Légköri erőforrások elmélet

Az előadások a következő témára: "Légköri erőforrások elmélet"— Előadás másolata:

1 Légköri erőforrások elmélet
A bioüzemanyagok

2 A bioüzemanyagok jelentősége
előtérbe kerülésük oka: olajválság, krízishelyzet igény a készletek kimerülése ellátásbiztonság üvegházhatású gázok kibocsátásának mérséklése 1975 Brazília bioetanol program 1978 USA bioetanol program 1997 EU energiapolitikai dokumentuma

3 2010-re 5,75% 2020-ra 10% EU Bizottság január re 4,2% 2006-ban előállított 49 millió tonna bioetanol a világ benzinfogyasztásának 2%-a 2006-ban USA és Brazília a termelés 70 %-a 2006-ban előállított 6 millió tonna bioízel az EU a világ termelésének 80 %-a

4 Folyékony biogén energiahordozók
A biogén eredetű energiahordozók nevezéktani problémája Fajtái: alkoholok – olajok, zsírok első generációs biodízel, bioetanol, ETBE, biogáz második generációs bioüzemanyagok hidrogén, metanol, cseppfolyósított biogáz, butanol

5

6 Alkoholok — etanol mint első generációs biohajtóanyag
magas cukortartalmú növényi alapanyagokból (cukor, keményítő) legtöbbször etilalkohol (C2H5OH) v. metilalkohol előállítása történhet: cukor kivonásával és fermentációval, keményítő hidrolízisével és fermentációval, cellulóz hidrolízisével és fermentációval

7

8 Alapanyagok: Cukornövények: cukorrépa, cukornád, melasz, maláta, édescirok Keményítő tartalmú növények: burgonya, kukorica, rozs, búza, zab, rizs, árpa, csicsóka Cellulóz alapanyagú melléktermékek: napraforgóhéj, kukoricacsutka, búzaszalma, fahulladékok, fűfélék

9 Termesztés- technológia Gépesítés További lehetőségek
Éghajlat Termesztés- technológia Gépesítés További lehetőségek Cukorrépa Megfelelő (csapadékmenny. kevés) Korszerű Rendelkezésre áll A termőterület növelése Burgonya Kidolgozott, jó színvonalú Magas színvonalon megoldott Jelenleg főleg nagyüzemi méretekre szabott Kukorica Jó (az aszályos évek kivételével) Magas színvonalú Búza-árpa-rozs-zab Talajerő-utánpótlás növelése; értékesítési gondok megoldása Édes-cirok Kukorica termesztésére alkalmatlan, gyengébb termőképességű talajokon lehetséges. Aránylag kis ráfordítással kinyerhető az alkohol, a visszamaradó növényi rész pedig takarmányként hasznosítható. Jelenleg csak kísérleti jellegű technológia. Rizs A termelés feltételei csak kis területen megoldottak, nagy ráfordítást igényel, így nem versenyképes. A termelés növelésének nincs reális lehetősége

10 Az alkohol előállítása
Cukor esetében: levegőtől elzárt környezetben élesztőgomba segítségével cukorból → alkohol a cefre alkoholtartalma 10–18% többfokozatú desztilláció végeredményeképpen 95–96% molekulaszűrőkkel 99,9% Keményítő és cellulóz esetében: darálás, és a rostok sejtfalak szétroncsolása (pl. gőzölés) a szénhidrát-láncok feldarabolása savas vagy enzimes hidrolízissel (pl. alfa-,béta, glüko-amiláz) → glükóz erjesztés desztillálás

11 Az etanol hátrányai csővezetékben nem szállítható
vízzel könnyen elegyedik jelenlegi motorok esetében max. 20–22%-ig keverhető a benzinbe (kivétel az E85 és az FFV motorok) OECD tanulmány megállapításai (2007. szept.12.): élelmiszer árrobbanás (3 alapanyag kivételével) mindegyik valamivel kevesebb ü.v.h gázt termel, de savanyítja a talajt, sok peszticidet és kemikáliát használ a bioüzemanyag-előállításhoz szükséges nagy mennyiségű fosszilis tüzelőanyag → ahogy drágul az olaj ez is drágább lesz

