Definition of the Subject
In the context of the future energy supply and renewable energies biomass is an energy source with a high potential and it has raised many expectations in society and politics. This high interest is also caused by the huge variety of possible resources and the many technical options of application for heating, electricity production, or mobility. The physical appearance of biofuels is also quite variable: biomass can be provided as solid, liquid, or gaseous fuel determining different technological conversion paths.
However, the overview presented here is limited to solid biomass resources. The paper aims at understanding the specialties of natural solid biomass fuels, which are directly used for thermochemical conversion mainly by an end user who has the goal to produce heat and/or electricity. Therefore, raw materials for biological conversion (e.g., fermentation for biogas production) are not characterized. This is also true for those resources that are...
Access this chapter
Tax calculation will be finalised at checkout
Purchases are for personal use only
Abbreviations
- Woody fuels:
-
Biomass from trees, bushes, and shrubs.
- Herbaceous fuels:
-
Biomass from plants that have a non-woody stem and which die back at the end of the growing season.
- Pellets:
-
Densified biofuel made from pulverized biomass with or without additives usually with a cylindrical form, random length typically 5–40 mm, and broken ends. Max diameter: 25 mm.
- Physical-mechanical properties:
-
Fuel characteristics such as surface properties, geometry, size and size distribution, fine matter content, flowing and bridging properties, resistance to abrasion, bulk, and particle density.
- Biomass ash:
-
Solid mineral residue obtained from complete fuel combustion.
- Energy density:
-
Ratio of net energy content and bulk volume.
Bibliography
Ballschmiter KH, Bacher R (1996) Dioxine – Chemie, Analytik, Vorkommen Umweltverhalten und Toxikologie der halogenierten Dibenzo-p-Dioxine und Dibenzofurane. VHC, Weinheim
Böhm T, Hartmann H (2000) Wassergehalt von Holzhackschnitzeln – Ein Vergleich der Bestimmungsmethoden. Landtechnik 55(4):280–281
Brunner T (2006) Aerosol and coarse fly ashes in fixed-bed biomass combustion. Dissertation an der Eindhoven University of Technology (Faculty of Mechanical Engineering), The Netherlands, Eigenverlag
Burmester A (1980) Holzfeuchtigkeit in Nadelhölzern – Jahreszeitliche Einflüsse auf die Eigenschaften des Splint- und Kernholzes von Nadelbäumen. Holz Zentralbl 106(91):1303–1304
Centrale Marketinggesellschaft der deutschen Agrarwirtschaft (Hrsg.) (1988) Holz als Energierohstoff; Centrale Marketinggesellschaft der deutschen Agrarwirtschaft, Selbstverlag, Bonn, 2 Auflage
Daugbjerg Jensen P, Hartmann H, Böhm T, Temmerman M, Rabier F, Morsing M (2006) Moisture content determination in solid biofuels by dielectric and NIR reflection methods. Biomass Bioenergy 30:935–943
Deutsches Institut für Normung (Hrsg.) (1984) DIN 51 730 (Prüfung fester Brennstoffe – Bestimmung des Ascheschmelzverhaltens). Beuth, Berlin
Deutsches Institut für Normung (Hrsg.) (1996) DIN 51 731 Prüfung fester Brennstoffe – Presslinge aus naturbelassenem Holz – Anforderungen und Prüfung. Beuth, Berlin
Deutsches Institut für Normung (Hrsg.) (2003) CEN/TS 14588:2003: Feste Biobrennstoffe – Terminologie, Definitionen und Beschreibungen. Beuth, Berlin
Deutsches Institut für Normung (Hrsg.) (2005) CEN/TS 14918:2005: Feste Biobrennstoffe – Verfahren zur Bestimmung des Heizwertes. Beuth, Berlin
