a legnagyobb jelentősége a biomasszának van, melynek mennyisége évente 3,5 millió tonna olajjal egyenértékű (Mto OE),

MEGÚJULÓ ENERGIAFORRÁSOK MAGYARORSZÁGON

Megújuló energiaforrások

2 fejezet

Magyarországon Magyarországon a megújuló energiaforrások különböző formáinak lehetőségei az ország földrajzi és éghajlati viszonyai által lényegében meghatározottak: •

a legnagyobb jelentősége a biomasszának van, melynek mennyisége évente 3,5 millió tonna olajjal egyenértékű (Mto OE),

•

kevesebb a geotermikus energia, melynek mennyisége 0,2 Mto OE, és

•

a napenergia közvetlen hasznosításával kb. 0,05 Mto OE hasznosítható.

•

a víz- és szél-energia mennyisége jelentéktelenebb.

A következőkben a jelentősebb megújuló energiaforrások magyarországi helyzetével kapcsolatos rövid áttekintést adunk, bemutatva a kérdés megítélésének sokrétűségét anélkül, hogy az alkalmazás műszaki-ökonómiai kérdéseit részletesen taglalnánk.

A biomassza a napenergia energiacélú közvetett hasznosítása a biológiai jelenségek tudatos Biomassza, mint alkalmazásával. A mező- és erdőgazdasági energiaforrás termelés tulajdonképpen a napenergia transzformációja: a Föld felszínére érkező napenergiát a növényi klorofil kémiai energiává alakítja át, amely táplálék, élelem, nyersanyag, energiaforrás, stb. A jelenlegi energiaforrásaink (szén, kőolaj, földgáz) is az évmilliókkal ezelőtt földre érkezett napenergia biológiailag megkötött és tárolt alakja. A MTA egyik vizsgálata szerint az egyéb célra már nem hasznosítható melléktermék évi mennyisége 277x1016 Joule, amelyet potenciális energiaforrásnak is lehet megcélozni. A biomassza fogalom alatt •

a szárazföldön és vízben található, összes élő és nemrég elhalt szervezetek (mikroorganizmusok, növények, állatok) tömegét,

•

a mikrobiológiai iparok termékeit,

•

a transzformáció után (ember, állat, feldolgozó iparok) keletkező valamennyi biológiai eredetű terméket, hulladékot kell érteni.

15


(Maga az ember is biológiai tömeg, azaz biomassza, nem tartozik bele a biomassza rendszerezésbe, - de az ember által termelt melléktermék már igen.) A biomassza keletkezése alapján: •

elsődleges biomassza: a természetes vegetáció (mezőgazdasági növények, erdő, rét, legelő, kertészeti növények, a vízben élő növények),

•

másodlagos biomassza: állatvilág, illetve az állattenyésztés fő- és melléktermékei, hulladékai;

•

harmadlagos biomassza: a feldolgozó iparok gyártási mellékterméke, az emberi életműködés mellékterméke.

A biomasszából előállítható termékek, a mindennapi szóhasználatban: élelmiszer, takarmány, ipari alapanyag, energiahordozó, szerves trágya, növényi tápanyag, stb. Magyarország földrajzi és éghajlati adottságai mellett a különböző megújuló energiaforrások között legnagyobb jelentősége a biomasszának van. De a biomassza hasznosítása nemcsak energetikai, hanem környezetvédelmi, piac és vidéki munkahelyteremtés szempontjából egyaránt előnyös lehetőség Magyarország számára. A megújuló energiaforrások felhasználásában ill. termelésében a mező- és erdőgazdaság játsszák a legnagyobb szerepet, de a különböző megújuló energiaforrások közül döntően elsősorban a biomassza termelésében és felhasználásában. A biomassza energetikai hasznosításában sajátos helyzet, hogy Magyarország adottságai kitűnőek, ugyanakkor a széleskörű elterjedéséről, és néhány elkötelezett szakember kivételével az elterjesztéssel kapcsolatos komoly erőfeszítésekről évek óta nem lehet beszámolni. Ez a helyzet annál inkább elgondolkoztató, mert a világon talán legnagyobb sikerrel a szomszédos Ausztriában tették meg a legnagyobb lépést a biomassza energetikai hasznosításának gyakorlati alkalmazására. A magyar nemzetgazdaság és ezen belül az agrártermelés energia-felhasználása illetve energiaigényessége a második világháborút követő évtizedek folyamán gyors ütemben emelkedett. Újonnan felmerülő igényként fogalmazható meg az agrártermelésen belül az élelmiszer termelés várható súlyának csökkenése következtében a racionális földhasználat, mező-gazdasági foglalkoztatottság és az ökológiai egyensúly fenntartása érdekében az agrárgazdaság ipari alapanyag, így energiahordozó termelésének műszaki-gazdasági megalapozása, ami a mezőgazdasági energetika egy újabb, sajátságos területének tekintendő. A biomassza energetikai hasznosításának magyarországi helyzetének megítélésében reális képet kapunk, ha a hazai adottságokat az európai helyzethez hasonlítjuk. Magyarország területének legnagyobb része sík, és az éghajlati viszonyai kedvező feltételeket teremtenek a mezőgazdálkodásra. Magyarország összes földterülete 9 303 000 ha, amelyből 6 179 300 ha mezőgazdasági művelés alatt álló terület, és ez egészül még ki az erdő művelési ághoz tartozó 1762900 ha-os területtel. Az ország lakossága közel 10 millió, és ez kb. 2,8 százaléka az EU népességének, az összes földterületünk pedig 2,9 százalékát teszi ki az Unió egész földterületének. Az EU-ban és Magyarországon az egy főre jutó földterület így csaknem azonos: 0,9 hektár. A mezőgazdasági terület tekintetében viszont hazánk helyzete az előnyösebb, nálunk 0,6 hektár, míg az EU-ban csak 0,4 hektár az egy lakosra vetített mezőgazdasági terület. Magyarország természeti

