HULLADÉKOK ENERGETIKAI ÉS BIOLÓGIAI HASZNOSÍTÁSA
8.1
A biomassza energetikai hasznosítása Németországban – villamos áram, hő és üzemanyag biomasszából Tárgyszavak: biomassza; energiatermelés; fűtés; hulladékhasznosítás; Németország; hő; üzemanyag.
A bioenergia hasznosításának jelenlegi helyzete Németországban 2004-ben Németország primerenergia-szükségletének már 2,27%át bioenergia felhasználásával elégítették ki. Abban az évben a német bioenergia-ágazat évi forgalmának értéke 3,5 milliárd eurót tett ki, az ágazatban a beruházások értéke 1,8 milliárd euró volt (1. ábra). vízenergia
2003 2004
geotermikus energia napenergia napelemek szélenergia bioenergia 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
euró
1. ábra A megújuló energiát termelő berendezésekre fordított beruházások volumene Németországban 2003-ban és 2004-ben
A bioenergia ideális eszköz új munkahelyek megteremtéséhez és a konjunktúra felpörgetéséhez is: 2004-ben közvetlenül és közvetve mintegy 50 000 munkahelyet biztosított, mégpedig elsősorban a strukturális szempontból kedvezőtlen helyzetű elmaradott körzetekben. A bioenergia tehát mindenekelőtt az ország mezőgazdasága és erdőgazdálkodása számára gyümölcsöző hatású, új jövedelemszerzési és foglalkoztatási lehetőségeket nyújt, fokozza a belföldi termelést, csökkenti az árfelhajtó és válságra hajlamos nemzetközi energiapiacoktól való függőséget, továbbá piaci és technológiai vezető szerep megszerzése révén kedvező lehetőségeket teremt az exportpiacokon.
A bioenergia sokoldalú alkalmazási lehetőségei A bioenergia döntő előnye a sokoldalúság, a rugalmasság, valamint a hatalmas, ma még kihasználatlan biomassza-potenciál a mezőgazdaságban, az erdészetben és a hulladékgazdálkodásban. A biomassza legkülönbözőbb típusai számos újszerű technológia révén rugalmasan, tárolhatóan és mindig rendelkezésre álló formában tudnak minden energiaigényt kielégíteni. A biomassza alkalmas áram és hőtermelésre, de gépjárművek alternatív bioüzemanyagaként is felhasználható. A bioenergetikai technológiák a legkülönbözőbb teljesítményszintek igényeit képesek kielégíteni, tehát fedezni lehet abból valamennyi potenciális felhasználói csoport sajátos igényeit. A bioenergia szerepe a hőellátás piacán A magánháztartások számára, azok nagyságától függően hőellátás céljaira korszerű fatüzelésű berendezések állnak rendelkezésre. Külön ki kell emelni az új megoldású fapellettel működtetett fűtőrendszereket, amelyek kezelési és üzemeltetési kényelem szempontjából semmiben sem maradnak el az olaj- és gáztüzeléstől, ugyanakkor szén-dioxidsemleges és környezetkímélő energiatermelést valósítanak meg. Hasonló előnyöket biztosítanak az aprított fát és a fahasábokat felhasználó automatikus, ill. kézi adagolású fatüzelésű berendezések. Az 1999-ben kezdődő piaci fejlődés eredményeként 2004-ig már 28 000 fapellettüzelésű berendezést helyeztek üzembe. Ezek száma 2006-ban eléri az 50 000-et. A felhasználók igényeinek kielégítési feltételeit is megteremtették: 2005 végéig a fapellet-termelő kapacitás elérte az évi 300 000 t-t (2. ábra). Németországban már 300 fapellet-forgalmazó vállalkozás tevékenykedik. Várható, hogy a fapellet termelésével, forgalmazásával és a kap-
csolódó berendezések gyártásával foglakozó vállalatok decentralizált ellátási hálózata egyre sűrűbb lesz. Jelenleg azonban a piacon még mindig a hagyományos fatüzelésű berendezéseké (cserépkályhák, nyitott kandallók, fatüzelésű kályhák és központi fűtések) a vezető szerep, amelyeknek becsült összteljesítménye mintegy 50 000 MW. A kis tüzelőegységek száma kb. 9 millió. Ezeket a berendezéseket legtöbb esetben nem annyira a háztartások teljes hőellátására, mint inkább kiegészítő fűtésre használják, azonban az aprított fa fontos, nélkülözhetetlen piacát jelentik. 40 000 35 000 30 000 25 000 db 20 000 15 000 10 000 5 000 0 1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
(előrejelzés)
2. ábra A fapelletel fűtött berendezések számának alakulása Németországban Távlatilag szalma- és gabonatüzelésű berendezések is rendelkezésre állhatnak, ma még azonban fontos feladat a berendezések levegőtisztaságot kielégítő megoldásainak optimálása. A hőellátás további fontos piaci területét jelentik a biomassza-tüzelő rendszerek, amelyek elsősorban erdei fát fogyasztanak. Jelenleg országosan a 500 kW-nál nagyobb teljesítményű biomassza-tüzelő berendezésekből 1100 van üzemben. Ezek a fűtőberendezések környezetkímélő módon termelik folyamatosan a hőt a kis körzeti fűtőhálózatok számára. Mindent egybevetve a biomasszára épülő hőtermelés részaránya 2004-ben 3,9% volt a teljes hőtermelésen belül. A bioenergia szerepe a villamosenergia-termelésben A bioenergia számára a közellátásban, az iparban és a kézműiparban is sokoldalú felhasználási lehetőség kínálkozik: a biogáz-berendezések és a bioenergetikai (fűtő) erőművek alkalmasak villamos áram és
