der Rohmateriallieferant (z. B. Waldbesitzer) informiert den Hackgut-produzenten, dass Material unterschiedlicher Art an einem Standort zum Hacken bereit liegt. Der Produzent bekommt die mündliche Information, dass es sich bei dem Material um frisches Waldrestholz (Nadelholz) und um Vollbäume ohne Wurzeln (Laubholz) handelt. Im Normalfall gibt es noch keine schriftliche „Deklaration von Herkunft und Quelle” und der Hackgutproduzent stellt diese das erste Mal zur Verfügung, indem er die Information nachträglich auf z. B. den Lieferschein bzw. die Rechnung aufnimmt.
Abbildung 12: Rohmaterial bereit zum Hacken (Quelle: FHP, HFA)
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SolidStandards Holzhackschnitzel
15
Prozess
Schritt 1
Die Brennstoffqualität ist im entsprechenden Teil von EN 14961 beschrieben und sollte das Ergebnis einer Vereinbarung zwischen dem Produzenten und seinem Kunden sein. Für gewöhnlich sind die Anforderungen an die Brennstoffqualität in den Lieferverträgen festgehalten. Der Hackgutproduzent sollte die „Schlüssel-eigenschaften“ der Holzhackschnitzel in Übereinstimmung mit den Bedürfnissen des Endverbrauchers festlegen.
Der Hackgutproduzent hat einen Liefervertrag mit einem Heizwerk, das nur Holzhackschnitzel mit einer Partikelgröße von max. P45B (der limitierende Faktor ist der max. Querschnitt von 5 cm²) und einem Aschegehalt unter 3 % verwenden kann. Der Produzent definiert „Partikelgröße“ und „Aschegehalt“ als „Schlüsseleigenschaften“, die während des Produktionsprozesses kontinuierlich kontrolliert werden müssen. Die Spezifikation ‘Holzhackschnitzel P45B-A3.0’ definiert Maximalwerte.
Prozess
Schritt 2
Um die Schritte in der Prozesskette zu dokumentieren kann der Hackgutproduzent ein Fließbild ausarbeiten, in dem er, basierend auf den die Brennstoffqualität beeinflussenden Faktoren (Schritt 3), kritische Kontrollpunkte definiert (Schritt 4).
Die Schritte 2, 3 und 4 sollten Teil eines firmeninternen Handbuches sein.
Abbildung 13: Fließdiagramm für Produktion und Transport mit KKP
o neinKKP1 –Visuelle/sensorische KontrolleBrennstoffanforderungen können mit dem verfügbaren Rohmaterial erfüllt werden?
o ja
o nein
“Deklaration von Herkunft und Quelle” verfügbar
Erstellung der Deklarationo nein
o ja
Vorbehandlung
o ja
Rohmaterial ablehnen
KKP2 –Visuelle/sensorische KontrolleBrennstoffanforderungen sind erfüllt?
o nein
o ja
Nachbehandlungo nein
Nicht den Anforderungen entsprechendes Material
separat lagern
o ja
Rohmaterialannahme
Holzhackschnitzelproduktion
Beladung
Lagerung
o nein
o ja
o ja
o nein
o ja
KKP3 –Visuelle/sensorische KontrolleBeladungsbedingungen geeignet?
Holzhackschnitzeltransport
o nein
o ja
KKP4 –Visuelle/sensorische KontrolleBrennstoffanforderungen sind erfüllt?
Reklamationsprotokoll;Rücksprache mit Kundem
Ersatz-Transportmittel
Lieferung
KKP2a –Visuelle/sensorische KontrolleBrennstoffanforderungen sind erfüllt?
KKP2 –Visuelle/sensorische KontrolleBrennstoffanforderungen sind erfüllt?
o nein
o ja
Nachbehandlung
Nicht den Anforderungen entsprechendes Material
separat lagern
o ja
Holzhackschnitzelproduktion
! verpflichtende
Dokumentation
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16
Prozess
Schritt 3
Sämtliche Tätigkeiten, die sich sowohl auf technische Prozesse als auch auf managementbezogene Sachverhalte beziehen, sollten dokumentiert werden. Die folgenden Faktoren bestimmen die Qualität der Holzhackschnitzel und deren Leistungsverhalten.
Die Überprüfung der eingehenden Rohstoffe.
Die Sorgfalt, mit der das Material gelagert und verarbeitet wird.
Kenntnisstand, Fähigkeiten und Qualifikation des Personals.
Der Produzent muss alle Einflussfaktoren auf die Brennstoffeigenschaften in der Lieferkette berücksichtigen, beginnend mit der Rohmaterialannahme bis zur Auslieferung an den Kunden (für den Fall, dass der Produzent gleichzeitig Händler ist). Wird eine Spedition für den Transport angemietet, die über kein Qualitätssicherungssystem verfügt, muss der Produzent ebenfalls darauf achten, dass im Zuge des Transportes keine negativen Einflussfaktoren die Qualität der Holzhackschnitzel mindern (z. B. Kontrolle des Zustandes des Transportmittels).