16


adottságai kedvezőbbek mezőgazdasági termelésre az 2-1. táblázat Hazánk főbb adatai az EU-val összehasonlítva EU egészében tapasztaltakál: összterületünk 66,5 % EU HU Lakosság 100 % 2,8 % alkalmas mezőgazdálkodásFöldterület 100 % 2,9 % a, az EU 45%-os arányával Egy főre jutó földterület 0,9 0,9 szemben. A mezőgazdasági ha/fő ha/fő területen belül nálunk a Mezőgazdasági terület 0.4 0,6 szántóterület jóval nagyobb ha/fő ha/fő arányt (77 %) képvisel, mint Szántó terület 53 % 77 % Erdősültség 35 % 19 % az EU-ban (53 %). Az EU átlagában lényegesen magaabb viszont a gyümölcsös, a szőlő és gyepterület aránya. Számottevő a különbség az erdőterületet tekintve: hazánkban az erdősültség csak 19 %, míg az EU- ban 35 %. Az összehasonlítás adatai összefoglalóan a 2-1. táblázatban. Az utóbbi időben számottevően megnőtt a mezőgazdasági művelés alól kivont területek mérete, amely kb. 1292500 ha, és amelynek további növekedésére lehet számítani az európai csatlakozás során. A földterület művelési ágankénti megoszlását, illetve ennek változását a 2-2. táblázat foglalja össze. 2-2. táblázat A földterület megoszlása Magyarországon Művelési ág Szántó Kert Gyümölcsös Szőlő Rét Legelő Mezőgazdasági terület Erdő Nádas Halastó TERÜLET Művelés alól kivett terület ÖSSZES TERÜLET

1980 50,9 3,1 1,5 1,8 3,6 10,3 71,2 17,3 0,4 0,3 89,2 10,8 100,0

1994 50,7 0,4 1,0 1,4 12,3

1996 50,7 1,1 1,0 1,4 12,3

65,8 19,0 0,4 0,3 85,5 14,5 100,0

66,5 19,0 0,4 0,3 86,2 13,8 100,0

A biomassza energetikai hasznosítása szempontjából mér-tékadó felmérés a nyolcvanas években volt, mely szerint hazánkban az évenkénti keletkező elsődleges biomassza: 54 millió tonna (szárazanyagban számítva), amelyből a mezőgazdasági termelés 46 millió tonna, az erdészeti termelés pedig 8 millió tonna. Ez az adat a 90-es évek közepén (közelítő becslés szerint) 50 millió tonnára csökkent, az arány 40 - 10 millió tonnára változott. A keletkező biomassza termé-szetesen elsősorban élelmiszer, takarmány, és ipari alapanyag, de az energiaválságot követően igényként és lehetőségként fogalmazódott meg, hogy jelentős energiaforrásként is használható. A szakemberek úgy becsülték, hogy energiacélú hasznosításra évenként kb. 477 PJ energiatartalmú anyag áll rendelkezésre a következő

megosztás szerint: •

primer biomasszából (mezőgazdasági melléktermékből)

•

secunder biomasszából (állattenyésztési hulladék)

•

tercier biomasszából (feldolgozás hulladékai)

251 PJ 91 PJ 105 PJ

A számítások szerint elméletileg a művelt földterületeken évente átlagosan 25 GJ/ha elsődleges energiahordozó keletkezésével lehetséges számolni; - a szélső értékek 10-100 GJ/ha, termelési kultúrától, művelési módtól függően. Ez az energiaforrás, mint melléktermék, hulladék illetve energianövény jelenik meg. Magyarországon – eltérően a

17


nyugat-európai országoktól az energetikai célra rendelkezésre álló biomassza elsősorban mezőgazdasági melléktermék és hulladék volt. Érdemes néhány gondolatot szánni a mezőgazdaságban keletkezett főtermék és melléktermék viszonyának elemzésére is, amelyek szintén nagy jelentőséggel bírnak a termelési, hasznosítási irányok meghatározásánál. A mezőgazdaságban keletkezett biomasszából: főtermék:

22 114 ezer tonna

melléktermék: 24 329 ezer tonna összesen:

46 443 ezer tonna

Ez azt jelenti, hogy a mezőgazdaságban megtermelt biomasszának 52,38 % - a melléktermékként jelenik meg az energiamérlegben, amely vagy hasznosított vagy nem. A mezőgazdaságban keletkezett melléktermékekből, takarmányozásra kerül

- 5,1 %

alom

- 6,9 %

tüzelő

- 3,2 %

gyökér és tarlómaradvány

- 15 %

földeken marad

- 63,3 %

egyéb

- 5,7 %.

Ez a földeken maradó 63,3 % pontosan 15 400 ezer tonna biomasszát jelent, ami gazdasági energiaforgalomban nagyrészt negatív előjellel szerepel. A növényi eredetű biomassza tömegében meghatározó szerepük van a gabonaféléknek. Az összes főterméknek közel 60% - át, a melléktermékeknek lényegében 90% - át a gabonafélék termékei teszik ki. A fő és melléktermékeket együttesen véve figyelembe, a mezőgazdaság növényi termékeinek közel háromnegyedét adják. Ebből a biomassza tömegből ragadjuk ki például a szalma felhasználását, amelynek már az energetikai hasznosítása is kellőképpen feltárt és technológiailag is tiszta folyamat. A szalma felhasználása : almozás

2,8 - 3,0 millió tonna = 37 - 40 %

takarmányozás

0,6 - 0,8 millió tonna = 8 - 10 %

ipari felhasználás összesen:

