Biomassza és fenntartható energiagazdálkodás Prof. Dr. Dinya László KRF-Gyöngyös / ÖKO-LAND Szövetség 2010. október 21.
Átalakul a „luxus” fogalma Változó megítélés: • Régen: mennyiség = minél többet! • Ma: minőség = minél drágábbat! • Holnap: minél egészségesebbet! – „LOHAS”prioritások (=Lifestyle Of Health And Sustainability): – – – – –
„Drága” helyett „értékeset” = időtálló minőség Életmód = minimális stressz, mozgás, alkotás Fogyasztás = „zöld” + helyben termelt Jól megválasztott lakóhely = környezet minősége Időoptimalizálás = értelmes, építő dolgokra fókuszálás
A LOHAS-piacról Forrás: http://www.nmisolutions.com/lohasd_segment.html, 2010)
= Lifestyles of Health and Sustainability „Érdektelenek”
„Konvencionálisak”
„Természetesek”
„Sodródók”
Az öko-címkék fontossága vásárlási döntéseinél? 100%
1,2
1,4
19,6
26,2
80%
1,8
40,6 20,8
60%
25
Nem tudja Sosem nézem a címkéket Nem fontos
32,5
40%
Fontos 57,8
47,4
20% 25,7
0%
EU27
Magyarország
Ausztria
Megújuló energiaforrásokra vonatkozó elemi tájékozottság: lakosság vs. gazdálkodók (Forrás: BIOENKRF-kutatás, 2007) 100
90,8
90
90,1
80 70
66,6
66,2
20 10
93,9
95,2
57
52,9
61,5
53,8
Lakosság Gazdálkodók
47,8 44,5
35,7 29 13,2
21,9 13,8
p Na
Sz él
z Ví
om as sz a Bi oe ta no En l er gi ae rd ő En er gi af ű Bi ob ri k et t Bi og áz Bi od íz G el eo te rm ik u s
0
Bi
%
55,6
50
30
96,8
77,1
60
40
88,4
94,5
NL=598 fő, NG= 586 fő
1. Fenntarthatóság és energia
Társadalmi működés és energiamérleg • Gazdasági elemzések alapján a társadalmi stabilitáshoz szükséges az energiaráta egy minimális szintje: E-ráta = E-felhasználható / E-ráfordított (= Energia alatt értendő az összes energiaforrás + élelmiszer is!) • Ha az E-ráta = 1 – az E-kitermeléshez annyi E-input kell, amennyit E-outputként kapunk • A modern társadalom fenntartásának E-ráta igénye: nagyobb mint (3…5) / 1! Oka: az intézmények + infrastruktúra (ellátó rendszerek) működtetése
Energiaráta1900 = 100 ÷ 1 (!)
E2000 = 10 ÷ 1 (!)
E? = 3 ÷ 1 (!)
„Lenni, vagy nem lenni?” (Shakespeare: Hamlet, III. felvonás, 1. szín)
„…az itt a kérdés!” (?)
Amikor még az EROI ~ 50/1 volt… Energiatermelési ráfordítás Infrastruktúra működtetése
Működtetés
5555555555555555555555555555555555555555555
Diszkrecionális
Gazdaság
Diszkrecionális
GDP Fogyasztás
Létfenntartás
Energia
…ma már csak ~ 20/1 körül van… Energiatermelési ráfordítás Infrastruktúra működtetése
5555555555555555555555555555555555555555555
Működtetés
Diszkrecionális
Gazdaság
Diszkrecionális
GDP Fogyasztás
Létfenntartás
Energia
…és amikor < 5/1 lesz?
