Skip to main content

Solid Biofuels , Fuels and Their Characteristics

  • Reference work entry
Encyclopedia of Sustainability Science and Technology

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...

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this chapter

Chapter
USD 29.95
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
eBook
USD 6,999.99
Price excludes VAT (USA)
  • Available as EPUB and PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
Hardcover Book
USD 549.99
Price excludes VAT (USA)
  • Durable hardcover edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info

Tax calculation will be finalised at checkout

Purchases are for personal use only

Institutional subscriptions

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

  1. Ballschmiter KH, Bacher R (1996) Dioxine – Chemie, Analytik, Vorkommen Umweltverhalten und Toxikologie der halogenierten Dibenzo-p-Dioxine und Dibenzofurane. VHC, Weinheim

    Google Scholar 

  2. Böhm T, Hartmann H (2000) Wassergehalt von Holzhackschnitzeln – Ein Vergleich der Bestimmungsmethoden. Landtechnik 55(4):280–281

    Google Scholar 

  3. 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

    Google Scholar 

  4. Burmester A (1980) Holzfeuchtigkeit in Nadelhölzern – Jahreszeitliche Einflüsse auf die Eigenschaften des Splint- und Kernholzes von Nadelbäumen. Holz Zentralbl 106(91):1303–1304

    Google Scholar 

  5. Centrale Marketinggesellschaft der deutschen Agrarwirtschaft (Hrsg.) (1988) Holz als Energierohstoff; Centrale Marketinggesellschaft der deutschen Agrarwirtschaft, Selbstverlag, Bonn, 2 Auflage

    Google Scholar 

  6. 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

    Article  CAS  Google Scholar 

  7. Deutsches Institut für Normung (Hrsg.) (1984) DIN 51 730 (Prüfung fester Brennstoffe – Bestimmung des Ascheschmelzverhaltens). Beuth, Berlin

    Google Scholar 

  8. Deutsches Institut für Normung (Hrsg.) (1996) DIN 51 731 Prüfung fester Brennstoffe – Presslinge aus naturbelassenem Holz – Anforderungen und Prüfung. Beuth, Berlin

    Google Scholar 

  9. Deutsches Institut für Normung (Hrsg.) (2003) CEN/TS 14588:2003: Feste Biobrennstoffe – Terminologie, Definitionen und Beschreibungen. Beuth, Berlin

    Google Scholar 

  10. Deutsches Institut für Normung (Hrsg.) (2005) CEN/TS 14918:2005: Feste Biobrennstoffe – Verfahren zur Bestimmung des Heizwertes. Beuth, Berlin

    Google Scholar 

  11. Deutsches Institut für Normung (Hrsg.) (2005) FprEN 15103:2009: Solid biofuels – determination of bulk density. Beuth, Berlin

    Google Scholar 

  12. Deutsches Institut für Normung (Hrsg.) (2005) prCEN/TS 15150:2005: Solid biofuels – methods for the determination of particle density. Beuth, Berlin

    Google Scholar 

  13. Deutsches Institut für Normung (Hrsg.) (2005) prCEN/TS 15210-1:2005: Feste Biobrennstoffe – Verfahren zur Bestimmung mechanischen Festigkeit – Teil 1 – Pellets. Beuth, Berlin

    Google Scholar 

  14. Deutsches Institut für Normung (Hrsg.) (2005) CEN/TS 15210-2:2005 Feste Biobrennstoffe – Verfahren zur Bestimmung mechanischen Festigkeit – Teil 2 – Briketts. Beuth, Berlin

    Google Scholar 

  15. 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

    Google Scholar 

  16. 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

    Google Scholar 

  17. Deutsches Institut für Normung (Hrsg.) (2010) EN 14961-1:2010: Solid biofuels –fuel specifications and classes – Part 1: general requirements. Beuth Verlag, Berlin

    Google Scholar 

  18. 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

    Google Scholar 

  19. 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

    Google Scholar 

  20. Deutsches Institut für Normung (Hrsg.) (2010) EN 14775:2009: Solid biofuels – determination of ash content. Beuth, Berlin

    Google Scholar 

  21. 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

    Google Scholar 

  22. Deutsches Institut für Normung (Hrsg.) EN 14774:2010 (2010): Solid biofuels – determination of moisture content – oven dry method – Parts 1 to 3. Beuth, Berlin