0,15 millió tonna = 3,55

2%

millió tonna = 45 -52 %

18


A földeken maradó 63,3 % nagy részét képezi az a ≈ 3,6 millió tonna (48 - 55 %) "elpazarolt" szalmatömeg, amely 55512 millió MJ fűtőértéket képvisel. Ebből persze le kell még vonnunk a begyűjtésnek, a szállításnak, a feldolgozásnak az energiaszükségleteit, amely szilárd biomassza energiaforrásoknál mindössze 7 - 4 kgOE/t, ami ugyanezen energiahordozók hőenergia egyenértékéhez viszonyítva - 180-220 kgOE - kedvezően magas energia input/output hányadost (13/31) eredményez. Az energetikai biomassza-potenciál meghatározásakor nagyon fontos kérdés, hogy milyen termőterületeken, milyen típusú növényekre számítjuk ki az adott területen maximálisan elérhető, energetikai célra alkalmas biomassza produkciót. Az eddigi vizsgálódások a témakörben főként arra vonatkoztak, hogy a főtermékek mellett keletkező, energetikai célra is használható melléktermékek mennyiségét feltérképezzék. Nem végeztünk eddig olyan számításokat, amely főtermékként is magába foglalja az energetikai biomassza-potenciált. Olyan növények agro-energetikai termesztésére gondolhatunk, mint az intenzív nyár és fűz, vagy csak alkohol előállításra termelt burgonya és rozs, illetve a növényi olajok kizárólag energiahordozóként való termelése és felhasználása tüzelőanyag ill. üzemanyag céljára. Magyarországon a biomassza energetikai hasznosítása a hetvenes évek végén kezdődtek. Az akkori energiapolitika kudarcát jelentő un. eocén program kompenzálására számos biomasszaprojekt kapott állami támogatást. Ennek eredményeként több biomassza-tüzelő és biogáz üzemi referencia létesült. Az akkori nagyüzemi gazdálkodás, valamint az igen olcsó olajárak miatt, ezek a referenciaüzemek csak a nyugat-európai fejlesztések hazai másolásai voltak, valóságos érdekeltség nélkül. Ennek következménye, hogy a referenciaüzemek nem számíthattak széleskörű érdeklődésre, és megvalósulásuk után nemsokára felesleges nyűgnek hatottak az üzemeltetők számára és ezért nem működtették tovább. Az utóbbi évek változásaiban a másik tendencia, hogy politikai szinten is megjelent a földhasználattal kapcsolatos aggodalom és ennek megoldásaként az energianövények termesztésének szükségessége. Ezek között az energiaerdő és az elmúlt évben a repce üzemanyagként való hasznosításának kormányzati támogatása vált jelentősebbé. A mezőgazdasági eredetű megújuló energiahordozó termelés hazai eredményeit és nemzetközi fejlesztési trendjeit, agro-technikai lehetőségeit és műszaki-gazdasági feltételeit átfogóan értékelve a biomassza energetikai hasznosításával kapcsolatban összefoglalva az alábbi előnyök fogalmazhatók meg: •

Magyarország természeti adottságait, a potenciális készleteket és gyakorlati hasznosíthatóságukat értékelve hazánkban a biomassza tekinthető a legjelentősebb megújuló energiaforrásnak;

•

az ország évi biomassza termelésének összes szárazanyag tömege jelenleg mintegy 5558 millió t, amelyből a mező- és erdőgazdasági melléktermékek kb. 25-28 millió tonnát tesznek ki;

•

az ország tűzifa termelése 0.32 MtOE, amely érték az erdészeti és faipari melléktermékek energetikai hasznosításával 0.7 MtOE-re, energetikai erdők telepítésével 1.5 MtOE-re növelhető;

19


•

jelenleg mintegy 0.1 MtOE mezőgazdasági mellékterméket hasznosítunk hőenergetikai célra, amely érték a megfelelő energotechnológiák révén távlatilag 1.01.5 MtOE-re növelhető;

•

az állati hígtrágya és egyéb hulladékok anaerob erjesztésével előállítható megújuló energia-forrás potenciális készlete jelentős (0.3-0.5 MtOE), a környezetvédelmi és energiatermelési célokat szolgáló komplex technológiák azonban még jelentős fejlesztésre szorulnak;

•

az e célra rendelkezésre bocsátható földterületek nagyságától függően az agrárágazatok távlati potenciális folyékony bio-energihordozó termelő képessége mintegy 0.5-1.0 MtOE;

•

az agrártermelés távlati potenciális energiatermelő képessége, a talajviszonyokra és az élelmiszerellátásra gyakorolt minden káros hatás nélkül összesen 3.0-4.0 MtOE-re tehető;

•

a mező- és erdőgazdasági melléktermékek vázolt mértékű (10-15%-os) energetikai hasznosítása nem veszélyezteti a termőtalajok szerves anyag tartalmát és szerkezetét;

•

a biomassza energetikai hasznosítása, az energetikai erdők ill. az energetikai növénytermelés meghonosítása jelentősen javíthatja a mikro- és makrorégiók környezeti jellemzőit.

Az európai ipari országokban tapasztalható tényekhez hasonlóan a magyar agrártermelési szektorok energiahordozó termelési potenciálja is több, mint háromszorosa ezen ágazatok fosszilis energiahordozó szükségletének, így a célszerűen megválasztott stratégiai jellegű beavatkozás a magyar agrártermelés is nettó energiatermelő ágazattá alakítható át, és jelentős mértékben elősegítheti a megújuló energiaforrások elterjedését. A felhasználás fő területeiről röviden:

A biomassza legegyszerűbb felhasználási lehetősége a közvetlen eltüzelés. A kilencvenes évek gazdasági átalakulása, valamint az energiahordozó árak a helyzetet lényegesen megváltoztatták a biomassza tüzeléssel kapcsolatos helyzetet, de azóta sem történt számottevő változás, jelentős előrelépés. Ami érzékelhető, talán annyi, hogy Magyarországon is a biomassza energetika hasznosítása elsősorban a fahulladék, faapríték, tűzifa irányába mutat érdeklődést, elsősorban azért, mert a mezőgazdaság tényleges állapotát ma még senki nem tudja pontosan bemutatni.

A biomassza tüzelése

Jelenleg a tüzelési célra felhasznált faféleségek döntő többsége a tűzifa. Ez éves szinten 1.980 et, ami elsősorban lakossági felhasználást jelent. Másik jelentős felhasználási kör az erdőgazdaságok és faipari üzemek. Ezek éves felhasználása mintegy 420 et/év. A mezőgazdasági és feldolgozóipari hulladék-felhasználás (napraforgóhéj, szalma, stb.) összesen kb. 150 et/év. A 1-150 kW teljesítményű berendezések a lakossági tűzifa tüzelésére alkalmas berendezések, többségében kályhák, kis központi fűtési kazánok, illetve a kisebb faipari- és bútorüzemek illetve asztalosműhelyek saját hulladékát eltüzelő kazánok.

