A biomassza energetikai hasznosítása 2008. április 10. Kaszás Csilla kaszas@lgenergia.axelero.net

Ütemterv Április 10. – biomassza fogalma, bevezetés – hasznosítás lehetőségei – cellulóz alapú hazai források Április 17. – pelletizálás, brikettálás – tüzelés – pirolízis Május 8. – biogáz – bioetanol – biodízel

A biomassza definíciója biológiai eredetű szervesanyag-tömeg, a szárazföldön és vízben található élő és nemrég elhalt szervezetek (növények, állatok, mikroorganizmusok) testtömege;  biotechnológiai iparok termékei; és a különböző transzformálók (ember, állatok, feldolgozó iparok stb.) összes biológiai eredetű terméke, hulladéka, mellékterméke.

Fotoszintézis C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O légkör napfény Glükóz (szőlőcukor) répacukor keményítő cellulóz

Fotoszintézis szakaszai (C3) Fényszakasz: H2O O2 + 2 H+ + e- ATP(adenozin trifoszfát) – Energia NADPH (nikotinamid adenin dinukleotid foszfát) – Hidrogén Sötét szakasz: Calvin ciklus

Karbon-ciklus Vízben oldott CO2 Légköri CO2 Ipar Növények Lebontók Állatok Fosszíliák

Ökoszisztéma fejlődési szakaszai Kezdeti szakasz Produkció sok Oxigéntermelés kevés Tetőpont Produkció kevés Oxigéntermelés sok

Csoportosítás Elsődleges biomassza: a növényi fotoszintézis által előállított szervesanyag; a természetes vegetáció, a szántóföldi és kertészeti növények, az erdő, a rét és legelő, a vízben élő növények. Másodlagos biomassza: állatvilág, gazdasági haszonállatok összessége, továbbá az állattenyésztés főtermékei, melléktermékei és hulladékai. Harmadlagos biomassza: biológiai eredetű anyagokat felhasználó ipar melléktermékei, hulladékai, települések szerves eredetű szilárd és folyékony hulladékai, biotechnológiát alkalmazó ipar egyes melléktermékei.

Biomassza hasznosítása Élelmiszeripar Könnyűipar Ruházat Papír Bútor …stb. Energetika Mechanikai energia: közlekedés Hő Villamos energia (és hő)

Biomassza energetikai hasznosítása Üzemanyag Mechanikai energia (bioetanol, biodízel) Tüzelőanyag FK, GK Hő Erőmű Hő + villamos energia közvetlenül: gőzerőmű közvetve: gázmotoros

Biomassza előkészítése Aprítás Bálázás Préselés Alkoholos fermentáció Pirolízis Anaerob fermentáció Szilárd Folyékony Gáz

Lennie kell egy energiaforrásnak odalent!

Energetikai hasznosítás lehetősége Lokálisan, 30 km-es körzeten belül Biomassza-felesleg Energiaigény Kompromisszum-készség

Biomassza energetikai hasznosításának előnyei Szén-dioxid semleges energiaforrás (?) Importfüggőség csökkentése Ellátásbiztonság Élelmiszer-túltermelés csökkentése mezőgazdasági struktúraváltással Munkahelyeket teremt

Biomassza jellemzői Összetétel szénhidrátok – illó rész nedvességtartalom hamu (kén) Sűrűség Halmazállapot

Nedvesség Szárazanyag Nedvességtartalom Abszolút nedvességtartalom Relatív nedvességtartalom Nedvesség Össztömeg Nedvesség Szárazanyag

Fűtőérték Egységnyi fűtőanyag eltüzelésekor felszabaduló hőmennyiség - úgy, hogy a tüzelés során keletkező víz gőz halmazállapotban van.

Energetikai hasznosítás alapanyagai M.o.-on Energianövények Mezőgazdasági és erdészeti maradékok Szerves melléktermékek (trágya, faipari maradék) Szerves hulladékok (élelmiszeripari maradék, szennyvíziszap, kommunális hulladék)

Magyarország földterülete művelési ágak szerint 2007, ezer ha

Magyarország cellulózalapú biomassza-forrásai Erdészeti melléktermékek Energiaültetvények Nyár Fűz Energiafű … Mezőgazdasági melléktermékek Szalma Kukoricaszár Napraforgószár Venyige Gyümölcsfa nyesedék …

Erdészeti és faipari melléktermékek   Széleskörűen használt megújuló energiaforrás; Infrastruktúra már kiépítve; Természetes források rendelkezésre állnak; Az erdészeti hulladékok begyűjtése csökkenti az erdőtűz kockázatát. Túl drága lehet, biomassza-tüzelésre átállított nagyerőművek felverik az árakat; Magyarországon korlátozott mennyiségben áll rendelkezésre. 

Erdőgazdálkodás vágáslap

Erdészeti biomassza (millió m3/év)

Megvalósult beruházások Fatüzelésre átállt hőerőművek Pécsi Erőmű (49 MW) 330 000 t/év Kazincbarcikai Erőmű (30 MW) 200 000 t/év Ajkai Erőmű (20 MW) 192 000 t/év Vegyes tüzelés Tiszapalkonyai erőmű Mátrai erőmű Kisebb beruházások Távhőtermelés Szigetvár (2 MW) 2 200 t/év Távhőtermelés Mátészalka (5 MW) 6 000 t/év Távhőtermelés Papkeszi (5 MW) 1 000 t/év Távhőtermelés Körmend (5 MW) 6 000 t/év Távhőtermelés Szombathely (7 MW) 8 000 t/év Hő- és villamosenergia-termelés Balassagyarmat (2 MW) 12 000 t/év Hő- és villamosenergia-termelés Szentendre 20 000 t/év

Energiaültetvények Gyengébb minőségű talajok is hasznosíthatók, Nagyobb a fajlagos biomassza-termelés mint mezőgazdasági melléktermékeknél, Kizárólag energiatermelés céljára létesül, Megakadályozza a talaj erózióját, Összekapcsolható pl. szennyvíziszap ártalmatlanításával is. Évekbe telik míg eléri a maximális hozamot, Nagy a területigény – egyes fajták 3 évente takaríthatóak be.  