Deutsches Institut für Normung (Hrsg.) (2005) FprEN 15103:2009: Solid biofuels – determination of bulk density. Beuth, Berlin
Deutsches Institut für Normung (Hrsg.) (2005) prCEN/TS 15150:2005: Solid biofuels – methods for the determination of particle density. Beuth, Berlin
Deutsches Institut für Normung (Hrsg.) (2005) prCEN/TS 15210-1:2005: Feste Biobrennstoffe – Verfahren zur Bestimmung mechanischen Festigkeit – Teil 1 – Pellets. Beuth, Berlin
Deutsches Institut für Normung (Hrsg.) (2005) CEN/TS 15210-2:2005 Feste Biobrennstoffe – Verfahren zur Bestimmung mechanischen Festigkeit – Teil 2 – Briketts. Beuth, Berlin
Deutsches Institut für Normung (Hrsg.) (2006) CEN/TS 15370-1:2006 Solid biofuels – method for the determination of ash melting behaviour – Part 1: characteristic temperatures method. Beuth, Berlin
Deutsches Institut für Normung (Hrsg.) (2009) CEN/TS 15148:2005: Solid biofuels – solid biofuels – determination of the content of volatile matter, Final draft, April 2009. Beuth, Berlin
Deutsches Institut für Normung (Hrsg.) (2010) EN 14961-1:2010: Solid biofuels –fuel specifications and classes – Part 1: general requirements. Beuth Verlag, Berlin
Deutsches Institut für Normung (Hrsg.) (2010) EN 14961-2:2010: Solid biofuels – fuel specifications and classes – Part 2: wood pellets for non-industrial use. Beuth Verlag, Berlin
Deutsches Institut für Normung (Hrsg.) (2010) FprEN 14961-4:2010: Solid biofuels – fuel specifications and classes – Part 4: wood chips for non-industrial use. Beuth Verlag, Berlin
Deutsches Institut für Normung (Hrsg.) (2010) EN 14775:2009: Solid biofuels – determination of ash content. Beuth, Berlin
Deutsches Institut für Normung (Hrsg.) (2010) FprEN/TS 15149-1:2010: Solid biofuels – determination of particle size distribution – Part 1: oscillating screen method using sieve apertures of 1 mm and above. Beuth, Berlin
Deutsches Institut für Normung (Hrsg.) EN 14774:2010 (2010): Solid biofuels – determination of moisture content – oven dry method – Parts 1 to 3. Beuth, Berlin
Friedl A et al (2005) Prediction of heating value of biomass fuel from elemental composition. Anal Chem 554:191–198
Gammel R (1989) Forstbenutzung – Technologie, Verwertung und Verwendung des Holzes. Verlag Paul Parey, Hamburg, Pareys Studientexte 67, 193S
Griffin RD (1986) A new theory of dioxin formation in municipal solid waste combustion. Chemosphere 9–12:1987–1990
Hartmann H (1996) Analyse und Bewertung der Systeme zur Hochdruckverdichtung von Halmgut; Bayerisches Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten (Hrsg.), Selbstverlag, München, Reihe “Gelbes Heft” 60
Hartmann H (1998) Influences on the quality of solid biofuels – causes for variations and measures for improvement. In: Biomass for energy and industry, proceedings of the 10th European conference and technology exhibition, Würzburg, 8–11 June 1998. C.A.R.M.E.N in Würzburg-Rimpar, Germany, pp 184–187
Hartmann H (2004) Physical-mechanical fuel properties – significance and impacts. In: Hein M, Kaltschmitt M (eds) Standardisation of solid biofuels – international conference, 6–7 Oct 2004. Institute for Energy and Environment (IE), Leipzig, pp 106–S115
Hartmann H (Hrsg.) (2007) Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen (2. vollst. überarbeitete -Auflage). Sonderpublikation des Bundesministeriums für Verbraucherschutz, Ernährung und Landwirtschaft (BMVEL) und der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR), Gülzow, 224 S
