BIOMASSZA TÜZELÉSEKrizsa Teréz

Műszaki Menedszer MsC2010

MI A BIOMASSZA? 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 (emberek, állatok, feldolgozó iparok stb.) összes biológiai eredetű terméke, hulladéka, mellékterméke.

növényi biomassza (fitomassza); állati biomassza (zoomassza)Környezetvédelmi Lexikon

A termelési-felhasználási láncban elfoglalt helyük alapján a biomassza lehet: elsődleges, másodlagos, harmadlagos

A biomassza hasznosításának fő iránya: - élelmiszertermelés, - takarmányozás,

- energetikai hasznosítás (eltüzelés, brikettálás, pirolizálás, gázosítás, biogázelőállítás)

- agráripari termékek alapanyaggyártása

A BIOMASSZA TÖRTÉNETE

17. századig a biomassza volt az egyetlen hőforrás a Napon kívül

Az ipari forradalom elején a fát felváltotta a szén.

A korszerű nagyüzemi biomassza tüzelési rendszerek széles körben elterjedtek technológiák kifejlesztése azonban megtorpant

A megújuló energiaforrásokat hasznosító technológiák újbóli előtérbe kerülésének, fejlesztésének oka:

- az egyre nagyobb gondot okozó környezetvédelmi problémák

- Nyugat-Európában termelésből kivont termőterületek hasznosítása és a falusi lakosság helyben tartása

SZILÁRD BIOMASSZA ENERGETIKAI HASZNOSÍTÁSA

Hazánkban is egyre nagyobb hangsúlyt kap a biomassza energetikai hasznosítása.

Energetikai szempontból a szilárd biomasszák csoportosítása:

AZ ELTÜZELHETŐ BIOMASSZÁK

ERDÉSZETI HULLADÉKOK a bruttó termelés ~20%-a hulladék A hazai erdőállomány átlaghozama fafajtáktól függően:

3-5 t/ha/év ennek ~25%-a (0,75-1,25 t/ha/év) begyűjtési okok miatt a vágástéren marad ez faapríték formájában juthat el a hasznosítási helyre(Ez egy 10 000 ha-os erdészet esetében tehát 7,5-12,5 ezer t/év)

Átlagosan 10 MJ/kg-os fűtőértékkel számolva ez a mennyiség 2-3 MWth csúcsteljesítményű fűtési rendszer üzemeltetésére elegendő.

TERMESZTETT ENERGIANÖVÉNYEK Nemzeti Megújuló Stratégia (megújuló energia felhasználásra

vonatkozó célok) mezőgazdasági struktúraváltást igényel (energetikai célú növénytermesztés)

a jelenleg is megtermelődő, de még nem hasznosított nyersanyagok energetikai célú felhasználása után mekkora szántóföldi területet kell az energetikai célú növénytermesztésbe bevonni

MEZŐGAZDASÁGI HULLADÉKOK Termesztés során keletkező hulladék:

- a termesztett növények szára (szalma, kukoricaszár) - kertészeti nyesedékek

Ipari feldolgozás folyamán: a maghéj, ocsú és az olajpogácsa

A kalászosok szalmájának hozama: 2,5- 4 t/ha/év, a kukorica szár hozama: ~3,5 t/ha/év ez a mennyiség bálázva juthat el a hasznosítás helyére. (Ez egy 1000 ha-os szántóföldről 2500-4000 t/év)

Átlagosan 14,8 MJ/kg-os fűtőértékkel számolva ez a mennyiség egy ~1-1,5 MWth csúcsteljesítményű fűtési rendszer üzemeltetésére elegendő.

A BIOMASSZA ELTÜZELÉSE

A szilárd tüzelőanyag éghető és meddő részből áll.

- éghető részek: C, H, S, P

- nem éghető rész: O, N, a nedvességtartalom (H2O) és a

hamu (ásványi anyagok)

A biomassza égése során égési szakaszok különíthetők el:

< 100oC szárad (nedvességtartalom különválik) 100oC< <200oC molekulák hasadása – gázképződés 225oC< megkezdődik a folyamatos égés 260oC< exoterm folyamat 1000oC körül az összes gáz már elég

A tüzelés veszteségei: - Füstgázzal távozó hőenergia - A tökéletlen égés miatti veszteség - A visszamaradt anyagok miatti veszteség

TECHNOLÓGIÁK CSOPORTOSÍTÁSA:

Közvetlen égetés (kazán):• kondenzációs villamosenergia-termelés,• kapcsolt villamosenergia-termelés,

– ellennyomású gőzturbinával megvalósítva,– elvételes kondenzációs gőzturbinával megvalósítva,

• hőtermelés, 

Tüzelőanyag átalakítás:• üzemanyaggyártás (bioetanol üzemek),• fizikai eljárással történő átalakítás:

– elgázosítás (gázmotoros hasznosítás),– pirolízis (dízelmotoros hasznosítás)

• biológiai eljárással történő átalakítás– biogáz üzemek (mezőgazdasági hulladékok gázmotoros hasznosítása)– szennyvíztisztító üzemek (gázmotoros hasznosítás)– hulladéklerakók (gázmotoros hasznosítás)

fűtési célú felhasználása villamosenergia-termelés támogatás nélkül megvalósítható villamos energia-ár támogatása

+ egyéb támogatási formák

terjedésének akadálya: a gazdaságosság, a minimum hatásfokok előírása

A minimum hatásfok előírása segíti: elavult, rossz hatásfokú villamosenergia-termelés ne legyen

megengedve a megnövekedett beruházási költség a gazdaságosságot rontja

A tiszta biomassza tüzelésre jelenleg előírt 30%-os hatásfokérték biztosan csak hőkiadással együtt érhető el.

