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Oberer Heizwert

Über diesen Artikel

Lesezeit

3 Minuten

Veröffentlichung

16.11.2021

Letztes Update

16.11.2021

Oberer Heizwert – Definition Brennwert und Unterschied zum unteren Heizwert

Inhalt des Wiki-Artikels

Als oberer Heizwert wurde früher der Brennwert bezeichnet. Dieser gibt an, wie viel Energie in Form von Wärme bei der Verbrennung von Brennstoff, Kraftstoff oder Treibstoff pro Kilogramm gewonnen werden kann. In einer Formel wird der obere Heizwert mit Hs abgekürzt.

Oberer Heizwert und unterer Heizwert

Neben dem oberen Heizwert gibt es den unteren Heizwert. Der entscheidende Unterschied zwischen beiden ist, dass bei der Bestimmung des Brennwerts die Kondensationswärme miteinberechnet wird. Bei der Ermittlung des oberen Heizwerts wird davon ausgegangen, dass nach der vollständigen Verbrennung des Brennstoffs die dabei entstehenden Verbrennungsgase auf 25 °C abgekühlt werden und der in ihnen enthaltene Wasserdampf vollständig kondensiert.

Dagegen bezieht sich der untere Heizwert auf die Energiemenge in Form von Wärme, die pro Kilogramm Brenn-, Kraft- oder Treibstoff gewonnen werden kann, wenn die beim Verbrennungsprozess entstehenden Gase zwar anschließend auf 25 °C abkühlen, der Wasserdampf aber nicht kondensiert, sondern die Heizungsanlage im gasförmigen Zustand verlässt. Kurz zusammengefasst: Ist das Wasser als Reaktionsprodukt gasförmig, liegt der untere Heizwert vor; ist es hingegen flüssig, ist vom Brennwert oder dem oberen Heizwert die Rede.

Der untere Heizwert wird auch schlicht Heizwert genannt und in Formeln durch Hi dargestellt. Da er die Kondensationswärme nicht berücksichtigt, fällt er bei Brennstoffen, die Wasserstoff enthalten, immer niedriger als der Brennwert aus.

Wirkungsgrad von Heizungsanlagen

Manche Hersteller geben an, dass ihre Heizungsanlagen einen Wirkungsgrad von mehr als 100 Prozent erreichen. Das ist faktisch nicht möglich, denn der Wirkungsgrad gibt das Verhältnis vom Aufwand zum Nutzen an. Eine Heizungsanlage mit einem Wirkungsgrad von mehr als 100 Prozent müsste mehr Energie abgeben, als ihr in Form von Brennstoffen zugeführt wird. Dies widerspräche dem Energieerhaltungssatz: Verschiedene Energieformen können lediglich ineinander umgewandelt werden. Diese Angaben basieren auf einer Vermischung von unterem und oberen Heizwert in der Rechnung und sind mathematisch nicht korrekt. Wenn bei der Berechnung für den Aufwand der untere Heizwert, für den Nutzen aber der obere Heizwert verwendet wird, kommt ein falsches Ergebnis heraus, das einen Wirkungsgrad von über 100 Prozent suggeriert.

Mit Brennwerttechnik effizient heizen

Der Brennwerteffekt ist praktisch nutzbar. Die sogenannte Brennwerttechnik ist auf eine niedrige Rücklauftemperatur ausgelegt, damit der Wasserdampf in den Verbrennungsgasen kondensiert. Vor allem moderne Gasheizungen sind häufig mit Brennwertkesseln ausgestattet. Aber auch andere Heizungsarten lassen sich mit Brennwerttechnik realisieren oder nachrüsten, wie zum Beispiel:

Bei der Brennwerttechnik wird die bei der Kondensation des Wasserdampfs frei werdende Wärme auf das Heizwasser übertragen und erwärmt den Rücklauf. Die komplette latente Wärme lässt sich nur nutzen, wenn die Rücklauftemperatur je nach Heizungsart 50 bis 55 °C nicht übersteigt, ansonsten entweicht ein Teil mit den Abgasen. Durch den Brennwerteffekt lässt sich die Wärmeausbeute steigern, sie liegt dann knapp unter dem oberen Heizwert.

