Agroenergetikai berendezésekről Kis Esti Fizika 2010.02.16 Német Béla, PTE TTK, A fizika, az energetika és a számítástechnika felelőssége a XXI. század első évtizedeiben Mezőgépgyártók Országos Szövetségének kibővített elnökségi ülése és szakmai konferenciája; 2009. május 21. Agroenergetikai berendezésekről Dr. Német Béla, tanszékvezető egyetemi docens, PTE Környezetfizika és Lézerspektroszkópia Tanszék DDKKK Innovációs Zrt, Környezetipari Főirány,

Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16 Tartalom A DDKKK Zrt. agroenergetikai kutatás-fejlesztési programja, annak következményei: - A PTE szellemi aportja a DDKKK Innovációs Zrt.-ben. (Agroenergia Park, 2007. január) - Az agráripar („megújulók ipara”), mint a harmadik ipari forradalom egyik hajtóereje. Agroenergetikai berendezések, mint mezőgazdasági gépek”. (EU; 2009. április, Pápa) A PTE TTK és a DDKKK Zrt. feladatai a Bioszárító Konzorcium 2009. évi kutatás-fejlesztési munkájában. Növényi tüzelőanyag keverék fejlesztés, a tüzelőanyag célú felhasználás meghatározása. - A gabonaszalma, energiafű, vágástéri hulladékfa, napraforgó-, repce-, kukoricaszár tüzeléstechnikai vizsgálata (aprítási méret, termikus viselkedés, elemösszetétel) (aprítógépek „minősítése”) (Nagy Géza) - Az egyes növényi komponensekből előállított „tüzelőanyagok” minőségbiztosítása. Betakarítás, tárolás, keverék elkészítés meghatározása a tüzelőberendezések éves, minél hosszabb idejű felhasználása érdekében. (Német B) - A növényi szárrész száradását figyelembe vevő, elősegítő szántóföldi beavatkozások vizsgálata, fejlesztése (döntő kérdés: kukorica). (Szabó Márton) A szárítási hőmérséklet, a kezelésnél alkalmazott hőmennyiség, és a szárítási időtartam hatásának vizsgálata a növényi beltartalomra (kukorica, szója, lucerna,. ) - A növényi anyagok laboratóriumi, programozott hőterheléséhez, szárításához Laboratóriumi Programozott Modellszárító (LPM) elkészítése (Német B). - A növényi tápanyag-, és beltartalom jellemzők mérése (Jakab Gábor, Boldizsár Ákos) MEGOSZ ülés Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16

A PTE szellemi aportja a DDKKK Innovációs Zrt.-ben (1) Agroenergia Park (2008-2012-es program) Az Agroenergia Park mezőgazdasági egységek komplex rendszere, megvalósítja adott mezőgazdasági melléktermékek, termékek, hulladékok energetikai célú átalakítását úgy, hogy ezzel biztosítja az egész rendszer költség hatékony energetikai önellátását, jelentősen csökkentve a környezetterhelést és minél nagyobb lehetőséget biztosítva az autonóm energiaellátásra. MEGOSZ ülés Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16

A PTE szellemi aportja a DDKKK Innovációs Zrt.-ben (2) Agroenergia Park alapeleme: Növényi melléktermék tüzelő, 1-3 MW teljesítményű forróvizes -, és/vagy gőzkazán Ehhez kapcsolódó alkalmazási blokkok: - terményszárítók, - növényi apríték, biobrikett, agripellet előállító üzemek, - biogázüzem termofil fermentorokkal, széndioxid-metán szétválasztással, biometán előállítással - nyersszesz (bioetanol) előállító kisüzem, - üvegházak, melegházak, - abszorpciós hűtőház, - mezőgazdasági feldolgozó üzemek - mezőgazdasági épületek fűtése MEGOSZ ülés Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16

A PTE szellemi aportja a DDKKK Innovációs Zrt.-ben (3) Az Agroenergia Park hő-, és elektromos energia ellátását kimeríthetetlen forrásokkal (napsugárzás, geotermia) is összekapcsoljuk. Az egyes blokkok kutatás-fejlesztési feladatain túl, K+F feladatot jelent a teljes rendszer optimalizációja, az autonómia mértéke, mindez térinformatikai alapú kidolgozása. MEGOSZ ülés Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16

Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16 Agráripar (1). Az agráripar, mint a harmadik ipari forradalom egyik hajtóereje. Az Európai Parlament 2008. december 17.-i ülésén elfogadta a Klíma- és Energiacsomagot. („háromszor 20 %-os cél) A klíma- és energiacsomag az elmúlt 5 év legjelentősebb uniós törvényhozási lépése. Mindezt úgy is értékelik, mint a „harmadik ipari forradalom” kezdete, amelyben Európa vezető szerepet vállal. (VIDÉKFEJLESZTÉS) A megvalósítás következményei: Mindez új ágazatokhoz, tevékenységekhez, életformához vezethet Magyarországon: energia- és élelmiszer-termelő, környezetgazdálkodó agrár-ipar; újszerű agroenergetikai tevékenységek, szerveződések, decentralizált „urbanizáció”; foglalkoztatás vezérelt innováció, gazdaság; autonóm ellátás a mezőgazdasági termelő körzet és a városi települések között; MEGOSZ ülés Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16

Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16 Agráripar (2). A DDKKK elemzése a magyarországi „megújuló” források felhasználási lehetőségéről A „megújuló” energiaforrások felhasználásával Magyarország jelenleg felhasznált energia szükségletének legalább 40-41 %-át lehetne biztosítani. Ehhez a mezőgazdasági téren felhasználható biomassza mennyiség 23-24 %-os részesedéssel járulna hozzá. A szilárd biomasszából a decentralizált hőenergia előállítására kell nagyobb arányban összpontosítani, A napenergia felhasználásából származó energia mennyiség terén pedig (egy főre vonatkoztatva) elérhető lenne Ausztria szintje. Ezzel 15 éven keresztül, 30 PJ/év sebességgel váltanánk le nem fosszilis energiával a fosszilis energiaforrásokat. Giga projektek helyett, decentralizáltan, a helyi körülményekhez igazított mennyiségben célszerű akár nyersszeszt, növényi olajat is előállítani. MEGOSZ ülés Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16

Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16 Agráripar (3). A DDKKK kezdeményezésével Agroenergetikai fejlesztés szervezés Eddig három kutatás-fejlesztési projekt megszervezése 1. „Lágy-, és fás szárú növényi anyagok, mezőgazdasági melléktermékek hasznosítására alkalmas ipari kazán kifejlesztése” (GVOP 2006-2008; Uniferró Kft.) 2. „Mezőgazdasági növényi melléktermékeket, termesztett energianövényeket tüzelő kazánt alkalmazó szemesterményszárító és szárítástechnológia kifejlesztése”. (JÁP 2008-2010; TeGaVill, Uniferro, FVM MGI, PTE) 3. „Biogázból metán hatékony előállítása állattartó telepek hulladékaiból és mezőgazdasági melléktermékekből” (TECH09, Uniferró, DDKKK, Bigecs Farm Kft, PTE, SZTE ) MEGOSZ ülés Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16

Következtetés a „BioTerményszárító” paramétereire A tüzelőrendszer képes legyen a széles körben begyűjthető növényi melléktermék (lágyszárú, fásszárú), legegyszerűbb előkészítés melletti (apríték, szecska) tüzelésének megvalósítására. (Lukács György, Uniferró). Biztosítva ezzel az alacsony költségű tüzelést. A forróvíz-levegő hőcserélő képes legyen legalább a szárítási energia 75 %-át biztosítani. (Vass istván, TeGaVill). Biztosítva ezzel jelentős mennyiségű földgáz, PB gáz kiváltását. A szárító torony a hűtőlevegő visszakeverésével képes legyen legalább a hőlég fúvó által felvett elektromos energiának megfelelő mennyiségű elektromos energia megtakarítására. (Dr. Herdovics Mihály, Dr. Fenyvesi László, FVM MGI; Vass István, TeGaVill). Biztosítva ezzel a szárítótorony esetében is az energia megtakarítást. MEGOSZ ülés Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16

„BioTerményszárító” látványterv MEGOSZ ülés Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16

Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16 Bioszárító Konzorcium (1). Növényi tüzelőanyag fejlesztés, a tüzelőanyag célú felhasználás meghatározása. Mezőgazdasági környezetben, energetikai célból használható mellék-, (ikertermékek), és főtermékek tüzeléstechnikai vizsgálata (aprítási méret, termikus viselkedés, elemösszetétel) (aprítógépek „minősítése”) (részletesebben dr. Nagy Géza, PTE) A kenyérgabona szalmája (gabonaszalma), Az ipari, erőműi hosszú rönkfa vágástéri hulladéka, A napraforgó mag mellet a szára (napraforgószár), A repce mag mellet annak a szalmája (repceszalma), A kukorica szára (kukoricaszár) „Energiafű”, „energianád” „Energianyár”, Energiafűz”,…. MEGOSZ ülés Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16

Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16 Bioszárító Konzorcium (2). Az egyes növényi komponensekből előállított „tüzelőanyagok” minőségbiztosítása. Cél: a tüzelőberendezések éves, minél hosszabb idejű kihasználása. (PTE, DDKKK) A cél elérésének módja: Az egyes növényi anyag betakarítás, tárolás logisztikájának kidolgozása, A tüzelőanyag számára történő előkészítés módszerének és az így elkészített „tüzelőanyagok” felhasználás időtartamának meghatározása, Esetleges keverékek elkészítésének kidolgozása, MEGOSZ ülés Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16

Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16 Bioszárító Konzorcium (2b). Az egyes növényi komponensekből előállított „tüzelőanyagok” minőségbiztosítása. MEGOSZ ülés Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16

Tüzelőberendezés fejlesztés Uniferró Kft., Zalaszentgrót MEGOSZ ülés Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16

Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16 Apríték tüzelésű kazán, Kiskunfélegyháza 800 kW, Bioláng Kft. – Uniferro Kft. MEGOSZ ülés Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16

Szalma apríték tüzelésű kazán, Uniferro Kft. 2 MW; 2009 MEGOSZ ülés Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16

Valahol Ausztriában, lehetne Magyarországon is MEGOSZ ülés Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16

Hőcserélő, terményszárító fejlesztés TeGaVill, Komló, 2008 MEGOSZ ülés Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16

Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16 Bioszárító Konzorcium (3). Szántóföldi beavatkozások vizsgálata, fejlesztése Cél: A betakarításkor lehetséges legalacsonyabb nedvességtartalom elérése (részletesen: Szabó Márton) A cél elérésének módja, különösen kukoricánál: A növényi szárrész száradását biztosító (száraz időszak) körülmények figyelembe vétele, kihasználása, A száradást elősegítő módszerek alkalmazásával. (aprítás és a renden lévő anyag forgatása) Kukoricaszár begyűjtés korai fajtáknál. MEGOSZ ülés Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16

Bioszárító konzorcium (4). Laboratóriumi szárítási kísérletek Célja: A szárítási hőmérséklet, a kezelésnél alkalmazott hőmennyiség, és a szárítási időtartam hatásának vizsgálata a növényi beltartalomra. A növényi anyagok laboratóriumi, programozott hőterheléséhez, szárításához Laboratóriumi Programozott Modellszárító (LPM) elkészítése (DDKKK, Német B. Makkai G., Szász J., Ollmann Z.). Mérjük: elektromos fűtőtes elektromos munkája - Wbe(t)), a belépő levegő hőmérsékletét - Tbe(t). nedvességtartalmát ηbe(t). áramlási sebessége - vbe(t). Számoljuk: levegő által szállított hőmennyiséget Qbe(t) = c m ΔT MEGOSZ ülés Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16

Bioszárító konzorcium (5). Laboratóriumi szárítási kísérletek Mérjük: a szárítónak a pillanatnyi tömegét (M(t)). a magmennyiség tömeg változását leíró függvényt: m(t). a szárító levegő minta előtti hőmérsékletét Tbe(t), nedvességtartalmát ηbe(t). a mag hőmérsékletét Tmag(t). (termisztorral és infravörös hőmérővel egyidejűleg a mintatérben) a távozó levegő minta utáni hőmérsékletét Tki(t), áramlási sebességét vki(t), nedvességtartalmát ηki(t). MEGOSZ ülés Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16

Bioszárító konzorcium (6). Laboratóriumi szárítási kísérletek A levegő nedvességtartalmának különbségéből, a távozó levegő nyomásából (sűrűségéből), áramlási sebességéből és a cső átmérőből számítható az egységnyi idő alatt távozó levegő tömege, a távozó nedvesség mennyisége és az általa elszállított hőmennyiség Qki(t). A folyamatos adatgyűjtéssel felvesszük az adott mennyiségek időfüggvényeit az első felmelegítő-, a második szárító-, és a harmadik lehűtő szakaszban. Ezek alapján ismerni fogjuk az egyes szakaszokban közölt hőmennyiséget, és nedvesség elvonást. MEGOSZ ülés Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16

Bioszárító konzorcium (7). Laboratóriumi szárítási kísérletek A növényi tápanyag-, és beltartalom jellemzők mérése (Jakab Gábor, Boldizsár Ákos) (PTE) Mindenegyes program során, negyedóránként történő mintavétel biológiai, mikrobiológiai, kémiai elemzését el fogjuk végezni. Ezeket az adatokat össze fogjuk hasonlítani a hőterheléssel. Ebből lehet következtetést levonni a nagyméretű szárító energiatakarékos üzemmódjának kialakítására. MEGOSZ ülés Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16

Köszönöm megtisztelő figyelmüket Dr. Német Béla, tanszékvezető egyetemi docens, PTE Környezetfizika és Lézerspektroszkópia Tanszék DDKKK Innovációs Zrt, Környezetipari Főirány, BioSzárító konzorcium projektvezetője E-mail: bnemet@fizika.ttk.pte.hu Telefon: (72) 501-559 MEGOSZ ülés Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16

Konzorciumi Tanácsülés Hosszúhetény, 2008. november MEGOSZ ülés Fizika, agrárenergetika, számítástechnika 2010.02.16