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Festbrennstoff

Festbrennstoffe sind Brennstoffe, die in fester Form vorliegen. Typische Beispiele hierfür sind Kohle (als Stückkohle, Brickets, Kohlenstaub, etc.), Brennholz (z. B. in Form von Scheiten, Holzhackschnitzeln oder Holzpellets), Holzkohle sowie manche andere Formen von Biomasse. Auch Hausmüll kann als ein Festbrennstoff für Müllverbrennungsanlagen angesehen werden.

Gegenüber flüssigen Brennstoffen wie beispielsweise Heizöl oder gasförmigen Brennstoffen wie Erdgas weisen Festbrennstoffe meistens deutlich andere Eigenschaften auf:

• Häufig sind sie weniger homogen, d. h. ihre Zusammensetzung variiert räumlich in erheblichem Maße, während Flüssigkeiten und Gase natürlicherweise durchmischt und deswegen relativ homogen werden. Beispielsweise kann Brennholz Anteile unterschiedlicher Baumarten und unterschiedlicher Teile eines Baums (beispielsweise Kernholz, Rinde, Äste) enthalten, und Teile davon können feuchter sein als andere. Festbrennstoffe enthalten häufig auch diverse nicht brennbare Substanzen, die zur Bildung von Reststoffen wie Asche beitragen.
• Bei der Verbrennung von Festbrennstoffen tritt eine starke Inhomogenität schon dadurch auf, dass feste Stücke von Brennstoff und gasförmige Flammen zusammenwirken. Oft gibt der Brennstoff bei Erhitzung gasförmige Substanzen ab, die dann die Flammen nähren. Zum Teil erfolgt auch eine direkte chemische Reaktion an der Grenzfläche von Feststoff und Gas.

• Die Aufbereitung von Festbrennstoffen fordert häufig den Einsatz zusätzlicher Anlagen wie Mühlen oder Schreddern. Beispielsweise enthält jedes Kohlekraftwerk große Kohlemühlen, die erheblich zum Eigenbedarf des Kraftwerks beitragen und deswegen den effektiven Wirkungsgrad des Kraftwerks herabsetzen.
• Die Lagerung und der Transport von Festbrennstoffen werden einerseits dadurch erleichtert, dass oft keine absolut dichten Behälter benötigt werden. In Form einer Halde beispielsweise von Kohle kann eine große Energiemenge auf einfachste Weise gespeichert werden. Andererseits sind Flüssigkeiten und Gase viel leichter durch Leitungen zu transportieren, gegebenenfalls bis hin zu einem Brenner, der aus einem entfernten Brennstofflager versorgt werden kann. Beispielsweise ist die Einrichtung für den Transport von Holzpellets von einem Lager zu einer Pelletheizungen wesentlich aufwendiger als eine Leitung für Heizöl oder Erdgas.
• Die volumetrische Energiedichte von Festbrennstoffen ist wegen der Zwischenräume zwischen den Brennstoffpartikeln oft etwas geringer als bei flüssigen Brennstoffen, andererseits aber wesentlich höher als bei gasförmigen Brennstoffen.

Eine saubere Verbrennung von Festbrennstoffen ist vor allem wegen der oben erklärten Inhomogenität vergleichsweise schwierig zu erreichen und erfordert außer aufwendigeren Anlagen häufig einen deutlich größeren Luftüberschuss, d. h. ein großes Verbrennungsluftverhältnis, was häufig den Wirkungsgrad einer Verbrennungsanlage vermindert. Der Wartungsaufwand ist häufig erheblich, teilweise wegen des hohen Anfalls von Asche und/oder Ruß. Auch die Leistungsdichte der Verbrennung ist bei Festbrennstoffen meist deutlich geringer, was entsprechend größere Feuerungsanlagen erforderlich macht. Die Abgasqualität ist ebenfalls häufig erheblich schlechter als bei Verwendung flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe. Für viele Maschinen wie z. B. Gasturbinen oder die meisten Verbrennungsmotoren sind Festbrennstoffe gar nicht geeignet.

Viele Nachteile von Festbrennstoffen fallen bei sehr großen Feuerungsanlagen weniger ins Gewicht als bei Kleinanlagen. Deswegen wird beispielsweise Kohle hauptsächlich in großen Anlagen genutzt. Auch der Brennstoff Holz lässt sich wesentlich kostengünstiger und auch effizienter in Großanlagen nutzen.

Typische Nachteile von Festbrennstoffen können manchmal vermieden werden, indem statt einer Verbrennung zunächst eine Vergasung durchgeführt wird. Beispielsweise kann die Kohlevergasung gut transportierbares und vielseitig verwendbares Kohlegas (Stadtgas) erzeugen oder in Zukunft evtl. auch zur Realisierung energieeffizienterer Kohlekraftwerke beitragen.

Siehe auch: Brennstoff, Kohle, Kohlevergasung, Holz, Holzhackschnitzel, Holzpellets, Biomasse