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Mechanische Schnittgeräte , 28.01.2013

THERMISCHE REBHOLZVERWERTUNG

Humusbilanz, energetische Bewertung und Rebholzbergung, Teil 1
Schnittholz liegt in den Fahrgassen. Bleibt hier ungenutztes Potenzial liegen? Welche Geräte könnten das Rebholz aus dem Weingarten bergen und für die thermische Verwertung aufbereiten? Wie sieht die Energiebilanz aus?
Nach dem Rebschnitt wird das Schnittholz in der Regel im Weinberg belassen, um es zu zerkleinern und als organischen Dünger zu nutzen. Dabei hat das Rebholz sowohl einen Wert als Nährstoff- als auch als Humuslieferant. Je Hektar Ertragsrebfläche fallen in Deutschland etwa 2,5 bis 4,5 Tonnen Schnittholz an, in Österreich ist diese Menge generell etwas geringer.

Die zunehmende Knappheit und die stetig steigenden Preise für fossile Brennstoffe lassen mittlerweile manche Winzer über eine energetische Rebholzverwertung nachdenken.
 

Humus- und Nährstoffbilanz

Ein Holzertrag von 3 t Frischholz­gewicht enthält ca. 1,4 t organische Substanz. Dies entspricht ungefähr der Menge an organischer Substanz von 5,6 t Grünguthäcksel, 4,7 t Biokompost oder 1,6 t Stroh. Außerdem befinden sich im Rebholz Nährstoffe, die über die Mineralisierung freigesetzt werden und der Rebe wieder zur Ernährung dienen (Tab. 1). Rebholz ist schwer zersetzbar und trägt damit viel zur Dauerhumusbildung bei (Tab. 2). Leicht zersetzbare organische Substanzen, wie Laub oder Begrünungsmulch, liefern dagegen fast ausschließlich Nährhumus. Der Humusbildungskoeffizient (Anteil der Masse an dauerhaft gebildeten Huminstoffen im Verhältnis zur Trockenmasse [TM] des Humusdüngers) liegt für Rebholz bei 0,2. So bilden 1.000 kg Rebholz (TM) rund 200 kg dauerhafte Huminstoffe. Unterstellt man einen jährlichen Humusabbau von 1.000 bis 2.000 kg/ha (Tab. 2 unten), deckt das Rebschnittholz von einem Hektar den jährlichen Humusbedarf zu etwa 15 bis 30% und den Nährstoffbedarf zu etwa 20%.
 

Nährstoffabfuhr 

Die Nährstoffverluste durch das Entfernen des Rebholzes halten sich in Grenzen, wenn man die bei der thermischen Verwertung zurückbleibende Asche (ca. 3,5%, bezogen auf die Trockenmasse) wieder in den Weinberg zurückbringt, denn bis auf den Stickstoff bleiben alle Nährstoffe in der Asche erhalten. Denkbar sind die Kompostierung der Asche übers Jahr und die Rückführung in die Weinberge zusammen mit den Trestern. Den Weinbergen gingen also lediglich ein paar Kilogramm Stickstoff (monetärer Wert ca. 15 €/ha) verloren. Ob dieser Verlust tatsächlich ausgeglichen werden muss, hängt sehr stark von der Wüchsigkeit der Anlage, dem Bodenpflegesystem und dem Humusgehalt im Boden ab. In ausreichend mit Humus versorgten Böden (> 2% im Oberboden) wird in vielen Fällen kein Ausgleich notwendig sein.

Die Nährstoffabfuhr durch Wegnahme des Rebholzes kann als recht unproblematisch angesehen werden, zumal die meisten Weinbergsböden mit den Grundnährstoffen gut versorgt sind. In erster Linie geht bei der Entfernung des Rebholzes aus dem Weinberg eine wichtige Humusquelle verloren. Für einen nachhaltigen Weinbau muss dieser Verlust ausgeglichen werden, auch wenn die Wegnahme des Rebholzes aus dem Weinberg nur einen sehr langsamen Rückgang des Humusgehaltes zur Folge hat (z. B. Reduzierung von 2% auf ca. 1,87% in 20 Jahren).
 

Humuszufuhr 

Als mögliche Ausgleichsmaßnahme könnte man eine vermehrte Einsaat von Teilzeitbegrünungen erwägen. Neben der Produktion von organischer Substanz haben diese Begrünungen positive Effekte auf die Bodenstruktur, die Bodenlebewesen und die Nährstoffversorgung der Reben. Allerdings sind sie leicht zersetzbar und liefern deshalb vorwiegend Nährhumus und nur zu einem geringen Teil (ca. 4% der TM) Dauerhumus. Ein adäquater Ausgleich wäre mit Grünguthäcksel (geschredderten Strauch- und Gehölzabfällen) oder Biokompost zu erzielen.

