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Holzpellets

Definition: aus zerkleinertem Holz gepresste Stäbchen, die als Brennstoff dienen

Allgemeiner Begriff: Festbrennstoff

Englisch: wood pellets

Kategorien: Energieträger, erneuerbare Energie, Haustechnik, Wärme und Kälte

Autor:

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 03.07.2010; letzte Änderung: 20.08.2023

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Früher wurde Holz fast immer in Form von Scheiten verbrannt, die durch Zerhacken von gesägten Holzstücken hergestellt wurden. In dieser Form ist ein automatischer Betrieb einer kleineren Holz-Heizungsanlage nur mit relativ großem Aufwand möglich. Deswegen wird Holz heute vor allem für kleine Feuerungsanlagen zunächst zu Holzpellets verarbeitet, also zu kleinen Stäbchen mit ca. 5 bis 10 mm Durchmesser und ca. 10 bis 30 mm Länge. Diese können dann einfach transportiert, gelagert und vollautomatisch relativ effizient und sauber verbrannt werden. Große industrielle Holzfeuerungen dagegen arbeiten weiterhin in der Regel mit größeren Scheiten oder Holzhackschnitzeln.

Herstellung von Holzpellets

Holzpellets werden in Pelletieranlagen (Pelletpressen) hergestellt. Das Holz (meist mit geringeren Holzqualitäten) wird zunächst z. B. in einer Hammermühle zerkleinert und dann getrocknet. Statt frischem Holz können auch Holzabfälle z. B. aus Sägereien und Hobelwerken verwendet werden. Beim Pressen durch eine Stahlmatrize mit hohem Druck entstehen die stäbchenförmigen Pellets. Die Holzteilchen werden aneinander gebunden durch das im Holz enthaltene Lignin, welches beim Pressen heiß wird und zerfließt, und ggf. auch durch zusätzliche Bindemittel.

Die Pelletherstellung erfordert einen gewissen Energieaufwand, der jedoch meist nur wenige Prozente des Heizwerts beträgt (außer bei feuchten Holzabfällen) und teils auch wieder durch Holz gedeckt werden kann. Man beachte auch, dass der Wirkungsgrad einer Pelletheizung meist höher liegt als der einer Scheitholzfeuerung; allein schon dies kann den Energieaufwand für die Pelletherstellung leicht kompensieren.

Handhabung und Verwendung von Holzpellets

Holzpellets lassen sich einfach lagern und auch mit einfachen Mitteln in ein Lager einbringen bzw. ihm entnehmen, z. B. durch eine Förderschnecke oder ein Gebläse. Hierbei sind allerdings bestimmte Vorkehrungen nötig, um eine Staubexplosion zu vermeiden: Beim Einblasen aufgewirbelter Staub von Pellets ist brennbar.

Ansaugung von Holzpellets
Abbildung 1: Vorrichtung zum Ansaugen von Holzpellets aus einem Pelletlager. Durch einen Schlauch gelangen die Pellets bis zum Zwischenlager des Heizkessels. Quelle: energiestudio.ch

Ein moderner Holzpellet-Kessel kann vollautomatisch arbeiten. Über eine Fördereinrichtung bezieht er die jeweils benötigte Menge von Pellets dem Lager. Er kann sie automatisch entzünden und die entstehende Asche in einen Auffangbehälter bringen, der nur gelegentlich geleert werden muss. Die Heizflächen können mit automatisch betätigten Besen sauber gehalten werden. Der Wartungsaufwand ist also moderat, wenn auch wesentlich größer als der beispielsweise einer Gasheizung oder einer Wärmepumpenheizung.

