Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

A biomassza energetikai hasznosítása 2008. Május 8. Kaszás Csilla

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "A biomassza energetikai hasznosítása 2008. Május 8. Kaszás Csilla"— Előadás másolata:

1 A biomassza energetikai hasznosítása Május 8. Kaszás Csilla

2 Ütemterv  Április 10. – biomassza fogalma, bevezetés –hasznosítás lehetőségei –hazai potenciál  Április 17. – biomassza előkészítése: pelletálás, brikettálás –közvetlen tüzelés –pirolízis  Május 8. – biogáz –bioetanol –biodízel

3 Biogáz Szerves anyagok anaerob fermentációja Összetétel: 50-80% CH % CO 2 <1%H 2 S (deszulfurizáció) <1%O 2 <1%H 2

4 Biogáz előállításának alapanyagai  Állati(szarvasmarha) ürülék /szűkebb értelemben vett biogáz/  Szennyvíziszap /szennyvíztelepi gáz/  Kommunális hulladék szerves része /depóniagáz/

5 Adalékanyagok  Növényi hulladékok (kukoricaszár, szalma, fű...stb.)  Energianövények  Élelmiszeripari hulladékok  Ételmaradékok

6 Biogáz képződése  Hidrolízis  Savképződés  Acetogén fázis  Metánképződés Fehérjék ZsírokSzénhidrátok AminosavakZsírsavakGlükóz Kis szénatomszámú szerves savak, alkoholok Hidrogén, széndioxid, ammónia Ecetsavak CH3COOH Metán, széndioxid, víz

7 A folyamat feltételei (1)  Anaerob  Nedvesség: >50%  Hőmérséklet:  Pszikrofil <30°C  Mezofil 30-40°C – kevésbé érzékeny  Termofil 40-55°C – nagyobb gázkihozatal  Tartózkodási idő: 15 – 100 nap  pH: 7,5

8 A folyamat feltételei(2)  Tápanyag: optimálisan 1-3 kg/m 3 /nap  Segédanyagok: oldott nitrogénvegyületek, ásványok, nyomelemek – trágyában megtalálható  Optimális C:N arány 20:1 – 40:1  Fertőtlenítőszerek és antibiotikumok minimalizálása  Állandó körülmények

9 Biogáz erőmű felépítése fermentor Utó- fermentor Trágya- tároló adalék Előké- szítés biogáz trágya gázmotor Villamos energia hő Lakóépületek, istállók, üvegházak fűtése, hmv, terményszárítás…

10 Biogáz erőmű elemei  Trágya tárolása megkezdődik a metánképződés csökkentve a biogáz-hozamot állatok egészgégére káros üvegházhatás: 1t CH4 ~ 20-21t CO 2  Fermentor szigetelése (víz, gáz, hő)

11 Adalékanyag előkészítése  Mechanikai előkészítés: aprítás/darálás/őrlés  megelőzni a szivattyú eltömődését  nagyobb felület – jobb hozzáférés  Melegítés zsírok dermedését megakadályozni  Hőkezelés: pasztörizálás (70°C 1h) patogének (szalmonella, kóli, streptococcus, staphylococcus, paratuberkolózis…)

12 Szubsztrátum keverése  Baktériumok behatolását segíti a friss anyagba  Állandó hőmérséklet biztosítása  Üledék-képződés megakadályozása  Gáz-buborékok eltávolítása, helyükre friss tápanyag juttatása – fokozva ezzel a baktériumok anyagcseréjét

13 Gázmotor  Kapcsolt hő- és villamosenergia-termelés 60%30%  Folyamatos üzem: kisebb motor, kisebb beruházás  Csúcsidőben üzemeltetés: több bevétel  Biogáz (feldolgozás után) alkalmas:  üzemanyagnak,  hálózati betáplálásra. Gyakorlatban nem alkalmazzák.

14 Szubsztrátum összetétele  Szárazanyag-tartalom (DM)  Szervesanyag-tartalom (OM)  Maximális biogáz-kihozatal (m 3 /t ODM) trágya DM % OM % m 3 /t ODM Tehén Sertés Baromfi

15 Adalékanyagok  Kb. 15% szárazanyag-tartalom még jól kezelhető  Kihozatal növelése DM % OM % m 3 /t ODM Silókukorica Fű Vágóhídi húslé

16 Rothasztott iszap  Növények által felvehető nitrogénvegyületek mennyisége nagyobb  A lignin (humusz-jellegű) összetevő nem csökkent  Kevésbé szagos  Homogénebb  Kevesebb patogén és mag

17 Méret szerinti csoportosítás  Kis méretű: m 3 ; t Ázsiában használják Nincs szigetelés, keverés, fűtés  Közepes méretű: m 3 ; 1e-15e t Önálló farmok/gazdaságok  Ipari méretű: >15e t fermentálási maradék további kezelése: jó minőségű trágya előállítása élelmiszeripari (koncentráltan, nagy mennyiségű) szerves hulladékok kezelése