Diszkrecionális
Gazdaság
Működtetés
Infrastruktúra működtetése
5555555555555555555555555555555555555555555
Energiatermelési ráfordítás
Diszkrecionális
GDP Fogyasztás
Energia Energia
Létfenntartás
1. Energia
Kihívásaink élén az energia
2. Víz
„Zöldülő” gazdaság
3. Élelmiszer 4. Környezet 5. Szegénység 6. Betegség 7. Erőszak változás
8. Oktatás 9. Demokrácia idő
10. Demográfia
„Zöldülő” társadalom
Stratégiai cél: a „2000 watt-os társadalom”? Jelen primer energia felhasználás: 1125 PJ/év = 31.250 kWh/fő = 3.567 watt/fő
Veszteség: 331 PJ = 30%
Végenergia felhasználás: 794 PJ/év
Összes csökkentés: 495 PJ/év
M=205 PJ/év
Cél: 2.000 watt/fő =17.520kWh/fő = 630 PJ/év
Végenergia felhasználás: 504 PJ/év
Veszteség: 444 PJ = 56% Hasznosuló energia: 350 PJ/év
M=290 PJ/év
V=126PJ= 20%
Hasznosuló energia: 350 PJ/év
V=154 PJ=30%
Elegendő a takarékosság + hatékonyságnövelés? • Apró malőr: jelenlegi hazai primer energiatermelésünk = 427 PJ/év… (ebből: megújuló – 57 PJ, fosszilis – 370 PJ) • …így 62% importra szorulunk! De ha 630 PJ/év-re felfuttatnánk a hazai termelést (+203 PJ/év) + lefaragnánk a jelenlegi primer felhasználást 44%-kal – közel kerülnénk az időleges energiafüggetlenséghez! • …persze a 203 PJ/év többlettermelés megújuló forrásokból származzon! • A 495 PJ/év megtakarítás = „nega-joule”! • A hazai megújuló potenciál számításaink szerint kb. 300 PJ/év (biomassza – 200 PJ, geotermia – 50 PJ, a többi – 50 PJ) – elvileg elegendő!
Jövőkép: energiafüggetlenség?! • „Azt biztosan tudjuk, hogy lesz világvége, csak azt nem, pontosan mikor. Ugyanígy vagyunk a fosszilis energia korszakával…” • Fosszilis importfüggőségünk ma 60% feletti (2008: 62%). Ezzel min. három probléma van: – „Fosszilis” = keményedő korlátok – Kevéssé diverzifikált – Instabil források / útvonalak
• Max. csökkenthetjük az elviselhető szintig: – – – –
Helyén kezelni sok „mítoszt” Hazai megújuló források bevonása - biomassza (is) Fenntartható energiagazdálkodás megvalósítása „Helyi energiafüggetlen rendszerek” hálózata
Mítoszok és fenntartható energiagazdálkodás – 1.
= a közlekedés a legnagyobb ÜHGszennyező?
Mítoszok és fenntartható energiagazdálkodás – 2.
A papírtasak előállításának energiaigénye: 4szer nagyobb mint a műanyag tasaké!
= a papírtasak „zöldebb”, mint a műanyag tasak?
Mítoszok és fenntartható energiagazdálkodás – 3.
= a műfenyő környezetkímélőbb, mint az élőt kivágni?
Mítoszok és fenntartható energiagazdálkodás – 4.
= az elektromos autók környezetkímélőbbek, mint a hagyományosak?
LCA = „bölcsőtől a koporsóig” ISO - 14040
Az európai „super smart grid”
Stratégia: a fenntartható energiagazdálkodás
Víz ld h ő f ra
ra kt ú
st
ru
Fö In
Biom Biomassza assza
ix m i t z ka Os giszti Lo Tárolás
t ot
ko s ak iat
gi
En
k
erg
s
d as á
zt á
l te
G az
as
i
ke
Jo g
rd e
Társadalmi
ez
ny
ör
gy
té
.k
ás
ar é
et
Sz áll ít
„Játékszabályok”
s ág
Term elés
Fo
r ál
rm
r
eg
Te
ze
Ki me
ds
In t
t yeze tok n r ö .k aza g Gazd őá g en s r Ve
at z áló
en
Nukleáris
h
iar
dgá z
erg
Ol aj
En
N ap l
F öl
Sz én
Sz é
rül őf or rás ok
Megújuló források
2. A biomassza, mint energiaforrás
„Mindössze” ezekre kell konkrét válasz: Milyen biomasszát?
Milyen „játékszabályokkal”?
Milyen mennyiségben?
Milyen feldolgozással?
Milyen területi eloszlásban? Milyen technológiákkal? Milyen szereplők?
Milyen rendszerben? Milyen piacok számára?
…állítsanak elő, dolgozzanak fel, értékesítsenek?