Einflussfaktoren Beeinflusste Brennstoffeigenschaft
Rohmaterial
Holzart
Teil des Baumes (Quelle) – Nadeln/Blätter, Rinde
Witterungsverhältnisse
Aschegehalt
Heizwert
Partikelgröße (Feinanteil)
Wassergehalt
Lagerungsbedingungen
Abdeckung (Witterungsverhältnisse)
Lagerungszeit (z. B. kann lange Lagerung zu trockenem oder zu nassem oder sogar teilweise abgebautem Material führen – abhängig von den Lagerungs- und Witterungsverhältnissen)
Lagerplatz (Verunreinigungen im Rohmaterial - z.B. Erde und Steine, abhängig davon ob das Material auf einer befestigten Straße oder am Waldboden gelagert wurde)
Wassergehalt
Heizwert
Aschegehalt
Hacken
Hackaggregat (Siebe)
Partikelgröße (Feinanteil und Grobfraktion)
Transportmittel
Verschmutzung (z. B. Verunreinigung der Holzhackschnitzel durch verschmutzte Transporteinheiten)
Abdeckung (Witterungsverhältnisse; z. B. steigender Wassergehalt durch Niederschlag)
Transportbedingte Auswirkungen auf den Biobrennstoff
Aschegehalt
Wassergehalt
Partikelgröße (Feinanteil)
Mögliche Kontaminierung mit anderen Produkten/Brennstoffen
alle
Know-How, Kompetenz und Qualifikation der Mitarbeiter alle
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SolidStandards Holzhackschnitzel
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Prozess
Schritt 4
Kritische Kontrollpunkte sind Punkte innerhalb oder zwischen Prozessen, an denen Eigenschaften am einfachsten beurteilt werden können und die das größte Potential für die Qualitätsverbesserung bieten.
Siehe Abbildung 13.
Prozess
Schritt 5
Geeignete Maßnahmen, um bei den Kunden Vertrauen darauf zu erzeugen, dass die Spezifikationen realisiert werden, beinhalten neben Produktkontrolle die folgenden Management Möglichkeiten:
Aufgabenverteilung
Schulung des Personals
Arbeitsanleitungen
Festlegung von Maßnahmen zur Qualitätslenkung
Ordnungsgemäße Dokumentation von Prozessen und Prüfergebnissen
System von Verfahren bei Beschwerden
Im firmeninternen Handbuch ist der Geschäftsführer einer Holzhackschnitzel-produktion gleichzeitig als Qualitätsbeauftragter definiert, zuständig für die die Aus- und Weiterbildung der Mitarbeiter sowie für die Aufgabenverteilung. Es existieren Arbeitsanweisungen zu jedem Kritischen Kontrollpunkt (KKP). Basierend auf dem Fließdiagramm des Produktionsprozesses wurde eine Checkliste erstellt, um eine regelmäßige Kontrolle und Dokumentation des Produktionsprozesses sicherzustellen.
Schritt 5 - KKP1 (Rohmaterialannahme):
Als Teil der Warenübernahme muss die Deklaration von Herkunft und Quelle durch den Hackgutproduzenten überprüft werden.
Optische und/oder haptische Kontrolle des Rohmaterials (die allgemeine Eignung kann durch Kenntnisse von Holzart, Baumteil, Nadel-/Blattanteil, Lagerungsbedingungen, Verschmutzung, Witterungsbedingungen, usw. festgestellt werden).
Von den zwei Arten Rohmaterial wählt der Produzent „Vollbäume ohne Wurzeln, Laubaumholz“, da er mit dem „Waldrestholz“, die Einhaltung der Anforderung von max. 3 % Aschegehalt nicht garantieren kann. Die Manipulation des Rohmaterials hat derart zu erfolgen, dass eine Erhöhung des Aschegehaltes durch Verschmutzung mit Erde verhindert wird.
Abbildung 14: Rohmaterial (Quelle: FHP, HFA)
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Dokumentation
! verpflichtende
Dokumentation
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SolidStandards Holzhackschnitzel
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Schritt 5 - KKP2 (Produktion):
Optische oder andere sensorische Kontrollen werden während des gesamten Produktionsprozesses durchgeführt.
Kontrolle von Schlüsseleigenschaften nach einer Änderung des Rohmaterials.
Wartung der Geräte, je nach Notwendigkeit; manche Teile müssen regelmäßig gewechselt werden (z. B. Messerwechsel).
Während des Hackvorgangs wird Rohmaterial, das nicht den vereinbarten Anforderungen entspricht, getrennt und nicht mitverarbeitet (z. B. einzelne stark mit Erde verschmutzte Teile).
Der Betreiber schärft bzw. wechselt die Messer des Hackaggregats sobald er einen negativen Einfluss auf die Hackgutqualität bzw. die Leistung des Hackaggregats bemerkt. Um einen bestimmten max. Querschnitt der Partikel nicht zu überschreiten, kann die Verwendung eines Siebkorbes sinnvoll sein.