Eine Kompostausbringung zur Nährstoff- und/oder Humusverbesserung ist aber nur auf Basis einer Boden­untersuchung vertretbar, da es neben der Humusanreicherung auch zu einer beträchtlichen Erhöhung der Nährstoffe Kalium und Phosphor kommt. Insbesondere auf leichteren Böden sollten keine überhöhten Humus­gehalte angestrebt werden, da dort die Gefahr von unkontrollierten Nitratausträgen ins Grundwasser besonders hoch ist.
 

Energetische Bewertung

Für eine energetische Bewertung müssen die Energiegehalte von Rebholz ermittelt und mit alternativen Brennstoffen verglichen werden. Die Schnittholzgewichte schwanken meist zwischen 600 und 1.200 g/Stock. Tab. 3 demonstriert Schnittholzgewichte aus den Jahren 2011 und 2012 bei verschiedenen Rebsorten im Staatsweingut Bad Kreuznach/Deutschland. Der Vergleich zeigt, dass in trockenen Jahren (2011) die Schnittholzgewichte geringer sind als in Jahren mit ausreichender Wasserversorgung (2012). Bei 4.000 bis 5.000 Stock pro ha ergeben sich Frischgewichte von etwa 2,5 bis 4,5 t/ha.

Der Wassergehalt bei frischem Rebholz liegt bei 45 bis 50%, weshalb eine Lagerung mit Trocknung notwendig ist. Im lufttrockenen Zustand liegt der Wassergehalt bei 15 bis 20%. Für eine energetische Beurteilung ist es wichtig, den tatsächlichen Wasser- oder Feuchtegehalt des Holzes zu kennen. Hierfür bietet der Markt eine Vielzahl von Messgeräten.

Der Heizwert von absolut trockenem Holz (Wassergehalt 0%) liegt ungefähr bei 5 kWh/kg. Lufttrockenes Holz (Wassergehalt ca. 20%) besitzt einen durchschnittlichen Heizwert von 3,9 kWh/kg. Was die Heizwerte von Rebholz anbelangt, so entsprechen diese nach Messungen am Technologie- und Förderzentrum Straubing/Bayern annähernd denen von Laubholz (Tab. 4). Demnach entsprechen 2,6kg lufttrockenes Rebholz (20% Wasser) dem Heizwert von einem Liter Heizöl.

Bei 2,5 bis 4,5 t Rebschnittholz-Frischmasse pro Hektar ergeben sich etwa 1,8 bis 3,1 t lufttrockenes Rebholz. Bei der Bergung des Rebholzes ist, in Abhängigkeit von der Technik und der Beschaffenheit des Holzes, mit Verlusten von 5 bis 15% zu rechnen. Geht man von einem Bergungsverlust von 10% aus, so ergibt sich ein Energiewert von ca. 6.200 bis 10.600 kWh/ha. Verglichen mit Heizöl (Heizwert: 10 kWh/l), errechnet sich ein Heizöläquivalent von 620 bis 1.060 Liter Heizöl/ha. Verglichen mit lufttrockenem Buchenholz (2.700 kWh/Festmeter), entspricht der Heizwert von einem Hektar Rebholz demnach rund 2,3 bis 3,9 Festmetern bzw. 3,2 bis 5,5 Raummetern.
 

Technik der Rebholzbergung

Bereits Anfang der 1980er Jahre wurden Lösungen zur Rebholzbergung mit dem Ziel der energetischen Verwertung entwickelt. Aufgrund der damals noch recht günstigen Energiepreise war seitens der Winzer keine Nachfrage nach diesen Techniken vorhanden. Mittlerweile hat sich die Situation geändert. Die wachsende Bedeutung von erneuerbaren Energieträgern hat auch im Weinbau eine dynamische Entwicklung von Bergungstechniken für Rebholz ausgelöst. Führend dabei sind italienische Firmen.

Zwei unterschiedliche Verfahren stehen zur Wahl. Entweder wird das Rebholz in einer Presse zu kleinen Ballengepresst oder das Rebholz wird zu Hackschnitzel gehäckselt und in einen aufgebauten Sammelbehälter bzw. über einen Auswurfschacht in einen separaten Sammelbehälter geschleudert. Bei den Pressen kann man zwischen Rundballen- und Hochdruckballenpressen unterscheiden, bei den Hackschnitzelhäckslern zwischen Schlegel- und Scheibenradhäckslern.
 

