Légköri erőforrások elmélet A biomassza típusai, és termelése hazánkban

BIOMASSZA A biomassza valamely élettérben egy adott pillanatban jelen lévő szerves anyagok és élőlények összessége. A biomassza a bolygónk teljes, a szárazföldön és a vizekben élő és a közelmúltban elpusztult biológiai eredetű szervesanyag-tömegét jelenti beleértve a biotechnológiai ipar termékeit, a biológiai átalakítók összes biológiai eredetű termékét, hulladékát és melléktermékét is. a biomassza transzformált/konzervált napenergia

A biomassza csoportosítási lehetőségei (1): Keletkezési szintje szerint: elsődleges (mező- és erdőgazdasági hulladék, energianövény-termékek) másodlagos (állattenyésztés melléktermékei) harmadlagos (élelmiszeripar melléktermékei, emberi hulladék) Eredete szerint: céltermék hulladékok, melléktermékek (mg.-i, erdei, egyéb) A biomassza potenciál jellege szerint: elméletileg hasznosítható potenciál technikailag hasznosítható potenciál szociológiai-gazdasági potenciál Felhasználás szerint: élelmezési célra ipari célra (textilipar, gyógyszeripar, stb.) energetikai célra

A biomassza csoportosítási lehetőségei (2): Végtermék szerint: szilárd: biobrikett, tűzipellet, tüzelőanyag (tűzifa) folyékony: alkohol, biodízel gáz: biogáz, depóniagáz, fagáz Alkalmazás szerint: hőtermelés (fűtés, szárítás, melegvíz-készítés) villamos energia előállítása motorhajtó-anyagok Tárolhatósága szerint: jól tárolható (tűzifa, biobrikett, biodízel, alkohol) közepesen tárolható (szárított biomasszák, bálázott szalma) nehezen tárolható (biogáz, nedves biomassza, állati trágyák)

Az energetikai célokat szolgáló szilárd biomassza Hagyományos forrása: Termesztésből: – a növénytermesztés melléktermékei – a gyömülcs/szőlő termesztés melléktermékei – az erdőgazdaság melléktermékei Feldolgozásból: – fafeldolgozási hulladékok – termésfeldolgozásból származó hulladékok Hagyományos erdők (az erdészetek ipari célokra szánt faanyaga) Energetikai célú ültetvények: – lágyszárú energianövények – fásszárú energianövények Energiaerdők

Mezőgazdasági melléktermékek kukoricaszár: évente 8-10 millió tonna keletkezik, aminek hozzávetőleg a fele hasznosítható energia előállításra ez 50-60 PJ/év energiát jelent hátránya a magas nedvességtartalom (!!!) gabonaszalma: évente 4-4,5 millió tonna jön létre, amiből az állattartás és a feldolgozóipar 1,6-1,7 millió tonnát használ fel 2,4-2,8 millió tonna energetikai célú felhasználására van lehetőség, ami 28-34 PJ energia előállítását tenné lehetővé megfelelő tüzelőberendezések (!!!) napraforgószár, repceszalma évente 400-500 ezer tonna keletkezik amiből 5-6 PJ hőenergiát lehetne előállítani megfelelő tüzelő berendezések (!!!)

Példa: Jellemző gyümölcsfa fajták nyesedéke Debrecen agglomerációjában A szőlőinkben és gyümölcsöseinkben évente 350-400 ezer tonna fás szárú venyige és nyesedék keletkezik. A bálázott szőlővenyige és a nyesedékből készített faapríték kisteljesítményű kazánokban történő égetése útján 5-6 PJ hőenergia előállítható. Példa: Jellemző gyümölcsfa fajták nyesedéke Debrecen agglomerációjában (tonna) (érték MFt) Alma 4324,110 55,9 Körte 204,516 2,6 Meggy 700,872 9,1 Szilva 490,467 6,3 Őszibarack 221,520 2,8 Összesen 5941,485 76,9

