Brennwert
🔥 Brennstoffe
Definition
Der Brennwert, oft in J pro Kilogrmam gibt an, wie viel chemische Energie in einem Brennstoff enthalten ist[1]. Dabei wird die Kondensationswärme mitgerechnet[4]. Der Brennwert ist damit immer höher als der etwas anders definierte Heizwert[2]. Das ist hier kurz erklärt.
Was meint Brennwert?
- Der Brennwert bezieht sich immer auf eine bestimmte Masseeinheit eines Stoffes.
- Die üblichste Masseeinheit für den Brennwert ist das Kilogramm.
- Der Brennwert sagt dann, wie viel Wärmeenergie bei einer Verbrennung ...
- mit anschließender Abkühlung der Verbrennungsgase auf 25 Grad Celsius ...
- sowie der Kondensation von Gasanteilen (meist Wasser) frei wird[6].
- Liste unter Brennwert ↗
Was sind übliche Einheiten für Feststoffe und Flüssigkeiten?
- Feststoffe wären zum Beispiel Torf, Braunkohle, Steinkohle.
- Flüssigkeiten wären zum Beispiel Salatöl, Diesel und Benzin.
- Für Feststoffe wird der Brennwert in Joule/Kilogramm angegeben, kurz J/kg.
- Üblich sind auch kJ/kg oder MJ/kg.
- kJ heißt Kilojoule ↗
- MJ heißt Megajoule ↗
Was sind übliche Einheiten für Gase?
- Bei Gasen wird der Brennwert oft auch auf einen Kubikmeter bezogen.
- Dabei muss ein genau definierter Druck herrschen.
- Auch die Temperatur ist genau definiert.
- Die Einheit wäre dann zum Beispiel: MJ/m³
- Man spricht vom Normkubikmeter ↗
Was ist der Unterschied zum Heizwert?
Die Nutzung der Kondensationswärme: verbrennt man zum Beispiel Holz, dann wird durch die Verbrennung auch das Wasser im Holz verdampft. Der Wasserdampf enthält eine zum Teil recht große Menge an Wärmeenergie, die zunächst mit den Verbrennungsabgasen verloren geht. Man kann aber den Wasserdampf wieder kondensieren lassen, ihn also wieder zu flüssigem Wasser machen. Dadurch gibt er einen großen Teil seiner Wärme wieder frei, die dann zum Heizen genutzt werden kann. Man spricht unter anderem von sogenannten Brennwertkesseln. Das physikalische Prinzip ist die Kondensation. Siehe auch unter Heizwert ↗
Wie hieß der Brennwert früher?
- Brennwert Hs hieß früher kalorischer Brennwert ↗
- Eine andere Bezeichnung für oberer Heizwert Ho ↗
Was sind typische Brennwerte?
- Lufttrockenes Holz, z. B. 19 MJ/kg
- Torf, zum Beispiel 23 MJ/kg
- Steinkohle, um die 30 MJ/kg
- Diesel, um die 43 MJ/kg
- Paraffin, um die 49 MJ/kg
- Wasserstoff, etwa 142 MJ/kg
- Liste unter Brennwerte ↗
Fußnoten
- [1] Der Wissenschaftsautor Martin Buchholz definiert: "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] 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
- [5] 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
- [6] 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 ↗