Abbildung 15: Holzhackschnitzelproduktion (Quelle: FHP, HFA)
Schritt 5 - KKP3 (Lagerung/Transport):
Die Lager- und Transportmittel werden regelmäßig kontrolliert (Eignung, Sauberkeit).
Gelagerte/gelieferte Holzhackschnitzel sollen abgedeckt oder auf andere Art vor Niederschlag geschützt werden.
Vor der Beladung vergewissert sich der Hackgutproduzent, dass das Transportmittel sauber ist. Im Falle einer Verunreinigung gibt er die Anweisung, das Transportmittel zu reinigen oder, falls das nicht möglich ist, organisiert er ein neues Transportmittel. Falls die Holzhackschnitzel direkt während des Hackvorganges auf ein Transportmittel verladen werden, muss diese Kontrolle vor Beginn des Hackvorganges stattfinden. Der Hackgutproduzent dokumentiert auf einer Checkliste, ob die Holzhackschnitzel während des Transports abgedeckt sind oder nicht.
Abbildung 16: Container Beladung (Quelle: FHP, HFA)
Abbildung 17: Transport (Quelle: FHP, HFA)
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SolidStandards Holzhackschnitzel
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Schritt 5 - KKP4 (Lieferung an den Endkunden):
Bei der Anlieferung im Heizwerk überprüfen Mitarbeiter des Heizwerkes die Holzhackschnitzel optisch/sensorisch und kontrollieren die übergebene Checkliste inklusive der Produktdeklaration (ob diese den im Liefervertrag festgelegten Anforderungen entspricht). Eine Probe der Holzhackschnitzel wird zur Wassergehaltsbestimmung entnommen, um den Preis der angelieferten Ware zu bestimmen.
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Prozess
Schritt 6
Wenn Rohmaterialien oder Holzhackschnitzel die Anforderungen nicht erfüllen (z. B. wegen zu hohem Wassergehalt), müssen diese Chargen getrennt von solchen gelagert werden, welche die Anforderungen erfüllen
Es kann eine Nachbehandlung des Materials durchgeführt werden, um Übereinstimmung mit den geforderten Brennstoffeigenschaften zu erreichen (z. B. Sieben, Trocknen)
Jede erforderliche Information muss dokumentiert werden.
Wird die Fehlerhaftigkeit eines Produktes erst im Zuge der Anlieferung beim Endkunden festgestellt, muss dies dokumentiert werden. Die weitere Handhabung des fehlerhaften Materials wird mit dem Kunden vereinbart.
Während der Rohmaterialannahme stellt der Hackgutproduzent fest, dass auch Büsche beim Rohmaterial inkludiert sind. Er beschließt das Material getrennt zu hacken und an einen Kunden zu liefern, der höhere Aschegehalte akzeptiert. Auf der Checkliste für den Produktionsprozess wird dieses Vorgehen entsprechend dokumentiert.
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Dokumentation
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20
Ergebnis
Die Qualität der produzierten Holzhackschnitzel entspricht der in Prozess-Schritt 1 definierten Qualität. Liefert der Produzent/Händler direkt an Endkunden aus, muss die Produktdeklaration mindestens folgende Informationen enthalten:
Lieferant (juristische Person oder Unternehmen) einschließlich Kontakt-daten
Handelsform (nach EN 14961-1:2010, Tabelle 2);
Herkunft und Quelle (nach EN 14961-1:2010, Tabelle 1);
Herkunftsland/-länder (Standorte)
Festlegung der Eigenschaften (nach dem entsprechenden Teil des EN 14961):
o Normative Eigenschaften;
o Informative Eigenschaften;
Chemisch behandeltes Material (ja/nein)
Unterschrift, Datum.
Die Produktdeklaration kann elektronisch bestätigt werden. Unterschrift und Datum können durch Unterzeichnen des Frachtscheins oder Stempeln der Sendungen gemäß des entsprechenden Teils von EN 14961 bestätigt werden.
Mit der Produktdeklaration bestätigt der Lieferant (Produzent), dass die Eigenschaften des Endprodukts den Anforderungen des entsprechenden Teils der EN 14961 gemäß EN 15234-1 entsprechen. Der Lieferant muss die Deklaration mit einem Datum versehen und das Dokument für mindestens ein Jahr nach der Lieferung verfügbar halten.
Produktdeklaration – Holzhackschnitzel
Lieferant: ---
Qualitätssicherungsnorm EN 15234-1
Herkunft: 1.1.1.1
Land: Österreich 7540 Güssing
Handelsform: Holzhackschnitzel
Chemisch behandeltes Material
Nein x Ja
Normative Anforderungen – EN 14961-1
Partikelgröße P45B
Wassergehalt (m-%) M50
Aschegehalt (m-%) A2.0
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Dokumentation
Annex
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Probenahme & Probenherstellungfür Waldhackgut und Schredderholz
Holzhackgut
EN 14778 / EN 14780
Begriffe
Partie „festgelegte Menge von Brennstoff, dessen Eigenschaften bestimmt werden soll“
Teilpartie „Teil einer Partie, für die ein Prüfergebnis gefordert wird“
2
Probe „Menge eines Materials, die repräsentativ für eine größere Menge, deren Eigenschaften zu bestimmen sind, ist“
Einzelprobe „Menge eines Brennstoffes, die in einem einzigen Arbeitsgang des Probenahmegerätesentnommen wurde“
Richtige Probenahme ist wichtig!3
Ursache für Abweichungen der Analyseergebnisse vom „wahren“ Wert:
Probenahme: 80 %Probenherstellung: 15 %Analyse: 5 %
Probe(besteht aus Einzelproben)
Partie 10 t
vorbehandelte Probe (Laboratoriumsprobe)
Analyseprobe
Die Probe soll für die gesamte Partie repräsentativ sein!