Hartmann H, Böhm T (2000) Messverfahren zur Bestimmung der Rohdichte von biogenen Festbrennstoffen. Bayerische Landesanstalt für Landtechnik, Freising, (noch unveröffentlicht)
Hartmann H, Böhm T, Maier L (2000) Naturbelassene biogene Festbrennstoffe – Umweltrelevante Eigenschaften und Einflussmöglichkeiten. Bayerisches Staatsministerium für Landesentwicklung und Umweltfragen (Hrsg.), München, Reihe “Materialien”, 154 Download
Hartmann H, Böhm T, Daugbjerg Jensen P, Temmerman M, Rabier F, Jirjis R, Hersener J-L, Rathbauer J (2004) Methods for bulk density determination of solid biofuels. In: Van Swaaij WPM, Fjällström T, Helm P, Grassi A (Hrsg.) 2nd world conference and technology exhibition on biomass for energy, industry and climate protection, Rome, 10–14 May 2004. Energy research Centre of the Netherlands ECN, Petten, pp 662–665
Hartmann H, Roßmann P, Link H, Marks A, Müller R, Amann E (2004) Secondary flue gas condensation for domestic wood chip boilers. In: Van Swaaij WPM, Fjällström T, Helm P, Grassi A (Hrsg.) 2nd world conference and technology exhibition on biomass for energy, industry and climate protection, Rome, 10–14 May 2004. Energy research Centre of the Netherlands ECN, Petten, pp 1334–1337
Hartmann H, Böhm T, Daugbjerg Jensen P, Temmerman M, Rabier F, Golser M (2006) Methods for size classification of wood chips. Biomass Bioenergy 30:944–953
Hartmann H, Turowski P, Roßmann P, Ellner-Schuberth F, Hopf N (2007) Grain and straw combustion in domestic furnaces – influences of fuel types and fuel pretreatment. In: Maniatis K, Grimm H-P, Helm P, Grassi A (eds) Proceedings 15th European biomass conference and exhibition, Berlin, Germany, 7–11 May 2007. ETA Renewable Energies, Florence, Italy, pp 1564–1569
Hinterreiter S, Hartmann H, Turowski P, Kallio M, Lazdiņš A, Zimelis A, Rathbauer J, Sulzbacher L, Sønderstgaard Sørensen K, Temmerman M (2010) Determination of bridging properties – experimental and model approach. In: ETA Renewable Energies (eds) Proceedings 18th European biomass conference and exhibition – from research to industry and markets. Lyon, France, 03–07 May 2010. ETA Renewable Energies, Florence, Italy, pp 1688–1698
Höldrich A, Hartmann H, Decker T, Reisinger K, Schardt M, Sommer W, Wittkopf S, Ohrner G (2006) Rationelle Scheitholzbereitstellungsverfahren. Berichte aus dem TFZ, 11, Technologie- und Förderzentrum (TFZ), Selbstverlag, Straubing, 274 S. www.tfz.bayern.de
Huber S, Friess H (1998) Emissions of biomass combustion plants. In: Kopetz Hua (Hrsg.) Biomass for energy and industry. C.A.R.M.E.N., Würzburg-Rimpar, pp 1405–1408
Launhardt T, Hartmann H, Link H, Schmid V (2000) Verbrennungsversuche mit naturbelassenen biogenen Festbrennstoffen in einer Kleinfeuerungsanlage – Emissionen und Aschequalität. Bayerisches Staatsministerium für Landesentwicklung und Umweltfragen (Hrsg.), München, Reihe “Materialien”, 156
Lee D, Owens VN, Boe A, Jeranyama P (2007) Composition of herbaceous biomass feedstocks. North Central Sun Grant Center (Hrsg.), South Dakota State University, Selbstverlag, Brookings, 16 S
Lohmann U (1993) Handbuch Holz, DRW-Verlag, Stuttgart, 4. Auflage, 312 S
Marutzky R (1993) Moderne Holzfeuerungsanlagen. Centrale Marketinggesellschaft der deutschen Agrarwirtschaft (Hrsg.), Selbstverlag, Bonn
Mattsson JE (1990) Basic handling characteristics of wood fuel: angle of repose, friction against surfaces and tendency to bridge building for different assortments. Scand J Forest Res 5:583–597
