Erzeugung von Qualitätshackschnitzeln zur energetischen Verwertung mit einem Zweistufenhacker und Trocknung mittels Kaltbelüftung

Zusammenfassung

Zur Erntezeit hat Holz aus Kurzumtriebsplantagen (KUP) einen hohen Wassergehalt $(w)$ von 52 bis 58 % bezogen auf die Masse. (Achtung: $w = \frac{Masse\;des\;Wassers}{{Masse\;des\;absolut\;trockenen\;Holzes}}*100 \left[ \% \right];$ Feuchtigkeit $(u) = \frac{Masse\;des\;Wassers}{{Masse\;des\;feuchten\;Holzes}}*100 \left[ \% \right]$; das bedeutet: $w = 50 \% \overset{\wedge}{=}u = 100 \%$). Darüber hinaus ist vieles andere Holz, das energetisch genutzt werden soll, zum Zeitpunkt der Ernte ähnlich feucht wie das aus KUPs. Daher ist ihre Verbrennung in kleinen Heizstationen oder die Vergasung in Festbettvergasern nicht zulässig. Die Lagerung solch feuchter fester Brennstoffe ohne vorherige Trocknung führt zu einem hohen Verlust an Masse und Qualität und verursacht ein finanzielles und energetisches Defizit. Vor diesem Hintergrund und der Tatsache, dass bei der Ernte von KUPs in sehr kurzer Zeit viel Holz anfällt, musste eine verfahrenstechnische Lösung gefunden werden. Eine günstige Lösung für dieses Problem ist das Trocknen der Hackschnitzel in Haufen durch Belüftung mit Umgebungsluft. Um dieses Thema wissenschaftlich zu untersuchen, wurden in Labortests die notwendigen Luftmengen, der Fortschritt des Trocknungsprozesses und die energetischen Anforderungen an die Belüftung ermittelt. Es hat sich gezeigt, dass der hohe Luftvolumenstrom, der zum Abführen des Wassers erforderlich ist, hohe Luftströmungsraten und folglich hohe Druckverluste verursacht. Um diese Verluste zu minimieren, ist es notwendig, dass die Hackschnitzel eine raue Struktur haben und max. 3 % Feinanteile <8 mm. Optional können die Späne von üblichen Häckslern oder Feldhäckslern vor dem Trocknen gesiebt werden. In Bezug auf Kosten und Verfahrenstechnik ist dies jedoch nicht lukrativ und bedeutet zusätzlichen Aufwand. Daher entwickelten Wissenschaftler der Technischen Universität Dresden einen zweistufigen Trommelhacker mit einer zweiten Schnittstufe jenseits der Haupthacktrommel. Diese Maschine produziert großflächige Hackschnitzel mit wenigen feinen Fraktionen, die mit geringem Energie- und Handhabungsaufwand problemlos getrocknet werden können und direkt in kleinen Heizstationen oder Festbettvergasern eingesetzt werden können. Trotz der etwas aufwendigeren Konstruktion ist das Gerät effektiver als herkömmliche Häcksler. Dies wurde erreicht, indem der Stromverbrauch des Hack- und Schneidprozesses minimiert und ein völlig neu entwickeltes hocheffizientes Wurfrad verwendet wurde. Dementsprechend kann bei gleicher Traktorleistung ein höherer Durchsatz erreicht werden.