Thermodynamik & Wärmeübertragung
Energieinhalt eines Brennstoffs (Heizwert)
Wie viel Wärme steckt in einer Menge Heizöl, Pellets, Holz oder Gas?
Der Heizwert H_i (früher H_u, „unterer Heizwert“) gibt an, wie viel Wärme bei vollständiger Verbrennung je Kilogramm Brennstoff frei wird, wenn der im Abgas enthaltene Wasserdampf nicht kondensiert. Die Energie eines Brennstoffvorrats ist damit Q = m · H_i. Der Brennwert H_s (früher H_o) enthält zusätzlich die Kondensationswärme des Wasserdampfs und liegt bei Erdgas rund 11 %, bei Heizöl rund 6 % und bei Holz je nach Feuchte 7 … 15 % höher; Brennwertkessel können einen Teil davon nutzen, weshalb ihr auf den Heizwert bezogener Wirkungsgrad über 100 % liegen kann.
Die Formel wird gebraucht, um Lagerbestände in Energie umzurechnen (Öltank, Pelletlager, Holzvorrat), den Jahresverbrauch aus Lieferscheinen zu bestimmen, Brennstoffe nach Preis je kWh zu vergleichen oder den Kesselwirkungsgrad aus Brennstoffverbrauch und abgegebener Wärme zu ermitteln. Die Nutzwärme ist Q · η_Kessel (Jahresnutzungsgrad alter Kessel 70 … 85 %, moderne Brennwertkessel über 95 % bezogen auf H_i). Für Flüssigkeiten und Gase lässt sich die Masse über die Dichte umrechnen: Heizöl ≈ 0,84 kg/l, Erdgas wird direkt in kWh je Normkubikmeter angegeben.
Größen und Einheiten
| Symbol | Bedeutung | Einheit |
|---|---|---|
| Brennstoffenergiebei vollständiger Verbrennung frei werdende Wärme (ohne Kesselverluste) | kWh | |
| BrennstoffmasseMasse des Brennstoffs (Heizöl: Liter · 0,84; bei Gas in m³ dann H_i in kWh/m³ einsetzen) | kg | |
| HeizwertBrennstoffkennwert (siehe Tabelle); Heizöl 11,9, Pellets 4,9, Scheitholz 4,0 | kWh/kg |
Rechenweg
- Werte eintragen, eine Größe leer lassen, „Lösen“ drücken.
GrafikBrennstoffenergie über der Masse
Ergebnis ohne Gewähr – ersetzt keine Fachplanung.
Beispiel
Ein Pelletlager fasst 6 000 kg Holzpellets (Heizwert 4,9 kWh/kg). Welche Energiemenge ist das, und welche Nutzwärme liefert ein Pelletkessel mit 90 % Jahresnutzungsgrad daraus?
- Gegeben: m = 6 000 kg, H_i = 4,9 kWh/kg. Gesucht: Q.
- Formel: Q = m · H_i.
- Einsetzen: Q = 6 000 kg · 4,9 kWh/kg = 29 400 kWh.
- Nutzwärme: Q_nutz = 29 400 kWh · 0,90 ≈ 26 500 kWh – das deckt den Heizwärmebedarf eines Einfamilienhauses mit rund 150 … 200 m² im Bestand.
- Vergleich: Dieselbe Energie steckt in etwa 2 470 kg ≈ 2 940 l Heizöl EL (11,9 kWh/kg, 0,84 kg/l) oder rund 2 940 m³ Erdgas H.
Ergebnis: 29 400 kWh (Nutzwärme bei 90 %: ≈ 26 500 kWh)
Gültigkeit & Hinweise
- Die Formel liefert die Brennstoffenergie bezogen auf den Heizwert; die nutzbare Wärme ist um den Kessel- bzw. Jahresnutzungsgrad kleiner.
- Heizwert (H_i) und Brennwert (H_s) nicht verwechseln: Gasrechnungen und Brennwertkessel-Angaben beziehen sich meist auf den Brennwert.
- Für Gase die Menge in Normkubikmetern (0 °C, 1,013 bar) und H_i in kWh/m³ einsetzen – die Formel bleibt gleich, nur die Einheiten ändern sich entsprechend.
- Bei Holz hängt der Heizwert stark vom Wassergehalt ab: frisch geschlagen (50 %) nur ≈ 2,2 kWh/kg, lufttrocken (15 … 20 %) ≈ 4,0 kWh/kg.
- Umrechnung in Megajoule: 1 kWh = 3,6 MJ (Heizöl EL: 11,9 kWh/kg ≈ 42,8 MJ/kg).
Typische Fehler
- Liter Heizöl als Kilogramm einsetzen (1 l ≈ 0,84 kg) – oder den Liter-Heizwert (≈ 10 kWh/l) mit dem Kilogramm-Heizwert (11,9 kWh/kg) verwechseln.
- Brennwert statt Heizwert verwenden und damit den Kesselwirkungsgrad schönrechnen.