Jeder Brennstoffvergleich beginnt mit einer Tabelle der Heizwerte – und genau dort gehen die meisten schief. Holzpellets mit etwa 16–17 GJ pro Tonne gegenüber Steinkohle mit nahezu 29 GJ pro Tonne wirken wie ein klarer Sieg. Das sind sie nicht, denn niemand kauft Gigajoule. Anlagen kaufen Tonnen, verbrennen sie mit einem bestimmten Wirkungsgrad und zahlen für die Emissionen, die aus dem Schornstein kommen.
Dies ist ein praxisnaher Vergleich für Anlageningenieure und Einkaufsteams, die vor der Frage stehen, ob sie umstellen, mitverbrennen oder bei Kohle bleiben sollen. Die Zahlen stammen aus veröffentlichten Brennstoffdaten, und die Berechnung wird gezeigt, damit Sie unsere Preisannahmen durch Ihre eigenen Angebote ersetzen können.
Zwei Zahlen entscheiden den Vergleich
Die erste ist die Energie pro Tonne, die zweite die Energie pro Tonne Nutzwärme. Die Differenz zwischen beiden ist der Kesselwirkungsgrad – und genau hier scheitern die meisten Marketingversprechen stillschweigend.
Der Energiegehalt von Pellets ist durch eine Norm begrenzt, was die Arbeit erleichtert. ENplus A1 verlangt einen unteren Heizwert von mindestens 4,6 kWh/kg, das sind 16,56 GJ pro Tonne, bei einem Feuchtegehalt von höchstens 10 % und einem Aschegehalt von höchstens 0,7 % (ENplus-Handbuch v3.0, Teil 3). Das ist ein Mindestwert, kein Durchschnitt, aber eine belastbare Zahl für die Modellierung.
Kohle ist unübersichtlicher, weil die Kohlenart zählt. Die US Energy Information Administration veröffentlicht Kohlenstoffkoeffizienten, mit denen sich der Heizwert jeder Kohlenart ableiten lässt, da der Koeffizient sowohl pro Short Ton Brennstoff als auch pro Million Btu Energie angegeben wird. Steinkohle mit 5.124,76 lb CO2 pro Short Ton gegenüber 205,57 lb CO2 pro Million Btu ergibt etwa 25 MMBtu pro Short Ton oder rund 29 GJ pro Tonne. Subbituminöse Kohle liegt bei nahezu 20 GJ pro Tonne, Braunkohle bei nahezu 16,5 (EIA, Emissionskoeffizienten für Kohlendioxid). Die Kohlenarten unterscheiden sich in Kohlenstoffgehalt und Heizwert, wie die EIA es für Anthrazit bis Braunkohle beschreibt (EIA, Kohle erklärt).
Diese letzte Zahl ist wichtiger, als sie scheint. Braunkohle und Holzpellets haben fast denselben Energiegehalt pro Tonne. Eine Anlage, die Braunkohle verbrennt, opfert beim Wechsel keine dramatische Energiedichte. Eine Anlage, die hochwertige Steinkohle verbrennt, schon.
Die Brennstoffdaten aus Primärquellen
| Brennstoff | Energie, GJ pro Tonne | CO2 pro GJ Brennstoffenergie | Feuchte | Asche |
|---|---|---|---|---|
| ENplus A1 wood pellets | mindestens 16,56 | Biogen, separat bilanziert | ≤ 10% | ≤ 0.7% |
| Steinkohle | ≈ 29.0 | ≈ 88 kg | Je nach Kohlenart und Aufbereitung unterschiedlich | Unterschiedlich, höher als bei Pellets |
| Subbituminöse Kohle | ≈ 20.1 | ≈ 92 kg | Höher als bituminös | Unterschiedlich |
| Braunkohle | ≈ 16.5 | ≈ 93 kg | Höchste der Kohlesorten | Unterschiedlich |
Diese Tabelle lässt sich auf zwei Arten lesen – beide sind richtig und beide unvollständig. Pellets verlieren bei der Energie pro Tonne gegenüber bituminöser Kohle um den Faktor etwa 1,75, was echte Logistikkosten bedeutet: Sie kaufen mehr Tonnen, benötigen mehr Silovolumen, erzeugen mehr Lkw-Fahrten. Bei den Emissionen pro GJ gewinnen Pellets in jedem Bilanzierungssystem deutlich, das biogenen Kohlenstoff als Teil des kurzen Kreislaufs behandelt – so wie die EU nachhaltige Biomasse behandelt (Europäische Kommission, Bioenergie).
Was Pellets jedoch nicht tun, ist am Schornstein null CO2 zu emittieren. Holz enthält Kohlenstoff, und seine Verbrennung setzt Kohlendioxid frei. Das Klimaargument beruht darauf, woher dieser Kohlenstoff stammt und wie schnell er zurückkehrt, nicht auf der Abwesenheit des Moleküls. Käufer, die „klimaneutral“ wiederholen, ohne diesen Satz zu erwähnen, bereiten sich auf ein unangenehmes Treffen mit einem Nachhaltigkeitsprüfer vor.
