Im Zweiten Weltkrieg fuhren Lastwagen, Busse und Traktoren mit Holz statt Benzin. Dieser Artikel aus der Reihe „Kaltstart – Wissen für danach“ erklärt, wie ein Holzvergaser aus Holz ein brennbares Gas macht, welches Holz sich eignet, warum Teer das Grundproblem ist und wie viel Leistung ein Motor dabei verliert. Er benennt die Gefahren – vor allem Kohlenmonoxid, dazu Brand, Verpuffung und belastetes Kondensat – und enthält bewusst keine Bau- oder Bemaßungsanleitung.
Das Wichtigste in Kürze
- Holzgas ist nur zu rund 40 % brennbar, vor allem Kohlenmonoxid und Wasserstoff; der Rest ist meist Stickstoff.
- Ein Benzinmotor ohne Aufladung verliert mit Holzgas nach der FAO selbst gut angepasst rund 30 % seiner Höchstleistung.
- Das Holz muss trocken und stückig sein; Sägemehl, Stroh und nasses Holz machen Teer, Schlacke und schwaches Gas.
- Holzgas enthält 17–22 % Kohlenmonoxid – geruchlos und tödlich, besonders beim Anfahren und Abstellen.
- Vergaser gehören ins Freie, allenfalls unter ein Dach – nie in Garage, Scheune oder Keller.
Wofür dieser Artikel gedacht ist
Der Artikel erklärt Prinzip, Brennstoff, Grenzen und Gefahren der Holzvergasung für Motoren. Er beschreibt keine Bemaßung von Reaktor, Düsen, Filtern oder Kühlern und keinen Fahrzeugumbau. Solche Anlagen plant ein Fachbetrieb, und über ein umgebautes Fahrzeug entscheidet ein amtlich anerkannter Sachverständiger.
Achtung Das ist Notfall- und Zivilisationswissen für eine Lage, in der Versorgung, Ärzte, Behörden und Fachbetriebe – auch Werkstätten, Prüfstellen und Feuerwehr – dauerhaft nicht erreichbar sind. Solange sie erreichbar sind, gehen sie vor: Ein Fahrzeug baust du nur mit Gutachten und neuer Betriebserlaubnis um, eine Vergiftung oder einen Brand meldest du unter 112. Dieser Artikel ersetzt keine Ausbildung, keine ärztliche Behandlung und keine Genehmigung.
Was im Vergaser passiert: vier Zonen
Ein Holzvergaser verbrennt das Holz nicht vollständig, sondern nur einen Teil davon. Die Hitze daraus zerlegt den Rest in brennbare Gase. Im Gleichstromvergaser, der üblichen Bauart für Motoren, kommt das Holz oben hinein, die Luft etwa in der Mitte, und das Gas wird unten abgezogen. Die Welternährungsorganisation FAO unterscheidet dabei vier Zonen.
Oben trocknet das Holz. Ab etwa 250 °C beginnt die Pyrolyse: Zellulose und Lignin zerfallen in Holzkohle und mittelgroße Moleküle – die Vorstufen von Teer. Wo die Luft eintritt, liegt die Oxidationszone; dort steigt die Temperatur auf 1200 bis 1500 °C, und die Teerdämpfe sollen hier fast vollständig verbrennen oder zerfallen. Darunter, in der Reduktionszone, strömen die heißen Gase durch glühende Holzkohle. Dabei werden Kohlendioxid und Wasserdampf zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff umgesetzt; das verbraucht Wärme, das Gas kühlt ab.
Was herauskommt, ist nach der FAO nur zu rund 40 % brennbar – vor allem Kohlenmonoxid, Wasserstoff und etwas Methan. Der Rest ist Stickstoff aus der Luft, Kohlendioxid und Wasserdampf, dazu Teer, Säuren und Staub. Der Heizwert liegt bei 5000 bis 5900 kJ je Kubikmeter.
| Bestandteil | Anteil |
|---|---|
| Stickstoff | 50–54 % |
| Kohlenmonoxid | 17–22 % |
| Wasserstoff | 12–20 % |
| Kohlendioxid | 9–15 % |
| Methan | 2–3 % |
Nicht zu verwechseln: der Holzvergaser-Heizkessel
Im Heizungskeller steht oft ein „Holzvergaser“, der mit dem Motorvergaser nur das Wort teilt. Nach der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) arbeiten Scheitholzvergaserkessel mit unterem oder seitlichem Abbrand: Das Holz vergast im Glutbett, und die Holzgase verbrennen gleich daneben in einer eigenen Brennkammer. Das Gas wird dort also sofort zu Wärme.