A hőigények vizsgálata fontos a biomassza tüzelésű erőművek telepítési helyének kiválasztásában!

BIOMASSZA TÜZELÉSŰ PROJEKTEK TERVEZÉSI FELTÉTELEI:

minél nagyobb földterület áll rendelkezésre, úgy nő a rendelkezésre álló tüzelőanyag, és a hozzá rendelhető tüzelési teljesítmény

Tüzelőanyagokkal szembeni követelmények:- minél alacsonyabb nedvességtartalom (magas

fűtőérték) - alacsony szennyező-anyagtartalom (kén, klór, fluor,

nitrogén) - minél kisebb méret, hogy a reakció könnyebben

lejátszódjon

A biomasszából tüzeléssel történő villamosenergia-termelés víz-gőz körfolyamatot jelent. (legnagyobb költségű a kazán)

Energetikai beruházások gazdaságosságára a tüzelőanyag árának kiemelten meghatározó szerepe van.

A grafikon a becsült és megvalósult kulcsrakész erőművek adatai alapján készült.

JAVASOLT TÜZELÉSI TECHNOLÓGIÁK:

Tüzeléstechnikai szempontból: rostélyos tüzelés A rendelkezésre álló tüzelőanyag minőségétől

függően: fluidágyas kazán - drága technológia A tervezettől eltérő minőségű és méretű biomasszák

eltüzelésére: hidraulikus adagolóval ellátott mozgó rostély tüzelés

BIOMASSZA ALAPÚ HŐENERGIA-TERMELÉS„A biomassza alapú hőenergia-termelésnek elsősorban a földgáz alapú hőenergia-termelés kiváltásában lehet létjogosultsága.” A Magyar Villamos Művek közleményei

Új távhőrendszerek megvalósításához:

lakosság gazdasági szerepvállalása / jelentős támogatások

Sok esetben tartalék kazánként megmaradtak a régi földgáz kazánok (több önkormányzat működtet 300-500 lakásos távhőrendszert elavult kazánnal) biomassza tüzelésű kazánokra cserélik (ezen városok a biomassza forráshoz közel találhatók)

Ilyen projektek tervezése esetén a következőkre kell figyelni: a berendezés teljesítményét úgy kell megválasztani, hogy az minél nagyobb

kihasználtsággal legyen üzemeltethető oda kell telepíteni, ahol a drágán termelő (földgáz tüzelésű) berendezést lehet

kiváltani

a CO2-kibocsátás csökkenéséből származó plusz bevételi források legyenek

SZILÁRD BIOMASSZÁT HASZNOSÍTÓ PROJEKT PARAMÉTEREI:

kisebb teljesítményű (~3-5 MWth) kazán biomassza tüzelőanyag igénye lokálisan fedezhető, a tüzelőanyag-ellátásnál logisztikai problémák nem lehetnek

a beruházási költség viszonylag alacsony (500 millió HUF alatt) a gázalapú hőszolgáltatás hődíjánál 20%-kal alacsonyabb hődíj a megvalósítás időtartama: ~1-1,5 év a beruházás önrésze: 5 éves hiteltörlesztés mellett, (gázalapú

hőszolgáltatás díjánál 20%-kal alacsonyabb hődíj esetén s, az egész éves hőfogyasztás függvényében) 5-8 év alatt megtérül

a javasolt teljesítménynagyság alkalmas kisebb városok meglévő távhőrendszerének korszerűsítésére, fafeldolgozó üzemek vagy ipari parkok központosított hőellátására

A BIOMASSZA-POTENCIÁL KIHASZNÁLATLANSÁGA

MTA Megújuló Energetikai Technológiák Albizottságának számításai szerint a hazai teljes biomassza-potenciál mintegy 204-328 PJ/év (2006-ban a biomasszából előállított energia 46 PJ volt) 2015-re elérheti a 4500 GWh-t, 2020-ra pedig a 6000 GWh-t

A biomasszából előállított villamos energia értékesített mennyisége az egy évvel korábbihoz képest 11%-kal (81 GWh-val) emelkedett. Bakonyi Bioenergia Kft. 27%-kal Borsodi Hőerőmű 11,5%-kal Bakonyi Erőmű értékesítése 21%-kal

ELÉGETJÜK AZ ERDŐKET?

Természetvédők, lakossági bejelentés egészséges, jó minőségű fák erőművekbe szállítása

2 millió hektár erdő élőfa készlete 340 millió köbméterAz éves fanövekmény 13 millió köbméter, ebből viszont évente csak közel 7 millió köbméter kitermelés (1,1 millió köbméter faanyag jut az erőművekbe) gyarapodik a faállomány.

„El szeretném oszlatni azt a tévhitet, hogy az erdészetek a bútorgyártásra alkalmas faanyagot adnák el a biomassza-tüzelésű erőműveknek. Szívesen értékesítenénk a fát a faiparnak is, de nincs rá kereslet.” Mizik András (az Ipoly Erdő Zrt. innovációs és kereskedelmi főmunkatársa)

Szőnyi János, a Mecseki Erdészeti Zrt. vezérigazgató-helyettese: ”piac szabályozza ezt a problémát”

ÖSSZESSÉGÉBEN MEGÁLLAPÍTHATÓ:

A biomassza energetikai hasznosítása egy összetett mező/erdőgazdasági, jogi-

pénzügyi-műszaki feladat, meglehetősen hosszadalmas időtartammal.

KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!

Forrás:

A Magyar Villamos Művek közleményei www.energiacentrum.com www.biomasszaeromuvek.hu www.muszakilapok.hu www.umvp.eu www.nyf.hu www.eh.gov.hu