Rebholzrundballenpressen

Rundballenpressen werden von den italienischen Firmen Caeb und Wolagri hergestellt (Abb. 1–3). Die Pressen von Caeb (Bezeichnung „Quickpower“) sind in Arbeitsbreiten von 75, 91 oder 130 cm lieferbar und arbeiten nach dem Prinzip der Großballenpressen für Stroh. Über eine Einzugswalze (Pick-up) wird das in den Rebgassen liegende Rebholz aufgenommen und in einem Sammelraum durch umlaufende Walzen zu einem Ballen gewickelt und mit einem Spezialnetz eingenetzt.

Die gewickelten Ballen haben einen Durchmesser von 40 cm und eine Länge von 60 cm. Das Ballengewicht schwankt in Abhängigkeit von der Holzfeuchte und der Pressdichte zwischen 25 und 35 kg. Es kann Schnittgut bis zu 3,5 cm Durchmesser gepresst werden. Unter Berücksichtigung von Verlustzeit sowie Weg- und Rüstzeiten kann das Rebholz je Hektar Rebfläche in etwa 2,5 bis 3,5 Stunden maschinell zu Ballen gepresst werden. Dabei fallen rund 100 bis 120 Ballen pro Hektar an.

Die Gehölzballenpresse von Wolagri (Typ R98 Energy) arbeitet nach dem gleichen Prinzip. Sie hat eine Arbeits­breite von 130 cm und presst Ballen von 120 cm Länge mit einem Durchmesser von 98 cm. Die Gesamtbreite bei diesem Gerät beträgt allerdings 185 cm, weshalb es nur in Weitraumanlagen einsetzbar ist.
 

Rebholzhochdrucksammelpressen 

Diese Pressen der Firma Lerda sind in 7 Ausführungen in Arbeitsbreiten von 75 bis 150 cm erhältlich. Die Gerätebreite beginnt bei 150 cm und reicht bis 225 cm. Für die schmalste Ausführung (1,50 m Breite) ist eine Zeilenbreite von mindestens 2 m erforderlich. Die Geräte arbeiten nach dem Prinzip der Hochdruckpressen für Stroh oder Heu. Das Rebholz wird von einer seitlich liegenden Pick-up-Trommel aufgenommen und mit einer Fördereinrichtung (z. B. Schnecke) dem Presskanal zugeführt. Im Presskanal läuft ein Presskolben, der das Rebholz zu rechteckigen Ballen verdichtet. Anschließend werden die Ballen durch eine Bindeeinrichtung mit Bindegarn zusammengebunden. Die Hochdruckballen sind handlich und gewährleisten eine gute Raumausnutzung beim Transport und im Lager.

Die Ballenpressen sind zapfenwellengetrieben und werden am Schlepperheck angebaut. Zur Trocknung können die Rebholzballen wie Stückholz abgedeckt im Freien gelagert werden. Aufgrund der Ausmaße der Rebholzballen sind bei Ballenpressen großvolumige Feststoffbrennkessel mit großen Beschickungstüren notwendig. Die Ballen können aber auch mit Kreis- oder Kettensägen in handlichere Stücke geschnitten werden.
 

Schlegelhäcksler 

Bei Schlegelhäckslern (Abb. 4–6) dient als Basisgerät ein Schlegelmulcher. An der Schlegelwelle, die gegenläufig zur Fahrtrichtung umläuft, sind gelenkig die Schlegelmesser angebracht. Sie dienen gleichzeitig als Zerkleinerungs- und Förderorgan. Das Rebholz wird über eine Pick-up-(Welle mit Metallstiften oder -zähnen) aufgenommen und den Schlegelmessern zur Zerkleinerung zugeführt. Die Schlegelmesser schleudern das zerkleinerte Rebholz in den darüberliegenden Sammelbehälter (Bunker). Zur Entleerung auf einen Anhänger werden die Bunker hydraulisch hochgekippt.

Beim Schlegelhäcksler der Firmen Kuhn und Nobili wird das Häckselgut in Nylonsäcken (Big Bags) gesammelt (Abb. 5). Die Säcke haben ein Fassungsvermögen von 800 Litern und enthalten auf allen vier Seiten feine Luftporen, die Fäulnis- oder Gärprozesse verhindern sollen. Das Häckselgut kann somit bis zur Verbrennung im Sack aufbewahrt werden. Auch diese Firmen bieten alternativ einen drehbaren Auswurfschacht an.

Wie die Schlegelmulchgeräte werden Schlegelhäcksler am Heck angebaut und zapfwellengetrieben. Die Höhenregulierung erfolgt in der Regel über hydraulisch verstellbare Stütz­räder. Optional bieten die Firmen Kuhn und Nobili für ihre Geräte Stützwalzen an (nur geeignet für begrünte Zeilen). Dadurch können die Geräte schmaler gehalten werden. Aufgrund des recht hohen Gewichtes sind leistungsstarke Schlepper erforderlich.
 