12

13 Alkoholok — biobutanol mint második generációs biohajtóanyag
butanol, (butil-alkohol), C4H5OH alapanyaga megegyezik az etanollal kedvező kémiai és fizikai tulajdonságok: nem elegyedik vízzel magasabb energiatartalom nagyobb arányban keverhető, de magában is használható A butanol hátránya: még nincs: – nagy mennyiségű, olcsó enzim és – lignocellulóz → glükóz olcsó biotechnológiai eljárás szükséges nyersanyagköltsége 30%-kal drágább, mint az elsőgenerációs etanolé

14

15

16 Olajok – biodízel mint első generációs biohajtóanyag
Alapagyagok: olajosnövényekből, (repce, napraforgó, pálmamag, szójabab stb.) egyéb nyersanyagok (használt étolaj, állati zsíradék) az olajokat mono-alkoholllal (metanol, etanol) átészterezik →biodízel → motorhajtóanyag, fűtőolaj (fűtőértéke: 36,4-43,6 MJ/kg) Jellemzői – hátrányai: magas viszkozitás viszonylag rossz kémiai stabilitás → kokszképződés, dugulás

17 Olajok –BTL (biomass-to-liquid) mint második generációs biohajtóanyag
a B20-as üzemanyag bármelyik dízelmotorba használható → nincs teljesítményromlás (magasabb bekeverési arány↔modern dízelautók) előállítási költsége még mindig túl magas (No.-ban 1l/88€cent ez u.a., mint a hagyományos dízel adókkal együtt) Olajok –BTL (biomass-to-liquid) mint második generációs biohajtóanyag biodízel lignocellulózból a Fischer-Tropsch-eljárással nyersanyagköltsége jelenleg 70%-kal magasabb, mint az első generációs biodízelé

18

19 Biodízel algából – (USA)
a hagyományos költségekkel szemben, a gyári szükségletek is kisebbek kevesebb gondot kell fordítani a vízelvezetésre sokkal gyorsabb a folyamat az összköltség akár 40%-kal is csökkenthető a meglévő bioüzemanyag-infrastruktúra tökéletesen megfelel az eljárásnak az alga nagy mennyiségben áll rendelkezésre, (óceánok, folyók, tavakról) a növény olaj/hektár produkciója pedig szor több mint a szójababé az eljárás vége szennyvízmentes KÍSÉRLETI FÁZISBAN VAN!!!

20 A bioüzemanyagok jelentősége Mo
A bioüzemanyagok jelentősége Mo.-on, felhasználásuk mellett szóló érvek 1) A közlekedésből származó üvegházi gázkibocsátás és egyéb légszennyező anyagok csökkentése Közlekedés hatása: Érintett üvegházgázok: CO2, N2O, CH4, Jelentősebb légszennyezőanyagok: SO2, NOx, szilárd és illékony szerves anyag Legfontosabb üvegházgáz: CO2 az etanol segíti az üzemanyag tökéletesebb elégetését (10%) → CO % a dízel, biodízel esetében nincs ilyen hatás a dízelüzemű járművek alacsonyabb üzemanyag felhasználása → kb.33% kevesebb CO2 kibocsátás (etanol gyártás → USA, CO2 többlet)

21 45,4% 11,5% Forrás:Energiapolitikai füzetek XIV. szám 21,1%

22 SO2 → talajsavanyodás, savas esők
Egyéb üvegházgázok: CH4 → (2005: 1,35 ezer tonna) → CO2 egyenértéke 21 N2O → (2005: 1,37 ezer tonna) → CO2 egyenértéke 310 → 849,4 ezer tonna → tökéletesebb égés → kevesebb CO2 SO2 → talajsavanyodás, savas esők 1990: 16 ezer t → 2005: 2 ezer t a közlekedés a kibocsátásért 1,5%-ban felelős

23 Forrás:Energiapolitikai füzetek XIV. szám
 20% Forrás:Energiapolitikai füzetek XIV. szám Jelentős légszennyező anyag: NOx élettani hatásai: légúti irritáció, asztma és hörghurut a bioüzemanyagokkal történő helyettesítés → áltlagosan 10–20%-kal növeli meg az NOx kibocsátást 66,4%

24 Forrás:Energiapolitikai füzetek XIV. szám
 25% Forrás:Energiapolitikai füzetek XIV. szám Jelentős légszennyező: szilárdanyag-kibocsátás szilárdanyag élettani hatásai: rákkeltő, tüdőbántalmak, szilikózis, oxigénhiány → szívbántalmak stb. szilárdanyag kibocsátás a elsősorban a dízelüzemű motorokból származik a csökkenés mértéke függ a keverési aránytól (B20-as 20–40%, B100-as 90% → CH4 esetében is !!!)