Beim Motorvergaser ist es umgekehrt: Das Gas wird bewusst unverbrannt abgezogen, gekühlt, gereinigt und erst im Zylinder verbrannt. Er führt damit eine Leitung voller Kohlenmonoxid – das macht ihn gefährlicher. Wer aus Holz nur Wärme braucht, kommt mit Ofen oder Kessel einfacher ans Ziel; wie das Holz dafür vorbereitet wird, steht im Artikel „Brennholz trocknen und spalten“.
Holzgas auf der Straße: ein Blick zurück
Nach der FAO waren im Zweiten Weltkrieg weltweit fast eine Million Vergaser im Einsatz, meist in Fahrzeugen; in Finnland und Schweden fuhren viele Transportfahrzeuge mit Holz- oder Torfgas. Das Technik Museum Sinsheim zeigt einen Lastwagen von 1943 mit Holzvergaser; sein Motor leistete mit Benzin etwa 68 PS, mit Holzgas je nach Holzart 30 bis 45 PS.
Schweden ist zugleich eine Warnung: Bei der schnellen Einführung zu Kriegsbeginn gab es dort nach der FAO mehrere Todesfälle durch Kohlenmonoxid und deutlich mehr Fahrzeugbrände; erst strenge Sicherheitsvorschriften und geschulte Fahrer senkten die Unfallzahl. Trotzdem wurden 1941 bis 1945 rund 10.000 Fälle „chronischer“ Vergiftung erfasst – möglicherweise, so die FAO, weil die Fahrzeuge im Winter zum leichteren Starten in geschlossene Räume geholt wurden.
Welches Holz taugt
Einen Vergaser, der alles verarbeitet, gibt es nach der FAO nicht. Viele Betriebsstörungen entstehen, weil ungeeigneter Brennstoff eingefüllt wird: Er bildet Brücken im Bunker, verstopft den Gasweg und führt zu schwachem Gas, Schlacke und Teer im Motor. Die Verantwortung für den Brennstoff liegt beim Betreiber.
Holzvergaser arbeiten nach der FAO mit Klötzen und Hackschnitzeln zwischen 8 × 4 × 4 cm und 1 × 0,5 × 0,5 cm, möglichst gleichmäßig. Zu feines Material wie Sägemehl verstopft und lässt Teer entstehen; für Gleichstromvergaser taugt es nur zu Pellets gepresst. Zu große Stücke reagieren träge und machen das Anfahren schwer.
Das Holz muss trocken sein. Gleichstromvergaser für Motoren brauchen nach der FAO weniger als 25 % Feuchte, bezogen auf das Trockengewicht. Nasses Holz senkt die Temperatur in der Oxidationszone; dann zerfällt der Teer nicht mehr, und das Gas bleibt zu schwach – Motoren brauchen mindestens 4200 kJ je Kubikmeter. Achte darauf, ob dein Messgerät die Feuchte auf das Trocken- oder das Gesamtgewicht bezieht.
Holz macht selten Ascheprobleme: Sein Aschegehalt liegt nach der FAO meist bei 0,75 bis 2,5 %, und unter 5 bis 6 % tritt Schlacke in der Regel nicht auf. Die meisten Getreidestrohe liegen über 10 % und verschlacken. Holzkohle vergast fast teerfrei, doch bei ihrer Herstellung gehen bis zu 70 % der Energie des Holzes verloren; mehr dazu im Artikel „Holzkohle im Meiler“.
Teer, Staub und Leistungsverlust: die Grenzen
Teer ist das Grundproblem. Bleiben die Dämpfe aus der Pyrolyse zu kurz in der heißen Zone oder ist sie zu kalt, kondensieren sie in kälteren Teilen der Anlage und im Motor. Selbst gute Gleichstromvergaser liefern nach der FAO kaum je über ihren ganzen Lastbereich teerfreies Gas. Als verträgliche Mittelwerte für damals übliche Motoren nennt die FAO weniger als 500 mg Teer und weniger als 50 mg Staub je Kubikmeter Gas.