Holzpelletkessel
Abbildung 2: Ein geöffneter Holzpelletkessel. Die Pellets werden über eine Förderschnecke automatisch dosiert in den Brennertopf befördert. Die entstehenden geringen Aschemengen werden mit einer Förderschnecke in einen Aschebehälter transportiert, der gelegentlich gelehrt werden muss. Quelle: energiestudio.ch

Pelletlager müssen ausreichend belüftet sein. Die Pellets können nämlich anders als unverarbeitetes Brennholz durch mikrobiellen Abbau Kohlenmonoxid (CO) abgeben, welches in höheren Konzentrationen als Atemgift wirkt. Vereinzelt sind sogar Todesfälle aufgetreten, wenn Menschen sich in unzureichend belüfteten Pelletlagern aufhielten. Umweltrelevant sind die CO-Mengen, die über die Belüftung abgegeben werden, allerdings nicht.

Eigenschaften der Pellets

Holzpellets haben einen Heizwert von ca. 18 MJ/kg; der Brennwert liegt rund 10 % höher, jedoch kann die Kondensationswärme (also die Differenz der beiden Werte) in aller Regel nicht genutzt werden.

Die Schüttdichte liegt bei 650 kg/m3, so dass der Heizwert pro Liter knapp 12 MJ beträgt, was ca. einem Drittel des Werts für Heizöl entspricht. Der Platzbedarf für ein Pelletlager ist entsprechend größer als der für einen Öltank. Wenn eigens dafür z. B. ein größerer Kellerraum gebaut werden muss, führt dies zu erheblichen Kosten.

Es gibt gewisse Normen für Pellet-Qualitäten, insbesondere EU-Normen für verschiedene Qualitätsstufen. Sie legen nicht nur einen minimalen Heizwert fest, sondern begrenzen unter anderem auch den Wassergehalt und die bei der Verbrennung entstehende Aschemenge. Dies ist für eine saubere Verbrennung und auch für einen störungsarmen Betrieb des Brenners von hoher Bedeutung.

Minderwertige Pelletqualitäten können resultieren, wenn diverse Abfallstoffe mit nicht gut geeigneten Verfahren zu Pellets verarbeitet werden. Das Verbrennen minderwertiger Pellets führt zu höheren Schadstoffemissionen und kann den Wartungsaufwand für die Pelletfördervorrichtung erhöhen (z. B. wenn viel Staub entsteht). Es ist allerdings denkbar, dass noch zu entwickelnde verbesserte Verfahren es ermöglichen werden, hochwertige Pellets auch aus anderen Stoffen als Holz herzustellen, z. B. aus Stroh und anderen Ernteabfällen. Dies könnte die nutzbare Rohstoffbasis wesentlich verbreitern.

Preise von Holzpellets

Die Preise von Holzpellets werden durch verschiedene Umstände beeinflusst. Zunächst spielt der Preis des Rohstoffs Holz eine Rolle, der von der gesamten Nachfrage nach Holz abhängt wie auch ggf. von Liefermöglichkeiten aus dem Ausland.

Vorübergehend können deutlich steigende Preise für Pellets auftreten, wenn die Kapazitäten der Pelletieranlagen knapp werden, was zeitweise in Deutschland schon der Fall war; allerdings können solche Anlagen in relativ kurzer Zeit zugebaut werden. Das Holzangebot ist meist der wesentliche begrenzende Faktor.

Längerfristig dürfte sich der Preis deutlich am Preis von Heizöl und Erdgas orientieren. Wenn der Preis für Heizöl zukünftig stark steigt, werden vermehrt Öl- und Gasheizungen auf Pelletheizungen umgestellt werden, was den Pelletpreis entsprechend steigen lässt. Zwar ist eine erhebliche Ausweitung der Pelletproduktion aus Holzabfällen gegenüber dem heutigen Umfang (rund 2 Millionen Tonnen pro Jahr in Deutschland) möglich, jedoch wird man an Grenzen stoßen, bevor der Großteil der Ölheizungen auf Pellets umgestellt ist; der heutige Heizölverbrauch Deutschlands liegt in der Größenordnung von 20 Millionen Tonnen pro Jahr. Somit ist zu erwarten, dass sich die Pelletpreise langfristig so einstellen werden, dass die Heizkosten mit Pellets nicht viel tiefer als für Heizöl liegen. Dies bedingt einen etwas niedrigeren Pellet-Preis bezogen auf den Heizwert, da die Anschaffungs- und Wartungskosten einer Pelletfeuerung mit Lager deutlich höher liegen als die einer Öl- oder Gasheizung. Unter dem Strich dürften die Heizkosten mit Pellets also recht ähnlich bleiben wie die mit Heizöl oder Erdgas.