25 Forrás:Energiapolitikai füzetek XIV. szám
Jelentős légszennyező: CO élettani hatásai: gátolja a szervezet oxigénfelvételét 10 %-os etanol bekeverés 25–30% 20 %-os biodízel bekeverés 16–17% 80%

26 Forrás:Energiapolitikai füzetek XIV. szám
Összességében: a bioetanol teljes életciklusra vonatkozó CO2 és az üvegházgázok kibocsátása fele a benzinének a biodízel üvegházgáz-kibocsátása negyede a benzinének a bioüzemanyagok használata üvegházgázokra nézve kedvező NOx kibocsátás nő COés a szilárdanyag jelentősen csökken

27 A bioüzemanyagok jelentősége Mo
A bioüzemanyagok jelentősége Mo.-on, felhasználásuk mellett szóló érvek 2) Kőolajtól való függőség csökkentése, ellátásbiztonság javítása 2020-ra vonatkozó stratégia alapján, legoptimálisabb esetben: Benzin felhasználás 60–65 PJ → max. 50% bioetanolból, -butanol Gázolaj felhasználás 100–110 PJ → helyettesítésénél 10–20% fedezhető biodízelből, BTL-ből Forrás:Energiapolitikai füzetek XIV. szám

28 A bioüzemanyagok jelentősége Mo
A bioüzemanyagok jelentősége Mo.-on, felhasználásuk mellett szóló érvek 3) A mezőgazdaság gondjainak orvoslása, vidékfejlesztés Az agrárszektorra vonatkozó legfontosabb kérdések: értékesítési gondok (a jó években) a gazdák számára alapanyaghiány (a rossz években) a bioüzemek számára intervenciós felvásárlás tervezett megszüntetése Melléktermékek sorsa, helyzete

29 Néhány kérdés a bioüzemanyagokkal kapcsolatban
A biomassza legoptimálisabb energetikai célú hasznosí-tása az üvegházhatású gázkibocsátás mérséklésére üzemanyaggyártás ↔ égetés Tiszta bio-termékek (pl. E85) megjelenése az üzema-nyagpiacon

30

31

32

33

34

35

36

37 A MOL-Nyrt ban tendert írt ki melynek értelmében tonna/év biodízelt vásárol fel, 2007 novemberétől 5-7 éves szerződések alapján. Ezen biodízel mennyiség bekeverésével a MOL által forgalmazott gázolajban a biodízel komponens aránya eléri a 4,4%-ot, így teljesíthetővé válik az Európai Uniónak tett magyar vállalás.

38 Gazdasági előnyök Környezeti előnyök
– megújuló energiaforrás, rendszeres és biztos termelés, – általában olcsóbb, mint a fosszilis üzemanyagok, – rövid távon is profitot termel, – magas termésátlag, – hagyományok, – a mezőgazdaság prioritása, – a termelés és hasznosítás területileg integrálható, – a kapcsolódó iparágakra (vegyipar, mezőgazdasági gépgyártás, stb.) gyakorolt pozitív hatás, – vidékfejlesztés Környezeti előnyök – csökkenő közlekedési eredetű károsanyag-emisszió – a városi levegőminőség javulása

39 Hátrányok – rosszabb kémiai stabilitás, mint a fosszilis eredetűeké
– koksz képződés – tárolási gondok – Előállítási költsége magas – No-ban 1 liter biodízel előállítása 88 € cent – A BTL 70%-kal magasabb, mint a biodízelé – termelése korlátozott – vetésforgó – motorok átalakítása szükséges, – konkurrencia más energiaforrásokkal – hiányzik a megfelelő kormányzati támogatottság, – ismertsége viszonylag alacsony, – NOx-, esetenként a CO-kibocsátás magas