A pellet mint megújuló energiahordozó előállítása, hasznosítása és energetikai értékelése Prof. Dr. Marosvölgyi Béla – Papp Viktória az MTA doktora PhD hallgató pappviktoria@emk.nyme.hu Nyugat-Magyarországi Egyetem Kooperációs Kutató Központ Nonprofit Kft.

Bevezetés -Hazánkban az Európai Uniós elvárások miatt 2020-ra meg kell dupláznunk a megújuló energiák arányát(14,7 %-ra) -Magyarország lehetőségei a biomassza tüzelésben rejlenek -Erdészeti, faipari, mezőgazdasági melléktermékek nagy mennyiségben a rendelkezésünkre állnak -Az alapanyagok kis térfogati sűrűsége miatt szükség van az energetikai tömörítvényekre Fenyő alapú fapellet 2

Mit jelent a pelletálás? -nagy nyomáson(800-900 bar) előállított energetikai tömörítvény, henger alakú granulátum -jellemző a nagy sűrűség, tömörség (1-1,3 g/cm3) -átmérője változó 3-10mm,(ritkán 20 mm) hossza 3-5 cm -felhasználása automatizált módon történik, különböző pellettüzelő kályhákban és kazánokban -alapanyagtól függően megkülönbözetünk agri- és fapelletet 3

Miből készülhet a pellet? -Az Európai Unibóban a fapellet terjedt el- DIN és EN szabványok -faipari melléktermék, főként fenyőből faforgács -fás és lágyszárú energiaültetvények anyagából is készülhet pellet -hazánkban nagy mennyiségű mezőgazdasági melléktermék áll rendelkezése-az agripellet gyártás alapanyagbázisa adott energiafű energianyár energianád 4

A pellet elterjedése A pellet tüzelőanyagként először Észak-Amerikában jelent meg. Európában a kilencvenes évek elején kezdett komolyabbnak mondható terjedésbe Svédországban, Dániában és Ausztriában. Napjainkban a megújuló fűtőanyagok között a pellet és a brikett komoly gazdasági jelentőséggel bír. Az utóbbi 8-10 évben Európa-szerte újabb és újabb pelletgyárak épülnek (évente megduplázódik a pelletgyártók száma). Magyarországon a pelletfűtés még nem elterjedt, a működő gyártó üzemek termelésük komoly hányadát egyelőre külföldi piacon értékesítik. Jelenleg nem támogatják a pelletfűtés kezdeti beruházásait, drága tüzelő berendezések, ez hátráltatja az elterjedést. 5

Pelletgyártás technológiája Forrás:http://www.pannonpellet.hu/publicistica.php?newsid=978 6

Pelletgyártás technológiája -A présgépekben történik a tulajdonképpeni pelletálás, ami 800-900 bar-os nyomáson, 130-160 oC-os hőmérséklet mellett megy végbe. A kör keresztmetszetű geometriai formát a présszerszám, az úgynevezett matrica alakítja ki, és a fenti nyomás és hőmérsékleti viszonyok mellett megolvadó természetes kötőanyag, a lignin „ragasztja”/ tartja össze a szemcséket a présből való kikerülés után. Gyűrűs matricák Síkmatrica 7

A Pellet csomagolása, szállítása A megrendelő igényektől függően a csomagolás történhet 15 kg-os zsákba, Big-bag zsákba(500-1000 kg), illetve ömlesztve Tartálykocsis szállítás esetén befúvással juttatják a pelletet a tároló tartályba

A pellet hasznosítása Pelletes mobil kandallók: Teljesítmény: 2-8 kW Befűthető helyiség: 20-60 m2 Légfűtés A pellet adagolása zsákos Autonómia idő: 10-30 óra Pelletkályhák: Teljesítmény: 3-14 kW Befűthető helyiség: 40-90 m2 Központi fűtésre köthető A pellet adagolása zsákos Autonómia idő: 10-30 óra Kis pelletüzelő berendezések 80 %-os hatásfokkal működhetnek Az óránkénti pellet fogyasztás 0,5-2,5 kg

Pellet kazánok A kazánba a hátsó integrált tárolóból csiga szállítja a tüzelőanyagot a rostélyos tűztérbe. A csiga össze van hangolva a kazánnal, mely az épület szükségletei alapján adagolja a tüzelőanyagot. Lágyszárúak tüzelése esetén mozgó rostélyt alkalmaznak A rostélyon végighalad az adott tüzelőanyag és hamuja lehullik a hamutárolóba, a hőcserélőn keresztül pedig leadja a hőenergiát. A pellet kazánok hatásfoka 90% feletti

Füstgázelemző berendezés Fapellet füstgázelemzése Különböző lángbeállításokon végeztünk vizsgálatokat egy kis pelletkályha esetén a NyME-KKK laborban Fél órás mérések során vizsgáltuk: - A füstgáz hőmérsékletét (Tfüst Co) - A légfelesleg tényezőt (λ) - A CO2 tartalmat %-ban - A CO tartalmat ppm-ben - A külső levegő hőmésékletét (Tlev Co) - A hatásfokot %-ban (η%) Füstgázelemző berendezés

