Charakterisierung – Sägewerke

Am Anfang der stofflichen Holznutzung stehen i.d.R. die Sägewerke. Hier wird Stammholz aus der Forstwirtschaft zu verschiedensten Sägeprodukten weiterverarbeitet. Die Bandbreite ist sehr groß.

Standardmäßig werden Sortimente wie Bretter, Kanthölzer und Leisten produziert, die als sog. Halb-zeuge in holzverarbeitenden Betrieben zu Möbeln, Verpackungselementen oder Bauholzsortimenten weiterverarbeitet werden.

Man unterscheidet im Bereich der Sägewerke zwischen Laubholz- und Nadelholzsägewerke. In rund 73 % der Fälle sind Betriebe auf Nadelhölzer spezialisiert. Bei 18 % handelt es sich um Mischbetrie-be, die Nadel- und Laubholz einschneiden, den Rest (9 %) decken Laubholzsägewerke ab

[Mar-Abschnitt C – Holzgewerbe Endbericht fänglichen Wurzelreduzierung die Entrindung und den anschließenden Hauptschnitt. Im Nachschnitt wird das Schnittholz i.d.R. doppelt besäumt, man erhält schwartenloses Schnittholz. Die Ausbeute beträgt je nach eingesetzter Technologie (Bandsäge hat einen geringeren Verschnitt als eine Gattersä-ge) im Mittel rund 68 % [Cluster BY 2008]. Restholz fällt in den verschiedenen Fertigungsabläufen in unterschiedlichen Formen an – bei der Wurzelreduzierung als Stückholz, während der Entrindung fällt Rinde in hackschnitzelähnlicher Form an, bei den Sägeprozessen und anschließendem Besäumen als Späne und Schwarten-/ Spreißelstücken. Bis zu diesem Fertigungsgrad besteht der Energiebedarf in einem Sägewerk hauptsächlich aus Strom für die einzelnen Aggregate. Zur Steigerung der Wert-schöpfung wird das Holz nach dem Sägen anschließend vermehrt weiter veredelt. Dazu zählt neben der Trocknung des Schnittholzes die Oberflächenveredelung (Hobeln, Fräsen, Imprägnieren) bzw. die Weiterverarbeitung zu Brettschichtholz, verleimten Holzelementen, Massivholzplatten oder vorgefer-tigten Elementen für die Baubranche [Niemz 2003]. Bei diesen Verarbeitungsprozessen fallen vor allem Säge-/ Hobelspäne als Restholzsortimente an.

Die Trocknung des Schnittholzes bestimmt entscheidend den Heizwärmebedarf eines Sägewerkes.

Als wesentlicher Veredelungsschritt dient er der Vermeidung von Pilzbefall (ein hoher Feuchtegehalt begünstigt das Wachstum holzschädigender Pilze), der Erhöhung der Festigkeit und der Vermeidung von Verformungen oder Rissbildung bei Feuchteänderungen. Schnittholz kann auf verschiedene Wei-se getrocknet werden. Freilufttrocknung spielt nur in kleinen Betrieben eine Rolle. Daneben stehen mehrere Varianten der technischen Trocknung zur Verfügung. Hierzu gehört der Verdunstungstrock-ner. Bei Temperaturen bis 100°C wird dem Holz in einem Dampf-Luftgemisch die Feuchtigkeit ent-zogen. Hochtemperaturtrockner wiederum sorgen bei Temperaturen über 100°C für einen effektive-ren Trocknungsprozess, der aber weniger schonend für das Schnittholz ist und einer effektiven Pro-zessführung bedarf. In Vakuumtrocknern wird der Wasserentzug durch Druckabsenkung in der Tro-ckenkammer beeinflusst. Diese Verfahren kommen immer häufiger zum Einsatz, da es die Verminde-rung der Trockenzeiten und VerringeVerminde-rung des Energieverbrauchs ermöglicht. Daneben gibt es eine Reihe weiterer Trocknungsverfahren und -aggregate, die an dieser Stelle nicht weiter erläutert werden sollen. Die am meisten eingesetzten Trockner sind Verdunstungstrockner, die üblichen Trockentem-peraturen liegen bei ca. 50 bis 90°C [Niemz 2003], [Tech 2003].

