Heizwert

Heizwert – Definition, Bestimmung und Heizwerttabelle für Brennstoffe und Kraftstoffe

Inhalt des Wiki-Artikels

• Heizwert – Definition, Einheit und Abgrenzung zum Brennwert
• Unterscheidung von Heiz- und Brennwert
• Brenn- und Heizwerte von Energieträgern
• Mit dem Heizwert Emissionen berechnen
• So wird der Heizwert bestimmt
• Heizwerte im nationalen und internationalen Vergleich
• Wegfall der Heizwertklausel

Heizwert – Definition, Einheit und Abgrenzung zum Brennwert

Der Heizwert gibt Auskunft über die Wärmemenge, die beim Verbrennen eines Kraftstoffes, Treibstoffes oder Brennstoffes freigesetzt wird, ohne dass dabei eine Kondensation des Wasserdampfs im Abgas auftritt. Er zeigt an, wie viel nutzbare Energie aus je einem Kilo des Ausgangsmaterials gewonnen werden kann. In einer Formel steht Hi für den Heizwert, seine Grundeinheit ist J/kg (Joule pro Kilogramm). Faktisch wird er meist in MJ/kg (Megajoule pro Kilogramm) angegeben, teils wird aber auch die Einheit kWh/kg (Kilowattstunden pro Kilogramm) verwendet. Die beiden Einheiten lassen sich leicht ineinander umrechnen, eine Kilowattstunde entspricht 3,6 Megajoule.¹

Unterscheidung von Heiz- und Brennwert

Wie der Heizwert informiert auch der Brennwert über die Menge an Wärmeenergie, die aus Kraftstoffen, Treibstoffen und Brennstoffen gewonnen werden kann. Im Vergleich zum Heizwert berücksichtigt der Brennwert aber nicht nur Verbrennung und Abkühlung, sondern auch Kondensationen. Dementsprechend ist im Brennwert neben der zum Aufheizen der Verbrennungsluft und der Abgase notwendigen Energie auch die Energie der Kondensationswärme enthalten. Aus diesem Grund fällt der Heizwert von wasserreichen Brennstoffen deutlich niedriger aus als ihr Brennwert, in den der beim Verbrennen entstehende Wasserdampf miteinberechnet wird.²

Brenn- und Heizwerte von Energieträgern

Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle veröffentlicht das „Merkblatt zur Ermittlung des Gesamtenergieverbrauchs“, in dem auch die Heizwerte und Brennwerte von Energieträgern enthalten sind:³

Bei manchen Brennstoffen wie Kohle, Holz, Erdgas und Biogas können die Zusammensetzung und infolgedessen auch der Brennwert und der Heizwert stark schwanken. Brennstoffe mit einem geringen Heizwert werden als niederkalorisch bezeichnet, während solche mit einen hohen Heizwert hochkalorisch genannt werden.⁴

Mit dem Heizwert Emissionen berechnen

Aufgrund internationaler Abkommen zum Klimaschutz ist Deutschland verpflichtet, jedes Jahr die Europäische Union und die Vereinten Nationen über die nationalen Treibhausgasemissionen zu unterrichten. Zur Berechnung der Emissionen wird unter anderem der Heizwert benötigt. Beispielsweise werden verbrennungsbedingte CO₂-Emissionen berechnet, indem statistisch erhobene Brennstoffdaten mit den passenden Emissionsfaktoren multipliziert werden. Die Emissionsfaktoren wiederum leiten sich aus dem Kohlenstoffgehalt und dem Heizwert des Brennstoffs ab.⁵

So wird der Heizwert bestimmt

Da sich die direkte experimentelle Bestimmung des Heizwerts problematisch gestaltet, wird er indirekt bestimmt. In der Regel wird zunächst der Brennwert eines Treib-, Brenn- oder Kraftstoffes mit Hilfe eines Kalorimeters ermittelt. Von dem Ergebnis wird die Verdampfungswärme des resultierenden Wasser abgezogen, um den Heizwert zu erhalten. Neben dem Brennwert muss für die Berechnung also auch noch die Menge des kondensierten Wasser ermittelt werden.⁶

Heizwerte im nationalen und internationalen Vergleich

Über Heizwerte von gleichen Brennstoffen aus diversen Ländern informiert die vom Umweltbundesamt herausgegebene Broschüre „CO₂-Emissionsfaktoren für fossile Brennstoffe“. Die verschiedenen Abbaugebiete bringen Qualitäten hervor, die je nach Rohstoff recht unterschiedlich ausfallen können. Bei Steinkohle sind die Qualitätsunterschiede geringer als bei Braunkohle. Während Steinkohlen aus Südafrika und aus Indien einen ähnlichen Heizwert haben, hebt sich die Steinkohle aus Deutschland ab, sie weist im Durchschnitt einen deutlich höheren Heizwert auf. Dies wird darauf zurückgeführt, dass sie in einer Tiefe von mehr als 1000 Metern unter schwierigen geologischen Bedingungen abgebaut wird.

Braunkohlen variieren in ihrer Zusammensetzung sehr, vor allem der Schwefelgehalt kann stark schwanken. Dieser hat Einfluss auf den Heizwert, der deswegen revierspezifisch bestimmt wird. Die Rohbraunkohlen aus den Braunkohlerevieren Lausitz und Mitteldeutschland haben einen höheren Schwefelgehalt als die aus dem Rheinland – und deshalb auch einen höheren Heizwert.⁷

Wegfall der Heizwertklausel

Die Heizwertklausel war im Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG) als Paragraf 8 Absatz 3 Satz 1 festgehalten und bezog sich auf das Verhältnis von stofflicher und energetischer Verwertung. Sie gehörte zum Entwurf der fünfstufigen Abfallhierarchie. Zweck der Klausel war, dass keine niederkalorischen Abfälle mit einem Heizwert von unter 11 000 kJ/kg verbrannt werden sollten. Entwicklungen in der Abfallwirtschaft haben die Bundesregierung 2016 veranlasst, zu überprüfen, ob der Heizwert für eine effiziente und rechtssichere Umsetzung der Abfallhierarchie noch notwendig ist.⁸ Eine Evaluation der ökologischen und ökonomischen Auswirkungen des Wegfalls der Heizwertregelung hat das Bundesumweltamt herausgegeben.⁹ Schlussendlich kam die Bundesregierung zu dem Ergebnis, dass der Heizwert in Zukunft nicht mehr erforderlich ist. Die Heizwertklausel wurde am 1. Juni 2017 offiziell aufgehoben.¹⁰