    Google Scholar 

  23. Friedl A et al (2005) Prediction of heating value of biomass fuel from elemental composition. Anal Chem 554:191–198

    Google Scholar 

  24. Gammel R (1989) Forstbenutzung – Technologie, Verwertung und Verwendung des Holzes. Verlag Paul Parey, Hamburg, Pareys Studientexte 67, 193S

    Google Scholar 

  25. Griffin RD (1986) A new theory of dioxin formation in municipal solid waste combustion. Chemosphere 9–12:1987–1990

    Google Scholar 

  26. 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

    Google Scholar 

  27. 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

    Google Scholar 

  28. 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

    Google Scholar 

  29. 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

    Google Scholar 

  30. Hartmann H, Böhm T (2000) Messverfahren zur Bestimmung der Rohdichte von biogenen Festbrennstoffen. Bayerische Landesanstalt für Landtechnik, Freising, (noch unveröffentlicht)

    Google Scholar 

  31. 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

    Google Scholar 

  32. 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

    Google Scholar 

  33. 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

    Google Scholar 

  34. 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

    Article  Google Scholar 

  35. 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

    Google Scholar 

  36. 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

    Google Scholar 

  37. 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

  38. 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

    Google Scholar 

  39. 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

    Google Scholar 

  40. 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

    Google Scholar 

  41. Lohmann U (1993) Handbuch Holz, DRW-Verlag, Stuttgart, 4. Auflage, 312 S

    Google Scholar 

  42. Marutzky R (1993) Moderne Holzfeuerungsanlagen. Centrale Marketinggesellschaft der deutschen Agrarwirtschaft (Hrsg.), Selbstverlag, Bonn

    Google Scholar 

  43. 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

    Article  Google Scholar 

  44. Netz H (1982) Verbrennung und Gasgewinnung bei Festbrennstoffen; Technischer Verlag Resch, München

    Google Scholar 

  45. Nimz H (1974) Beech lignin-proposal of a constitutional lignin. Angew Chem Int Edit 13:313–321

    Article  Google Scholar 

  46. Noger D, Pletscher E (1998) Brennstoffkriminalität – Schnelltest. In: Siebtes symposium Biobrennstoffe und umweltfreundliche Energietechnik, November 1998; OTTI-Technologie Kolleg, Selbstverlag, Regensburg, pp 173–180

    Google Scholar 

  47. Nultsch W (1982) Angewandte Botanik. Thieme, Stuttgart, 7. Auflage

    Google Scholar 

  48. Obernberger I (1997) Nutzung fester Biomasse in Verbrennungsanlagen unter besonderer Berücksichtigung des Verhaltens aschebildender Elemente; Schriftenreihe Thermische Biomassenutzung (1), dbv, Graz, p 349

    Google Scholar 

  49. Österreichisches Normungsinstitut (Hrsg.) (1998) ÖNORM M7132 Energiewirtschaftliche Nutzung von Holz und Rinde als Brennstoff – Begriffsbestimmungen und brennstofftechnologische Merkmale; Selbstverlag, Wien

    Google Scholar 

  50. Rau JA (1989) Composition and size distribution of residential wood smoke particles. J Aerosol Sci Tech 10:181–192

    Article  CAS  Google Scholar 

  51. 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

  52. Samuelsson R, Burvall J, Jirjis R (2006) Comparison of different methods for the determination of moisture content in biomass. Biomass Bioenergy 30:929–934

    Article  CAS  Google Scholar 

  53. 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

    Google Scholar 

  54. 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

    Article  CAS  Google Scholar 

  55. Schultze D (2007) Fließeigenschaften von Schüttgütern und verfahrenstechnische Siloauslegung. Schwedes und Schultze Schüttguttechnik GmbH, Eigenverlag, Braunschweig, www.schwedes-und-schulze.de

  56. 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

    Google Scholar 

  57. 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

    Article  Google Scholar 

  58. 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

    Article  Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Corresponding author

Correspondence to Hans Hartmann .

Editor information

Editors and Affiliations

Rights and permissions

Reprints 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

Publish with us

Policies and ethics