Nutzung von Schwach- und Knickholz für dezentrale Heizwerke

Leiter: Prof. Dr. E. Isensee
Wiss. Mitarbeiter: Dipl.-Ing. Dirk K. Stübig
gefördert durch DBU als Kooperation mit mittelständischen Unternehmen

Die von Natur aus anfallende Biomasse sinnvoll zu verwerten, ist aus ökologischen Gründen anzustreben.
Diese Maßnahme ordnungsgemäß und kostengünstig durchzuführen, ist für die Umwelt und die Verwertung
gleichermaßen bedeutsam.
Daher werden bei diesem Projekt neuartige, leistungsfähige Verfahren für die gesamte Verfahrenskette entwickelt:
Bergen und Abfuhr, Lagern und Aufbereiten, Anliefern und Verwerten.
Hiermit wird die Verbindung hergestellt zwischen dem Anfall der Biomasse im Wald, Gebüsch oder Knick mit
dem Nutzer im Heizwerk. Dieses gilt für die Disposition und Kapazitäten, für Preis, Kosten und Qualität.

Im Sinne des Vorhabenszieles sind für die Bergung, Aufbereitung und Bereitstellung von Schwachholz
Baugruppen auszuwählen und zu dem jeweiligen Verfahrenszweck zusammenzustellen.
Für die einzelnen Komponenten wurde ein Anforderungsprofil vorbereitet, wonach sie beschafft und umgebaut worden sind. Im Mittelpunkt standen Hacker, die Belüftungs- und Transporttechnik.

Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden

 

Auswahl des Häckslers hinsichtlich Kapazität, Einzug und Trommel


Die Auswahl unter den auf dem Markt angebotenen Fabrikaten orientierte sich an den in der Matrix (Tabelle 1) aufgeführten Aspekten.
 

Tabelle 1: Vergleich der angebotenen Häckslerfabrikate
 

Baugruppe 
New Holland  FX 375 Deutz-Fahr GIGANT 400 John Deere 6950
Lasten:
max. Achslast vorn
10600 kg
11000 kg
10300 kg
max. Nutzlast vorn
4000 kg
5000 kg (- Gebläse)
4400 kg
Rotor-:
-durchmesser
800 mm
800 mm
800 mm
-breite
500 mm
800 mm
800 mm
-antrieb
Winkelgetriebe
Keilriemen (6-rillig)
Keilriemen (7-rillig)
-drehzahl
1000 Upm
1000 Upm
1000  1150 Upm
Gebläse-:
-typ
Scheibengebläse
nicht vorhanden
Trommelgebläse
Antriebe:
f. unteres Förderband
hydr. möglich
Getriebe vorh.
hydr. möglich
für Kammwalze
hydr. mögl.
Hydr.-Motor vorh.
hydr. möglich
Motorleistung
375 PS
400 PS
280  500 PS
Hydraulik:
Tank
nicht vorhanden
100 l
66 l
Ölförderung
nicht vorhanden
40 l / 56 l
25 l / 35 l
Druck
nicht vorhanden
250 bar
220 bar

 

Die Entscheidung zu Gunsten des GIGANT 400 der Firma Deutz-Fahr (Abbildung 1) fiel auf Grund der hohen
Motorleistung, des günstigen Antriebsstranges, der Wurfeigenschaften der Trommel sowie des Preises und
der regionalen Präsenz des Kundendienstes.

Die Realisierung des Um- und Anbaus bei der Firma Jensen, Maasbüll, umfaßte zwei Bereiche: die Fertigung
der eigenen Hacker- und Aufnahmetechnik und den Zusammenbau mit der gegebenen Antriebsmaschine.

Der weitere Schwerpunkt lag in der Abstimmung der einzelnen Antriebe (samt Hydraulikaggregaten und Elektronik) von der ursprünglichen Feldhäcksler- auf die künftige Hackerfunktion. Dabei sollte ein Umbau zwischen beiden Funktionen im Sinne der Kostendegression gewährleistet sein.

Alle beschriebenen Maßnahmen stehen unter den gesetzlichen Vorgaben, um mit dem Prototyp
eine verallgemeinerungsfähige Lösung zu bieten.


Abbildung 1: Feldhäcksler GIGANT 400 der Firma Deutz-Fahr

Bau der Aufnahmetechnik


Dieser Bereich gliedert sich in zwei Teile:

1. Pick-up mit Kran und 2. verkürzte pick-up mit Vorkomprimierung
 
 

Pick-up mit Kran


Bei dieser Lösung soll die Aufnahme des im Schwad liegenden Schwach- und Derbholzes kontinuierlich mittels
einer aggressiven pick-up erfolgen (Abbildung 2). Zur Unterstützung bei querliegenden, stärkeren Stämmen hilft der Kran, der am Feldhäcksler appliziert worden ist.

