Pelletanalyse

Pelletbrennstoff ist eine erneuerbare, sauber brennende und kostengünstige Alternative zur Hausheizung. Es handelt sich um ein Biomasseprodukt, das aus nachwachsenden Rohstoffen (normalerweise recyceltem Holzabfall) hergestellt wird. In vielen Wohnhäusern werden Holzpellets zum Heizen in freistehenden Öfen, Kamineinsätzen, Heizkesseln und Heizkesseln verwendet. Auch in großen Einrichtungen wie Schulen und Gefängnissen wird Pelletsbrennstoff zum Heizen verwendet. Pellets werden in Fabriken hergestellt und über Kaminhändler, Baumschulen, Baustoffhandlungen sowie Futtermittel- und Gartenbedarfsgeschäfte verkauft. Kurz gesagt: Pelletbrennstoff ist eine Möglichkeit, Millionen Tonnen Abfall in Energie umzuwandeln, ohne dass dieser auf Mülldeponien landet.

Beispiele für Biomassebrennstoffe sind Holz, Holzpellets, Holzspäne, Altpapier und zahlreiche andere landwirtschaftliche Produkte und Nebenprodukte, die zur Energiegewinnung genutzt werden können. Das grundlegendste Prinzip der Biomasse ist, dass sie erneuerbar ist. Aufgrund der bemerkenswerten Konsistenz und Verbrennungseffizienz von Pelletbrennstoff entsteht nur ein winziger Bruchteil der Partikelemissionen von Rohbiomasse. Pelletbrenner haben den geringsten Feinstaubausstoß aller Festbrennstoffbrenner. Bei entsprechender nachhaltiger Forstwirtschaft und landwirtschaftlicher Bewirtschaftung ist Biomasse praktisch unbegrenzt verfügbar und im Vergleich zu fossilen Brennstoffen relativ preisstabil.

Viele Pellethersteller verarbeiten Nebenprodukte wie Holzabfälle zu bleistiftgroßen Pellets, die eine einheitliche Größe, Form, Feuchtigkeit, Dichte und einen einheitlichen Energiegehalt aufweisen. Rohbiomasse wird nicht direkt verbrannt, da der Feuchtigkeitsgehalt von Rohbiomasse zwischen 20 und 60 Prozent liegt. Allerdings ist der Feuchtigkeitsgehalt von Pellets deutlich geringer (4 bis 8 Prozent Wasser). Darüber hinaus ist die Dichte von Pelletbrennstoff deutlich höher als die von Rohbiomasse. In einem bestimmten LKW-Bereich kann mehr Kraftstoff transportiert und mehr Energie vor Ort gespeichert werden. Mittlerweile lassen sich Pellets einfacher und vorhersehbarer verarbeiten. Ihre einheitliche Form und Größe ermöglicht ein kleineres, einfacheres Fütterungssystem, das die Kosten senkt. Diese hohe Dichte und gleichmäßige Form kann in Standardsilos gelagert, auf Eisenbahnwaggons transportiert und in LKW-Containern geliefert werden.

Unter Pelletanalyse im Zusammenhang mit Brennstoffen versteht man im Allgemeinen die Untersuchung und Prüfung von Brennstoffpellets, beispielsweise aus Biomasse, Holz oder Kernmaterial, um deren Qualität, Zusammensetzung und Leistungseigenschaften zu beurteilen. Hier gibt es zwei grundlegende Konzepte:

• Biomasse-/Holzbrennstoffpellet-Analyse: Wird in Heizungsanlagen, Öfen oder Kraftwerken verwendet. Die Analyse umfasst folgende Schlüsselparameter:
  • Feuchtigkeitsgehalt: Beeinflusst die Verbrennungseffizienz.
  • Aschegehalt (zu hoch): Bedeutet mehr Rückstände und Pflege.
  • Heizwert (Energiegehalt): Wie viel Energie das Pellet freisetzt.
  • Schüttdichte: Beeinflusst Lagerung und Transport.
  • Haltbarkeit: Wie leicht die Pellets zerbrechen oder Staub produzieren
  • Chlor-/Schwefelgehalt: Zu viel davon kann zur Korrosion der Geräte führen.

