Heizwert & Brennwert
Die Begriffe "Heizwert" und "Brennwert" eines Brennstoffs und Kraftstoffs beschreiben die in einem Energieträger bei vollständiger Umsetzung mit Sauerstoff frei werdende Wärme – oder anders ausgedrückt, wieviel Energie in Form von Wärme bei der Verbrennung dieser Stoffe erzeugt werden kann. Der Heizwert unterscheidet sich dadurch vom Brennwert, dass ihm nicht die Kondensationswärme des Wassers zugerechnet wird, da diese normalerweise als Wasserdampf ungenutzt abgeleitet wird:
Heizwert (Hi) = Brennwert (Hs) – Kondensationswärme
Brennwert (Hs) = Heizwert (Hi) + Kondensationswärme
Der Brennwert gibt somit an, wie viel Energie bei der vollständigen Verbrennung einer bestimmten Menge eines Brennstoffs insgesamt freigesetzt werden kann: Er setzt sich zusammen aus dem Heizwert plus der Energie, die in den Abgasen und in dem beim Verbrennen entstehenden Wasserdampf steckt. Der Brennwert liegt daher stets über dem Heizwert. Bleibt das Wasser als Wasserdampf im Abgas, wird der Heizwert angegeben; wenn die Abgase dagegen unter den Kondensationspunkt von Wasserdampf abgekühlt werden (z.B. im Brennwertkessel), wird der Brennwert angegeben. Der Brennwert wird mit Hs bezeichnet (s = superior, lat. für „höher“), früher wurde er auch oberer Heizwert Ho genannt. Der Heizwert wird mit Hi bezeichnet (i = inferior, lat. für „unten“), früher wurde er auch unterer Heizwert Hu genannt.
Heizwert und Brennwert werden als spezifische Werte zum einen bezogen auf die Masse in Kilojoule pro Kilogramm (kJ/kg) oder auch Kilowattstunden pro Kilogramm (kWh/kg) angegeben; die Umrechnung ist dabei 1 kWh = 3,6 MJ. Bei Gasen wird die Grundeinheit für den Heizwert und Brennwert in Kilojoule pro Kubikmeter (kJ/m³) bezogen auf das Volumen bemessen. Für Heizöl ist auch die Umrechnung in Kilowattstunden pro Liter (kWh/l) üblich.
Teils wird auch der Begriff „Energiedichte“ genutzt, der aber wenig aussagekräftig ist, weil nicht bekannt ist, ob damit dann der Heizwert oder der Brennwert gemeint ist.
Sogenannte Brennwertkessel können höhere Wirkungsgrade als ältere Heizkessel ohne Brennwerttechnik erzielen, weil sie gerade die Kondensationswärme nutzen. Da Brennwertkessel auch die Abgasenergie verwerten können, erreichen sie Nutzungsgrade bei Öl-Brennwertkesseln von 106% (Hi) und bei Gas-Brennwertkesseln von max. 111% (Hi). Brennwertkessel sind so konstruiert, dass sie die Abgastemperatur so stark absenken können (z.B. auf 40°C), dass ein erheblicher Teil des Wasserdampfes im Kessel kondensiert und dieses Kondenswasser (sogenanntes Kondensat) als Abwasser abgeführt werden kann. So kann zusätzlich zum Heizwert die Kondensationswärme nutzbar gemacht werden.
Heizwerte und Brennwerte verschiedener Stoffe im beispielhaften Überblick:
| Fest | Brennwert (MJ/kg) | Heizwert (MJ/kg) |
|---|---|---|
| Steinkohle | 31,7 | 29,7 |
| Koks | 28,9 | 28,7 |
| Holzkohle | 33,7 | 33,5 |
| Holz, lufttrocken | 16,9 | 15,3 |
| Holzpellets | 20,0 | 18,0 |
| Flüssig | Brennwert (MJ/kg) | Heizwert (MJ/kg) |
| Benzin (Ottokraftstoff) | 45,0–46,0 | 42,0–43,5 |
| Dieselkraftstoff bzw. Heizöl EL | 44,0–45,4 | 40,0–43,0 |
| Heizöl S | 43,1 | 42,0 |
| Methanol | 22,3–22,6 | 19,5–19,8 |
| Ethanol | 29,7–29,9 | 26,8–26,9 |
| Gasförmig | Brennwert (MJ/kg) | Heizwert (MJ/kg) |
| Butan | 134,0 | 123,6 |
| Methan | 55,4 | 50,0 |
| Erdgas L | 42,4 | 38,3 |
| Erdgas H | 52,3 | 47,3 |
| Wasserstoff | 142 | 120 |
Quellen zur Tabelle: Römpp's Lexikon Chemie, energie-lexikon.info, uni-magdeburg.de
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