Agripelletek és fapellet tulajdonságai Fűtőérték Min. 18 MJ/kg 15-18 MJ/kg Nedvesség-tartalom 9-10% Hamutartalom 1% alatt 1-10% -Az agripelletek energetikai jellemzői alapanyagtól függően nagyon változók 13

Agripelletek hamutartalma -az agripelleteknek gyakran magas a hamutartalma, ezért speciális agripellet tüzelőkben égethetők -energiafű és szalma esetén salakolvadás problémák-a növények magas klór és kálium tartalma miatt -erőművi tüzelés esetén co-fireing technológiát alkalmaznak, vagyis szénnel együtt tüzelést Szalma pellet hamu Energiafű salak 14

Agripelletek alapanyagbázisa -sokféle mezőgazdasági melléktermék felhasználható: búzaszalma, kukoricaszár és csuta, repceszalma, napraforgó, árpa stb. -felhasználásuk az állattartásban, egy részük talajerő utánpótlásra -jelentős mennyiség energetikai célokra használható Szalma pellet Napraforgó mag pellet 15

Forrás: KSH adatai alapján -Az utóbbi 20 évben az állatállomány a felére csökkent-a búzaszalma iránt lecsökkent a kereslet-jelentős mennyiség energetikai célokra használható 16

Mezőgazdasági melléktermékekből kinyerhető energia Forrás: KSH adatai és saját becslések alapján -Az éves betakarítható szalmamennyiségek nagyon változók, a betakarításkor a nedvességtartalom és a fűtőérték is nagy eltéréseket mutat 17

Repceszár-pellet előállítása A biodízel-gyártás következtében a repce termőterülete hazánkban jelentősen megnövekedett A gyártás energiamérlegének javítása a repce szár felhasználásával Jelentős mennyiségű 3-6 tonna szalma/hektár adagoló és pelletáló berendezés 18

A repceszár-pellet energetikai jellemzői Fűtőérték MJ/kg Nedvesség % Hamutartalom % 16,2 12,1 5,01 Repceszárból készült pellet 19

A repcetermesztés és hasznosítás eredményességének változása a pelletálás hatására Egy hektáron áltag 2,5 tonna repce 60,25 GJ Egy hektáron min. 3 tonna szalma 48,6 GJ Egy hektáron átlag 4,5 tonna szalma 72,9 GJ Egy hektáron RME-vel lehozható energia 47 GJ Egy hektáron pelletálással lehozható energia, a minimum 3 tonna szalmával számolva 44, 8 GJ 20

Pellet Product Kft petőházai üzeme A fapelletgyártás energiafelhasználása Vizsgáltuk: -az alapanyag és a termék energetikai jellemzőit -a villamosenergia-felhasználást a fontosabb műveleteknél valamint összesen, -a primer energiafelhasználást a műveleteknél és összesen, - meghatároztuk a fajlagos energetikai mutatókat, úgymint: -a termékre vonatkoztatott energetikai többszöröst, és -az energetikai hatásfokot. Pellet Product Kft petőházai üzeme 21

A fapellet energetikai jellemzői, laborvizsgálatok A Pellet Product Kft-nél előállított fenyő alapú pellet vizsgálata Anyag W (%) FÉ (MJ/kg) AS (%) alapanyag 10,9 18,25 0,3 pellet 9,0 19,38 W= víztartalom, FÉ= fűtőérték (MJ/kg), AS= hamutartalom (%) Nedvesség tartalom mérő Kaloriméter Izzító kemence 22

- A diagramon feltüntetett adatok primer energiák 23

Alap gyártási technológia energiahatékonysága A legfontosabb fajlagos energetikai mutatók: - Az energia hatékonysági mérleg (a termék energiatartalma a bevitt primerenergia 1 t termékre vonatkoztatva) - Az energetikai hatásfok ( a termék energia bevitellel csökkentett energiatartalma / a termék energiatartalma *100) % Alap gyártási technológia energiahatékonysága Az energiahatékonysági mérleg: 1:13,1 Az energetikai hatásfok: 92,4% Szárítási energiaigény: 0-2,4 MJ/kg 35 %-os nedvességtartalom esetén 1 MJ /kg A szárítási technológia nagyban befolyásolja az energiamérleget 24

Összefoglalás A megújuló energiák növelésével a pelletálás előtérbe kerülhet a jövőben Alapanyagbázis bővítése, mezőgazdasági melléktermékekkel, energia ültetvények anyagával A gyártás energiahatékonysága jó Hazánkban kevés felhasználó, a pellet nagy részét külföldön értékesítik „ Ha nem cselekszünk időben- a globális felmelegedés jóslatával a háttérben – se gabona, se energia, csak a környezetszennyezés marad ”

Nyugat-Magyarországi Egyetem Kooperációs Kutató Központ Nonprofit Kft. Köszönöm a figyelmet! Nyugat-Magyarországi Egyetem Kooperációs Kutató Központ Nonprofit Kft.