18 Fermentor-típusok: folyamatos Utó-fermentor (meglévő trágyatároló)  A fermentorban csak minimális ideig tartózkodik az anyag;  Kisebb fermentor: kisebb bekerülési költség  Az utó-fermentor, illetve egy előtároló látja el a tárolás feladatát. túlfolyó

19 „Batch” fermentor  Zárt rendszerként funkcionál  Kimerülése után az anyag 5-10%-a a tartályban marad  Állandó biogáz-hozam eléréséhez több fermentor szükséges

20 Fél-folyamatos  A fermentor tárolásra is használható, amint megtelik, folyamatos fermentorként kezd működni  Rövidebb tartózkodási idő: kisebb gázkihozatal tároló

21 Fekvő hengeres kialakítás  Kisebb acél tartály: m 3  Külső biogáz tároló  Csak függőleges keverés:  teljesen kirohasztott iszap távozik;  rövidebb tartózkodási idő;  jobb gázkihozatal;  jobb fertőtlenítő hatás

22 Álló hengeres kialakítás  m 3  Acél vagy beton  Külső (szubsztrátum) vagy belső fűtés  Biogáz tárolással együtt vagy külön

23 Mezőgazdasági alapanyagokra épülő biogáz erőművek Magyarországon  Nyírbátor: december; 2,5 MWe  Pálhalma: december; 1,7 MWe + hő(állattartó telep, irodaház fűtése, klimatizálása)  Kenderes-Bánhalma: szeptember; 1 MWe + 0,7 MWth  Klárafalva: december 0,5 MWe

24 Depóniagáz  Szigetelt, fedett tároló  Kommunális szerves hulladék  Kis létesítési, fenntartási költség  pszikrofil  év  m 3 /t  kWe gázmotor  Hulladéklerakók hatékonyabb kihasználása

25 Szennyvíziszap  Ülepített, sűrített szennyvíz  Kb. 700e t/év Magyarországon  60% lerakás, 40% mezőgazdasági hasznosítás  20% komposztálás  20% talajba injektálás  Fermentálás költséges, de környezetvédelmileg legkedvezőbb lehetőség

26 Bioüzemanyagok  Bioetanol (C 2 H 5 OH)  Biodízel: növényolaj-zsírsav-metilészter  (Növényi olaj % triglicerid)

27 Bioüzemanyagok előnyei:  Könnyebben lebomlanak, így kevésbé veszélyeztetik a környezetet (hátrány is: csak 6-12 hónapig tárolható)  Az előállítás és a felhasználás (optimálisan) egy régióban történik, a szállítás nem jelent kockázatot  Multifunkciós gazdaságok

28 Elvárások a bioüzemanyagokkal szemben  Elfogadható előállítási költség  Elegendő mennyiségben legyen gyártható  Életképes infrastruktúra  Használható legyen belsőégésű motorokban  Szignifikáns széndioxid-megtakarítás  Összességében is kisebb kibocsátás

29 Európa Tanács célkitűzései (2007. március 9.) 2020-ra:  - 20% üvegházhatású gáz emisszió  + 20% energiahatékonyság növekedés  20% megújuló energiahordozó részaránya  10% bioüzemanyag részaránya  Magyarország:  2006: 1,7% bioüzemanyag részarány  Cél: 2010-re 5,75%  Töltőállomáson az 5%-nál nagyobb bioüzemanyagtartalmat kell feltüntetni

30 Biodízel-gyártás alapanyagai  Napraforgó  Repce  Szója  Pálmák  Használt sütőolaj  (Állati zsiradék)

31 Biodízel előállítása  Sajtolás  (repce, napraforgó) mag olajtartalma %; 85-90%-ban nyerhető ki  Észterezés metanollal  Glicerinhez kapcsolódó zsírsavak lehasítása

32 Sajtolás  Csigás sajtoló – kisebb teljesítmény  Sajtoló őrlés (olajmalmok)  Melléktermék: olajpogácsa - takarmány  Utókezelés:  Szűrés  nyálkamentesítés

33 Növényolaj kontra gázolaj   nagyobb sűrűség,   kb. nyolcszor nagyobb viszkozitás (rosszabb porlaszthatóság),   kisebb cetánszám (rosszabb gyulladási hajlam),   kisebb fűtőérték (nagyobb hajtóanyag-fogyasztás),   nagyobb hidegszűrhetőségi határhőmérséklet (alkalmazási korlát kis hőmérsékleten),   szabad zsírsav-tartalom (korrózió előidézése),   kisebb kéntartalom