Kosten pro GJ Nutzwärme, durchgerechnet
Hier ist die Berechnung, die die meisten Projekte entscheidet. Nehmen Sie den Brennstoffpreis pro Tonne, teilen Sie ihn durch die Energie pro Tonne und teilen Sie das Ergebnis durch den Kesselwirkungsgrad. Das ergibt die Kosten pro GJ gelieferter Wärme.
Basisfall, und die Annahmen sind bewusst schlicht: bituminöse Kohle zu 90 USD/t, Pellets zu 180 USD/t und derselbe Kesselwirkungsgrad von 85 % für beide, damit der Vergleich den Brennstoff betrifft und nicht Geräteversprechen.
| Schritt | Kohle, bituminös | Holzpellets A1 |
|---|---|---|
| Gelieferter Preis | 90 USD/t | 180 USD/t |
| Energy per tonne | 29,0 GJ | 16,56 GJ |
| Kosten pro GJ Brennstoff | 3,10 USD | 10,87 USD |
| Kosten pro GJ Wärme bei 85 % | 3,65 USD | 12,79 USD |
| Differenz | 9,14 USD pro GJ Wärme zugunsten von Kohle | |
| Vermiedenes CO2 pro GJ Wärme | ≈ 0,104 t CO2, basierend auf 88 kg CO2/GJ Kohleenergie | |
Teilt man die Differenz durch die Emissionen, erhält man den CO2-Preis, bei dem die beiden Brennstoffe kostengleich sind: in diesem Fall etwa 88 USD pro Tonne CO2. Das ist die ehrliche Kernaussage. Pellets sind bei den Brennstoffkosten nicht billiger als Kohle. Sie werden vergleichbar, wenn CO2 bepreist wird oder wenn die Alternativen aus einem anderen Grund schlechter sind.
Das Ergebnis ändert sich mit den Eingangsgrößen, daher hier dieselbe Berechnung über eine Preisspanne. Jede Zelle ist der CO2-Preis in USD pro Tonne, bei dem Pellets bei den Kosten pro GJ Wärme mit Kohle gleichziehen.
| Kohlepreis | Pellets 150 USD/t | Pellets 180 USD/t | Pellets 220 USD/t |
|---|---|---|---|
| 70 USD/t | 75 | 96 | 123 |
| 90 USD/t | 67 | 88 | 115 |
| 110 USD/t | 60 | 80 | 107 |
Lesen Sie das als Landkarte, nicht als Prognose. In Märkten, in denen der CO2-Preis deutlich unter diesen Werten liegt, ist der Wechsel eine Compliance- oder Nachhaltigkeitsentscheidung und sollte als solche begründet werden. In Märkten darüber ist es eine Kostenentscheidung, die zufällig grün ist.
Was Kohle bietet, was Pellets nicht bieten
So zu tun, als gäbe es diese Vorteile nicht, ist der Weg, auf dem Machbarkeitsstudien geschrieben und dann stillschweigend zu den Akten gelegt werden.
Energy density and storage footprint. Eine Tonne Steinkohle wird durch etwa 1,75 Tonnen Pellets ersetzt, und Pellets benötigen im ENplus-Schüttdichtebereich etwa 1,3 bis 1,7 m³ pro Tonne. Ihr Kohlelager wird in Form von Pellets nicht dieselbe Energie fassen. Die meisten Umstellungen erfordern entweder mehr Lagerkapazität oder häufigere Lieferungen.
Versorgungstiefe. Kohle hat einen weltweit gehandelten Markt mit Futures, Indizes und jahrzehntelanger Logistik. Die industrielle Pelletversorgung ist dünner, regionaler und stärker von Ausfällen einzelner Anlagen abhängig. Ein 12-Monats-Vertrag mit einem einzigen Hersteller ist ein Konzentrationsrisiko, über das ein Kohlekäufer nie nachdenken musste.
Flammtemperatur und Aschechemie. Hochtemperaturprozesse wie Zementöfen und Glasschmelzwannen sind auf Flammenverhältnisse und Ascheverhalten angewiesen, die Biomasse nicht reproduziert. Biomasseasche enthält zudem Alkali und Chlorid, die sich in Ofensystemen ungünstig verhalten. Deshalb setzen Projekte zur Dekarbonisierung von Zement in der Regel auf alternative Rohstoffe und Brennstoffe statt auf reine Holzpellets.
Handhabungsverhalten. Pellets sind weich, bröselig und hygroskopisch. Kohle ist unempfindlich. Jeder Übergabepunkt in Ihrem Lager wird zum Feingut-Erzeuger und jedes offene Lager zum Feuchtigkeitsrisiko, was bedeutet, dass die Umstellung ein Materialhandling-Projekt ist, bevor sie ein Brennstoffprojekt ist.
Was Pellets bieten
Aschemenge. ENplus A1 begrenzt den Aschegehalt auf 0,7 %, und gutes A1-Material liegt darunter. Kohle erzeugt Asche in einem Vielfachen dieser Rate, und die Asche muss behandelt, deponiert oder verkauft werden. Für Anlagen, die für die Ascheentsorgung zahlen, ist die Einsparung real und wird im reinen Brennstoffvergleich oft unterschätzt.