20


A biomassza energetikai hasznosításának az előzőekben bemutatott területétől eltérő hasznosítási lehetősége a folyékony energiahordozók előállítása biomasszából. Az eltérés nemcsak az alapanyagokra, hanem az előállítás módjára és a felhasználás körére is vonatkozik. A folyékony biológiai eredetű energiahordozók legnagyobb előnye a többi bio-energiahordozóhoz képest a lényegesen nagyobb energiasűrűség. Ez a felhasználást lényegesen kedvezőbbé, és sokoldalúbbá teszi. A biológiai eredetű folyékony energiahordozóként használt növények általában nem melléktermékek, az alkalmazás pedig a közvetlen hőtermelésen kívül hajtó és üzemanyagként a hagyományos energiahordozók helyett ill. azokkal keverve is lehetséges.

Biomassza, mint üzemanyag

A felhasználás szempontjából meghatározó két csoportot lehetőségeit- az alkoholokat és olajokat - külön mutatjuk be Alkoholok

A hazánkban megtermelhető fontosabb ipari alkohol előállításánál alapanyagként felhasználható növények potenciális lehetőségeit a 2-3. táblázaton látjuk, ami természetesen nem tartalmazza a gyümölcspárlatokat. A cukorrépa termesztésére Magyarország éghajlata megfelelő. A jó termelés egyik feltétele, a megfelelő csapadékmennyiség azonban hiányzik. A termesztéstechnológiai korszerű, a technológiához szükséges géprendszer rendelkezésre áll. A termelés növelésének ma 2-3. táblázat Tisztaszesz mennyisége a hazai alapanyagokból lehetséges feltétele a terület növelése. Alapanyag

Cukorrépa Csicsóka Cukorcirok Kukorica Burgonya Búza Zab Rozs

Ipari szesz mennyisége lit/ha 3248 4230 3200 2115 1861 1767 927 900

A burgonya termesztésére hazánk éghajlata megfelelő. A csapadék mennyisége a termesztés eredményességét döntően befolyásolja. A termesztés technológiai folyamatában kidolgozott, jó színvonalú, de elsősorban nagyüzemi méretekre szabott. A gépesítés a talajelőkészítéstől a betakarításig magas színvonalon megoldott.

A kukorica az aszályos évektől eltekintve a kukorica termesztésére jók a természeti viszonyaink. A magas színvonalú termesztéstechnológia jól kiegészül a gépparkkal, ami a talajelőkészítéstől a vetésen, növényvédelmen keresztül a betakarításig mindent felölel. A termelt mennyiség növelésének lehetséges útját a jelenlegi termelési színvonal megtartása mellett a terület növelése. A búza-árpa-rozs-zab termesztésére hazánk éghajlata jó. A termesztéstechnológiája magas szinten megoldott. A gépesítés a termesztés minden fázisában megfelelő. A termelés mennyiségének további fokozása a talajerő-utánpótlás növelésével lehetséges, de ez környezetvédelem szempontjából már megengedett. A termelt mennyiség tovább növelését az értékesítési nehézségek megfontolás tárgyává tették.

21


Az édescirokból a gyengébb termőképességű talajokon hígtrágya öntözéssel hektáronként 6070 t zöldtömeg termelhető. Ez a talaj kukorica gazdaságos termesztésére egyébként alkalmatlan. A megtermelt zöldtermés 35-40 %-a egyszerű és olcsó eljárással cukroslé formájában a helyszínen kinyerhető. A kivont cukrosléből fermentálással alkohol állítható elő, a visszamaradó növényi részből pedig jó minőségű takarmány készíthető. A technológia jelenleg hazánkban csak kísérleti jellegű. A rizs termelésének feltételei hazánkban aránylag kis területen vannak meg. Nagy ráfordításai miatt nem versenyképes más gabonanövények termesztésével. Ezért a rizstermesztés növelésének nincs reális lehetősége. Az előzőkben főként az etilalkohol előállításához használatos anyagokról volt szó. Motorhajtóanyagként a metilalkohol (metanol, illetve faszesz) is számításba jöhet, melyet fahulladékból lehet előállítani. Ez azonban ma nem szerepel a reális technológiák között, mivel a felhasználása a benzinnel való elegyedés nehézsége miatt számos további nehézséget jelent. Egyes növényeknél a gépesítés, azaz a gépek teljesen azonosak, így adott gazdaságban akár párhuzamosan is termeszthetők, illetve egyik növényről - a másikra való áttérésnél a használt gépsor, akár 50-70 %-a is felhasználható. Ilyenek elsősorban a talaj-előkészítés gépei, a kalászosoknál a vetőgépek és a betakarítógépek. Eltérő funkcionális gépeket, csupán a cukorrépa és burgonyatermesztés igényel. Ezért e két növénynél a beruházások megkezdése előtt a piaci biztonságra nagyon nagy hangsúlyt kell fektetni. A búza, vagy rozs termesztés gépei például szinte maradéktalanul felhasználhatók a repcetermesztésben. Vagyis a repcetermesztésre való áttérésnél, jelentős pótlólagos beruházás a növénytermesztést tekintve nem szükséges Az alkohol előállítása a cukortartalmú anyagoknál, a belőlük készült oldatok fermentációs átalakítása ma már jól ismert és megalapozott technológia. Különbséget kell tenni az élelmiszeripari célú szeszgyártás és az ipari célú szeszgyártás között. Az üzemanyagcélú alkoholgyártásnál kevésbé kell a tisztítást és a finomítást számításba venni és emiatt a gyártási folyamat kevésbé költségigényes. Az már egyértelmű, hogy célszerű az élelmiszeripari és ipari szeszgyártásra külön gyárakat felépíteni. Az élelmezésre előállított cukrot már nem gazdaságos motorhajtóanyagnak átalakítani és felhasználni. Az ipari célú etanol előállítás világszerte legnagyobbrészt a növényi keményítőalapú anyagokból történik, főként kukoricából és buzogányos cirokból állítják elő. 1 liter alkohol előállításához átlagosan 2,7 kg kukorica szükséges. Magyarországon a mezőgazdaságban előforduló hajtóanyag célú nyersanyagok 1 ha-ra eső hozamánál a legjelentősebb a csicsóka. A hagyományos növények részére kevésbé alkalmas területeken is elfogadható termésátlaggal termeszthető. Tekintve, hogy gépsora és termesztése speciális igényeket is felvet, jó energia kihozatala ellenére is csak igen körültekintő szervezéssel, más növényekkel és környezeti adottságokkal együtt célszerű termeszteni. A gazdaságossági vizsgálatok azt mutatják, hogy csak nagykiterjedésű területeken célszerű az alkoholcélú növény előállítás, amelynek közvetlen közelében létesítik a fermentáló, desztilláló üzemet. De a tényleges gazdaságos működéséhez hozzátartozik, hogy a keletkező melléktermékeket (takarmányféleségeket) közvetlenül felhasználják, vagy valamilyen módon továbbfeldolgozással értékesítik.

