Pelletpresse – Wie wählen Sie eine für Ihr Material geeignete Lösung aus?

Die Pelletpresse, auch Granulatpresse genannt, ermöglicht es, zerkleinertes Material in kompakte Pellets umzuwandeln. Sie wird zur Herstellung von Holzpellets, aber auch von Stopfen aus landwirtschaftlicher Biomasse oder bestimmten organischen Stoffen eingesetzt. Die Auswahl einer Pelletpresse beschränkt sich jedoch nicht darauf, die Motorleistung oder die theoretische Kapazität in kg/h zu vergleichen. Die Qualität der Pellets hängt von zahlreichen Parametern ab: Feuchtigkeit des Materials, Korngröße, Gleichmäßigkeit der Zufuhr, Temperatur, Druck, Kühlung und Lagerung. Bevor Sie in eine Presse investieren, ist es daher unerlässlich zu verstehen, wie der Pelletiervorgang funktioniert und in welchen Fällen eine einfache Presse ausreicht oder nicht.

Was ist eine Pelletpresse?

Eine Pelletpresse, auch Granulatpresse genannt, ist eine Maschine, mit der zerkleinertes Material in zylindrische Pellets umgewandelt wird. Sie wird zum Verdichten verschiedener Biomassen wie Sägemehl, Holzspäne, Miscanthus, Stroh oder bestimmter landwirtschaftlicher Rückstände eingesetzt. Im Herzen der Presse befindet sich ein wesentliches Bauteil: die Matrize. Dabei handelt es sich um ein Metallteil mit zahlreichen Löchern. Das aufbereitete Material wird von den Walzen der Presse unter hohem Druck durch diese Löcher gepresst. Durch diesen Durchgang durch die Matrize entsteht das Granulat. Die Matrize erfüllt drei Hauptfunktionen. Erstens das Material : Die Walzen drücken es gegen die Matrize und zwingen es dann durch die Löcher. Durch diese Verdichtung entsteht ein Granulat, das dichter und fester ist als das Ausgangsmaterial. Zweitens den Durchmesser des Pellets : Der Durchmesser der Löcher entspricht dem Enddurchmesser des Pellets. Bei Brennholzpellets liegen die gängigsten Größen in der Regel bei 6 mm und 8 mm. Schließlich trägt die Matrize zur Zusammenhalt des Pellets. Der Durchlauf des Materials durch die Löcher erzeugt Reibung und damit einen Temperaturanstieg. Bei Holz trägt diese Wärme dazu bei, das im Material natürlich vorhandene Lignin aufzuweichen, das anschließend als natürliches Bindemittel wirkt. Dieses Phänomen ermöglicht es, dass die Pellets ohne Zusatzstoffe zusammenhalten. Die Matrize hat direkten Einfluss auf die Endqualität des Pellets: seine Dichte, seine Härte, seinen Feinanteil, seine Länge, aber auch die Produktivität der Presse. Ihre Auswahl hängt daher nicht nur vom Durchmesser der Löcher ab. Zu berücksichtigen ist auch die Kompressionslänge, d. h. die effektive Tiefe des Lochs, durch das das Material geführt wird. Eine zu kurze Matrize kann zu bröckeligem Granulat führen. Umgekehrt erfordert eine zu lange Matrize einen höheren mechanischen Kraftaufwand, kann zu Überhitzung führen und den Produktionsdurchsatz verringern. Die Pelletpresse ist somit das Herzstück des Pelletierungsprozesses, funktioniert jedoch nur dann einwandfrei, wenn das Material im Vorfeld ordnungsgemäß aufbereitet wurde. Vor dem Pressen muss die Biomasse auf die richtige Korngröße zerkleinert, auf den richtigen Feuchtigkeitsgehalt getrocknet und gleichmäßig zugeführt werden.

Wie funktioniert eine Pelletpresse?

1. Die Vorbereitung des Materials

Das Material muss homogen, frei von jeglichen Fremdkörpern, sortiert und ausreichend trocken sein. Sägemehl, Späne, Stroh, Miscanthus oder landwirtschaftliche Rückstände verhalten sich nicht auf dieselbe Weise.

2. Das Zerkleinern

Um gleichmäßige Pellets herzustellen, muss das Material vor dem Einlauf in die Presse ausreichend fein zerkleinert werden. Die Korngröße muss an den Durchmesser des fertigen Pellets angepasst sein. Bei 6-mm-Pellets, dem gängigsten Format für Heizpellets, liegt die angestrebte Korngröße in der Regel zwischen 3 und 6 mm. Zu grobes Material lässt sich nur schlecht in die Presse einführen und führt zu unregelmäßigen Pellets. Umgekehrt lässt sich ein zu feines Material nur schwer verdichten. Zum Zerkleinern und Homogenisieren des Materials werden in der Regel Hammermühlen eingesetzt.

