Ablängen statt abschlagen

[K & L Magazin, 5/2016]

Die ersten Pelletproduzenten produzieren bereits mit HD-Technologie. In Zukunft könnte diese in der Produktion ein Standard werden, da sich die Brennstoffqualität als besser erweist. Bekannt ist in der Pelletbranche schon lange, dass die einst aus der Futtermittelindustrie übernommene Presstechnik für die Produktion von Holzpellets eigentlich nicht genügt. In vielen Berichten über die Pelletproduktion ist zu lesen, dass sie am Ende in der Presse auf passende Länge „abgeschnitten“ würden. In Wahrheit geht es in der Presse ganz anders, nämlich ziemlich ruppig zu. Wenn die frisch gepressten Pellets wie Spaghetti aus der Pressform (Matrize) sprießen, werden sie von Brecherleisten abgeschlagen. Für Futtermittelpellets ist das o.k. Für einen modernen Brennstoff ist es problematisch.

Die Rohmasse wird in der Presse durch eine Ringmatrize gepresst und sie tritt in Form von Strängen radial nach außen. Die Brecherleisten schlagen die Pellets von den Strängen ab, während sie rotieren. Jedes Pellet ist noch heiß und weich. „Die schlagartige Kappung beschleunigt das Pellet, bis es an die nächste Brecherleiste prallt und ausgeschleudert wird“, schildert Kai Borgstädt, Mitgesellschafter der HD Pelletstechnologie GmbH & Co KG. Mit welcher Wucht das geschieht und welche Kräfte wirken, davon zeugen Spuren. Die frischen Presslinge schlagen bei voller Rotationsgeschwindigkeit mit elffachen g-Kräften gegen die Brecherleisten. Die Abdrücke der gegen die Brecherleisten schlagenden Pelletsreihen sind gut zu erkennen. Es gibt Bruch und rissige Pellets. „Es ist in der Produktion für Holzpellets eine nur bedingt geeignete Kapptechnik im Einsatz, die schon in der Produktion unnötig viele kurze und rissige Pellets sowie Bruch und Staub entstehen lässt“, sagt Borgstädt.

Risse im Kopf

Die Risse entstehen gehäuft im vorderen „Kopfbereich“. Diese Bruchflächen erhöhen die Reibung in Schüttungen und somit, wenn diese bewegt werden, den Abrieb, zum Beispiel bei Umschlägen in der Transportkette oder beim Einblasen der Holzpellets aus dem Silotankfahrzeug in das Brennstofflager des Heizungsbesitzers.

Zu unterschätzen ist das Problem nicht, wenn man sich klar macht, wie groß die Kopf-Flächen einer durchschnittlichen Tonne Holzpellets zusammengerechnet sind. „1 Tonne konventioneller Pellets besteht im Mittel aus etwa 2,2 Millionen Stück. Sie besitzen eine Gesamt-Stirnfläche von cirka 70 Quadratmetern“, sagt Kai Borgstädt. Damit die Vorgaben der Pellet-Norm und der Zertifizierungen ENplus sowie DINplus eingehalten werden, müssen die Pellets abgesiebt werden – was alle in gleicher Weise ärgert: die Produzenten, die Händler und, falls doch zu viel Abrieb entsteht, letztendlich auch die Verbraucher, die sich gegebenenfalls mit streikenden Heizungen herumärgern, weil die Transportsysteme verstopft sind.

Krux mit kurz & lang

Hinzu kommt, dass Holzpellets keinesfalls zu kurz oder zu lang sein dürfen. Hintergrund: Der Ideallängenbereich (auch Sollbereich genannt) für einen guten Holzpellet liegt zwischen etwa 14 bis 32 Millimeter. Darin sollten die meisten Holzpellets liegen, denn bei dieser Länge ist eine gute Förderung zur und eine gute Verbrennung in der Brennkammer sicher. Weder zu kurze Pellets noch zu lange Pellets sind wünschenswert. Kurze Pellets und Feinanteil können Schnecken-Transportsysteme lahmlegen. Bei Saugzugsystemen sind es wiederum zu lange Pellets, die die Förderung behindern können. Im Glutbett setzen sich die Probleme fort: Kürzere Pellets haben eine höhere Dichte und sie erzeugen im Brennraum im Glutbett kleinere Poren. Die Folge: Die Luftdurchlässigkeit des Glutbetts wird geringer oder schwankt. Die Heizung muss permanent auf die Schwankungen reagieren und die Einstellparameter nachregeln.