22


Növényi olajok

A növényi eredetű olajok energiahordozóként való felhasználása nem új keletű. Az utóbbi években különféle okok miatt a felhasználási lehetőségük vizsgálata ismét az érdeklődés homlokterébe került. Felhasználhatóságuk kutatásánál kevésbé a közvetlen gazdasági (ökonómiai) okok játszanak közre. Elsősorban környezetvédelmi okok, másodsorban a hagyományos élelmiszert szolgáló növények túltermelése következtében, túltermelési válságot levezető és foglalkoztatottságot segítő termelés bevezetése céljából. A növényi olaj 97 %-át triglicerid alkotja, de ezenkívül foszfatidokat, lecitint, vitaminokat és más nyálkaképző anyagokat tartalmaz. Az olajokat általában sajtolással és oldószeres extrakcióval nyerik ki. Ha a növényi olajokat a kőolajtermékekkel összehasonlítjuk pl. a gázolajjal, akkor feltételezhetjük, hogy bizonyos adottságok mellett a növényi olajok helyettesíthetik a kőolajtermékeket. A közvetlen helyettesíthetőségének azonban igen jelentős műszaki korlátai vannak. A Magyarországon termelt növények közül igen sokféle mag tartalmaz olajat, így pl. napraforgó, repce, szója, csipkebogyó, kendermag, mogyoró, málnamag, bodzamag, ribizlimag, tökmag, lenmag, kukoricacsíra, mandula, dinnyemag, mák, paprikamag, ricinusmag, szőlőmag, dió, stb. Jelentős volumenben ezek közül a napraforgó és a repce termeszthető (korlátozottabb mértékben a szója). A megtermelt mennyiségből sajtolással nyerhető olajmennyiségek magyarországi adatai: Napraforgó

1850x0,4 = 740 kg/ha

Repce

1740x0,4 = 696 kg/ha

Szója

2140x0,4 = 856 kg/ha

Az olajos növények termesztése általában szokásos mezőgazdasági folyamat, és az energetikai hasznosítás általában csak az utolsó lépésben követel sajátos beavatkozást. A repcetermesztés folyamata a napraforgó, mint tavaszi vetésű növény termesztésétől jelentősen eltér. Hazánkban a repce termesztésének kisebb hagyományai vannak és általában nincs is olyan eredménye, mint az olajos magvak közül a napraforgónak. Az energetikai célú felhasználáshoz, elsősorban külföldi alkalmazás alapján ezzel a növénnyel kapcsolatban áll rendelkezésünkre és a napraforgóolaj inkább élelmiszeripari felhasználásra kedveltebb. Ezzel természetesen nincs kizárva annak a lehetősége, ha az előállítás gazdaságosabb más növénynél, vagy az ösztönző rendszer más irányba orientálja a termelőket, akkor más növények energetikai célú hasznosítása terjed el. A növényi olajok motorhajtóanyaggá való átalakításának különféle módszerei ismeretesek. A legismertebb a repce-metilészter (RME) a repceolaj megbontásából keletkező növényi zsírsavak metilalkohollal való átészterezésével készül. A folyamat során a nagy repceolaj molekula, kisebbre bomlik szét. E technológia során a hidegen sajtolt repceolajat nátrium hidroxidos metilalkohollal keverik össze, majd ülepítik és alulról leválasztják a glicerines, felülről pedig a metilészterezett részt. A begyűjtött repcemagot présekkel kisajtolják, majd kis reaktorokban átészterezik, ú.n. metanollúg felhasználásával. Utóészterezés után az ülepítőből glicerinmentes repcemetilésztert vízzel lúgmentesítik, majd beállítják a kívánt lobbanáspontot, úgy, hogy a felesleges metilalkoholt visszanyerik. A préselésnél keletkezett, ú.n. repcedarát pellettálják és takarmányként hasznosítják. Több gyártó saját (gyakran szabadalmi oltalom alatt álló) eljárást dolgozott ki az észterezésre, bár a vegyi folyamat önmagában ismert.