Wärmebedarf

In der Literatur sind unterschiedliche Angaben zum Wärmebedarf eines Sägewerkes zu finden (Tabelle 8-2).Sie weisen dabei je nach Spezifikation und Quelle hohe Schwankungen auf. [Tech, T. et al. 2003] beziffert den auf dem Einschnitt bezogenen Wärmebedarf eines Sägewerkes mit Schnitt-holztrocknung auf 120 – 1.260 kWh/Fm. Die Ursache der hohen Schwankungsbreiten wird nicht weiter benannt und ist vermutlich den spezifischen Wärmebedarfen der unterschiedlichen Trock-nungsverfahren geschuldet. Die Einschätzung wird auch von [Marmetschke 2010a] geteilt. [Reisen-bichler 2009] hat in einer Untersuchung von vier Sägewerken mit im Durchschnitt 40 Beschäftigten pro Sägewerk Wärmebedarfe von 31 – 216 kWh/Fm Einschnitt ermittelt, liegt im Durchschnitt damit bei rund 100 kWh/Fm und somit noch unterhalb des Mindestbedarfes nach [Tech 2003]. Hierin sind allerdings neben dem Wärmebedarf für die Holztrocknung auch die Wärmemengen für Wärmeaus-kopplungen in Nah-/ Fernwärmenetze, Beheizung von Betriebsgebäuden und Verteilungsverluste enthalten. [Energieinstitut 2009] spezifiziert hierbei nochmal zwischen unterschiedlichen Sägewerks-typen und kommt dabei auf unterschiedliche, auf die Schnittholzproduktion bezogene Spannweiten, zusammengenommen auf 80 – 500 kWh/m³. Des Weiteren steht eine beschäftigtenbasierte Ener-giekennziffer zur Verfügung. Sie wird mit rund 231.000 kWh/Beschäftigten angegeben. Hier wird

Endbericht Abschnitt C – Holzgewerbe jedoch nicht weiter zwischen Wärme- und Stromeinsatz differenziert, der Wert ist für den reinen Wärmeeinsatz pro Beschäftigten mit anderen Ergebnissen nicht vergleichbar und deutlich zu hoch.

Tabelle 8-2 Übersicht zu den Angaben des spezifischen Wärmebedarfs - Sägewerken

Bezeichnung Wärmebedarf Quelle Sägewerk mit Hobelwerk 31 - 216 kWh/Fm Einschnitt [Reisenbichler 2009]

Sägewerk mit Trocknung 120 - 1.260 kWh/Fm Einschnitt [Tech 2003]

Sägewerk 31 - 215 kWh/Fm Einschnitt [Energieinstitut 2009]

Sägewerk mit Hobelwerk und Trocknung 183 - 400 kWh/m³ Produktion [Energieinstitut 2009]

Sägewerk mit Hobelwerk ohne Trocknung 356 - 505 kWh/m³ Produktion [Energieinstitut 2009]

Sägewerk mit elektr. Trocknung 99 - 134 kWh/m³ Produktion [Energieinstitut 2009]

Sägewerk ohne Hobelwerk, mit Trocknung 82 - 204 kWh/m³ Produktion [Energieinstitut 2009]

Sägewerk 230.625 kWh/BS [Energieinstitut 2009]

Gerätestruktur

Zur Gerätestruktur in Sägewerken stand die Anlagenliste des UBA zur Verfügung, die eine kleine Stichprobe (n=33) von Feuerungsanlagen in Sägewerken beinhaltete. Hieraus ergab sich eine durch-schnittliche Kesselleistung pro Betrieb von rund 430 kW. Diese Spanne der Angaben reicht von 100 bis 1.000 kW. Die Daten scheinen als Durchschnittswert zu hoch und für den hier relevanten Größen-bereich nicht repräsentativ. Rückfragen an Verbandsvertretern [VDS 2010] sowie anderen Experten ([Marmetschke 2010], [Krämer 2010]) brachten keine weiteren Erkenntnisse zur Gerätestruktur.