Hagyományos erdők hagyományos funkciók energetikai fontossága Hazai élőfakészlet 330 millió m3 → max. 9 millió m3 kitermelhető → tényleges 7 millió m3 energetikai célra felhasználható: Vágástéri apadék: 1,4 millió m3 Faipari melléktermékek: 0,5 millió m3 Kitermelési tartalék 0,5 millió m3 Tűzifa:1,8 0,5 millió m3 Összesen3,8 0,5 millió m3 lakossági és a mg. vállalkozások igényei 2,5–2,7 millió m3 erőművek jelenlegi energiafa-igénye 35–40 PJ/év → 2010-re 50–60 PJ → hagyományos erdőkből nem fedezhető

Energetikai (célú) ültetvények –Energianövények cirokfélék 80-120 t/ha zöld- és 20-30 t/ha szárazanyag-termésükkel a legnagyobb hozamú szántóföldi növények közé tartoznak Mo.-n. Mo.-on szinte minden talajon sikeresen termeszthetők szárazanyagra vetített energiatartalmuk 16,377 MJ/kg, ami megfelel a hazai barnakőszenek fűtőértékének (Feczák 2006) energianád (kínai nád) nagy hozamú, évelő növény 250-350 GJ/ha évente egy betakarítás, ami leszáradt állapotban is lehetséges Hátránya: a viszonylag magas telepítési költség. A növény vízzel jól ellátott, meleg termőhelyeken hoz megfelelő termést, tehát déli tájolású árokpartokon telepíthető leginkább. energia kender az energianádhoz hasonló tulajdonságokkal rendelkezik az energetikai felhasználás tekintetében

"Szarvasi-1, stb." energiafű (szudáni fű, zöld pántlikafű): nagy hozamú a talaj minőségére nem érzékeny szárazság, só és fagytűrése kiváló jól tolerálja az évi 200-2100 milliméter vízellátottságot az 5-19 Celsius fokos évi átlaghőmérsékletet az 5-9 pH kémhatású talajokat hosszú élettartalmú egy helyben 10-15 évig is termeszthető fűtőértéke 14-17 (MJ/kg) szárazanyag telepítési költsége 20-25%-a az energetikai faültetvényeknek

hozama 8-10 t/ha, (több éven át) energia tartalma 120-160 GJ/ha Előnye: a búzaszalmánál egyenletesebb hőleadással ég bálázott állapotban. gépesített betakarítása, bálázása, pelletálása megoldott a pellet kedvezőbben égethető kisteljesítményű kazánokban, mint a faapríték a hőerőművekben Probléma: a fű magas szilícium tartalma miatt a hamu már mintegy 6-700 °C-on megolvad, a hagyományos kazánokat rövid idő alatt használhatatlanná teheti, DE speciálisan kialakított tűzterű kazánokban tüzelhető (az energiafű termelése akár 50-60 ezer hektáron is megindulhat, ami 5-600 ezer tonna biomasszát és 6-7 PJ energiát jelent.

A Szarvasi-1 energiafű és különböző energiahordozók fűtőértéke és egységnyi energia költsége MJ/kg/sz. a. Szárazanyag önköltség Ft/kg Egységnyi energia költsége Ft/Mj Bála Pellet - Szarvasi-1 energiafű 14,9-17,2 8,45-5,63 0,56-0,32 1,96-1,63 Barnaszén 13,9 1,58 Tűzifa (akác) 14,0 2.0 1,35 Gázolaj 35,0 6,24 Földgáz 34,0 1,83

Energetikai (célú) ültetvények – energiaerdők – energetikai faültetvények átmenet a hagyományos erdők és az ültetvények között Keletkezhetnek: – a hagyományos erdők átminősítésével – a védelmi célokat szolgáló erdők karbantartásakor, vagy végvágásakor kikerülő faanyag – a 30 éves erdősítési programból származó, főleg földhasznosítási céllal létrejött erdők hasznosításával – energiafa-termesztés céljára történő telepítéssel