Schwefel und SO2. Die Kohleverbrennung erzeugt Schwefeldioxid und erfordert Abgasreinigungstechnik oder schwefelarme Kohle, um Grenzwerte einzuhalten. Holz enthält sehr wenig Schwefel, sodass ein Pelletkessel die SO2-Grenzwerte in der Regel ohne Rauchgasentschwefelung einhält. Das eliminiert einen Investitionsposten und einen Verbrauchskostenfaktor aus der Gleichung.
CO2-Bilanzierung. Nach EU-Regeln gilt nachhaltige Biomasse als erneuerbar, und ihre Verbrennungsemissionen werden im biogenen Strom statt als fossile Emissionen ausgewiesen (Europäische Kommission, Bioenergie). Für eine Anlage, deren Kunde Scope-1-Reduktionen verlangt, ist diese Bilanzierungsänderung oft mehr wert als die Brennstoffeinsparung.
Zertifizierung, die prüfbar ist. Eine zertifizierte Lieferkette gibt Ihrem Nachhaltigkeitsteam etwas Konkretes, an dem es die Aussage festmachen kann. ENplus deckt die Qualität ab; SBP-ähnliche Systeme decken die Beschaffung ab. Beides gibt es in der Kohlekette nicht.
Zuerst mitverbrennen, später umstellen
Die vollständige Umstellung ist ein Investitionsprojekt. Die Mitverbrennung ist eine betriebliche Änderung und für viele Anlagen der sinnvolle erste Schritt: Eine Beimischung von 10 % nach Energiegehalt senkt die CO2-Emissionen der Kohle um rund 10 %, erprobt die Annahme-, Lager- und Fördersysteme und liefert dem Kesselbetreiber echte Daten, bevor jemand einen Kaufvertrag für ein neues Verbrennungssystem unterzeichnet.
Die Mitverbrennung erfordert eigene Disziplin. Pellets und Kohle verhalten sich in Mühle oder Zuteiler nicht gleich, und das Mischungsverhältnis, das im Versuch funktioniert, muss unter Volllast nicht standhalten. Wer diesen Weg wählt, sollte das Pelletsilo neben dem Kohlelager und nicht darin anordnen, die beiden Brennstoffe bis zum Brenner getrennt halten und jeden Strom messen, damit bekannt ist, was tatsächlich gefeuert wurde.
Wenn Sie gleichzeitig die Pelletsversorgung aufbauen, bestimmen die Linienkonfiguration und die Kostenstruktur der Maschinen die Lieferkosten, die in die obige Tabelle eingehen. Die Zertifizierung ist die andere Hälfte: Was ENplus A1 tatsächlich verlangt entscheidet darüber, ob Ihre Pellets im Premiummarkt oder nur zur industriellen Mitverbrennung verkauft werden können.
Drei Fälle, in denen ein Wechsel der falsche Schritt ist
Die meisten Artikel dieser Art enden mit der Empfehlung zu wechseln. Hier das Gegenteil, denn eine schlechte Umstellung kostet mehr als eine verzögerte.
1. Ihr Kessel ist ein Kohlenstaubkessel und Ihre einzige Pelletsquelle liegt 400 km entfernt. Kohlemühlen sind für spröde Brennstoffe gebaut. Pellets sind faserig und weich und kommen mit einer Feuchtevorgabe an, für die Ihre Kohlelogistik nie ausgelegt war. Muss der Brennstoff reisen und vor dem Brenner zweimal umgeschlagen werden, frisst die Logistik die CO2-Bilanz auf.
2. Sie benötigen eine hohe Flammentemperatur. Zement-, Kalk-, Glas- und einige metallurgische Prozesse brauchen Bedingungen, die Holzpellets nicht liefern, und das Alkali in Biomasseasche verursacht nachgelagerte Betriebsprobleme. Elektrifizierung, alternative Brennstoffe oder CCS sind für diese Anlagen meist bessere Wege als der Pelletsersatz.
3. CO2 hat keinen Preis und Ihre Kohle ist billig. Bei einem Kohlepreis von 70 USD/t und Pellets zu 220 USD/t liegt der Break-even-CO2-Preis über 120 USD pro Tonne, wie die Tabelle zeigt. Eine Anlage in dieser Lage, die allein nach Brennstoffwirtschaftlichkeit umstellt, kauft eine teure Nachhaltigkeitsgeschichte. Stellen Sie um, weil ein Kunde, ein Kreditgeber oder eine Vorschrift es verlangt – und sagen Sie das im Business Case.
Trifft keiner dieser drei Fälle zu, lohnt sich ein sauberer Vergleich mit Ihren eigenen Zahlen. Beginnen Sie mit dem Lieferpreis pro Tonne, nicht mit dem Listenpreis, und verwenden Sie die Energie- und Emissionswerte aus den Normen statt aus einem Lieferantenprospekt. Die Rechnung ist einfach. An den Eingangsdaten entscheidet sich, ob Projekte gewonnen oder verloren werden.