Richtige Probenahme ist wichtig!
Der verrechnete Energieinhalt des Brennstoffes basiert auf der Wassergehaltsanalyse und der Masse der Lieferung.
1 % Ungenauigkeit beim Wassergehalt führt zu einem2 % Fehler bei der Berechnung des Heizwertes
4
Beispiel:Das bedeutet für eine Brennstofflieferung (Wassergehalt 40%):
für eine LKW-Ladung (30 t) - ein Fehler von 1,8 MWh und 36 €10 GWh Lieferungen - ein Fehler von 200 MWh und 4 000 €100 GWh Lieferungen - ein Fehler von 2 GWh und 40 000 €
Größe der Einzelprobe5
Die Einzelprobe (Volincr, Liter) muss folgendes Mindestvolumen aufweisen :
Volincr = 0,5 bei d95 < 10 mmVolincr = 0.05 * d95 bei d95 ≥ 10 mm
d95 = nominelle Siebgröße, mmLochgröße des Siebes, durch das mind. 95 % des Materials durchgehen
Bsp: Bei einer nominellen Siebgröße von 63 mm umfasst die Einzelprobe mindestens 3 Liter!
Anzahl der Einzelproben6
n Mindestanzahl der Einzelproben je TeilpartiePL Gesamtpräzision für die Probenahme, Probenvorbereitung und Prüfung
der gesamten Biobrennstoff Partie bei einem Vertrauensniveau von 95 %VI Primärvarianz einer EinzelprobeN Anzahl der Teilpartien in der Partie, wenn die Partie nicht geteilt wird N=1VPT die Varianz, bezogen auf Vorbereitung und Prüfung
Mindestens 10 Einzelproben je Teilpartie!
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2
Anzahl der Einzelproben- Empfehlung für Wasserhalt von Waldhackgut
7
Anzahl Teilpartien
Anzahl der Einzelproben per Teilpartie
Anzahl der Einzelproben per Gesamtlieferung
Liefer-volumen
Genauigkeit
1 Partie 10 10 ≥ 100 m3 ca. ± 4%
Mindestanzahl der Einzelproben bei 95% Vertrauensintervall bei einer nominellen Siebgröße von 100 mm
2 Partien 5 10 ″ ca. ± 4%
3 Partien 4 12 ″ ca. ± 3%
4 Partien 3 12 ″ ca. ± 3%
5 Partien 3 15 ″ ca. ± 3%
6 Partien 3 18 ″ ca. ± 2%
Für kleinere Lieferungen (< 50 m3) wird die Anzahl der Einzelproben halbiert. Für eine Partie 5 Einzelproben und für 2 und mehr Partien mindestens 3 Einzelproben.
Richtige Probenahme
• In mehreren Einzelproben
• Aus der gesamten Partie (Teilpartie) – nicht nur aus einem Teil z. B. zu Beginn des Abladens
• Das Herausfallen großer Partikel von dem Probenahmegerätmuss verhindert werden.
8
• Sehr feuchte Proben können Feuchtigkeit in dem Probenahmegeräte zurücklassen, die dann zur nächsten Probe übertragen wird.
• Probenvorbereitung oder Probeteilung soll die Eigenschaften einer Probe nicht ändern
Richtige Probenahme
Jedes Teilchen in der Partie sollte die gleiche Wahrscheinlichkeit aufweisen, in die Stichprobe einbezogen zu werden. Falls das nicht möglich ist, sollen die vorhandenen Einschränkungen auf dem Probenahmeplan vermerkt werden.