Die pick-up ist auf 3 Meter ausgelegt, entsprechend des weit auseinander liegenden Knickholzes.
Andere Lösungen weisen eine schmale Aufnahme für Stammholz auf.

Aus dieser Breite wird das Material zur Hackertrommel geführt. Diese ist 800 mm breit und füllt das
vom Feldhäcksler vorgegebene Innenmaß maximal aus.

Der Zuführboden setzt sich aus mehreren mit Stegen besetzten Walzen zusammen.

Die Drehzahl bzw. Umfangsgeschwindigkeit ist dank der hydraulischen Antriebe auf die Bedingungen einzustellen, um eine kontinuierliche Aufnahme und stete Vorfahrt zu gewährleisten.

Der Kran ist seitlich aufgebaut, beeinträchtigt also nicht das Sichtfeld des Fahrers, der ihn nur bei Bedarf und möglichen Störungen einsetzt.


Abbildung 2: Variante I des Hackers mit pick-up und Kran

Verkürzte pick-up mit Vorkomprimierung


Als Alternative zu der ausladenden pick-up-Technik wurde ein Greifer zur Kompression des Schwads entwickelt, mit dem es ebenfalls möglich sein soll, kontinuierlich ein 3 Meter breites Schwad (auf 800 mm verdichtet) dem Hacker zuzuführen (Abbildung 3).


Abbildung 3: Variante II mit verkürzter pick-up und Vorkomprimierung



Hierbei sollen insbesondere Weg und Geschwindigkeit der einzelnen Teilvorgänge aufeinander abgestimmt werden. Das geschieht unter den realen Verhältnissen ungeordnet liegenden Materials (Abbildung 4). Daraufhin werden die Steuer- und Regelvorgänge in einem System zusammengefaßt, so daß der Bediener des Hackers später hierfür keine Aufmerksamkeit mehr erübrigen muß.
 
 


Abbildung 4: Erste Versuche mit Schlepper am Schwad

Abfuhr mit spezifisch bodenschonenden Fahrwerken


Für das Fahrzeug, mit dem die Abfuhr der mit Holzhackschnitzel beladenen Container vom "Einsatzort" Knick
zur Straße erfolgen soll, wurden Reifen angeschafft (Abbildung 5), die den Forderungen an eine bodenschonendere Belastung von Acker und Grünland nachkommen. Dieses Fahrzeug, ausgestattet mit einem Aufnahmehaken, bildet die Basis, um mehrere Absetzcontainer bedienen zu können.


Abbildung 5: Vergleich der alten und neuen Reifen

Anstelle der handelsüblichen Ausstattung mit Reifen der Größe 385/65R22.5 wurden folgende Reifen eingesetzt: 600/65-22.5.
Die Vorteile dieser Auswahl konnte in entsprechenden Bodendruckversuchen nachgewiesen werden,
die mit Hilfe bekannter und am Institut entwickelter Verfahren durchgeführt wurden.

Anlieferung mit Fahrzeugen, die innerhalb des Lagers entleeren können


Als Alternative zur Kipper-Entleerung wird ein Container mit einem Transportboden ausgestattet (Abbildung 6).
Dieser ist so beschaffen, daß neben der horizontalen Entlademöglichkeit auch die Belüftung des Transportgutes möglich ist.
Dieser Container wird auch dem folgenden Kapitel zugeordnet.


Abbildung 6: Container mit Transportboden und Belüftungsmöglichkeit

Konzeption einer günstigen Belüftungstechnik


Hierfür werden Versuche in drei verschiedenen Versuchsständen vorbereitet, wobei zwei in handelsüblichen Hakenabroll-Containern (Abbildung 7) integriert wurden. Die erste Vorrichtung ist bereits im vorherigen Kapitel erläutert worden (Abbildung 6).


Abbildung 7: Container zur Konditionierung und zum Transport



Die zweite Vorrichtung besteht aus einem Container, der mit Belüftungsrohren ausgestattet worden ist, wie sie in der Getreidetrocknung üblich sind (Abbildung 8). Zur Zeit laufen auch erste Versuche mit Getreide, um erste Erfahrungen mit der Luftführung und verteilung in dem eher homogenen Material zu erhalten.


Abbildung 8: Einbau von Lüftungsrohren in den Container



Drittens wurde ein Versuchsstand aufgebaut, mit dem der Einfluß der Selbsterwärmung und das Verhalten der Holzhackschnitzel während des Trocknungsvorganges untersucht wird. Weiterhin ist diese Anordnung mit einer Regelung ausgestattet, die es ermöglicht, automatisch das Temperaturniveau zu halten, um die Eigenwärme des Systems zur Trocknung auszunutzen und den mikrobiellen Abbau der Biomasse zu verringern. Diese Versuche finden in kleinerem Maßstab mit 8 m³ statt.
 

Die beteiligten Projektpartner

Förderung

Dieses Projekt wird von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt gefördert. 

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aktualisiert: C. Lubkowitz, 06.09.1999