Netz H (1982) Verbrennung und Gasgewinnung bei Festbrennstoffen; Technischer Verlag Resch, München
Nimz H (1974) Beech lignin-proposal of a constitutional lignin. Angew Chem Int Edit 13:313–321
Noger D, Pletscher E (1998) Brennstoffkriminalität – Schnelltest. In: Siebtes symposium Biobrennstoffe und umweltfreundliche Energietechnik, November 1998; OTTI-Technologie Kolleg, Selbstverlag, Regensburg, pp 173–180
Nultsch W (1982) Angewandte Botanik. Thieme, Stuttgart, 7. Auflage
Obernberger I (1997) Nutzung fester Biomasse in Verbrennungsanlagen unter besonderer Berücksichtigung des Verhaltens aschebildender Elemente; Schriftenreihe Thermische Biomassenutzung (1), dbv, Graz, p 349
Österreichisches Normungsinstitut (Hrsg.) (1998) ÖNORM M7132 Energiewirtschaftliche Nutzung von Holz und Rinde als Brennstoff – Begriffsbestimmungen und brennstofftechnologische Merkmale; Selbstverlag, Wien
Rau JA (1989) Composition and size distribution of residential wood smoke particles. J Aerosol Sci Tech 10:181–192
Reisinger K, Hartmann H, Turowski P, Nürnberger K (2009) Schnellbestimmung des Wassergehaltes im Holzscheit – Vergleich marktgängiger Messgeräte. Berichte aus dem TFZ 16. Eigenverlag Technologie- und Förderzentrum, Straubing 2009, p 110. www.tfz.bayern.de
Samuelsson R, Burvall J, Jirjis R (2006) Comparison of different methods for the determination of moisture content in biomass. Biomass Bioenergy 30:929–934
Sander B (1996) Fuel data for Danish biofuels and improvement of the quality of straw and whole crops. In: Chartier P (ed) Biomass for energy and the environment. Elsevier Science, Oxford, pp 490–495
Sander M-L, Ericsson T (1998) Vertical distributions of plant nutrients and heavy metals in salix viminalis stems and their implications for sampling. Biomass Bioenergy 14(1):57–66
Schultze D (2007) Fließeigenschaften von Schüttgütern und verfahrenstechnische Siloauslegung. Schwedes und Schultze Schüttguttechnik GmbH, Eigenverlag, Braunschweig, www.schwedes-und-schulze.de
Spliethoff H, Siegle V, Hein KRG (1996) Erforderliche Eigenschaften holz- und halmgutartiger Biomasse bei einer Zufeuerung in existierenden Kraftwerksanlagen; Tagung “Biomasse als Festbrennstoff – Anforderungen, Einflussmöglichkeiten, Normung”, Schriftenreihe “Nachwachsende Rohstoffe” Band 6, Landwirtschaftsverlag, Münster, pp 155–175
Steenari B-M, Lindqvist O (1998) High-temperature reactions of straw ash and the anti-sintering additives kaolin and dolomite. Biomass Bioenergy 14(1):67–76
Temmerman M, Rabier F, Daugbjerg Jensen P, Hartmann H, Böhm T (2006) Comparative study on durability test methods for pellets and briquettes. Biomass Bioenergy 30:964–972
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Editor information
Editors and Affiliations
Rights and permissions
Copyright information
© 2012 Springer Science+Business Media, LLC
About this entry
Cite this entry
Hartmann, H. (2012). Solid Biofuels , Fuels and Their Characteristics. In: Meyers, R.A. (eds) Encyclopedia of Sustainability Science and Technology. Springer, New York, NY. https://doi.org/10.1007/978-1-4419-0851-3_245
Download citation
DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4419-0851-3_245
Publisher Name: Springer, New York, NY
Print ISBN: 978-0-387-89469-0
Online ISBN: 978-1-4419-0851-3
eBook Packages: Earth and Environmental ScienceReference Module Physical and Materials ScienceReference Module Earth and Environmental Sciences