Bei diesen Analysen wird die Norm „ISO 17225-2 Feste Biobrennstoffe – Brennstoffeigenschaften und -klassen – Teil 2: Sortierte Holzpellets“ als Grundlage verwendet. Diese Norm beschreibt die Brennstoffqualitätsklassen und Eigenschaften von Holzpellets für industrielle und nicht-industrielle Anwendungen. Diese Norm gilt nur für Holzpellets, die aus den folgenden Rohstoffen hergestellt werden:

• Wald-, Plantagen- und sonstiges Urholz
• Nebenprodukte und Reststoffe aus der Holzverarbeitung
• Gebrauchtes Holz, das nicht chemisch behandelt wurde

Thermisch behandelte Biomassepellets (z. B. torrefizierte Pellets) fallen nicht in den Anwendungsbereich dieser Norm.

• Analyse von Kernbrennstoffpellets: In der Kernenergie werden Brennstoffpellets üblicherweise aus Urandioxid gewonnen und in Brennstäben für Reaktoren verwendet. Die Analyse umfasst folgende Schlüsselparameter:
  • Pelletdichte und Porosität: Beeinflusst, wie viel Brennstoff auf einen Stab passt und wie er sich unter Druck verhält.
  • Korngröße, Oberflächendefekte und Mikrostruktur: Korngröße, Risse, Defekte und dergleichen.
  • Chemische Zusammensetzung und Anreicherung: Insbesondere für angereichertes Uran.
  • Spaltgasfreisetzung (nach Bestrahlung): Testet, wie Gase wie Xenon und Krypton während der Verwendung entweichen.
  • Wärmeleitfähigkeit: Beeinflusst die Art und Weise der Wärmeübertragung.

Diese Tests werden normalerweise in streng kontrollierten Labors nach Bestrahlung in heißen Zellen mit Roboterinstrumenten durchgeführt.

Zu den internationalen Standards, die bei der Pelletanalyse verwendet werden, gehören unter anderem die folgenden:

• ISO 17225-2 Feste Biobrennstoffe – Brennstoffeigenschaften und -klassen – Teil 2: Sortierte Holzpellets
• ASTM C776-17 Standard-Spezifikation für gesinterte Urandioxid-Pellets für Leichtwasserreaktoren. Diese Norm gilt für fertig gesinterte Urandioxidpellets. Gilt für Urandioxidpellets, die Uran in beliebiger 235U-Konzentration zur Verwendung in Kernreaktoren enthalten. Dieser Standard berücksichtigt das Vorhandensein von wiederaufbereitetem Uran im Brennstoffkreislauf und definiert daher Isotopengrenzwerte für Urandioxidpellets, die aus handelsüblichem Urandioxid hergestellt werden. Dieses handelsübliche Urandioxid ist so definiert, dass es aus Sicht der Brennstoffentwicklung und -herstellung im Wesentlichen dem aus unbestrahltem Uran hergestellten Produkt entspricht. Urandioxid, das außerhalb dieser Grenzwerte liegt, kann nicht unbedingt als gleichwertig angesehen werden und erfordert daher möglicherweise besondere Vorkehrungen in der Brennstoffherstellungsanlage oder bei der Brennstoffkonstruktion.
• ASTM C759-10 Standardprüfverfahren für die chemische, massenspektrometrische, spektrochemische, nukleare und radiochemische Analyse von Plutoniumnitratlösungen in Kernqualität (Leitfaden für die Prüfung von Kernbrennstoffpellets). Diese Norm beschreibt chemische, massenspektrometrische, spektrochemische, nukleare und radiochemische Analyseverfahren zur Bestimmung, ob Plutoniumnitratlösungen in nuklearer Qualität den Spezifikationen entsprechen.
• ASTM C1674-16 Standardprüfverfahren für die Biegefestigkeit von Hochleistungskeramiken mit künstlich erzeugter Porosität (wabenförmige Zellkanäle) bei Umgebungstemperatur (Mikrostrukturbewertung für gesinterte Urandioxidpellets). Diese Norm beschreibt ein Prüfverfahren zur Bestimmung der Biegefestigkeit (Biegemodul) von Hochleistungskeramikstrukturen mit zweidimensionaler Wabenkanalarchitektur unter Umgebungsbedingungen.

Unsere Organisation, die seit Jahren versucht, Unternehmen aus allen Branchen mit einer breiten Palette von Test-, Mess-, Analyse- und Bewertungsstudien zu unterstützen, verfügt über einen starken Mitarbeiterstamm, der die Entwicklungen in der Welt der Wissenschaft und Technologie aufmerksam verfolgt und sich ständig verbessert. In diesem Zusammenhang werden für Unternehmen auch Pelletanalysen angeboten.