Mittel- und langfristig bieten Holzpellets also wohl nicht die Möglichkeit, sich von steigenden Energiepreisen durch den Anstieg der Rohölpreise abzukoppeln.

Ökologische Aspekte

Bei der Verbrennung von Holzpellets entsteht Kohlendioxid (CO2), und zwar sogar in höherer Menge als mit Heizöl. Jedoch nehmen wachsende Bäume in etwa dieselbe Menge CO2 auf, so dass die Pellet-Nutzung insgesamt fast CO2-neutral ist. Lediglich der meist geringe Energieaufwand für Pelletherstellung und der Transport führt zu gewissen (aber meist moderaten) Netto-CO2-Emissionen.

Ferner entstehen bei der Pelletverbrennung diverse Luftschadstoffe wie Stickoxide, Ruß (z. T. als Feinstaub), Schwefel- und Chlorverbindungen (vor allem bei Verwendung minderwertiger Holzpellets). Wegen der gut kontrollierten Verbrennung in einer modernen Pelletfeuerung liegen die entsprechenden Schadstoffemissionen in der Regel einerseits erheblich tiefer als für herkömmliche Holzfeuerungen, andererseits jedoch deutlich höher als z. B. für Heizöl- oder Erdgasfeuerungen. Dies fällt in Ballungsräumen eher ins Gewicht als im ländlichen Raum.

Die Holzgewinnung selbst kann bei nachhaltiger Waldbewirtschaftung recht umweltfreundlich sein. Jedoch stellen sich Fragen, wenn Holz in großen Plantagen erzeugt und über weite Strecken transportiert wird – wie es insbesondere für die Mitverbrennung von Holzpellets in Kohlekraftwerken praktiziert wird. Entsprechende Entwicklungen sind sorgfältig zu beobachten.

Wenn die Pelletpreise durch die rasch wachsende Nachfrage ansteigen, kann dies auch ökologisch unerwünschte Konsequenzen haben. Beispielsweise wird der Anreiz für die Beschaffung von Rohstoffen durch Raubbau (ggf. verschleiert mit Hilfe korrupter Beamter) zunehmen. Bereits heute besteht die Problematik, dass die steigende Nachfrage nach Brennholz teilweise z. B. durch Holz gedeckt wird, welches in Osteuropa unter fragwürdigen Umständen gewonnen wird – etwa mit Zerstörung ökologisch wichtiger naturnaher Wälder. Auch aus USA und Kanada werden inzwischen viele Millionen Tonnen Holzpellets nach Europa geliefert, die auf ökologisch bedenkliche Weise gewonnen werden. Die Einhaltung EU-weiter Bestimmungen für eine sachgerechte Holzwirtschaft sind leider in manchen Ländern schwer durchsetzbar, beispielsweise mangels Personal und wegen Korruption. Von daher besteht immer die Gefahr, dass Holzpellets zum Teil durch Raubbau gewonnen werden – und dieser Anteil dürfte bei steigender Nachfrage noch zunehmen.

Nutzungskonkurrenzen

Erhebliche Mengen von Holzpellets können aus Abfällen der Holzverarbeitung und aus qualitativ minderwertigem Holz hergestellt werden. Hier wäre eine andere Nutzung schwer möglich, und die Verarbeitung zu Pellets ist oft die sinnvollste Nutzung. Bei zunehmendem Bedarf könnten Kurzumtriebsplantagen das Holzangebot noch vergrößern.