23


A biológiai eredetű energiahordozók felhasználása napjainkban rohamos fejlődés előtt áll, ezért nem annyira a gyakorlati tapasztalatokra, mint inkább a kísérletek eredményeire tudunk támaszkodni. Az alkoholok tüzeléstechnikai hasznosítására kevesebb példát ismerünk, legfeljebb laboratóriumi, kisebb háztartási vagy turista melegítők esetében. Az ipari szeszgyártás során egyes melléktermékek tüzelése már gyakoribb, de ez elsősorban az előállítás gazdaságosságának javítására szolgál. A növényi olajok különböző tüzelőberendezésekben történő alkalmazására már több próbálkozás történt. A tüzelés során repceolajokat és annak a különböző eredetű tüzelő ill. fűtőolajokkal előállított keverékét, valamint ezek vizes emulzióját vizsgálták. A vizsgálatok eredményeként azt állapíthatjuk meg, hogy nagy tüzelőberendezésekben akár nyomásporlasztásos, akár rotációs (pl. forgó-serleges égőfej) rendszerben a tiszta repceolaj is és annak keverékei is probléma mentesen eltüzelhetők. Az előmelegítés különösen indításnál általában ajánlatos. A kis tüzelőberendezésekben legfeljebb kisebb százalékos részarányú bekeveréssel a tüzelés megvalósítható, a tisztán növényi olajjal történő tüzelés jelenleg nem ajánlatos, ami persze nem zárja ki azt a lehetőséget, hogy célirányosan kifejlesztett speciális égőfejekkel ez megvalósítható lesz illetve az észterezett növényi olajokkal jobb eredményeket érnek el. A növényi olajok tüzelőanyagként való felhasználása több vonatkozásban is előnyös. Igen kis mennyiségben tartalmaznak kénvegyületeket, s kevésbé tűzveszélyesek, mint a tüzelőolaj. Jelenleg magyarországi alkalmazásról tudomásunk nincs. Az etilalkohol motorikus célú felhasználása hagyományosan elterjedt. Az előállítási módszert is figyelembe véve, ott valósul meg nagyobb méretekben, ahol magas cukorfokú és nagymennyiségű növényi alapanyag áll rendelkezésre. Az alkoholok motorikus célú felhasználását a motorok szerkezeti kialakítása némileg korlátozza. Az alkohol benzinhez képest kisebb energiatartalma miatt ugyanazon utazási teljesítmény eléréséhez 25-50 %-kal nagyobb mennyiségre van szükség, tehát az üzemanyagtartályokat nagyobbra kell készíteni, de azonos teljesítmények esetén a keverékképzésben résztvevő szerkezeti elemeket is növelt paraméterekkel kell konstruálni. A növényi olajok energetikai célú felhasználásnak legjobban fejlődő területe a belsőégésű motoroknál hajtóanyagkénti alkalmazás. Az alkalmazástechnikai vizsgálatok alapján a lehetőségeket, illetve a korlátokat a következőképpen foglalhatjuk össze: Növényi olaj önmagában csak a motor jelentős átalakításával, vagy speciális motor (Elsbettmotor) alkalmazásával lehetséges, a tartósüzem során kokszlerakódásokkal, besüléssel kell számolni. Növényi olaj gázolajba keverve 10-15%-ig jelentős káros hatása nem jelentkezik, a különböző növények (pálmaolaj, repce, napraforgó) olaja másként viselkedik, ez a módszer sem terjedt el tömegesen. Észterezett növényi olajok (pl. RME) használata jelenleg a legáltalánosabban bevezetett és kikutatott anyag, egyes országokban a használata évtizedes múltra tekint vissza, és ezek szabványosítása már előrehaladott állapotban van. Adalékolt növényi olajok használata általában valamilyen szabadalmi oltalommal védett receptúra és eljárás szerinti anyagokat hidegen kevernek a növényi olajhoz, mellyel a

24


gázolajhoz hasonló tulajdonságokat érnek el. Több ilyen módszer van, többnyire kutatási fázisban, amennyiben a használati értékben megnyugtató eredményt érnek el, gazdaságosságban versenyképes lehet az észterezéses eljárással. Hazánkra is érvényes az a megállapítás, hogy a folyékony bio-energiahordozók csak bizonyos határokon belül tekinthetők alternatívaként, de elvileg elképzelhető az, hogy a mezőgazdaság energetikailag önellátó lehet, sőt az sem kizárt, hogy netto energiatermelő legyen - az igények és a feltételek biztosítása esetén. Repcéből elérhető a 3 t/ha értéket megközelítő átlagtermés (ma hazánkban 2 t/ha alatt van), amiből kinyerhető kerekítve 1 t/ha RME. Így 1 hektár repcéből kinyerhető hajtóanyaggal 6,25 hektár művelhető meg, ha a repcetermesztés önfogyasztását levonjuk, akkor kb. 5 t/ha. Ez azt jelenti, hogy átlagosan a termőterület 16-20%-án kellene biológiai eredetű hajtóanyagot termelni, hogy a mezőgazdaság önellátó legyen. Magyarország szántóterületét tekintve ez nagyjából 1 millió hektárnyi föld, ami soknak tűnik ahhoz képest, hogy napjainkban csak 40-60 ezer hektáron termelnek repcét (az összes olajos növény sem éri el a félmillió hektárt), de kevés, ha ahhoz hasonlítjuk, hogy az igaerőre alapozott mezőgazdaságban a terület 25%-a körül szükséges az állatok takarmányának megtermeléséhez, és a kettő között jelentős technikai színvonalbeli különbség is van. Az összehasonlítás termék oldalról is megtehető. 1 tonna repcemaggal 11 tonna, illetve 1 tonna repceolajjal 32 tonna gabona termelhető meg. A példában konkrét növények és konkrét számok szerepeltek, amelyeket természetesen csak illusztrációként kell tekintenünk, és a biológiai eredetű folyékony energiahordozók kérdését nem szűkíthetjük le csak az olajnövényekre, és különösen nem egyetlen növényre.

Hazánkban van múltja a biogáz-, biotrágya-előállító berendezéseknek a mezőgazdaságban és a kommunális szennyvíztisztítók iszapkezelésének területén. Mindezek ellenére a biogáz-termelés illetve hasznosítás megítélése ma nem kedvező, az elterjesztéshez szükséges támogatás nincs napirenden. A biogáz előállításához szükséges beruházási költségeket illetve a megtérülési időt csak energetikai szempontból értékelik és a környezetvédelmi előnyöket bár ismerik, de számszerűsíteni nem szokták. Így a biogáz-telepeket költséges, csak hosszú idő alatt megtérülő energiatermelésnek tartják.

Biogáz

A biogáz megítéléséhez pedig a környezetvédelmi előnyöket és a biotrágya értékesítéséből származó bevételt is számításba kell venni. Egy természetes ökoszisztémára jellemző a szerves anyag felhalmozódásának és lebomlásának dinamikus egyensúlya. A biogáz-termelés során energiatermelés és a talajerő-fenntartás szervesanyag-szükséglete egyaránt biztosítható. Magyarországon mezőgazdasági melléktermékek és hulladékokra épülő biogáz-telep a 80-as években épültek, de azóta már megszűntek. Megszűnésükben csak egyik tényező volt az olcsó energiaár, sokkal inkább közrejátszott a nagyüzemi mezőgazdasági termelési struktúra, mely sem az energiafelhasználás, sem pedig az alapanyag-ellátás szempontjából nem kedvező. Azóta számos próbálkozás történt, de többnyire pénzhiány miatt nem épült biogáz-telep. A depónia-gáz hasznosítására Magyarországon négy hulladék-lerakóhelyen van példa. A hulladéklerakókat megfúrták és a kitermelt depónia-gázt általában használati melegvíz termelésre használjál. Az utóbbi időkben a hulladéklerakók már csövezéssel kerülnek

25


kialakításra a depónia-gáz összegyűjtése érdekében, de ilyen telepen gázhasznosításra mindez ideig nem került sor.

