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Paulownia 03

Paulownia: leicht und stabil; das „Aluminium“ unter den Hölzern als Beispiel für schnell nachwachsende Rohstoffe

 
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Dr. agr. Martin Alexander Schmid

 Martin Schmid

 

 

 

 

 

 

 

 

 



Promotion am 15. August 2013


Promotionsprojekt

Analyse und Optimierung innovativer Verfahrensketten zur Kaskadennutzung von Schnitt- und Rodungsholz aus Obstplantagen als biogener Festbrennstoff

 [Dissertation online]

 

Zusammenfassung

Neben dem hochwertigen Nahrungsmittel Obst entstehen in Baumobstplantagen holzartige Biomassen. Ziel der Dissertation war es, diese Biomassepotenziale quantitativ und qualitativ zu beschreiben. Weiterhin wurde die technische Erschließung der Potenziale, sowie deren Bereitstellung bis zum energetisch einsetzbaren biogenen Festbrennstoff untersucht.

Mit dem jährlichen, manuellen Ertragsschnitt von modernen Apfelanlagen wird abhängig von Kulturführung und Witterung ein mittlerer Biomasseertrag von 1,2 t TM*ha-1*a-1 erzielt. Die brennstofftechnischen Eigenschaften von Obstschnittholz sind durch hohe Aschegehalte von 3,8-4,8%, bedingt durch einen hohen Rindenanteil, gekennzeichnet. Durch den anorganischen Rückstand und die elementare Zusammensetzung besitzt der Brennstoff einen verminderten Brennwert sowie Brennstoffqualität. Die technische Bereitstellung erfolgt durch verschiedene Techniken. Schnittholzsammelgeräte und -ballenpressen sind in der Entwicklung. Der Einsatz von Zerkleinerungsorganen mit definiertem Schnitt und einer Aufnahme des Schnittholzes über eine Pick-up Einrichtung ist zielführend.

Nach einer Nutzungszeit von 10-15 Jahren werden moderne Apfelanlagen gerodet. Die Rodungsholzmenge wurde sortenabhängig mit 10,5-22,9 t TM*ha-1 bestimmt. Zur Nutzung dieser Ressourcen wurde ein neues Rodeverfahren „RB 60 Klein-Altendorf“ entwickelt. Dabei werden die Obstbäume mit der Wurzel und dem Stützpfahl aus dem Boden geborgen. Verfahrensbedingt ist die Brennstoffqualität durch hohe Aschegehalte von 4,1-7,1% und durch eine grobe Stückgeometrie gekennzeichnet.

Das Schnitt- und Rodungsholz besitzt nach der Bereitstellung einen Wassergehalt von 40- 55% und muss für die thermische Verwertung getrocknet werden. Das Trocknungsverfahren ist in Abhängigkeit des Einsatzzieles zu wählen. Natürliche Trocknungsverfahren sind technisch einfach zu realisieren, besitzen aber niedrige Wasserentzugsraten von 0,02-0,19% pro Tag und führen meist nicht zu Zielwassergehalten von weniger als 20%. Dazu ist eine Aufspaltung der Holzstücke oder der Einsatz von technischen Trocknungsverfahren nötig, durch die der Aufwand steigt. Gleichzeitig konnten dadurch höhere Wasserentzugsraten von 0,19-0,24% pro Tag beobachtet werden.

Um das Schnittholz in Obstbetrieben direkt zu vermarkten wurde der Veredelungsschritt der Brikettierung getestet. Technisch konnte der Prozess der Brikettierung durch die Entwicklung einer wassergekühlten Abkühlstrecke verbessert werden. Zudem wurde die Brikettqualität hinsichtlich der Abriebfestigkeit und Partikeldichte durch die neue Technik gesteigert. Die brennstofftechnischen Eigenschaften von Schnittholz sind allerdings nicht optimal und könnten durch die Beimischung von Festbrennstoffen mit höherwertigen Brennstoffqualitäten optimiert werden.

Die einzelnen Verfahrensschritte der Bereitstellung von Schnitt- und Rodungsholz sind auf die Obstbaubetriebe individuell abzustimmen. Die Nutzung der Potenziale ist eine energetisch interessante Alternative mit der ca. 1.000 Liter Heizöl pro Hektar und Jahr ersetzt werden können. Die regionale Wertschöpfung ist durch die Kaskadennutzung sehr hoch. Bei einem aktuellen Anbauumfang von 48.000 Hektar Baumobstfläche in Deutschland können mit der Nutzung der Potenziale rund 19.000 Haushalte mit Wärmeenergie versorgt werden, ohne zusätzliche land- und forstwirtschaftliche Fläche für die Energieversorgung zu belegen.

 

Publikationen

Schmid, M., Pude, R. (2011): Klimaschonend Energieeffizienz erhöhen. Monatsschrift 10/11, 583-584 (PDF-Datei)

 

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