Staub ist das zweite Problem. Ein gut gebauter Zyklon holt nach der FAO etwa 60 bis 70 % davon heraus; den feinen Rest bekommt man nur mit weiteren Filtern. Die trockenen Filter aus Holzwolle, Sisal oder Glaswolle der Kriegszeit hatten nur sehr begrenzten Erfolg. Unter etwa 70 °C kondensiert Wasser aus dem Gas und setzt Stofffilter zu.
Weniger Leistung ist unvermeidlich. Ein Gemisch aus Holzgas und Luft enthält nach der FAO etwa 2500 kJ je Kubikmeter, eines aus Benzin und Luft etwa 3800 kJ – allein daraus folgen rund 35 % Verlust. Mit angepasstem Motor bleibt bei Benzinmotoren ohne Aufladung ein Verlust von etwa 30 %. Ein Dieselmotor mit Direkteinspritzung kann im Zweistoffbetrieb laufen und verliert dann meist 15 bis 20 %. Oberhalb von etwa 2500 Umdrehungen je Minute verbrennt das Gas zu langsam.
Dazu kommt die Arbeit: Das Vorbereiten zum Start kann nach der FAO eine halbe Stunde und länger dauern, der Brennstoff muss oft nachgefüllt werden, und Asche, Ruß und teeriges Kondensat zu beseitigen ist zeitraubend und schmutzig. Treibt der Motor einen Stromerzeuger an, schließt du die Geräte direkt daran an und speist nie ins Hausnetz ein; warum, steht im Artikel „Notstrom sicher betreiben“.
Die Gefahren beim Namen: Kohlenmonoxid, Brand, Verpuffung
Kohlenmonoxid ist nach dem Umweltbundesamt geschmacklos, geruchlos, farblos und reizt nicht. Es bindet an den Blutfarbstoff und verringert den Sauerstofftransport; Herz und Gehirn sind besonders empfindlich. Holzgas besteht zu 17 bis 22 % daraus – ein Vielfaches der Konzentrationen, die nach der Tabelle unten binnen Minuten lebensgefährlich sind.
Im Betrieb saugt der Motor das Gas an; kleine Undichtigkeiten lassen dann nach der FAO kein Gas nach außen. Anders beim Anfahren und Abstellen: Beim Anfahren wird das erste Gas abgeleitet und darf sich nirgends in einem geschlossenen Raum sammeln. Nach dem Abstellen baut der heiße, weiter schwelende Brennstoff Druck auf, und kohlenmonoxidhaltiges Gas tritt aus. Die FAO empfiehlt deshalb, Vergaser im Freien aufzustellen, bei Bedarf unter einem Dach, und in diesen Phasen engen Kontakt mit dem Gas zu meiden. Dasselbe gilt beim Nachfüllen und bei der Wartung.
Brand und Verpuffung: Die FAO nennt heiße Oberflächen, Funken beim Nachfüllen und Flammen aus dem Lufteinlass am Fülldeckel als Brandursachen; an den heißen Teilen verbrennst du dich auch. Beim Nachfüllen mischt sich Luft mit dem Schwelgas im Bunker, und es kann verpuffen. Ein kalter Vergaser mit Restgas wird vor dem Anzünden gründlich gelüftet. Das Kondensat aus Reinigung und Kühlung ist mit Phenolen und Teer belastet und gehört nicht in Boden oder Gewässer. Wie du Kohlenmonoxid beim Kochen vermeidest, beschreibt der Artikel „Kochen ohne Strom“.
| Konzentration | Wirkung |
|---|---|
| 200 ppm | möglicherweise Kopfschmerz nach 2 bis 3 Stunden |
| 800 ppm | Kopfschmerz, Schwindel, Übelkeit nach 45 Minuten; Zusammenbruch, möglicherweise Bewusstlosigkeit nach 2 Stunden |
| 1600 ppm | Beschwerden nach 20 Minuten; Bewusstlosigkeit, möglicherweise Tod nach 2 Stunden |
| 3200 ppm | Beschwerden nach 5 bis 10 Minuten; Bewusstlosigkeit und Lebensgefahr nach 30 Minuten |
| 12.800 ppm | sofortige Wirkung; Bewusstlosigkeit und Lebensgefahr nach 1 bis 3 Minuten |
Achtung Kopfschmerz, Schwindel und Übelkeit in der Nähe eines Vergasers sind ein Alarmzeichen: sofort an die frische Luft, die Anlage nicht weiter betreiben, Notruf 112. Ist jemand in einem Raum zusammengebrochen, in dem Holzgas austritt, gehst du nicht ohne Atemschutz hinein – sonst wirst du selbst zum zweiten Opfer.