Magyarország geotermikus vagyonát tekintve kedvező adottságokkal rendelkezik. A A geotermikus energia kedvező adottság azt jelenti, hogy a geotermikus gradiens átlagosan 20 m/°C, de az egyes medencékben még ennél is nagyobb, mert pl. a Dél-Dunántúlon és az Alföldön 1000 m mélységben 70 °C közeghőmérséklet uralkodik. A geotermikus energia felszíni hasznosításához a kedvező geotermikus gradiensen kívül arra is szükség van, hogy a hőenergia szállítására megfelelő hőhordozóközeg és kellő nyomás is rendelkezésre álljon. Magyarországon a kitermelés szempontjából a készleteket három fő csoportra lehet tagolni. Az un. A típusú telepek általában nagy porozitásúak és jó áteresztőképességűek. A közeg hőmérséklete a vízadó rétegben max. 110 °C, a víz nyomása nem számottevő, sótartalmuk csekély. Ez a hévízkészlet a gyakorlati hasznosítás szempontjából a legjelentősebb, mert nem nagy mélységből nagy vízmennyiséggel nyerhető számottevő hőenergia. Ilyen típusú telepek vannak az Alföldön, de a Dunántúlon és a Kisalföldön is. A rétegek megcsapolásától és az eddigi vízkivételtől függően a kutak ma már sokat vesztettek nyomásukból és több helyen a hévíz felszínre hozása szivattyúval biztosítható. A B típusú telepeken a kőzetek hézagtérfogata kicsiny, de nagy az áteresztőképessége. A víz hőmérséklete max. 110 °C, de sótartalmuk jelentős. Felszíni hasznosításuk többnyire vízvisszasajtolással oldható meg. Az országban az ilyen telepek jellemzően a Dunántúlon találhatók, de ilyenek az Alföld északi részén található kutak is. A C típusú telepek jellemzője az igen nagy áteresztőképesség és a nagy telepnyomás. A víz hőmérséklete elérheti a 200 °C-ot is, a víz sótartalma igen magas. Ezeket a telepeket ismerjük a legkevésbé. A geotermikus energia klasszikus hasznosítása mellett - amikor a kőzetek hőtartalmának kivétele a rétegben levő vízzel történik - történtek próbálkozások más megoldások kifejlesztésére is. Ismert olyan megoldás is, melynél a kőzet hőtartalmát egy zárt rendszeren belül juttatják a felszínre. Az un. anyagkihozatal nélküli geotermikus energiahasznosítás egyik kipróbált és megvalósított módjánál a fúrt kutat lefenekelték, a megfelelően kialakított kútfejjel lezárták, metánt jutattak a rendszerbe és a kútfejhez hőcserélőt csatlakoztattak. A kút ebben az esetben, mint hőcső működött és biztosította a réteg energiájának felszínre juttatását. A geotermikus energia kedvező hazai adottságai ennek az energiaforrásnak a minél szélesebb körű hasznosítását kínálja. Számításba kell venni azonban, hogy a kedvező adottságok nem jelentenek probléma nélküli feladatot. A vízadó rétegek rétegenergiájának csökkenése következtében keresik a víz felszínre hozásának legkedvezőbb megoldását. A búvárszivattyús, vagy hosszútengelyes szivattyúzási megoldások, a víz visszasajtolása mind többlet beruházási illetve üzemeltetési költség és csak megfelelő hasznosítási lehetőséggel jelenthet csak

26


megoldást. Több körzetben a felszínre jutó víz használat utáni elhelyezése okoz nehézséget. Ezeknek a nehézségek leküzdése a fokozott környezetvédelmi követelmények miatt egyre költségesebb.

A Napból a Földre érkező sugárzás közvetlenül hő és villamosenergia célra A napenergia közvetlen hasznosítható. Ha a nap sugárzása valamilyen hasznosítása anyag felületét éri, akkor a sugárzási energia egy része azon abszorbeálódik. Az abszorpció összetett folyamat, és az abszorber anyagoktól függően változó, hogy melyik hatás érvényesül (szóródás, foton abszorpció, elektron felgyorsulás, többszörös ütközés), de az eredmény vége, hogy a sugárzó energia hővé alakul. A napenergia közvetlen hasznosítása az egyik legkézenfekvőbb megújuló energiaforrásnak mutatkozik. Magyarországi napenergia adatokat sokféle feldolgozásban ismerjük és jellemzésül csak kiragadva a négyzetméterenkénti éves összes energiamennyiséget, ami 830-875 kWh megállapíthatjuk, hogy nem jelentéktelen. Már más a helyzet, ha az energiamennyiség időbeli alakulását vizsgáljuk. Az említett energiamennyiség több, mint fele a nyári négy hónapra esik. Ez azt jelenti, hogy abban az időszakban, amikor hidegebb van, rövidek a nappalok, tehát nagy az energiaigény, akkor jelentősen kevesebb a rendelkezésre álló napenergia-mennyiség. Valójában azonban nem is annyira az évszakos változás okozza a használattal összefüggő gondot, mind inkább a kevesebb energiamennyiséghez tartozó kisebb napsugárzásos időtartam. Egy téli időszakban egy átlagos napon a várható napsütéses időszak hossza alig éri el 2-3 órát. Ez a körülmény alapjaiban meghatározza a napenergia hasznosításának lehetséges területeit hazánkban. A napenergia hasznosításának három fő területét különböztethetjük meg: um. az aktív hőhasznosítást, a passzív hasznosítást, és a fotovillamos hasznosítást. Az aktív hőhasznosítás a legkézenfekvőbb megoldásnak látszik. A sugárzást napkollektorral közvetlenül hővé alakítva a hőhordozó közegben rendelkezésünkre áll. A napkollektor kialakításától függően a hőhordozó közeg hőmérséklete többnyire eléri a felhasználás hőmérsékletszintjét és ez megkönnyíti a felhasználást. A hőenergia felhasználásának időbeni szükségessége azonban általában eltér a maximális napsütéses időszaktól ezért az energia tárolására van szükség. A hő tárolása többnyire csak költségesen oldható meg, ezért a napenergia aktív hőhasznosításánál elsősorban azok a felhasználási területek jöhetnek számításba, ahol a tárolás elmaradhat, vagy ahol a hőtárolás egyébként is szükséges. Ennek megfelelően a napenergia a különböző technológiai (elsősorban mezőgazdasági) hőigények kielégítésénél, illetve a használati melegvízellátásban jelent már ma is reális alternatívát a hagyományos energiaforrásokkal szemben. A napenergia közvetlen hőhasznosításával kapcsolatban összefoglalóan úgy lehet fogalmazni, hogy a rendelkezésre álló napenergia kevés ahhoz, hogy ezzel fűteni lehessen, de nagyon sok ahhoz, hogy ne vegyük figyelembe, és kihasználjunk minden lehetőséget az ésszerű alkalmazásra.