Zukünftig könnten aber Nutzungskonkurrenzen auftreten, z. B. mit der Herstellung von Biokraftstoffen durch Biomassevergasung. Langfristig sollte der Heizungsbereich eher über die Elektrifizierung versorgt werden, d. h. mit Elektrowärmepumpen, die mit Strom aus erneuerbaren Energien betrieben werden. Biomasse wird dann verstärkt für den Verkehrsbereich gebraucht, wo die Elektrifizierung in den wichtigsten Sektoren viel schwieriger ist.

Holz kann auch anders für die Wärmeerzeugung genutzt werden. Beispielsweise kann es in Kohlekraftwerken einen Teil der Kohle ersetzen, und wenn der entsprechende Anteil des Stroms in Elektrowärmepumpen eingesetzt würde, könnte mit der gleichen Menge Holz mehr Heizwärme erzeugt werden.

Die Bedrohung anderer Nutzungsarten von Holz, beispielsweise für Gebrauchsgegenstände, ist weniger wahrscheinlich, da Holz für eine energetische Nutzung relativ billig sein muss, also normalerweise weniger Geld einbringt als eine stoffliche Nutzung. Insofern ist auch kaum zu befürchten, dass eine ausufernde Holznachfrage z. B. für die Produktion von Holzpellets zu wesentlich teurerem Bauholz führt; vorher würden die Holzpellets durch andere Wärmequellen konkurrenziert. Die Brennholzpreise haben in Deutschland zwar bereits ein ähnliches Niveau wie für Parkettholz erreicht, aber eine echte Konkurrenzierung von Bauholz erfolgt höchstens bei den billigsten Qualitäten.

Siehe auch: Holz, Holzhackschnitzel, Pelletheizung, erneuerbare Energie, CO2-neutral, Heizungsanlage

Fragen und Kommentare von Lesern

01.04.2022

Ich habe eine Frage zu folgender Aussage: "...der Brennwert liegt rund 10 % höher, jedoch kann die Kondensationswärme (also die Differenz der beiden Werte) in aller Regel nicht genutzt werden." Woran liegt das denn?

Wir werden von Öl auf Pellets umsteigen. Als es um die Beratung und Einholung um Angebot ging, haben die Heizungsbauer empfohlen, keinen Brennwertkessel zu nehmen, auch wenn die Hersteller diese im Angebot haben und teilweise auch massiv bewerben. Daraufhin habe ich die zwei Hersteller mal direkt angerufen und eben genau diese Empfehlung auch dort bekommen. Begründungen waren u.a.:

  • Der Brennwert kann nicht in dem Maße genutzt werden bei Holz. Der theoretische 15 % bessere Wirkungsgrad werde wohl praktisch nie erreicht und liegt, wenn überhaupt eher bei 5 %. Darauf zielt auch meine Frage oben, weshalb das so ist.
  • Ein zusätzlicher Wärmetauscher heißt zusätzliche Kosten, Wartung und Reparatur (wird wohl mit als erstes während der Lebenszeit eines Kessels mal getauscht werden müssen) und der Schornstein muss auch brennwertfähig saniert werden, wenn vorher noch keine Brennwertheizung verbaut war.
  • Auch seien die Abgase wohl nicht so gut wie bei Heizwert-Kesseln. Das kann ich mir nicht wirklich vorstellen, da die Kondensation ja nach der Verbrennung erfolgt...

Antwort vom Autor:

  • Der theoretische Wert für den Gewinn mit Brennwertnutzung (15 %) ist deutlich zu hoch; grob geschätzt wäre ein ähnlicher Wert wie für Heizöl zu warten, und die genannten 5 % klingen plausibel. In der Tat wäre der Gewinn also nicht so dramatisch.
  • Der zweite Punkt stimmt wohl auch; der Wärmeübertrager würde in Betrieb deutlich stärker verschmutzt als mit Öl oder Gas, sodass der Wartungsaufwand höher wäre.
  • Die Abgasqualität sollte in der Tat ähnlich sein wie bei einem Kessel ohne Brennwertnutzung, nur eben schlechter als bei Öl und vor allem Gas. Vermutlich war hiermit auch die Tendenz zur Verschmutzung des Wärmeübertragung gemeint.

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