3. Das Trocknen

Die Feuchtigkeit ist einer der empfindlichsten Parameter bei der Pelletierung und muss genau kontrolliert werden. Ein ordnungsgemäß getrocknetes Pellet ist effizienter, stabiler und im Einsatz zuverlässiger. Die Feuchtigkeit spielt eine entscheidende Rolle bei mehreren wesentlichen Aspekten der Pelletqualität. Sie beeinflusst zunächst die mechanische Festigkeit des Pellets: Ist das Ausgangsmaterial zu feucht, werden die Pellets spröder und können während der Handhabung, Lagerung oder des Transports zerfallen. Sie wirkt sich zudem auf den Heizwert aus. Je mehr Wasser ein Pellet enthält, desto mehr der bei der Verbrennung erzeugten Energie wird für die Verdampfung dieses Wassers aufgewendet, anstatt tatsächlich zum Heizen genutzt zu werden. Eine zu hohe Feuchtigkeit führt daher zu einem Rückgang des Wirkungsgrads. Eine weitere Folge betrifft die Verbrennungsqualität. Unzureichend getrocknete Pellets verbrennen schlechter, was zu einer erhöhten Aschebildung führen, die Verschmutzung von Heizkesseln oder Öfen begünstigen und mehr Emissionen, insbesondere Feinstaub, verursachen kann. Bei Holz und bestimmten landwirtschaftlichen Biomassearten wie Miscanthus sollte der Feuchtigkeitsgehalt des Materials vor dem Pressen bei etwa 10 bis 15 % liegen. Beim Durchlaufen der Presse führen Reibung und Kompression zu einer mechanischen Erwärmung, die einen Feuchtigkeitsverlust zur Folge hat. Bei Heizpellets besteht das Ziel darin, nach der Granulierung und Abkühlung ein stabiles Pellet zu erhalten, das in der Regel einen Endfeuchtegehalt von etwa 8 bis 10 % aufweist. Bei Agropellets ist die Toleranz größer, wobei der Feuchtegehalt unter 12 % liegen darf.

4. Die Kompression

Die Presse verdichtet das Material in einer Matrize. Die Wahl der Matrize, des Verdichtungsverhältnisses und der Einstellungen hängt vom jeweiligen Material ab. Wie bereits erwähnt, bestimmt der Durchmesser der Löcher in der Matrize den Enddurchmesser des Pellets. Die gängigsten Durchmesser sind 6, 8, 10 und 12 mm. Der Durchmesser allein reicht jedoch nicht aus. Die Presslänge, auch L/D-Verhältnis genannt, spielt eine wesentliche Rolle. Beispielsweise entspricht bei einer 6-mm-Matrize ein Verhältnis von 1:5 einem Kanal von etwa 30 mm, während ein Verhältnis von 1:8 etwa 48 mm entspricht. Je höher das L/D-Verhältnis ist, desto länger verbleibt das Material unter Druck in der Matrize. Dies kann die Dichte, die Härte und die mechanische Festigkeit des Pellets verbessern. Andererseits erhöht eine zu starke Verdichtung auch die von der Presse geforderte Kraft, den Stromverbrauch, die Erwärmung und den Verschleiß der Matrize. Sie kann zudem den Produktionsdurchsatz verringern. Umgekehrt komprimiert eine zu dünne Matrize das Material nicht ausreichend. Das Pellet läuft dann Gefahr, bröckelig oder spröde zu sein oder einen hohen Feinanteil aufzuweisen. In der Praxis hängt die Wahl der Matrize daher stark vom zu pelletierenden Material ab, und die L/D-Verhältnisse müssen an die jeweilige Biomasse angepasst werden.

5. Die Kühlung

Durch die Verdichtung entsteht Wärme. Beim Austritt aus der Presse können die Pellets Temperaturen von 70 bis 90 °C erreichen, je nach Material und Einstellungen manchmal auch mehr. Zu diesem Zeitpunkt sind die Pellets noch empfindlich. Sie müssen abgekühlt werden, um:

• Die Struktur stabilisieren
• sich abhärten
• Die Restfeuchte reduzieren
• Kondenswasserbildung bei der Lagerung begrenzen
• Den Feinanteil verringern.

Welche Arten von Pelletpressen gibt es?

Es gibt verschiedene Arten von Pelletpressen, je nach Produktionsvolumen, zu verarbeitendem Material und dem gewünschten Einsatzzweck. Eine kleine Presse für den privaten Gebrauch erfüllt nicht dieselben Anforderungen wie eine professionelle Presse, die in eine komplette Pelletieranlage integriert ist.