Wie stark der Brennwert vom unteren Heizwert abweicht, ist vom Brennstoff abhängig. Der obere Heizwert von Erdgas liegt circa zehn Prozent über dem unteren Heizwert. Je höher der Wasserstoff-Gehalt eines Brennstoffs ist, desto größer fällt der Unterschied aus. Bei lufttrockenem Holz und Braunkohle kann der Brennwert mehr als 20 Prozent über dem unteren Heizwert liegen. Heizöl weist einen vergleichsweise geringen Gehalt an Wasserstoff auf, der obere Heizwert übersteigt den unteren Heizwert um rund sieben Prozent.

Einheit des Brennwerts

Die Grundeinheit für den oberen Heizwert ist Joule pro Kilogramm, kurz J/kg. In der Praxis wird der Brennwert meist in Megajoule pro Kilogramm (MJ/kg) oder in Kilowattstunden pro Kilogramm (kWh/kg) angegeben. Die folgende Tabelle zeigt die Umrechnung von Joule in Megajoule und Kilowattstunden:

Joule

Megajoule

Kilowattstunden

1 000 000

1

ca. 0,278

3 600 000

3,6

1

 

Vergleichstabelle unterer und oberer Brennwert

Brennstoffe, die Wasserstoff enthalten, weisen einen höheren Brennwert als (unteren) Heizwert auf. Lediglich bei nicht wasserstoffhaltigen Brennstoffen wie Kohlenmonoxid stimmt der untere mit dem oberen Heizwert überein. In der nachstehenden Vergleichstabelle sind die typischen Brennwerte und Heizwerte für die wichtigsten wasserstoffhaltigen Brenn-, Treib- und Kraftstoffe festgehalten:

Stoff

Heizwert in MJ/kg

Brennwert in MJ/kg

Steinkohle

30

30

Rohbraunkohle

8

10

Lufttrockenes Holz

15

19

Holzpellets

18

20

Heizöl, schwer

39,5

42,5

Heizöl, extraleicht

42,6

45,4

Benzin

43,6

47

Kerosin

41

43

Ethanol

26,8

29,7

Erdgas

38

42

Propan

46,3

50,3

Butan

45,7

49,5

Wasserstoff

120

143

 

Manche Brennstoffe wie Holz, Kohle und Erdgas können in ihrer Zusammensetzung stark variieren, so dass unterer und oberer Heizwert deutlich abweichen können. Anhand ihres Heizwerts lassen sich Brennstoffe in Klassen einteilen:

  • Niederkalorische Brennstoffe: niedriger Heizwert (z. B. Deponiegas mit geringem Methananteil)
  • Mittelkalorische Brennstoffe: mittlerer Heizwert (häufig zwischen 12 und 16 MJ/kg)
  • Hochkalorische Brennstoffe: hoher Heizwert (in der Regel über 21 MJ/kg)

Mittel- und hochkalorische Brennstoffe lassen sich auch durch die Aufbereitung von Abfällen gewinnen. Auf diese Weise erzeugte Brennstoffe werden Ersatzbrennstoffe (EBS) genannt. Mittelkalorische Ersatzbrennstoffe werden beispielsweise aus Haus-, Gewerbe- und Sperrmüll erzeugt. Dabei werden Materialien mit hohem und niedrigem vermischt – Gewerbemüll hat einen hohen Heizwert, Sperrmüll einen niedrigen. Auf diese Weise erhält man mittelkalorische Brennstoffe und kann alle Abfälle verarbeiten. Hochkalorische Ersatzbrennstoffe mit einem hohen Heizwert werden vor allem aus Leichtverpackungen und Produktionsresten gewonnen.

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