távhő egyidejű termelésére. A bioenergiából termelt villamos áramot a nyilvános hálózatba táplálják, a hőt kommunális célokra, pl. iskolák, óvodák, tanácsházak, időseket ellátó otthonok, uszodák, templomok vagy távfűtőhálózatok révén új lakótelepek hőellátására lehet hasznosítani. A kombinált erőművek energiahordozóiként faforgács és -fahulladék, energianövények és mezőgazdasági hulladékok használhatók fel. A biogázberendezések energiahordozói mezőgazdasági trágya, mezőgazdasági energianövények, valamint biogén hulladékok lehetnek. A távfűtőrendszerek villamos energiát és hőt termelő erőgéprendszereit biodízellel és növényi olajokkal lehet üzemeltetni. Németországban már 2300 biogáz-berendezés üzemel, ezek teljes kapacitása 430 MW. A megújuló energiákra vonatkozó törvény kedvező piaci hatásának eredményeként ebben az ágazatban várhatóan dinamikus lesz a fejlődés. 2006 végéig az új berendezések létesítése és a meglévők kapacitásának bővítése révén a telepített teljesítmény az előrejelzések szerint eléri a 600–800 MW-ot. 2005 elején 120 helyhez kötött (elsősorban fatüzelésű) és a villamosenergia-hálózatra dolgozó biomassza-berendezés üzemben Németországban, ezek összteljesítménye 720 MW volt. Sok ilyen berendezést fahulladékkal üzemeltettek. A megújuló energiára vonatkozó törvény eredményeként távlatilag arra lehet számítani, hogy az új létesítményekben elsősorban természetes erdei füvet használnak majd, és ezekben a berendezésekben kombinált hő- és villamosenergia-termelést folytatnak majd. Kívánatos lenne, ha intenzív kutatási és fejlesztési tevékenység eredményeként, valamint az EU ösztönzésére a különböző innovatív megoldásokat, pl. a faelgázosító berendezéseket, Stirling-motorokat stb. is hasznosítanák. A növényolajjal és biodízellel üzemeltetett körzeti fűtőerőművek 2004 végéig meglehetősen alárendelt szerepet játszottak a biomasszára épülő villamosenergia-termelésben. Az országban mindössze 160 ilyen berendezés volt üzemben, összesen 12 MW installált teljesítménnyel. Azonban ezen a területen is számítani lehet arra, hogy a megújulóenergia-törvény hatására a piac dinamikus fejlődésnek indul, és a berendezések optimálására is sor kerül. Mindent egybevetve 2004-ben a biomasszából termelt villamos energia részaránya Németország villamosenergia-piacán 1,6%-ot tett ki. A bioenergia az üzemanyagok piacán A biomassza alternativ bioüzemanyag formájában a közlekedésben is hasznosítható, de sokoldalú lehetőségek kínálkoznak a magánháztar-
tásokban, az önkormányzatoknál és az iparban is. Már ma személygépkocsikat és haszonjárműveket is lehet biodízellel és biometanollal üzemeltetni. A jövőben ehhez további lehetőségként még a növényolaj, a biogáz és a szintetikus bioüzemanyag társul (3. ábra). 2 000 000 értékesítés
1 800 000
termelési kapacitás
1 600 000
kapacitás, t
1 400 000 1 200 000 1 000 000 800 000 600 000 400 000 200 000 2005*
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1991
0
*becslés
3. ábra A biodízel-üzemanyag piacának alakulása 1991 és 2005 között Biodízel például tiszta formában, ill. 5%-os mennyiségben a hagyományos dízelüzemanyaghoz hozzákeverve az erre engedélyezett gépjárműtípusokban használható. Az elmúlt 10 évben a németországi biodízelpiac fejlődése valóságos sikertörténet: 2004 végén a biodízeltermelő kapacitás elérte az 1,1 millió t/év, 2005 végén 1,5 millió t/év értéket. 2006 végére 2 millió t/év termelési kapacitásra lehet számítani. A német biodízelt belföldi repcéből állítják elő. Az országban a repcetermesztési terület nagysága 2004-ben már 1 millió hektárt tett ki. Hasonló piaci fejlődés várható az elkövetkező években a bioetanol területén. A bioetanol a belföldön termelt gabonából (búza, rozs) és cukorrépából állítható elő, és 5, ill. 10% arányban adalékolható az ásványi eredetű benzinhez. Németországban 2005-ben kerültek piacra az első ún. rugalmas üzemanyag-fogyasztású gépkocsik (flexible-fuel-cars), amelyekbe hagyományos benzint vagy akár 85%-ban bioetanolt lehet tankolni. Németország bioetanol-termelési kapacitása 2005-ben elérte az
500 000 t-át, és az elkövetkező években további fejlesztésekre lehet számítani. A növényolajak, a biogáz és a szintetikus bioüzemanyagok gépjárművekben való felhasználásának piaci jelentősége ma még szerény, az elkövetkező évek intenzív kutatási és fejlesztési munkái azonban a piac kiépülésére, valamint további reményteljes változatok bevezetésére nyújtanak lehetőséget. Mindent egybevetve 2004-ben a biomasszából előállított üzemanyag részesedése az ország teljes üzemanyag-termelésében már 1,6% volt. A 4. ábrán a megújuló energiafajtákból előállított energia mennyisége látható fajtánként (villamos áram, hő és üzemanyag) a 2003-as és 2004-es évekre megadva.