9 Probenahme vom Lager10
Probenahmepunkte
Keine Probenahme in diesem Bereich
Quelle: VTT
Probenahme Ausrüstung
• eine Schaufel -Breite und Höhe der Öffnung der Probenahmengeräte soll > 2,5 fache der nominellen Siebgröße sein
11
• ein Behälter zum Sammeln der Einzelproben
Quelle: VTT
Probenahme
• Probenahme aus mindestens 20 cm Tiefe (Material von der Oberfläche darf nicht auf die Probe zurückfallen; z. B. Brett oberhalb)
• Entnahme der Einzelproben aus unterschiedlichen Teilen d L
12
des Lagers• Einzelproben müssen groß
genug für die Analysenproben sein
Quelle: VTT
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3
Probenlagerung und Beschriftung
• physikalische/chemische Eigenschaften der Probe sollen bis zur Analyse unverändert erhalten bleiben
• Lagerung in luftdichten Kunststoffbehältern (z. B. Plastiksack, Kübel)
• Schutz vor direkter Sonnenbestrahlung• Schutz vor Veränderung der Probe falls notwendig
(z B Versiegeln)
13
(z. B. Versiegeln)• Kühlen (5°C), um mikrobielle Aktivitäten zu
vermeiden (speziell bei Wassergehalten über 20 % und längerer Lagerung)
• Eindeutige Beschriftung jeder Probe (z. B. Datum, Zeit, KFZ-Kennzeichen des Liefer-LKWs)
Quelle: VTT
Entmischung des Feinanteils14
• während des Transports
• beim Herabfallen des Materials auf eine Lagerhalde
ursprünglich während des Transports
Quelle: VTT
beim Herabfallen des Materials auf eine Lagerhalde (vom LKW bzw. Förderband)
Große und leicht rieselfähige Teilchen sammeln sich in “Nestern” am Rande der LagerhaldeIn Förderbändern entmischen sich die Teilchen aufgrund der Vibration bzw. durch Hängenbleiben zwischen Ketten
Berücksichtigung bei der Probenahme!Quelle: VTT
Gesamtprobe15
Quelle: VTT
Probenherstellung16
Die Zusammensetzung der vor Ort entnommenen Probe darf in keiner Phase der Probenvorbereitung verändert werden. Viertelverfahren:
Quelle: VTT, EN 14778
Probenteilung - Viertelverfahren
• Die Probe ist mit der Schaufel kegelförmig aufzuhäufen (Anhäufen 3x wiederholen)
• Der 3. Kegel ist abzuplatten und in 4 Teile zu teilen.
17
• Die 2 gegenüberliegenden Viertel sind zu verwerfen.
• Mit den übrigen 2 Viertel wird die Probenteilung wiederholt, bis die richtige Menge für die Analyseprobe vorliegt.
Quelle: VTT
SolidStandards
Vielen Dank!
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Die alleinige Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autoren. Sie gibt nicht unbedingt die Meinung der Europäischen Union wider. Weder die EACI noch die Europäische Kommission übernehmen Verantwortung für jegliche
Verwendung der darin enthaltenen Informationen.
Diese Präsentation wurde erstellt von: Eija Alakangas, Jukka Lahti, Haklog Ky, VTT Deutsche Bearbeitung: Monika Steiner, HFA
Kontaktinformation
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Klassifizierung der Partikelgröße
- gemäß EN 14961-1 und EN 14961-4 (Analyse nach EN 15149-1); nur die niedrigste mögliche Klasse ist anzugeben!
Partikelgröße – P1634
Der Querschnitt der übergroßen Partikel soll für P16 < 1 cm² betragen.
Quelle: VTT
Partikelgröße – P4535
Der Querschnitt der übergroßen Partikel soll für P45 < 5 cm² betragen.
Quelle: VTT
Partikelgröße – P63 & P10036
Der Querschnitt der übergroßen Partikel soll für
P63 < 10 cm² und für P100 < 18 cm² betragen.
Quelle: VTT
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2/2
- gemäß EN ISO 17225-1 (Analyse nach EN 15149-1); nur die niedrigste mögliche Klasse ist anzugeben!
Der Querschnitt der Partikel in der Grobfraktion muss für die Klassen P16S ≤ 2 cm², für P31S ≤ 4 cm² und für P45S ≤ 6 cm² sein.
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1/2
Wassergehaltsanalyse
Step-by-step Anleitung für die Analyse des Wassergehaltes (M) im Anlieferungszustand gemäß EN 14774-2
1.
2.
3.
Wassergehaltsanalyse52
Quelle: HFA Quelle: HFA
Probenahme/-reduktion(nach EN 14778 und EN 14780)
Mischen der Probe
Waage (Genauigkeit mind. 0.1 g)
Probeschale wägen (Gewicht notieren)
m1
Größe der Probe > 300 g
Holzhackgut (Gewicht notieren)
Nominelle Siebgröße max.
30 mm
Eindeutige Kennzeichnung
der Probe
m2
Quelle: HFAQuelle: HFA
Wassergehaltsanalyse53
Quelle: HFA
Quelle: HFA
Wassergehaltsanalyse41
Trockenschrank auf 105°C ± 2°C einstellen
Temperatur regelmäßig kontrollieren
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2/2
4.
5.
Berechnungsbeispiel:
Mar = (m2-m3)/(m2-m1) * 100
Mar = (582.47 g – 456.96 g)/(582.47 g – 281.13 g) * 100 %
Mar = 42 %
Mar Wassergehalt im Anlieferungszustand als Massenanteil in Prozent
m1 die Masse des leeren Trocknungsbehälters, in Gramm
m2 die Masse des Trocknungsbehälters und der Probe vor dem Trocknen, in Gramm
m3 die Masse des Trocknungsbehälters und der Probe nach dem Trocknen, in Gramm
Quelle: HFA
Wassergehaltsanalyse42
Probe nach der Einwaage
sofort in den
Trockenschrank stellen
Kein Probenmaterial
verlieren!