Ein weiterer Punkt: Sinkt die Luftdurchlässigkeit, verschlechtert sich die Verbrennung. Man kennt das vom Lagerfeuer, in dem die Scheite zu eng aufgestellt wurden – es qualmt und kokelt. Die Emissionen steigen, zum Beispiel die Menge an Kohlenmonoxid (CO). Bei einer besseren Längenverteilung und zudem im Ideallängenbereich sinken die Emissionen. Die Pellet- Norm lässt aber eine Brandbreite zu, die über den Ideallängenbereich weit hinaus geht (3,15 bis 40 Millimeter).

Außerdem gibt sie keinen Mindestanteil für die Pellets vor, die sich im Ideallängenbereich befinden. Die ENplus-Zertifizierung hat die Vorgaben aus der Norm für den Längenbereich übernommen. Das Resultat kann sein, dass selbst ENpluszertifizierte Pellets in der Praxis Ärger erzeugen können, obwohl sie alle Qualitätsvorgaben der Zertifizierung erfüllen. Ein Ärgernis für Borgstädt, weil auch ein Wettbewerbsnachteil: „Die Problematik ist, dass die herkömmliche Technik mit den Brecherleisten bei den Rundmatrizenpressen dazu führt, dass gute Produzenten sehr kurze Pellets produzieren müssen, um Überlängen zu vermeiden und dadurch ihr eigentliches Potenzial verschenken“, sagt er. „Denn je stabiler der Pelletstrang ist, desto näher müssen die Messer herangestellt werden“, erläutert er. Eine fatale Situation: „Stellt man die Messer etwas weiter von der Matrize weg, schleichen sich unvermeidbar lange Pellets zwischen den Brecherleisten durch. Geht man zur Sicherheit etwas näher an die Matrize heran, entstehen zunehmend kurze Pellets sowie Pelletbruch und Staub.“ Technisch bedingt müssten die besten Pellethersteller folglich die größten Qualitätseinbußen hinnehmen, weil ihre stabilen Endlosstränge am stärksten mechanisch beansprucht würden.

Hand & Fuß

Damit soll jetzt Schluss sein. Kai Borgstädt und Franz Blieninger gründeten im Mai 2014 die HD Pelletstechnologie GmbH & Co. KG. Mit ihrer Firma setzen sie das nun am Markt um, was ihnen schon lange im Kopf herumschwirrte: Die Holzpellets in der Presse nicht nur optimal, sondern auch millimetergenau zu längen. Das Ziel: Deutlich mehr Pellets pro Charge im Ideallängenbereich als bisher.

Über eine zweijährige Entwicklungsphase brachten sie das HD-System zur Industrietauglichkeit. HD steht für Helix Design. Auch technisch bleibt geheim, wofür die geheimnisvolle Bezeichnung steht: Es handele sich um ein geschlossenes System, in welchem die Pellets mit der Drehbewegung abgelängt würden. Das System bestehe aus Segmenten, welche an Stelle der Brecherleisten installiert werden, skizziert Borgstädt. Die HD-Technologie verspricht, Presslinge von einer Länge herzustellen, die zuvor auf den Millimeter genau eingestellt wurde. Der Fortschritt: Laut Borgstädt sind Pellets mit HD produziert zu 75 Prozent im Ideallängenbereich. Mit der bisherigen Kapp- Technik sind es nur 45 Prozent.

Geheimhaltung hin oder her – die Praxis gibt dem Unternehmen Recht: Explizit mit den HD-Pellets hat sich das Technologie- und Förderzentrum im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe (TFZ) 2014 in seiner Studie: „Feuerungs- und fördertechnische Bewertung von Holzpellets mit verbesserten physikalischen Eigenschaften“ befasst. In der abschließenden Betrachtung der Untersuchung des TFZ heißt es wörtlich: „Einer der wesentlichen Vorteile des verbesserten Brennstoffes ,HD‘-Pellets liegt in seiner gleichmäßigen Pelletlänge und dem deutlich geringeren Feinanteil. Dadurch ist unter anderem mit weniger Abrieb während des Umschlagprozesses und der Beschickung zu rechnen. Bei der Verbrennung kommt es hinsichtlich des COAusstoßes ebenfalls zu Vorteilen für die ‚HD’-Pellets, was auf die gleichmäßigeren Pelleteigenschaften zurückzuführen ist.“

