Brennwert oder Heizwert
Unterschied
Basiswissen
Der Brennwert ist immer größer oder gleich groß wie der Heizwert. Beim Brennwert nutzt man noch die sogenannte Kondensationswärme mit aus, was beim Heizwert nicht der Fall ist. Das ist hier Schritt für Schritt erklärt.
Vorgedanke
Brennstoffe wie Holz, Torf oder Braunkohle enthalten oft beträchtliche Mengen an Wasser oder Wasserstoff[7]. Bei Braunkohle oft über 50 % des Gewichtes. Wird der Brennstoff verbrannt, geht ein beträchtlicher Teil der Verbrennungsenergie in dieses Wassser und verdampft es. Geht der Dampf mit den Abgasen verloren, verliert man damit auch die im Dampf enthaltene Wärmeenergie. Beim Brennwert wird diese im Dampf enthaltene Energie gedanklich teilweise zurückgewonnen, beim Heizwert nicht.
Brennwert
Der Brennwert Hs (veraltet kalorischer Brennwert oder oberer Heizwert Ho) ist ein Maß für die spezifisch je Bemessungseinheit in einem Stoff enthaltene thermische Energie[1][2]. "Der Brennwert eines Brennstoffes gibt die Wärmemenge an, die bei Verbrennung und anschließender Abkühlung der Verbrennungsgase auf 25 °C sowie deren Kondensation freigesetzt wird[3]." Wichtig ist die Rolle des Wassers, denn für die Definition des Brennwertes "liegen alle diese Produkte im gasförmigen Zustand vor, mit Ausnahme des bei der Verbrennung gebildeten Wassers, das vollständig in den flüssigen Zustand kondensiert[5]." Bei der Kondensation gibt das Wasser noch einmal sehr viel der ursprünglichen Verbrennungsenergie frei und macht sie damit nutzbar (zum Beispiel für Heizungen). Siehe auch Brennwert ↗
Heizwert
Anders als beim Brennwert, geht man beim Heizwert davon aus, dass der entstandene Wasserdampf nicht mehr kondensiert. Er nimmt die Energie, die zu seiner Verdampfung nötig war, als Teil des Abgases mit durch den Schornstein. Vor allem bei Brennstoffen mit einem hohen Anteil an Wasser oder Wasserstoff ist der Heizwert deshalb immer deutlich geringer als der Brennwert. Der Unterschied reicht bis in die Gegend von 5 Prozent. Siehe auch Heizwert ↗
Schluss
Kurz gesagt gilt: Der Brennwert gibt einem mehr oder minder die Wärmeenergie, die überhaupt bei der Verbrennung entsteht und der Heizwert gibt einem das, was einem zum Heizen davon tatsächlich übrig bleibt, wenn die Verbrennungsgase nicht wieder kondensiert werden[4]. Für eine Liste mit Zahlenwerten zur Orientierung, siehe unter Brennwerte [Tabelle] ↗
Fußnoten
- [1] Der Wissenschaftsautor Martin Buchholz definiert für den Brennwert von Gasen: "Der Brennwert […] berücksichtigt, wie viel chemische Energie in einem Kubikmeter Gas unter genormten Bedingungen [0° C und 1 bar] steckt." In: Martin Buchholz: Energie - Wie verschwendet man etwas, das nicht weniger werden kann? Springer-Verlag 2019. ISBN: 978-3-662-56771-5. Dort die Seite 20.