Bis zur Gewichtskonstanz
trocknen
m3
Quelle: HFA
Wassergehaltsanalyse43
Probe sofort nach
Abschalten des
Trockenschrankes wägen
Berechnung des
Wassergehaltes auf
Feuchtbasis
Mar = (m2-m3)/(m2-m1) * 100
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1/2
Analyse der Schüttdichte
Step-by-step Anleitung für die Analyse der Schüttdichte (BD) im Anlieferungszustand gemäß EN 15103
1.
2.
3.
m1
Analyse der Schüttdichte45
Quelle: HFA
Behälter (Höhe/Durchmesser 1.25 bis 1.50)
Waage (Genauigkeit mind. 10 g)
Leeren Behälter wägen (Gewicht notieren)
Auslitern des BehältersWasser + Tropfen flüssiger Seife
(Wert in kg = Wert in Liter; Volumen notieren)
Quelle: HFA
Probenahme/-reduktion
(nach EN 14778 und EN 14780)
Durchmischen der Probe (mind. 70 l)
Füllen des Behälters mit Hackgut (aus 200 – 300 mm Höhe, bis sich Kegel mit
max. Höhe gebildet hat)
Analyse der Schüttdichte59
Quelle: HFA
Quelle: HFA
Analyse der Schüttdichte47
Quelle: HFAQuelle: HFA
3x freies Fallenlassen des
gefüllten Behälters aus 150 mm
(Bodensetzung)
Auffüllen des entstandenen
Leerraumes
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2/2
4.
5.
6.
Berechnungsbeispiel:
BDar = (m2 – m1)/V
BDar = (18.845 kg – 3.16 kg)/0.05 m³
BDar = 313.7 kg/m³
überschüssiges Material entfernen
Grobmaterial händisch entfernen
Analyse der Schüttdichte48
Quelle: HFA
Quelle: HFA
Analyse der Schüttdichte49
Source: HFA Quelle: HFA
Wiederauffüllen des entstandenen Leerraumes
Wiederholen von Entfernen/Auffüllen bis eine ebene
Oberfläche entsteht
Quelle: HFA
Wägen des vollen
Containers
Berechnung der Schüttdichte
BDar = (m2 - m1)/V
BDd = BDar * (100 - Mar)/100
m2
Analyse der Schüttdichte50
Quelle: HFA
BDar Schüttdichte im Lieferzustand, in kg/m³
m1 Masse des leeren Behälters in kg
m2 Masse des gefüllten Behälters in kg
V Nettovolumen des Messzylinders, in m³
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Heizwert im Anlieferungszustand – Berechnung
Analyse gemäß EN 14918
Typischer Wert (gemäß Annex B, EN 14961-1)
Der Heizwert (bei konstantem Druck) im Anlieferungszustand qp,net,ar (des feuchten Biobrennstoffs) kann aus dem Heizwert auf wasserfreier Bezugsbasis qp,net,d (Annex B – Typischer Wert) und dem Wassergehalt im Anlieferungszustand Mar berechnet werden.
qp,net,ar = qp,net,d * ((100-Mar)/100) – 0.02443 * Mar
Beispiel:
Basisdaten:
Rohmaterial:
Waldrestholz (Nadelbaumholz, frisch) 1.1.4.2
Heizwert auf wasserfreier Bezugsbasis:
Analyse gemäß EN 14916: qp,net,d = 19.50 MJ/kg
Typischer Wert (gemäß Tabelle B.3; EN 14961-1): qp,net,d = 19.20 MJ/kg
(Typ. Wertebereich gemäß Tabelle B.3; EN 14961-1): (qp,net,d = 18.5 – 20.5 MJ/kg)
Wassergehalt: Analyse gemäß EN 14774-2: Mar = 59.7 %
Schüttdichte: Analyse gemäß EN 15103: BDar = 379,0 kg/m³
Heizwert im Anlieferungszustand:
qp,net,ar = 19.50 * ((100-59.7)/100) – 0.02443 * 59.7 = 6.40 MJ/kg (mit Analyse)
qp,net,ar = 19.20 * ((100-59.7)/100) – 0.02443 * 59.7 = 6.28 MJ/kg (mit Typischem Wert)
Berechnung der Energiedichte:
Small wood chips plants usually measure bulk density and moisture content. Ear = (qp,net,ar/3600) x BDar
Ear = 6,40/3600 * 379,0 = 0,67 MWh/m3 (mit Analyse)
Ear = 6,28/3600 * 379,0 = 0,66 MWh/m3 (mit Typischem Wert)
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Lagerung und Handhabung von Hackschnitzeln
Lagerung und Handhabung von festen Biobrennstoffen werden in bestehenden CEN-Normen nicht behandelt. Die unten beschriebenen Leitlinien zur Lagerung und Handhabung von festen Biobrennstoffen sind als „Nordtest Methode“ veröffentlicht. (Quelle: NT ENVIR 010:2008-10: "Guidelines for storing and handling of solid biofuels”, Nordic innovation centre).