Kleine elektrische Pressen

Kleine elektrische Pressen werden in der Regel für Versuche, sehr geringe Mengen oder eine einmalige Produktion eingesetzt. Sie können für Privatpersonen, kleine Betriebe oder Werkstätten interessant sein, die eine geringe Menge an Sägemehl, Spänen oder trockener Biomasse verarbeiten möchten. Ihre Kapazität ist jedoch begrenzt. Je nach Modell produzieren sie oft zwischen 30 und 100 kg/h, wobei die Leistung in der Regel zwischen 3 und 7,5 kW. Sie erfordern bereits gut aufbereitetes Material: trocken, homogen und fein zerkleinert. Für feuchtes oder ungleichmäßiges Material sind sie nicht geeignet.

Zapfwellenbetriebene Pressen

Mit ihnen lassen sich Pellets aus landwirtschaftlichen oder holzartigen Rohstoffen herstellen, vorausgesetzt, diese wurden zuvor ordnungsgemäß aufbereitet. Auch hier ersetzt die Presse weder das Zerkleinern noch das Trocknen. Ist das Material zu feucht oder zu grob, ist die Qualität der Pellets schlecht und der Durchsatz sinkt rapide.

Professionelle Druckmaschinen

Professionelle Pressen sind für größere Mengen ausgelegt. Sie eignen sich für regelmäßige Produktionen, lokale Verwertungsbetriebe oder strukturierte landwirtschaftliche Projekte. Ihre Durchsatzleistung kann zwischen 100 kg bis 1 t/h, je nach Material und Konfiguration. Die installierte Leistung liegt häufig zwischen 30 und 120 kW. In diesem Bereich ist die Qualität der Materialaufbereitung entscheidend. Schwankungen im Feuchtigkeitsgehalt, eine zu grobe Korngröße oder eine unregelmäßige Beschickung können den Durchsatz und die Qualität der Pellets erheblich beeinträchtigen.

Industriepressen

Industriepressen sind für die kontinuierliche Produktion mit deutlich höheren Durchsatzleistungen ausgelegt. Sie werden in der Regel in eine komplette Pelletieranlage integriert, die die Zerkleinerung, Trocknung, Förderung, Pressung, Kühlung, Siebung und Lagerung umfasst. Sie eignen sich für strukturierte Projekte mit großen Mengen und einem klar definierten Absatzmarkt. Die Durchsätze beginnen in der Regel bei etwa 1 Tonne pro Stunde und können mehrere Tonnen pro Stunde erreichen. Die installierte Leistung liegt häufig zwischen 90 und 250 kW pro Presse, bei sehr großen Anlagen sogar noch darüber.

Wie viel kostet eine Pelletpresse?

Der Preis einer Pelletpresse variiert stark je nach Leistung, Kapazität, Automatisierungsgrad und Verwendungszweck. Kleine Pressen für Privatanwender oder geringe Produktionsmengen sind deutlich günstiger als professionelle oder industrielle Pressen. Im Gegensatz dazu stellt eine komplette Pelletieranlage eine größere Investition dar, da sie mehrere Schritte umfasst: Zerkleinerung, Trocknung, Förderung, Pelletierung, Kühlung und Lagerung. Es ist daher sinnvoll, nicht nur den Anschaffungspreis einer Presse zu vergleichen, sondern die Gesamtkosten der Pelletproduktion zu betrachten: Materialaufbereitung, Energie, Arbeitskräfte, Wartung, Transport, Lagerung und Absatzmöglichkeiten.

Kann man aus jeder beliebigen Biomasse Pellets herstellen?

Nicht alle Materialien lassen sich auf dieselbe Weise zu Granulat verarbeiten. Bestimmte Biomassen lassen sich leicht verdichten, während andere eine präzise Anpassung von Feuchtigkeit, Korngröße, Temperatur oder Verdichtungsgrad erfordern. Das Vorhandensein von Fasern, Lignin, Mineralien, Staub oder abrasiven Bestandteilen kann das Ergebnis stark beeinflussen. Vor jedem industriellen oder halbindustriellen Projekt wird daher empfohlen, Charakterisierungs- und Pelletierungsstudien durchzuführen: Anhand dieser Versuche lassen sich der Einsatzbereich der Pellets, die technische Machbarkeit, die erwartete Produktivität, die Qualität der gewonnenen Pellets sowie eventuell erforderliche Anpassungen überprüfen.

Die Grenzen einer Pelletpresse allein

Eine Pelletpresse allein kann ausreichen, wenn das Material bereits trocken, sauber, homogen und ordnungsgemäß zerkleinert ist. Sie stößt jedoch schnell an ihre Grenzen, sobald das Material feucht, ungleichmäßig oder an mehreren Standorten verfügbar ist. In der Praxis treten vor allem folgende Probleme auf:

• zu feuchtes Material;
• zu grobe Korngröße;
• unregelmäßige Ernährung;
• Verstopfung der Düse;
• hoher Feinanteil;
• sprödes Pellet;
• ein geringerer Absatz als erwartet;
• erheblicher Umschlagbedarf;
• Schwierigkeiten beim Transport des Materials zu einer ortsfesten Anlage.