Rechtslage heute und wer zuständig ist
Am Fahrzeug gilt § 19 der Straßenverkehrs-Zulassungs-Ordnung: Die Betriebserlaubnis erlischt bei Änderungen, die eine Gefährdung von Verkehrsteilnehmern erwarten lassen oder das Abgas- oder Geräuschverhalten verschlechtern. Dann darf das Fahrzeug nicht mehr auf öffentlichen Straßen fahren, außer für Fahrten zur neuen Betriebserlaubnis; die Behörde kann dafür ein Gutachten eines amtlich anerkannten Sachverständigen verlangen.
Ortsfeste Anlagen zur Erzeugung von Holzgas brauchen nach Anhang 1 der 4. BImSchV ab einem Energieäquivalent von 1 Megawatt eine Genehmigung nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz (Nr. 1.14.3). Ein ortsfester Motor, der mit Holzgas eine Maschine antreibt, kann nach Nr. 1.4.2.2 schon ab 100 Kilowatt Feuerungswärmeleistung genehmigungsbedürftig sein; ob und welche Genehmigung nötig ist, klärt die Immissionsschutzbehörde. Wie sich Gas aus Mist statt aus Holz gewinnen lässt, beschreibt der Artikel „Biogas aus Mist und Abfall“.
Achtung Rechtslage heute: Die Betriebserlaubnis eines Fahrzeugs erlischt bei Änderungen, die eine Gefährdung erwarten lassen oder das Abgasverhalten verschlechtern (§ 19 Abs. 2 StVZO); dann darf es nicht mehr auf öffentliche Straßen, außer zur Erlangung einer neuen Betriebserlaubnis (§ 19 Abs. 5 StVZO). Anlagen zur Holzgaserzeugung sind ab 1 Megawatt Energieäquivalent immissionsschutzrechtlich genehmigungsbedürftig (4. BImSchV, Anhang 1 Nr. 1.14.3). Ein ortsfester Motor, der mit Holzgas eine Maschine antreibt, kann es nach Nr. 1.4.2.2 schon ab 100 Kilowatt Feuerungswärmeleistung sein; ob und welche Genehmigung nötig ist, klärt die Immissionsschutzbehörde. Gefahr: Kohlenmonoxid aus Holzgas ist geruchlos und tötet in Garagen, Scheunen und Kellern, besonders beim Anfahren und Abstellen; dazu Brand, Verpuffung beim Nachfüllen, Verbrennungen an heißen Teilen und teerhaltiges Kondensat. Zuständig: für den Umbau ein amtlich anerkannter Sachverständiger und die Zulassungsbehörde, für ortsfeste Anlagen die Immissionsschutzbehörde, bei Vergiftung oder Brand die Feuerwehr unter 112.
Häufige Fragen
Kann ich einen Holzvergaser in der Garage laufen lassen, wenn das Tor offen ist?
Nein. Beim Anfahren wird Gas abgeleitet, und nach dem Abstellen tritt kohlenmonoxidhaltiges Gas aus. Die FAO empfiehlt den Aufstellort im Freien, höchstens unter einem Dach.
Läuft jeder Motor mit Holzgas?
Ottomotoren laufen nach der FAO allein mit Holzgas. Dieselmotoren brauchen einen Umbau auf Fremdzündung oder laufen im Zweistoffbetrieb mit etwas Diesel zum Zünden; Vor- und Wirbelkammerdiesel sind für den Zweistoffbetrieb wegen ihrer zu hohen Verdichtung ungeeignet.
Der Vergaser riecht nach Rauch – merke ich so, wenn Gas austritt?