Probleme und Risiken
Beeinträchtigung der Qualität der Hackschnitzel
Auswirkungen der Lagerung auf die Qualität von Biobrennstoffen hängen ab von einer Vielzahl von Faktoren wie z.B. den Eigenschaften des gelagerten Materials, sowie den Lagerungsmethoden. Die folgenden Beeinträchtigungen der Qualität von Hackschnitzeln können bei unsachgemäßer Lagerung und Handhabung auftreten:
Verringerung des Brennstoffheizwertes
Brennstoffinhomogenitäten durch hohen und ungleichmäßigen Feuchtigkeitsgehalt
Erhöhung des Aschegehalts infolge von Verlusten an organischer Substanz oder der Verunreinigung mit Bodenrückständen
Erhöhung der Anteile an Feinpartikeln
Die Zusammensetzung des Brennstoffs (z.B. Holz, Laub, Rinde, etc.) beeinflusst die Rate des biologischen Abbaus, da sie die Verfügbarkeit von leicht zugänglichen Nährstoffen in den gespeicherten Hackschnitzeln bestimmt. Nadeln und Rinde haben beispielsweise höhere Anteile löslicher Nährstoffe und höheren Stickstoffgehalt als Stammholz und bieten damit ein besseres Substrat für schnelles Pilz- und Bakterienwachstum.
Der Feuchtigkeitsgehalt des Brennstoffes ist eine weitere wichtige Eigenschaft mit Auswirkungen auf die mikrobielle Aktivität und somit auf Wärmeentwicklung und Trockenmasseverluste. Hoher Feuchtigkeitsgehalt ist für die Stoffwechselaktivitäten von Pilzen und Bakterien unerlässlich.
Zusätzlich beeinflusst die Partikelgröße der Hackschnitzel viele Prozesse direkt und indirekt. Das Hacken der Brennstoffe führt zu einem enormen Anstieg der für mikrobielle Aktivität zugänglichen Oberflächen. Gleichzeitig wird die Luftzirkulation im Material und damit die Wärmediffusion verringert. Es ist bekannt, dass die Lagerung von größeren Partikeln (z.B. Holzstücke und Jungbäume in Bündeln) weniger Probleme verursacht als die Lagerung von Hackschnitzel.
Schließlich kann eine unsachgemäße Handhabung der Rohstoffe für die Hackschnitzel-Produktion zu einer signifikanten Steigerung von Verunreinigung mit Bodenrückständen führen.
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Verbesserung der Lagerung
Außenlagerung sollte vorzugsweise auf trockenem, ebenem Untergrund in der Nähe von Anlieferungswegen erfolgen. Der Untergrund sollte frei von Baumstümpfen, Steinen und großen Rückstände sein, und höher als der Anlieferungsweg liegen, um Eindringen von Regenwasser vom Anlieferungsweg in die Lagerung zu vermeiden.
Für Fabrik-und Endlager wird asphaltierter Untergrund empfohlen
Um die Aufnahme von Feuchtigkeit aus dem Boden zu verhindern, ist ein trockener Untergrund zu empfehlen
Um die Aufnahme von Feuchtigkeit durch Niederschlag zu verhindern, kann der gelagerte Brennstoff mit hydrophoben Folien, imprägniertem Papier oder vergleichbarem Material abgedeckt werden
Innenlager sollten die Aufnahme von Feuchtigkeit durch Schutz vor Niederschlag verhindern.
Innenlager sollten gut belüftet sein. Bei Lagern mit geringer Belüftung wird die Installation einer CO Überwachung empfohlen um effektiven Schutz vor Vergiftung sicherzustellen.
Verbesserung der Handhabung
Handhabung und Transport sollten mit einem Minimum an Verschleiß und Schäden an den festen Brennstoffen durchgeführt werden.
Risiko der Spontanentzündung
Durch Eigenerwärmung kann Feuer in Stapeln von Hackschnitzeln, Rinde und anderen Festbrennstoffen auftreten. In porösen und feuchten Materialien erfolgt Eigenerwärmung durch mikrobiologische Aktivität, chemische Oxidation und physikalische Prozesse.
Mikrobenwachstum bewirkt einen Temperaturanstieg in gelagerten Brennstoffen. Die erzeugte Wärme wird vom Inneren des Lagervolumens an die Oberfläche transportiert. Dabei trocknet das Innere des Stapels und die Feuchtigkeit kondensiert an der Oberfläche. Die Höhe des Stapels und die Umgebungstemperatur beeinflussen den durchschnittlichen Feuchtigkeitsgehalt und die Temperatur der gelagerten Hackschnitzel. Besonders die Lagerform der Hackschnitzel hat dabei Auswirkungen auf den Temperaturanstieg durch ihren Einfluss auf die Belüftung des Brennstoffs über den Kamineffekt. Belüftung bietet den benötigten Sauerstoff für die metabolische Aktivität und kühlt das Innere des Brennstofflagers durch Konvektion.