Az energiaerdők erdőgazdálkodási művelési ágba tartozó, de speciálisan energiatermelési céllal létesített és üzemeltetett erdők, ahol csak energiafa (tűzifa, faapríték) termelése folyik. Az energiaerdő vágásfordulójának időtartama lehet mini (1 - 4 év), midi (5 - 10 év), rövid (10 - 15 év), közepes (15 - 20 év) és hosszú (20 - 25 év). Használható fafajok a gyertyán, juhar, hárs, fűz, éger, nyír és az akác. Különbségek az energiaerdő és az energetikai faültetvény között. Az energetikai faültetvények mezőgazdasági ültetvénygazdálkodási művelési ágba tartozó, energiafa termelésre létrehozott faültetvények.

(ENERGETIKAI) FAÜLTETVÉNYEK: az energetikai faültetvényeket gyorsan növő (nyár, fűz) fafajokkal 10-15 ezer tő/ha tőszámmal ültetik az energetikai faültetvények járvaaprítós gépekkel történik a betakarítás Előnyük: olyan területeken is létrehozhatók, ahol a szántóföldi növénytermelés biztonsága túl kicsi. Nyugat-Európában elfogadott, hogy olyan termőhelyeken célszerű energetikai faültetvényeket telepíteni, ahol nem érhető el a 4 t/ha gabona hozam (Marosvölgyi 2004). Magyarországon: a mély termőrétegű talajokon nemesnyár klónokkal 13-35 t/ha, a legnedvesebb termőhelyeken fűzzel 35 t/ha a szárazabb termőhelyeken az akáccal 5-16 t/ha-os hozamok

Az apríték kisteljesítményű kazánok mellett a hőerőművekben is felhasználható. Az apríték nedvességtartama általában 25-45 % közt, térfogatsúlya 0,2-0,5 t/m3, fűtőértéke 9-11 GJ/t körül alakul (Hanzély 2007). A dinamikus növekedés eredményeként az energetikai faültetvények kiterjedése a közeljövőben elérheti a 100 ezer hektárt, ahonnan 25-30 PJ energia nyerhető. Előnyük : hasznosíthatók az egyébként rossz termőhelyi adottságú, erózió, belvíz által veszélyeztetett területek. a gyors növekedésű hazai fajokat használjunk fel, elkerülendő például a kanadai nyár alkalmazása

Magyarország biomassza potenciálja Szilárd erdészeti biomassza 2010-ig 1,8x106t erdészeti fa energetikai célra → probléma Fás szárú energiaültetvények 2010-re elméletileg elérhető potenciál 1x106t (60 ezer ha energiaültatvény esetén) Egyéb szilárd biomassza Lágyszárú energiaültetvények (szarvasi energiafű, kínai nád) Szántóföldi melléktermékek – szalmagyűjtésből 1,5 millió t/év Kertészeti hulladék – 1,2x106t (problémás begyűjtés) Élelmiszeripari hulladék – 30–50 ezer t Folyékony energiahordozóként használt biomassza Bioetanol (búza, kukorica) Biodízel (repce) Bioolaj (repceolaj, használt sütőolaj)

Magyarország biomassza potenciálja Gázhalmazállapotú energiahordozóként használt biomassza Nyírbátori biogáz üzem – 1,6 MW vill.energia-termelési kapacitás Észak-pesti szennyvíztisztító – 1,75 MW-os gázturbinában 7 GWh évi áramtermelés (kivitelezés alatt) Pálhalmi Biogáz Demonstrációs Projekt – 13,4 GWh évi áramtermelés hígtrágya felhasználással (kivitelezés alatt) Települési szennyvíztisztítókról kikerülő biomassza A szóba jöhető tisztítótelepek → 381 MWh/nap → 128 GWh évi villamos energia többlet