Borgstädts und Blieningers Ziel ist, mit der HD-Technologie die guten Holzpellets am Markt hervorzuheben und noch besser zu machen. Das Unternehmen bietet sein System auch nur zur Miete an. „Ein interessierter Hersteller muss zu HD passen, das heißt, die Qualität muss grundsätzlich sehr gut sein, der Produktionsstandort spielt eine Rolle, und der Betreiber muss ein ausgeprägtes Qualitätsbewusstsein für sein Produkt haben und unserem technischen Ansatz samt strategischer Ausrichtung positiv gegenüberstehen. Ob ein interessierter Produzent zu einem HD-Hersteller wird, ist also ein beiderseitiger Entscheidungsprozess, welchem wir gerne die nötige Zeit einräumen“, sagt Borgstädt. Bisher sind 6 Produktionsstätten mit einer Gesamtjahresproduktionskapazität von cirka 500.000 Tonnen pro Jahr mit der HD-Technologie ausgerüstet. Verwender der HD-Technologie sind bislang die Produzenten Ante-Holz, Schwaiger und Baust. Seit Kurzem auch die Werke von Binderholz in Kösching sowie die dänische Produktion von Dansk Traeemballage A/S in Ribe.

Neues Qualitätsmerkmal

Der Pelletmarkt wird mehr und mehr über den Preis bestimmt. Denn die Quellen mehren sich und das Zertifikat ENplus (genauso DINplus) ist zwar angetreten, die Qualitäten international vergleichbar zu machen, aber das ist auch eine Krux. Es weicht die vorherige Argumentation für Holzpellets – Brennstoff aus der Region – auf, weil es nun ENplus-Pellets überall gibt. Neu ist zum Beispiel, dass nun auch Pellets aus Nordamerika und osteuropäischen Ländern in den deutschen Wärme- Pelletmarkt fließen und mit den regional erzeugten Holzpellets konkurrieren. Die Handelsbarriere ist nur noch der Preis. Die lokalen Produzenten versuchen sich über neue Merkmale zu positionieren – auch weil sie gegen ungleichgewichtige Rohstoffpreise kämpfen.

Laut Borgstädt zeigen die ersten Erfahrungen aus der Praxis, dass der Abrieb in den Pelletwerken durch die Umstellung auf die HD-Technik deutlich reduziert wird. Er erreicht dies über Reduktion in der Stückzahl: „Eine Tonne HD-Pellets besteht aus rund 1,4 Mio Pellets, bei 44 Quadratmeter Stirnfläche. Das sind etwa 800.000 Stück Pellets, oder 26 Quadratmeter weniger pro Tonne als bei konventionellen Pellets.“ Weniger Stirnfläche bedeutet weniger Abriebfläche: Die messbare und sichtbare HD-Qualität bleibt bis ins Kundenlager erhalten. Der Feinanteil im Kundenlager (< 3,15 mm) liegt laut Borgstädt regelmäßig unter 1 Prozent. Die Norm gibt < 1 Prozent im Lkw nach dem letzten Umschlag vor dem Einblasen ins Kundenlager vor. Der Feinanteil im Lager selbst hängt dann von der Pelletqualität und den Einblasbedingungen ab.

Ein Fazit

HD ist ein System obendrauf: Das HD-Qualitätssystem baut auf den bestehenden Zertifizierungsprogrammen auf. Jeder HD-Pellethersteller muss nach den Anforderungen der DINplus oder ENplus-A1 zertifiziert sein. Zusätzlich gelten im HDQualitätssystem mit Abriebwerten kleiner 1,0 Prozent strengere Zielwerte. Der sauerländische Pelletproduzent Ante Holz vermarktet HD offensiv, um neue Alleinstellungsmerkmale im ENplus-Einerlei zu gewinnen („Optimaler Längenmix – bessere Verbrennung – reduzierte Emissionen – maximale Heizleistung“). Doch andere werden nachziehen. In Zukunft könnte die Technologie in der Pelletproduktion ein Standard werden, wenn sich die Qualität im Vergleich zur Qualität der Produktion mit Brecherleisten als vorteilhaft erweist. Nicht nur für den Produzenten, sondern für alle Teilnehmer. „Unsere Entwicklung auf dem Markt verläuft planmäßig“, berichtet Borgstädt. Was das Unternehmen auf jeden Fall tut: Es teilt den Markt. In Produzenten, die mit HD produzieren und solche, die nicht HD produzieren. Die ersten haben einen Vorsprung. Aber andere werden nachziehen. Müssen? Ja und Nein. Zugleich ist es die Chance, sich selbst und die ganze Branche zu verbessern.