Brennwert
Der Brennwert (Hs) beschreibt die Wärmeenergie eines Brennstoffes, die bei den Vorgängen der Verbrennung und Kondensation (Abkühlung) eines Stoffes mit einer Masse von 1 Kilogramm entsteht. Mit dem Brennwert wird die gesamte chemische Energie (Reaktionsenthalpie) eines flüssigen, festen oder gasförmigen Stoffes definiert. Der Brennwert ist gleichzeitig eine Maßeinheit.
Das „H“ im Formelzeichen des Brennwerts Hs steht für den Heizwert und das „s“ in der Formel leitet sich vom lateinischen „superior“ ab, was übersetzt so viel wie „höher“ bedeutet. Beim Heizwert Hi steht das „i“ für inferior, was sich mit „unter“ übersetzen lässt. Heizwert und Brennwert beschreiben also beide das energetische Potenzial eines Rohstoffes bei seiner Verbrennung, nur in verschiedenem Umfang.
Physikalische Größen
Je nach Aggregatzustand des Ausgangsstoffes wird der Brennwert in verschiedenen Maßeinheiten angegeben. Massenbezogen sind die gängigen Einheiten Kilojoule pro Kilogramm (kJ/kg) oder Kilojoule pro Gramm (kJ/g). Der volumenbezogene Brennwert eines Brennstoffes wird meist in Kilojoule pro Liter (kJ/l) oder pro Kubikmeter (kJ/m3) angegeben. Bei gasförmigen Brennstoffen wie zum Beispiel Erdgas wird zur Vereinheitlichung von einem Volumen unter Standardbedingungen, also 101,325 kPa und 25 °C ausgegangen. Die Einheit ist dann Kilojoule pro Normkubikmeter, also kJ/m3 mit dem Hinweis auf die Messung unter Standardbedingungen.
Als Standardbedingungen werden in der Naturwissenschaft und Technik einheitliche Prozessbedingungen verstanden, um Messergebnisse vergleichbar zu machen.
Unterschiede zwischen Brennwert (Hs) und Heizwert (Hi)
In vielen Fällen werden die Begriffe Brennwert und Heizwert synonym verwendet. Beide Werte unterscheiden sich jedoch in ihren Definitionen.
Der Heizwert eines Stoffes gibt an, wie viel Wärmeenergie ein Stoff bei seiner Verbrennung und anschließenden Abkühlung auf die Ursprungstemperatur freisetzt. Der Brennwert hingegen schließt auch die Energie mit ein, die beim Verbrennungsprozess durch Abgase (beispielsweise Wasserdampf) und deren Kondensation entsteht. Diese zusätzliche Wärme wird auch als Kondensationswärme bezeichnet. Damit ist der Brennwert die Kennzahl für den ganzheitlichen Prozess. Der Heizwert ist im Vergleich zum Brennwert folglich immer der kleinere Wert.
Moderne Brennwerttechnik
Anders als veraltete Heizungstechnik können moderne Heizungsanlagen mit Brennwerttechnik die Energie aus den Abgasen der Brennstoffe (Holz, Gas, Öl, usw.) nutzen. Der Wasserdampf (als Teil der Abgase), welcher bei der Verbrennung der Energieträger entsteht, wird mit Hilfe von Wärmetauschern zurückgewonnen. Die Kondensationswärme der Abgase wird auf das kühlere Rücklaufwasser übertragen. Das hat zur Folge, dass weniger Energie beim Verbrennen notwendig ist, um die Vorlauftemperatur der Heizung zu erreichen. Das minimiert einerseits die Heizkosten, hat aber andererseits den positiven Nebeneffekt, dass weniger CO2 durch den Verbrennungsvorgang emittiert wird. Neben Gas- und Ölheizungen können auch andere Heizungstypen wie Pellet- oder Scheitholzheizungen den Brennwert eines Rohstoffes nutzen.
Mittlerweile zählen Öl- oder Gasbrennwertheizungen zu den meistverbauten Heizungen mit Brennwerttechnik. Alte Heizungen können mit der Brennwerttechnik ausgestattet werden, indem das Abgassystem angepasst wird. Außerdem ist es notwendig, ein Ableitsystem für das Kondenswasser nachzurüsten.
Heizungsanlagen und Wirkungsgrade
Häufig werden bei Heizkesseln Nutzungsgrade von über 100 Prozent angegeben. Doch natürlich kann eine Heizungsanlage, egal welcher Bauart, niemals mehr Energie erzeugen, als ihr durch die Verbrennung der Brennstoffe zur Verfügung steht. Das ist physikalisch unmöglich. Dennoch entstehen Werte von über 100 Prozent, wenn in der Gesamtrechnung auf Seiten der Brennstoffe mit dem Heizwert und an Stelle des Nutzens mit dem Brennwert gerechnet wird.
Beispiel: Wenn ein Heizkessel den gesamten Heizwert eines Brennstoffes, beispielsweise den von Heizöl oder Erdgas, ausschöpft, hat er eine Energieeffizienz von 100 Prozent. Da er aber zusätzlich die Kondensationswärme aus dem entstehenden Wasserdampf nutzen kann, summiert sich das mit den 100 Prozent des Heizwertes auf. Unter diesen Gesichtspunkten ist es sinnvoll, zur Beurteilung der Energienutzung von Heizkesseln immer den Brennwert statt des Heizwertes heranzuziehen.
Vorteile der Nutzung von Brennwerttechnik
Die Nutzung des Brennwertes nach Definition, also inklusive der Rückgewinnung der Wärme aus dem Kondensat, birgt eine Reihe von Vorteilen. An erster Stelle stehen die niedrigeren Heizkosten, die sich auch bei einer Nachrüstung der Brennwerttechnik deutlich bemerkbar machen. Hinzu kommt, dass sich der geringere Schadstoffausstoß durch die gesteigerte Effizienz positiv auf die Umwelt auswirkt – weshalb es unter gewissen Umständen staatliche Förderungen für die Anschaffung von Brennwertheizungen geben kann. Das ist allerdings nur der Fall, wenn es sich um eine Kombination von Gas-Brennwertheizungen und erneuerbaren Energien handelt.