Die wichtigsten Einflussfaktoren auf die Temperatur in gelagerten Holzhackschnitzeln sind: Feuchtigkeitsgehalt, Feuchtigkeitsgradient, Größe und Dichte des gelagerten Brennstoffs. Eine Mischung von Brennstoffen mit unterschiedlichem Feuchtigkeitsgehalt sollte vermieden werden, da ein hoher Feuchtigkeitsgradient zu einem erhöhten Risiko der Selbstentzündung führen kann. Selbstentzündung beginnt als Pyrolyse im Inneren des Stapels, wenn die Wärmeproduktion die Wärmeabfuhr im Brennmaterial übersteigt. Eine Spontanentzündung führt dann zu einer Verbrennung mit Flamme wenn sich die Pyrolyseprozesse bis zur Oberfläche des Stapels ausgebreitet haben.
Vermeidung von Spontanentzündung
Vermeidung der gemeinsamen Lagerung von Brennstoffen unterschiedlicher Qualität (z. B. Rohstoffe, Partikelgrößen, Feuchtigkeitsgehalt)
Bevorzugung kurzzeitiger Lagerung in kleinen Stapeln
Einlagerung trockener Brennstoffe (<20% Feuchtigkeitsgehalt) zur Vermeidung von mikrobiellem Wachstum
Nutzung der Brennstoffe nach ihrer Lagerdauer, beginnend mit dem „ältesten“ Brennstoff (FIFO-Prinzip: First-in/First-out)
Vermeidung von Materialverdichtung
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Lagerung in länglichen Stapeln (Basisweite gleich doppelte Stapelhöhe)
Beispiele für empfohlene maximale Stapelhöhen: Hackschnitzel aus reinem Holz ohne Rinde - 15 m, Hackschnitzel aus Waldreststoffen - 7 m, Rinde - 7 m
Vermeidung von metallischen Objekten in den Stapeln
Überwachung der Temperatur in Stapeln und anderen Brennstofflagerungen
Verhinderung von offenem Feuer im Falle einer Eigenerwärmung des Brennstoffs auf über 60°C
Vermeidung der Anlieferung von Brennstoffen mit hohen Temperaturen oder Brandnestern
Löschen von Feuer in frei liegenden Lagern und Stapeln
Identifizierung der „hot-spots“ und Entfernen (Ausgraben) des warmen/aktiven Materials aus dem Stapel
Verteilen des entfernten Materials an einem sicheren Ort zur Abkühlung
Verwendung von Sprühwasser/Düsen zur Abkühlung und zum Löschen des den Pyrolyseprozess durchlaufenden Materials
Nutzung von Wasser zur Löschung von offenen Feuern. Zusatzstoffe wie z.B. Feuerlöschschaum können die Löschwirkung verbessern.
Gesundheitliche Risiken
Emissionen von außengelagerten Stapeln werden normalerweise durch die umgebende Luft verdünnt und haben daher begrenzte Wirkung. Lagerungen in geschlossenen Räumen dagegen verursachen ein höheres Risiko durch schädliche Emissionen. Beispiele für solche Lagerungen sind Laderäume in Schiffen und Lagerung in Silos und andere geschlossene Lagerungen.
Die Lagerung von feuchten festen Brennstoffen, insbesondere frisches Hackmaterial, in einem Stapel bietet ein günstiges Umfeld für das Wachstum vieler Arten von Bakterien und Pilzen. Beim Umgang mit verschimmelten Hackschnitzeln kann eine hohe Konzentration von Sporen in die Luft freisetzt werden. Aufgrund ihrer geringen Größe können die Sporen leicht in die Atemwege eindringen und allergische Reaktionen hervorrufen. Die Benutzung von Schutzmaske wird daher dringend empfohlen.
Bei der Handhabung besonders von trockenen Brennstoffen aus Biomasse entsteht immer etwas Staub. Die Schädlichkeit von Staub hängt von der chemischen (und mineralogischen) Zusammensetzung, der Staubkonzentration, sowie von Partikelgröße und -form ab. Durch
die Luft übertragene kleine Partikel ( 5 µm) können tief in die Lunge eindringen und Atemwegserkrankungen verursachen.
Prävention von Gesundheitsrisiken
Gute Belüftung
Verwendung von Vorrichtungen zur Messung von CO Emissionen
Verwendung von persönlichen Schutzausrüstungen. Schutzmasken sind nur eine Lösung, wenn die Luftverschmutzung nicht mit technischen Maßnahmen verhindert werden kann.
Folgende technische Maßnahmen sind verfügbar, um die Staubbelastung zu reduzieren: Belüftung, Absaugung und Unterdruck, Vorhänge, Wände, Sprühwasser, geschlossenen Bereiche und Fernsteuerungen
Die Übertragung von Sporen aus der Brennstofflagerung in andere Bereiche kann durch den Einbau von Doppeltüren verringert werden.
Das Auftreten von Staub an Orten der Lagerung und Handhabung kann verringert werden durch Auf- und Abladen unter Bedingungen mit kontrollierter Belüftung.
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