- [2] Das Spektrum Lexikon der Physik definiert: "Heizwert, Kennzeichnung der Wärmeerzeugung von Heizstoffen. Man unterscheidet den Brennwert Hₒ (früher: oberer Heizwert), welcher als Quotient aus einer Verbrennungswärme und der zu ihrer Erzeugung nötigen Masse definiert ist, und den Heizwert Hᵤ (früher: unterer Heizwert), welcher der um die bei wasserstoffhaltigen Substanzen für die Verdampfung verbrauchte Verbrennungswärme reduzierte Brennwert ist." In: Spektrum Lexikon der Physik. Abgerufen am 13. Februar 2024. Online: https://www.spektrum.de/lexikon/physik/heizwert/6549
- [3] "Der Brennwert eines Brennstoffes gibt die chemisch gebundene Energie (Reaktionsenthalpie) an, die bei der Verbrennung und anschließender Abkühlung der Verbrennungsgase auf 25 °C sowie deren Kondensation freigesetzt wird." In: Der Artikel "Brennwert". Wikipedia. Abgerufen am 13. Februar 2024. Online: https://de.wikipedia.org/wiki/Brennwert
- [4] "Der Heizwert Hi (inferior; früher unterer Heizwert Hu) ist die bei einer Verbrennung maximal nutzbare thermische Energie, bei der es nicht zu einer Kondensation des im Abgas enthaltenen Wasserdampfes kommt, bezogen auf die Menge des eingesetzten Brennstoffs." In: Der Artikel "Heizwert". Wikipedia. Abgerufen am 13. Februar 2024. Online: https://de.wikipedia.org/wiki/Heizwert
- [5] Die Physikalische Technische Bundesanstalt definiert den Brennwert als den "Absolutwert der Verbrennungsenthalpie einer Gasmenge unter definierten Bedingungen und damit der Wert an Wärme, der bei einer vollständigen Verbrennung mit Sauerstoff einer vorgegebenen Gasmenge abgegeben wird, wobei der Druck p₁, bei dem die Reaktion stattfindet, konstant bleibt, als Verbrennungsprodukte lediglich Kohlenstoffdioxid CO₂ Wasser H₂O, Stickstoff N₂ und Schwefeldioxid SO₂ auftreten, und alle Verbrennungsprodukte auf die gleiche vorgegebene Temperatur t₁ der Ursprungsprodukte zurückgeführt werden; dabei liegen alle diese Produkte im gasförmigen Zustand vor, mit Ausnahme des bei der Verbrennung gebildeten Wassers, das vollständig in den flüssigen Zustand kondensiert." In: Physikalisch-Technische Bundesanstalt. Technische Richtlinien. Regeln für den Übergang der DIN EN ISO 6976 von Ausgabe 2005 zu Ausgabe 2016. Ausgabe 4/20. Dort die Seite 5. Online: https://oar.ptb.de/files/download/510.20200429.pdf
- [6] Zur Einheit des Brennwertes legt die Physikalische Technische Bundesanstalt fest: "Als Symbol für den Brennwert des trockenen, realen Gases unter Normbedingungen (pₙ = pᵥ = 101,325 kPa, tₙ = 0 °C, tᵥ = 25 °C, Wasserdampfpartialdruck p von H₂O = 0) wird festgelegt: volumenbezogen: Hₛ,ₙ in kWh/m³ oder MJ/m³; massenbezogen: hₛ in MJ/kg; stoffmengenbezogen: Hₛₘ, in MJ/kmol." In: Physikalisch-Technische Bundesanstalt. Technische Richtlinien. Regeln für den Übergang der DIN EN ISO 6976 von Ausgabe 2005 zu Ausgabe 2016. Ausgabe 4/20. Dort die Seite 5. Online: https://oar.ptb.de/files/download/510.20200429.pdf
- [7] Das Wasser kann zum einen als Feuchte im Brennstoff schon enthalten sein. Das klassische Beispiel ist feuchtes Holz. Zum anderen kann es aber auch erst durch die Verbrennung entstehen. Wenn nämlich ein Brennstoff wie Methan Wasserstoff enthält, so können diese sich mit dem Luftsauerstoff zu Wassermolekülen verbinden. Je nach Temperatur der Verbrennung bilden die Wassermoleküle dann unsichtbaren Wasserdampf. Ist es kühl genug, kondensiert der Wasserdampf dann zu Wasser. Siehe auch Wassergehalte ↗