Aus diesem Grund stellt sich bei vielen Biomassevorkommen nicht nur die Frage: „Welche Presse soll man kaufen?“, sondern vielmehr: „Wo und wie lässt sich das Material unter geeigneten Bedingungen verarbeiten?“

Festinstallierte oder mobile Granulieranlage: Worin besteht der Unterschied?

Bei einer stationären Anlage muss das Material in der Regel zum Produktionsstandort transportiert werden. Diese Lösung kann bei großen, regelmäßigen und geografisch konzentrierten Mengen sinnvoll sein. In vielen Fällen sind die Vorkommen jedoch verstreut oder zu klein, oder das Rohmaterial ist zu wenig dicht oder feucht, sodass der Transport über große Entfernungen kostspielig sein kann. Die mobile Granulieranlage kehrt diese Logik um: Anstatt das Material zur Anlage zu transportieren, bringt sie die Anlage zum Material. Dieser Ansatz ermöglicht es, vor Ort verfügbare Ressourcen direkt vor Ort in Pellets umzuwandeln, die eine höhere Dichte aufweisen und sich einfacher lagern, transportieren und verwerten lassen.

Proxipel: Ein mobiler Ansatz für die Granulierung

Proxipel entwickelt mobile Pelletieranlagen, mit denen holzartige oder organische Biomasse vor Ort zu Pellets verarbeitet werden kann. Die auf einem Sattelauflieger montierte Anlage PROXIFLEX vereint die wichtigsten Prozessschritte: Zerkleinerung, Trocknung, Pelletierung und Kühlung.

Das Material wird zunächst mithilfe von zwei Mühlen aufbereitet: einer Grobmühle und einer Feinmühle mit einer Leistung von jeweils 45 kW. Mit ihnen lassen sich Materialien mit einer Korngröße von bis zu 50 mm auf Partikel von wenigen Millimetern zu zerkleinern, die für die Granulierung geeignet sind. Nach dem Zerkleinern wird das Material zu einem patentierten Hochleistungstrocknerbefördert. Dessen Temperatur passt sich automatisch an die Feuchtigkeit des zu trocknenden Materials an. Dadurch wird der Trocknungsvorgang optimiert und dauert weniger als 2 Minuten. PROXIFLEX kann somit Materialien mit einem Feuchtigkeitsgehalt von bis zu 50 % Feuchtigkeit. Die Anlage ist mit einer 130-kW-Industriepressemit einer Ringmatrize mit horizontaler Achse. Sie gewährleistet eine durchschnittliche Produktivität von etwa 1 Tonne pro Stunde bei Holz, die je nach Art des Materials variiert. Am Pressenausgang werden die Pellets über ein Förderband mit Rüttelsieb zum Auslauf befördert, wodurch die Pellets von den Feinanteilen getrennt werden. Letztere werden automatisch zur Presse zurückgeführt, um wieder in den Prozess eingebunden zu werden. Die kompakte und mobile PROXIFLEX ist nach der Installation vor Ort sofort betriebsbereit. Sie erfordert weder eine dauerhafte Flächenbindung noch eine Baugenehmigung oder eine Umweltverträglichkeitsprüfung. Dieser Ansatz ermöglicht die Aufbereitung des Materials direkt am Ort seines Vorkommens, wodurch der Transport von Rohstoffen eingeschränkt und die lokale Verwertung der Lagerstätten erleichtert wird.

Fazit: Bevor Sie eine Pelletpresse kaufen, sollten Sie den gesamten Prozess durchdenken

Die Pelletpresse ist eine unverzichtbare Maschine bei der Pelletproduktion, reicht jedoch nicht immer aus, um ein zuverlässiges Ergebnis zu gewährleisten. Der Erfolg eines Projekts hängt vor allem vom Ausgangsmaterial, dessen Feuchtigkeit, der Korngröße, der angestrebten Durchsatzleistung und dem angestrebten Absatzmarkt ab. Bevor Sie in eine Presse oder eine komplette Produktionslinie investieren, empfiehlt es sich, Versuche mit dem verfügbaren Ausgangsmaterial durchzuführen und die Gesamtproduktionskosten zu bewerten. In bestimmten Fällen kann eine mobile Granulieranlage eine interessante Alternative darstellen, insbesondere wenn die Vorkommen weit verstreut sind oder der Transport des Rohmaterials die Wirtschaftlichkeit des Projekts erheblich belastet.

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