A biomassza energetikai hasznosítása

Az előadások a következő témára: "A biomassza energetikai hasznosítása"— Előadás másolata:

1 A biomassza energetikai hasznosítása
2008. április 10. Kaszás Csilla

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

3 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.

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

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

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

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

8 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.

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

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

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

12 Lennie kell egy energiaforrásnak odalent!

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

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

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

16 Nedvesség Szárazanyag
Nedvességtartalom Abszolút nedvességtartalom Relatív nedvességtartalom Nedvesség Össztömeg Nedvesség Szárazanyag

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

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

19 Magyarország földterülete művelési ágak szerint 2007, ezer ha

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

21 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. 

22 Erdőgazdálkodás vágáslap

23 Erdészeti biomassza (millió m3/év)

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

25 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.

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

27 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 Fűz 900 35 31 500 11 Energiafű 16 19 200 Összesen 3300 80 700

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

29 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

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

31 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

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

33 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

34 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 % 30 – 45 Fűtőérték 18% nedv.tart.nál MJ/kg 13,5 13 11,5 14,8

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

36 Gabonafélék termésmennyisége

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

38 Szalma betakarításának folyamata
Kombájn Nagybálázó Bálaszállító kocsi Fedett kazal Homlokrakodó Homlokrakodó

39 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

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

41 Kukorica termésmennyisége

42 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

43 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

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

45 Köszönöm a figyelmet