27


A napenergia passzív hasznosításánál a napsugárzást az épület tájolásával, épületszerkezeti elemeinek összeválogatásával külön aktív átalakító berendezés beépítése nélkül alkalmazzák. A napenergia átalakítását tárolását megfelelően kiválasztott és ezeknek a szempontoknak figyelembevételével tervezett épületszerkezeti elemekkel oldják meg, a szabályozást pedig célszerű légtechnikai rendszer biztosítja. A hazai viszonyok között egy lakóház teljes energiaigénye ilyen megoldással nem biztosítható, de a jelenlegiekhez képest lényegesen csökkenthető. A napenergia hasznosítása elektromos energiatermelésre alapvetően két eljárással oldható meg: a napenergiát első lépésben hőenergiává (gőzzé) alakítják, majd generátorral villamos energiává, vagy a napenergiát fotovillamos átalakítóval közvetlenül villamos-energiává. Mindkét megoldásnak van létjogosultsága, de napjainkban és hazánkban a fotovillamos alkalmazás inkább használatos. A fotovillamos alkalmazás alapja a napelem, melynek költsége meghatározója az elterjedésnek. Jelenleg Magyarországon alig haladja meg a 10 kW-ot a beépített összteljesítmény, de az elképzelések szerint ez az érték 2010-re elérheti az 5 MW-ot is.

A Napból érkező energia közel egynegyede a víz természetbeni körforgására fordítódik. A Vízenergia vízfelszín felmelegedése, majd a kicsapódás, a Föld felszínére való visszajutás és az ottani elfolyás minden részében számottevő energia található, de jelenleg ennek az energiamennyiségnek csak igen kis részét hasznosítják. A hasznosítás különböző lehetőségei elvileg sokszínűek lehetnek (hullámenergia, árapály, a párolgás és lecsapódás, a víz mozgása ill. helyzete, stb.), de a mindennapos gyakorlatban legnagyobb részben a folyóvizek mozgási energiáját hasznosítják. Egy térség vízenergia adottságait a folyadéktömeg helyzeti energiájával lehet kifejezni. Ez az un. reliefenergia a térség víztömege és a szintkülönbség szorzatával számítható. A víz, mint energiaforrás régóta ismert és használt megoldás. Hazánkban is a vízenergia egészen a múlt század végéig egyik legalapvetőbb energiatermelési mód volt, különösen a malomiparban. Ekkor több, min 22000 vízikerék ill. turbina működött. Ezek egy részét azóta vízerőműre alakították, de nagyon sok megszűnt. Magyarország műszakilag hasznosítható vízerőpotenciálja 1000 MW, melynek kb. háromnegyedét a Duna jelenti. A teljes hasznosítás esetén a kinyerhető energia 7,0-7,5 TWh/év, melynek csak kis részét aknázzuk ki. A hazai lehetőségeket általában a kis esésmagasság jellemzi. Általában a szintkülönbségek sehol sem érik el a 15 méter. Ezért jelentős teljesítmény csak nagy vízmennyiséggel biztosítható. Nagy vízmennyiségek tárolása, illetve használata a környezetbe való jelentős beavatkozással oldható meg. Ennek kapcsán a tájba való beillesztés, ennek esztétikai, biológiai hatásainak széleskörű mérlegelése elengedhetetlen. A hazai hasznosítással kapcsolatban általában nem az új erőművek építése, hanem a meglevő, vagy korábban volt erőművek felújítása, vagy újraélesztése jelenti a fő feladatot.

Szélenergia

A Nap sugárzó energiája okozza a légkör alsó rétegeiben a levegő mozgását, azaz a szelet. Magyarország földrajzi elhelyezkedését illetően

28


a Kárpát-medencében fekszik és az uralkodó szelek a medence belseje irányába mutatnak. A szél energetikai jellemzőit alapvetően a szél sebessége határozza meg, de majdnem ugyanilyen fontosságú a gyakoriság is. A hazai szél jellemzésére az átlagos szélsebességek értékeit ismerjük. Ennek értékei 2,5-3,5 m/s közzé esnek. Ezek a 10 m-es magasságban mért szélsebesség értékek azonban még nem egyértelműen meghatározóak a szél energetikai hasznosítására, mivel nagyobb magasságokban és a terepviszonyoktól függően ettől lényegesen kedvezőbb területek is vannak. A hazai szélenergia hasznosítása az ipari forradalomig a szélmalmokban általános volt, a gőzgépek megjelenése azonban majdnem teljesen háttérbe szorította a malmok széllel történő működtetését. Napjainkban az alkalmazás lehetőségei lényegesen megváltoztak. Néhány helyi és alkalmi energiaigény, mint pl. vízszivattyúzás itatókhoz, szennyvíztavak levegőztetése, és hasonlók ma is reális alkalmazási területként tarthatók számon. Az utóbbi időben a villamosenergia termelésre alkalmazott szélgépek egyre feltűnőbben jelennek meg Ausztriában, vagy Németország belsejében is. Magyarországon az első ilyen referenciaberendezés Inotán került átadásra, és a következő berendezés telepítése is folyamatban van. Az ilyen berendezések alkalmazását sokan megkérdőjelezik a hazai szélviszonyok esetén. A referenciaüzemek éppen ezt a kérdést fogják tisztázni.

29

a legnagyobb jelentősége a biomasszának van, melynek mennyisége évente 3,5 millió tonna olajjal egyenértékű (Mto OE),

Recommend Documents