Abschnitt 5.1 - 5.1 Planung der Lagerkapazität und des Leervolumens eines Silos
Ausgangspunkt für die Abschätzung der notwendigen Lagerkapazitäten eines Silos sind die jeweiligen Zu- und Abflussmengen von Holzstaub und -spänen in das bzw. aus dem Silo. Die - im Zeitablauf entstehenden - Differenzen zwischen beiden Mengen bestimmen die notwendige Lagerkapazität und die vorgesehene Betriebsweise des Silos. Hinsichtlich der Betriebsweise werden unterschieden:
Durchlauf- oder Puffersilos
Lager- oder Speichersilos
In Speichersilos kommt das Material während längerer Zeiträume zum Stillstand, d. h. es werden Holzreststoffe ohne gleichzeitige Entnahme zugeführt. Bei Silos, die eher im Durchlauf betrieben werden, finden Beschickung und Entnahme weitgehend zeitgleich statt, unterscheiden sich aber hinsichtlich der jeweiligen Mengen. Zeiten mit größerem Mengenzufluss und Zeiten mit größerem Mengenabfluss wechseln sich ab. Das notwendige Lagervolumen wird durch die maximale Differenz zwischen Beschickungs- und Entnahmemenge bestimmt.
Speichersilos verhalten sich gegenüber der Brücken- und Stockbildung im Allgemeinen wesentlich empfindlicher als Puffersilos. Bei der Planung und Auslegung von Speichersilos sind daher in besonderem Maße Überlegungen zur Gestaltung des Späne-Lagerraumes (siehe Abschnitt 5.3) erforderlich.
Holzreste entstehen in einem holzbearbeitenden oder -verarbeitenden Betrieb, von produktionsbedingten Schwankungen abgesehen, etwa gleichmäßig über das ganze Jahr verteilt.
Die dabei als Zufluss in das Silo entstehenden Mengen hängen von der insgesamt im Betrieb verarbeiteten Holzmenge (abschätzbar über die Holzeinkaufmenge), dem fertigungsbedingten Verschnitt und der Behandlung von im Produktionsprozess nicht zerspanten Holzresten ab (z. B. nachträgliche Zerkleinerung in Hackmaschinen).
Die Entnahmemengen unterscheiden sich dagegen sowohl vom Umfang als auch vom zeitlichen Bedarf hauptsächlich bei der vorgesehenen Verwendung der anfallenden Holzreste. Finden diese als Ausgangsstoffe für die Holzwerkstoffherstellung oder für die Herstellung von Wärmeträgern aus Holz (Briketts oder Pellets) Verwendung, erfolgt die Entnahme in der Regel relativ gleichmäßig hinsichtlich Menge und Zeit. Das Silo hat hier vor allem Pufferfunktion.
Bei derthermischen Nutzung der gelagerten Holzreste muss unterschieden werden, ob die angeschlossene Feuerung nur Heizwärme in der kalten Jahreszeit liefern oder ob von dieser auch notwendige Prozesswärme (z. B. für die Holztrocknung), die unabhängig von den herrschenden Außentemperaturen benötigt wird, geliefert werden soll. In diesem Fall findet ebenfalls eine im Zeitverlauf durchgehende Entnahme aus dem Silo statt, wenn auch mit geringerem mengenmäßigen Durchsatz. Die Betriebsweise des Silos - und damit die spezifischen Fließeigenschaften innerhalb des Silos - liegt in diesen Fällen zwischen denen des Puffersilos und des Speichersilos.
In den meisten handwerklichen Holzbearbeitungsbetrieben wird die aus der thermischen Nutzung gewonnene Wärme vor allem in den Wintermonaten benötigt. Da sich Anfall und Verbrauch des Brennmaterials zeitlich nicht decken, bilden sich im Sommerhalbjahr Überschüsse. Dagegen ist im Winter ein erhöhter Bedarf zu berücksichtigen (siehe Abb. 5.1). Die Betriebsweise entspricht in diesen Fällen derjenigen des typischen Speichersilos.
Das Silo wird in Schreinereien/Tischlereien üblicherweise so dimensioniert, dass die Lagerkapazität für mindestens 50 % des jährlich erforderlichen Brennstoffvolumens ausreicht. Ist das Silo zu klein bemessen, müssen im Sommer anfallende Späne entsorgt und im Winter muss Brennmaterial zugekauft werden.
Beim Neubau eines Silos sollten Kapazitätsreserven für mögliche Produktionsumstellungen und Betriebserweiterungen berücksichtigt werden. Andererseits sollten die Lagerkapazitäten den Brennstoffbedarf nicht überschreiten, damit die Verweilzeit des Holzstaub/-späne-Gemisches im Silo nicht zu groß und so die Bildung von Späne-Stöcken und Späne-Brücken begünstigt wird. Für Reservekapazitäten und die aus betrieblichen Gründen von Späne-Material frei zu haltenden Volumenbereiche eines Silos (Einblas- und Absetzraum, Druckentlastungsraum) wird bei der Ermittlung des notwendigen Siloleervolumens üblicherweise ein Zuschlag von 25% berücksichtigt (siehe Tabelle 5.1).
In Abhängigkeit von der Nennwärmeleistung der Feuerung (Wärmebedarf) kann der Brennstoffjahresbedarf, die benötigte Späne-Lagerkapazität und das hieraus abgeleitete notwendige Siloleervolumen für handwerkliche Schreinereien/Tischlereien, wie in Tabelle 5.1 dargestellt, abgeschätzt werden. Bei den in der Tabelle angegebenen Werten wurden für den Brennstoffjahresbedarf folgende Annahmen zugrunde gelegt:
1.200 Volllaststunden der Heizung im Jahr
80% Wirkungsgrad der Feuerung im Jahresmittel
4,5 kWh/kg unterer Heizwert des Späne-Materials
150 kg/m3 minimales Schüttgewicht
Die Angaben zum Siloleervolumen berücksichtigen 25% Zuschlag zur tatsächlich benötigten Späne-Lagerkapazität.
Die benötigte Lagerkapazität entspricht 50% des Brennstoffjahresbedarfs.
Im Anhang 2 ist ein Beispiel für die Ermittlung der notwendigen Späne-Lagerkapazität im Falle mehrerer Energieträger und/oder unregelmäßigen Anfalls von Staub und Spänen gegeben.