25 000
szélenergia 21 000
vízenergia biomassza
9356
napelemek
villamos áram összes: 55 856 GWh; részesedés a villamosáram-ellátásból: kb. 9,3%
500
57 997
biomassza 2596
napenergia
hőtermelés összes: 62 149 GWh; részesedés a tüzelőanyag-ellátásból: kb. 4,2%
1556
geotermikus
10 626
biodízel
üzemanyagok összesen: 10 879 GWh; részesedés az üzemanyag-ellátásból: kb. 1,6%
253
bioetanol
0
5 000
10 000 15 000 20 000 25 000 30 000 35 000 40 000 45 000 50 000 55 000 60 000 65 000
GWh 2003
növekedés 2003-2004
4. ábra A megújuló energiafajtákból előállított energia mennyiségének növekedése 2003 és 2004 között
A bioenergia piaci lehetőségeinek várható alakulása A jelenlegi piaci helyzet az ágazat dinamikus fejlődésének még csak a kezdete. A politikai és gazdasági körülmények továbbra is kedvező
alakulása esetén lehetőség van arra, hogy a primerenergia-ellátásban a bioenergia piaci részesedése 2020-ig elérheti a legalább a 10%-ot, figyelembe véve a sokoldalú kihasználatlan biomassza-potenciált ez az érték 2030-ig akár 15% fölé is emelhető. Amennyiben a piac alakulása ilyen kedvező lesz, akkor 2030-ig az ágazatban mintegy 150 000 új munkahely létesülhet. A bioenergia a teljes termelési rendszerében (berendezések gyártása, biomassza-termelés, üzemeltetés) a jelenlegi energiahordozóknál több munkahelyet igényel, különösen a mezőgazdaságban és az erdőgazdálkodásban. Mindenekelőtt a vidék fejlődéséhez fog hozzájárulni, tehát az ágazat fejlesztése az aktív regionális és strukturális politika eszköze is. Az illetékes minisztérium véleménye szerint 2030-ig az energetikai célokat szolgáló biomassza termelési területe a mezőgazdaságban elérheti a 4,4 millió hektárt. Ezen túlmenően a bioenergia jelentős mértékben hozzájárulhat a környezetvédelemhez is: ún. szén-dioxid-semlegessége következtében alkalmazása 2020-ig 120 millió t szén-dioxid-emisszió elkerülésére nyújt lehetőséget. A biogáz-berendezésekben a trágya hasznosítása révén 2020-ig 14 millió t metán megtakarítását biztosíthatja. A nagyra törő célok elérése érdekében azonban közép- és hosszú távon feltétlenül szükség van a megbízható gazdaságpolitikai keretfeltételek megteremtésére. Feltétlenül tovább kell fejleszteni a villamosenergia-piacon a megújulóenergia-törvény előírásait. A közlekedésben 2009 után is folyamatosan kedvezményben kell részesíteni az ásványolaj-származékokkal szemben a bioüzemanyagokat, politikailag támogatni kell a hőtermelés terén a bioenergia újszerű megoldásait. Kiemelkedően fontos a bioenergetikai kutatás és fejlesztés kiterjesztése. A termelés teljes területén gondoskodni kell a bioenergia optimálási potenciáljáról, és be kell vezetni a piacon az innovatív bioenergia-technológiákat, valamint módszereket. Megfelelő feltételek megteremtésével kedvező lehetőségeket lehet biztosítani a technológia és a piac exporttörekvései számára. Összeállította: Dr. Barna Györgyné Geisen, B.: Energieversorgung der Zukunft – Strom, Wärme und Kraftstoffe aus Biomasse. = Müll und Abfall, 37. k. 11. sz. 2005. p. 548–551. Biomasse: Markt im Umbruch. = Recycling Magazin, 60. k. 4. sz. 2005. p. 14–15. Pramanik, T.; Tripathi, S.: Biodiesel: clean fuel of the future. = Hydrocarbon Processing, 84. k. 2. sz. 2005. p. 49–54.