Az ideális energianövény Talajhoz és klímához illesztett növény Betegségekkel szemben ellenálló Nagy hozam Nagy fűtőérték

Energiaültetvények Termesztett biomassza - kalkulált termesztés : terület, ha hozam, t/ha/év égetésre alkalmas tömeg, t/év fűtőérték GJ/t tüzelőhő, GJ Nyár 1200 25 30 000 12 360 000 Fűz 900 35 31 500 11 346 500 Energiafű 16 19 200 230 400 Összesen 3300 80 700 936 900

Fűz (Salix sp.) a magas vízkapacitásos állapotokat jól tűri, sőt kedveli kedvezőtlen talajokat jól tűri (rekultiváció) talajjavító és mézelőnövény

Nemesnyárak (Populus Cv. Sp.) telepítési lehetőségét elsősorban vízigénye korlátozza az ültetvények várható élettartama 20-25 év a telepítésről 3-4 évente lehet a hozamot letermelni

Akác (Robinia pseudoacacia) a laza és középkötött, homokos és vályogos, meleg talajokat kedveli egy ültetvény élettartama hozzávetőlegesen 20 év 2-5 évente vágható

Szarvasi-1 energiafű homokos, szikes, belvizes területeken is termeszthető; jól tűri az 5-19° C-os évi átlaghőmérsékleteket; a betegségekkel szemben ellenálló; egyhelyben akár 15 évig termeszthető; a tavaszi telepítést követő évtől teljes termést ad; vetőmagtermesztése egyszerű és gazdaságos; betakarítása a szálastakarmányok géprendszerével megoldható; nagy mennyiségű szervesanyaggal gazdagítja a talajt; fűtőértéke eléri a nyár-, fűz-, akácfa fűtőértékét; takarmányozásra is alkalmas. a tenyészidőben 3 kaszálást igényel http://www.energiafu.hu/

Magyarországon számításba vehető energiafüvek Cirok (Sorghum bicolor) Magyar rozsnok (Bromus inermis) Kínai nád (Miscanthus synensis sp.) Pántlikafű (Phalaris arundinacea) Cikória (Cichorium intybus)

Mezőgazdasági melléktermékek Hosszútávon feltételezhetően olcsóbb az erdészeti melléktermékeknél, Újabb bevételi forrást jelent a mezőgazdaságnak – jelenleg ezen anyagok jórészét beszántják, elégetik vagy kint hagyják A jelenlegi arató berendezések és tároló rendszerek nem mindig megfelelőek. (kukoricaszár) Vitatott, mekkora talajerő-utánpótlás szükséges

Mezőgazdasági melléktermékek potenciálja Bálás szalma Kukorica- szár Csutka Napraforgószár Venyige Termelés (Mt/év) 4,5 – 7,5 10 – 13 1 – 1,2 0,4 - 1 1 – 1,3 Eltüzelhető m.(Mt/év) 1,5 - 2 3 - 4 0,4 – 0,6 0,3 – 0,4 0,5 – 0,7 Nedvesség % 10 - 20 40 - 65 30 - 40 30 - 35 30 – 45 Fűtőérték 18% nedv.tart.nál MJ/kg 13,5 13 11,5 14,8

Gabonaszalma Szalma-szem aránya 2:1 Tarlón hagyott, be nem takarított szalma: 40% Éves alomszükséglet: 3 millió t

Gabonafélék termésmennyisége

Szalma betakarítási technológiája Kisbálás: részlegesen gépesített. Nagybálás: teljesen gépesített Körbálás – sodorják Szögletes - préselik

Szalma betakarításának folyamata Kombájn Nagybálázó Bálaszállító kocsi Fedett kazal Homlokrakodó Homlokrakodó

Kukoricaszár Főtermék: melléktermék = 1:1,5 Használható takarmányozásra Nagy nedvességtartalom: 40-70% Gazdaságos szárítás még nem megoldott Keverhető más tüzelőanyagokkal Betakarítása jelenlegi technológiákkal problémás: kombájnok megtörik, ill a talajba tapossák a szárat

Kukoricaszár aratása Szecskázásos szecskázott kukoricaszár nagy nedvességtartalma miatt korlátozott ideig tárolható Bálázós nagy nedvességtartalom miatt kazalba nem rakható

Kukorica termésmennyisége

Egyéb melléktermékek Kukoricacsutka: Csöves aratásnál a feldolgozás helyén koncentráltan áll rendelkezésre; egy részét fel is használják tüzelésre Napraforgószár: Jelenleg beszántják; betakarítás kukoricaszáréhoz hasonló lehet; együttműködés növényolaj gyárakkal

Egyéb melléktermékek Venyige: Jelenleg nagy részét kint hagyják; bálázásos vagy aprításos technológiával begyűjthető Gyümölcsfaág: aprításos technológiával begyűjthető Magok, héjak (meggy, barack, dió, mogyoró, mandula...stb.): konzervgyárakban koncentráltan rendelkezésre áll, de csak szűk időtartamban

Következő előadás témája Biomassza előkészítő technológiák Aprítás Pelletálás Brikettálás Tüzelési technológiák Pirolízis

Köszönöm a figyelmet