Scheibenradhäcksler 

Hier erfolgt die Aufnahme des Rebholzes über seitlich angebrachte Bürsten und eine Pick-up-Walze (Abb. 7–10). Zuführwalzen transportieren das Schnittgut in das Innere des Geräts. Hier wird das Holz mit einem schneidenden Scheibenrad in flache, einheitliche Stücke zerkleinert. Damit wird, im Vergleich zu Schlegelhäckslern, eine bessere Homogenität des Schnittguts und ein geringerer Faser­anteil erzielt (Abb. 11). Auch Langholz, ein Störfaktor beim Betrieb von Hackschnitzelheizungen, entsteht nicht. Die gröber geschnittenen Teile sind mikrobiell weniger anfällig und trocknen besser. Scheibenradhäcksler liefern zwar eine bessere Schnittqualität als Schlegelhäcksler, erreichen aber nicht die Homogenität von Waldhackschnitzeln (Abb. 12).

Derzeit existieren für das Häckseln von Rebholz nur zwei Typen von Scheibenradhäckslern, die sich allerdings noch in Erprobung befinden. Es handelt sich dabei um den Winnicut der Fa. Stoll (Abb. 7) und den A530V der Fa. Jensen (Abb. 9). Für die hydraulische Versorgung des Winnicuts wurden 50l Öl/min benötigt, was viele Schmalspurschlepper nicht leisten können. Der A530V der Fa. Jensen wurde ursprünglich für den französischen Markt konzipiert (Überzeilenschlepper). Über eine Adaption an einen Schmalspurschlepper und einen Zapfwellenantrieb wird nachgedacht.
 

Gutes Häckselgut

Für eine gute Häckselgutqualität muss das Material weitgehend homogen sein. Die Längenunterschiede dürfen nicht allzu groß sein, der Faseranteil soll möglichst gering und das Häckselgut sollte wenig mit Schmutz belastet sein. Diese Anforderungen werden von Schlegelhäckslern nicht optimal erfüllt, da die stumpfen Schlagwerkszeuge das Rebholz durch Brechen und Zerschlagen schreddern. Die durchschnittliche „Schnitzelgröße“ ist zwar recht klein, aber ein gewisser Anteil an Langholz ist meist unvermeidbar. Dieser ist Hauptverursacher von Störungen beim Betrieb der Heizanlagen.

Insbesondere im Übergang zwischen Austragschnecke und Fallschacht können längere Holzteile leicht Verstopfungen hervorrufen. Diese werden zwar von der Anlage sofort gemeldet und können leicht und schnell behoben werden, führen aber zu einer höheren Kontroll- und Wartungsintensität. Wichtig ist, dass die Brennstoffzuführung der Anlage groß dimensioniert ist und die Zellradschleuse der Heizanlage auch mit ­größeren Hackschnitzeln gut zurechtkommt.
 

Praxis-Hinweise

Für das Häckseln sollte der Boden abgetrocknet oder gefroren sein, damit nicht zu viel Schmutz aufgenommen wird und keine Bodenverdichtungen erzeugt werden. Ein zusätzliches Überfahren der Böden findet nicht statt, da mit dem Häckseln und Bergen des Rebholzes das sonst übliche maschinelle Zerkleinern und Belassen in der Gasse entfällt. Zu empfehlen ist ein möglichst später Häckseltermin (Ende März bis Ende April). Dann ist das Rebholz schon vorgetrocknet und der Wassergehalt liegt dann nur noch bei rund 30%. Das Rebholz lässt sich besser häckseln und auch lagern, da die Gefahr der Schimmelbildung verringert ist.

Allerdings muss man bei einem späten Häckseltermin darauf achten, dass durch Begrünungsaufwuchs die Arbeit nicht erschwert wird. Problematisch können blühende Pflanzen (z. B. blühender Löwenzahn) oder breitblättrige Begrünungen (z. B. Winterraps) sein, da ihre Blütenstände bzw. Blätter bei Schlegelhäckslern Verstopfungen am Sieb verursachen können. Grasbewuchs hingegen stellt in der Regel kein Problem dar. Die Häcksler sind in der Lage, Holzdicken bis zu 10 cm klein zu schreddern.

Da Scheibenradhäcksler bisher nur als Prototypen existent waren, kamen bislang für die Hackschnitzelbereitung nur Schlegelhäcksler in Frage. Allerdings sind diese Häcksler für Normalanlagen meist zu breit (siehe Tab. 5, online verfügbar). Deshalb hat bisher nur der ­Picker von Berti (Abb. 4) im deutschen Weinbau einige Abnehmer gefunden.

Literaturliste beim Autor erhältlich

Eine Übersicht von Rebholzbündel- und Hackschnitzelgeräten finden Sie online auf www.der-winzer.at unter „Fachartikel“.

Medium

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