Nicht verlässlich. Holzgas enthält nach der FAO auch Teer und Säuren, das Kohlenmonoxid selbst ist nach dem Umweltbundesamt aber geruchlos. Kein Geruch heißt nicht, dass die Luft sauber ist.
Geht es mit Sägemehl oder Stroh?
In üblichen Gleichstromvergasern kaum. Unpelletiertes Sägemehl verursacht nach der FAO Teer, hohen Druckverlust und stockenden Nachschub, die meisten Strohe verschlacken wegen ihres hohen Aschegehalts.
Quellen
- Wood gas as engine fuel (1986, ISBN 92-5-102436-7)Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO), Forstabteilung · Kap. 1.1: fast eine Million Vergaser im Zweiten Weltkrieg; 1.4: Startvorbereitung eine halbe Stunde und mehr, ungeeigneter Brennstoff, Rückstände; 2.1: rund 40 % brennbar, 2500/3800 kJ/m³, ca. 35 % bzw. 30 % Leistungsverlust, Diesel-Zweistoff 15–20 %, Vor-/Wirbelkammerdiesel ungeeignet, 2500 U/min, Teer < 500 mg/m³, Staub < 50 mg/m³; 2.2 Tab. 2.3: Gaszusammensetzung, 5000–5900 kJ/m³; 2.3: teerfreies Gas selten über ganzen Lastbereich; 2.4: kein Universalvergaser, < 25 % Feuchte (Trockengewicht), 4200 kJ/m³, Stückgrößen, Asche, Sägemehl, Holzkohle bis 70 % Energieverlust, Finnland/Schweden; 2.5.1: vier Zonen, 250 °C, 1200–1500 °C; 2.6: Zyklon 60–70 %, Kriegsfilter, Taupunkt 70 °C; 2.8: Tab. 2.9 Kohlenmonoxid, Unterdruck, Anfahren/Abstellen, Aufstellung im Freien, Brand- und Explosionsursachen, Lüften vor dem Anzünden, Kondensat mit Phenolen und Teer; 3.6: Schweden, Todesfälle, Brände, rund 10.000 Fälle 1941–1945
- Opel Blitz Lkw mit Holzvergaser (Exponat)Technik Museum Sinsheim (Auto & Technik Museum Sinsheim e. V.) · Baujahr 1943, Holzvergaser wegen Benzinknappheit, Leistung etwa 68 PS mit Benzin, 30–45 PS mit Holzgas je nach Holzart
- Zusammenfassung des Technical Support Document zu Kohlenmonoxid (Stand 11/2006, PDF)Umweltbundesamt · Kohlenmonoxid geschmacklos, nichtreizend, geruchlos und farblos; Bindung an Hämoglobin, verminderter Sauerstofftransport, Herz und Gehirn besonders empfindlich
- Heizen mit Biomasse: Heizen (Scheitholzkessel)Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR), Projektträger des Bundeslandwirtschaftsministeriums · Scheitholzvergaserkessel: unterer oder seitlicher Abbrand, Holz vergast im Glutbett, Holzgase verbrennen in separater Brennkammer
- Straßenverkehrs-Zulassungs-Ordnung (StVZO), § 19Bundesministerium der Justiz, gesetze-im-internet.de · Abs. 2: Erlöschen der Betriebserlaubnis bei Gefährdung oder verschlechtertem Abgas- oder Geräuschverhalten, Gutachten eines amtlich anerkannten Sachverständigen; Abs. 5: keine Inbetriebnahme auf öffentlichen Straßen außer zur Erlangung einer neuen Betriebserlaubnis
- Vierte Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (4. BImSchV), Anhang 1Bundesministerium der Justiz, gesetze-im-internet.de · Nr. 1.14.3: Anlagen zur Vergasung anderer Brennstoffe, insbesondere zur Erzeugung von Holzgas, ab 1 MW Energieäquivalent (V), ab 20 MW (G); Nr. 1.4.2.2: Verbrennungsmotoranlagen zum Antrieb von Arbeitsmaschinen mit anderen als in Nr. 1.4.1 genannten Brennstoffen, 100 kW bis unter 50 MW Feuerungswärmeleistung (V). Ortsbezug nach § 1 Abs. 1 4. BImSchV: Genehmigung, wenn länger als zwölf Monate nach Inbetriebnahme am selben Ort betrieben