Biomassenutzung

Aufgrund des hohen internen Aufkommens an holzartigen Reststoffen im Verlauf der Fertigung ist ein hoher Grad von thermischer Nutzung dieser Reststoffe auszugehen. [Tech 2003] spricht qualitativ von einer starken Verbreitung von Holzfeuerungsanlagen in dieser Branche. Auch [Reisenbichler 2009] geht von einem hohen Anteil von Holzfeuerungen in den Sägewerken aus. Jedoch sollte man an dieser Stelle zwischen Sägewerken mit und ohne Trocknungseinrichtungen unterscheiden. [Cluster BY, 2008] stellt dar, dass in den hier relevanten Sägewerken mit bis zu 10 Beschäftigten (analog rund 10.000 Fm Einschnitt) der Trocknungsanteil bei 23 % (< 5.000 Fm) bzw. 22 % (5.000 - 20.000 Fm) liegt. Der wesentliche Wärmeverbraucher in einem Sägewerk ist die Schnittholztrocknung. Die Ver-sorgung mit Raumwärme spielt in solchen Betrieben eine untergeordnete Rolle. [Reisenbichler 2009]

hat dafür Anteile < 2,5 % evaluiert. Demgegenüber spielten Spänetrocknung (für anschließende Pel-letierung), Fernwärmeauskopplung und Wärmeverluste die weitaus größere Rolle.

[Cluster BY, 2008] hat ermittelt, dass in den hier relevanten Größenklassen nur etwa 13 bzw. 6 % der im Betrieb anfallenden Resthölzer für die innerbetriebliche Energieversorgung genutzt werden. Ein großer Teil der Reststoffe geht demzufolge in die Weiterverarbeitung (Holzwerkstoffindustrie), in den allgemeinen Biomassehandel oder wird im Gartenbau oder in anderen Heizkraftwerken weiter ver-wertet. Quantitative Angaben zum Anteil von Holzfeuerungsanlagen konnten nicht generiert werden.

Im Allgemeinen wird im Rahmen dieser Ausarbeitung davon ausgegangen, das in den Kleinbetrieben, in denen Schnittholztrocknung stattfindet, die dafür notwendige Wärme durch Holzfeuerungsanlagen bereitgestellt wird.

Abschnitt C – Holzgewerbe Endbericht

Eingangsdatenblatt für die Hochrechnung

Durch die oben dargestellten hohen Schwankungsbreiten der Wärmebedarfe von Sägewerken wird die Abschätzung des Wärmeeinsatzes erschwert. Aus diesem Grund scheint es angebrachter, sich dem Ergebnis über den Restholzanfall eines Sägewerkes und entsprechender Nutzungsanteile für die in-terne energetische Nutzung anzunähern. Als Basis hierfür dienen Zahlen zum beschäftigtenspezifi-schen Holzeinschnitt aus [Cluster BY 2008]. Dieser liegt für Sägewerke mit weniger als 5.000 Fm Einschnitt pro Jahr bei 520 Fm pro Beschäftigtem und Jahr, bei Sägewerken bis 20.000 Fm Einschnitt pro Jahr bei 790 Fm pro Beschäftigtem und Jahr. Zusammen mit den Beschäftigtenzahlen im GHD-Sektor der amtlichen Statistik ergibt sich ein Gesamteinschnitt von rund 2,5 Mio. Fm in 2008 im GHD-Sektor. Zur Benennung des Restholzanfalls dienen durchschnittliche Verschnitt-Werte aus [Cluster Bayern 2008]. Der Verschnitt (in Prozent angegeben) bezeichnet die Menge des Holzes, die bei Säge- und Hobelprozessen in Form von Spänen, Schwarten, Spreißel und anderen Reststücken anfallen. Er variiert je nach Sägetechnologie (Bandsäge, Gattersäge, Zerspaner) und Sägewerksgröße.

Für die hier betrachteten Größenklassen wird ein durchschnittlicher Verschnitt von 68 % angenom-men. Unter Annahme eines Anteils der internen energetischen Nutzung in Sägewerken von 6 - 13 % und gängigen Umrechnungsfaktoren sowie Heizwerten erhält man einen gesamten, durch Holz ge-deckten Wärmebedarf pro Festmeter Einschnitt mit Spannweite (Tabelle 8-3).

Tabelle 8-3 Eingangsdatenblatt der Hochrechnung - Sägewerke

Säge-/ Hobel-/ Holz- imprägnierwerke

Größe Werte Quellen A Holzeinsatz 2.474.770 Fm/a [StBA 2008b], [Cluster BY 2008]

I Wärmebedarf 79 ± 32 kWh/Fm [Cluster BY 2008]

B

Anteil biogene Festbrennstoffe, 100 %

[DBFZ 2011a], [UBA 2010]

davon - Hackschnitzel 89 %

- Pellets 1 %

- Stückholz 10 %