34 Növényolajok jellemzői JellemzőRepceolaj Napraforgó olaj SzójaolajPálmaolajLenolaj Sűrűség [15 0 C-on g/cm 3 ] 0,9150,9250,930,920,933 Lobbanáspont [ 0 C] Dermedéspont [ 0 C] (-8) - (-18) – Kinematikai viszkozitás [20 0 C-on,mm 2 /s] 97,765,964,9Szilárd51,4 Jódszám [gI 2 /100 g] Fűtőérték [MJ/kg]40,539,839,73539,5 Cetánszám ,538,542-

35 Növényolaj és dízel molekulaszerkezete

36 Átészterezés  Lúgos katalizátor  Savas katalizátor  Enzimkatalitikus  Etanollal is végezhető  Drágább  Nem terjedt el  Metanol (fa-szesz):  fa száraz desztillációjával  Fosszilis eredetű szintézisgázból

37 Folyamatos észterezési technológiai vázlat

38 Átészterezés után  Ülepítés  Nehezebb fázis: glicerin, katalizátor, zsírsavak sói (szappanok)  Észterfázis: növényolaj-metilészter + kevés szappan és katalizátor  Tisztítás

39 Biodízel kontra dízel  Teljesítmény közel azonos  Szénhidrogén és korom-emisszió kisebb  Jó kenőképesség  Jó gyulladási hajlam – kis motorzaj  Nem mérgező  Nem robban  Víztartalom – korrózió  Szabad OH csoport – színesfém korrózió  Bizonyos esetben nagyobb NOx emisszió  Kipufogógáz büdös – oxidáló katalizátor kell

40 Biodízel bekeverése  20%-ig nem okoz problémát  EN :2003 szabvány  Tiszta formában enyhe oldószer  Nagyobb arányban használva (30%) átalakítások: gumicsövek, tömítések

41 Biodízel Magyarországon  Kunhegyes 3500 t/év  Bábolna t/év ...  Komárom t/év  MOL 120e t-t kötött le  Repce, napraforgó, használt sütőolaj  120 km-es vezeték Százhalombattai finomítóba  január 1-je óta 4,4 %-os biodízel tartalmú gázolajat tankolunk

42 Bioetanol előállítása  Alkoholos fermentáció C 6 H 12 O 6 → 2 CH 3 CH 2 OH + 2 CO 2  Alapanyag  Cukor: cukorrépa  Keményítő: kukorica, gabona  Cellulóz: fa, szalma, papír

43 Cellulóz-alapú nyersanyagok előkészítése  Egylépcsős töménysavas eljárás  koncentrált ásványi sav (pl.: kénsav) hozzáadása,  100  C alatt  rozsdamentes anyagok miatt drága  Sav-visszanyerés probléma  Kétlépcsős hígsavas eljárás  Enzimes hidrolízis

44 Keményítő-tartalmú anyagok  Előáztatás  Keményítő kiszabadítása a sejtszerkezetből (feltárás): gőzölés  Cefre cukrosítása (keményítő bontása) enzimekkel: maláta vagy preparátum  Szakaszos (kádakban)  Folyamatos

45 Alkoholos fermentáció  Oltóanyag szaporítása színtenyészetből  Előzetesen pH és szárazanyag-tartalom beállítása  Hőfelszabadulással jár a fermentáció, hűtéssel szabályozzák  Időtartam: 40h

46 További kezelések  Szeszlepárlás  Fermentáció után 7-11% alkohol  Több lepárlóoszlop összekapcsolása:  Tisztább szesz  Nagyobb költség  Nyerszesz finomítása egyéb alkoholok, aldehidek, savak, észterek  Víztelenítés (3,5-5%)  Kalcium-klorid  Nyomásváltoztatás  Azeotróp desztilláció (benzol adagolása)

47 Bioetanol kontra benzin  Jobb kompressziótűrés  Energiasűrűség 20%-kal kisebb  Gumit károsítja  Benne lévő víz(-ben oldott oxigén) megtámadja a magnézium, aluminium felületeket  Kenőképessége gyenge  15-20%-ig nem okoz problémát a bekeverés

48 Bioetanol Magyarországon  Szabadegyháza: „GreenPower E85” bioüzemanyag gyártás, 85% bioetanol  Ft/l  Kizárólag átalakított motorokba! (vezérlőegység programja, befecskendező fúvókák, benzinnyomás)  Százhalombatta MOL 50e t/év

49 E85 töltőállomások az országban AVIA (Castrol)Budapest, Gvadányi út AVIABudapest, Üllői út TESCOBudapest, Pesterzsébet AVIAÉrd Oil benzinkútBábolna Oil benzinkútKecskemét Oil benzinkútSzékesfehérvár BenzinklubVeszprém Oil benzinkútGyőr, AVIASopron

50 Köszönöm a figyelmet


Letölteni ppt "A biomassza energetikai hasznosítása 2008. Május 8. Kaszás Csilla"

Hasonló előadás


Google Hirdetések