A „biomassza” tág győjtıfogalom! • Elsődleges biomassza: a természeti vegetáció (mezőgazdasági növények, erdő, rét, legelő, kertészeti növények, a vízben élő növények), • Másodlagos biomassza: az állatvilág, illetve az állattenyésztés fő- és melléktermékei, hulladékai, • Harmadlagos biomassza: a feldolgozó iparok gyártási mellékterméke és az emberi életműködés melléktermékei. Energiacélú hasznosítása is nagyon sokféle módon történhet…
Mítoszok a biomasszáról 1. Inkább „megújítható”, mint megújuló! 2. Nem minden „zöld”, ami „bio”! 3. Mindig van melléktermék, ami egyáltalán nem „mellékes”! 4. Sokféle módon és erősen „korlátolt”! 5. …de belátható távon mégis „meghatározó”! 6. Fontos puffer szerep: „tárolható” és „adagolható”! 7. A „változatosság” ezúttal nem „gyönyörködtet”! 8. Nagyon széles a „pozitív / negatív externáliák” köre! 9. Nagyon „heterogén érdekviszonyok” övezik! 10.Bulvárszintű és „hézagos” tájékozottság! = a biomassza MÁS!
= a biomassza ugyanúgy megújuló, mint a többiek?!
Biomassza fajták: primer, szekunder, tercier Sokféle technológia: termőhely, fajta
Fajtától függő begyűjtés, tárolás, kezelés, előkészítés
Eltérő potenciálok, évjáratok
Sokféle logisztikai megoldás
Biomassza produkció
Biomassza logisztika
Szolgáltatások: műszeres, hálózati, jogi, pénzügyi, képzési, szaktanács, beszerzési, szerviz, szaporítóanyag
Szolgáltatások: térinformatika, kommunikáció, bérmunka
Sokféle technológia: hő / gáz / folyékony energiahordozók Sokféle normatív kritérium: energia - ÜHG-, költségmérlegek
Energiatermelés Ellátási biztonság: mennyiség, minőség, ütemezés Szolgáltatások: audit, képzési, pénzügyi, jogi, szerviz
Energia értékesítés: nagy rendszerekbe illesztés Sokféle melléktermék hasznosítása
Ellátási biztonság: mennyiség, minőség, ár, ütemezés
Energialogisztika
Energiafogyasztás
Szolgáltatások: képzési, pénzügyi, jogi, szerviz
Szolgáltatások: tájékoztatás, pénzügyi, jogi, szerviz
A biomassza ≠ szél / nap / vízenergia / földhő!
Mekkora a bioenergetikai potenciálunk? Elméleti bioenergetikai potenciál
Konverziós potenciál
Technikai potenciál
Gazdasági potenciál
Fenntartható potenciál
Elméleti bioenergetikai potenciál? Amitől függ: – Természettől: klíma, évjárat, termőterületi adottságok (= primer biomassza) – Technológiától: intenzív / extenzív (=primer – szekunder – tercier biomassza egyaránt) – Fogyasztástól: népesség – fogyasztási színvonal – fogyasztási szokások (értékrend) – Tudásunktól: komplex (soktényezős) térinformatikai tudásbázis, dinamikus előrejelzések
Energianövények
Melléktermékek
Szerves hulladék
Szemét, szennyvíz
Betakarítás, begyűjtés, ellátás Előkészítés
Szállítás
Termokémiai konverzió Szenesítés
Gázosítás
Tárolás
Fizikai-kémiai konverzió
Pirolízis
Sajtolás, extrakció
Biokémiai konverzió Alkoholos fermentáció
Anaerob erjesztés
Etanol
Biogáz
Aerob lebontás
Észterezés Alapanyag
Szén
Szilárd
Szintézis gáz
Pirolízis olaj Biometán
Gáz
Növényolaj
Biodiesel
CO2-leválasztás Szintézis
Folyadék
Konverziós potenciál?
Égetés Üz.a. cella
Elektromos áram
Mechanikus -elektromos konverzió (motor)
Termo-mechanikus konverzió
Üzemanyag
Hő
Növényi nyersanyagok Gabonafélék, rostnövények
Cukor- és olajnövények
Szerves, hulladékok
Fás szárú növények
Betakarítási melléktermék
Alapanyagok Keményítő, cukor
Fehérjék
Olajok, zsírok
Lignin, cellulóz
Másodlagos komponens
Ipari feldolgozás
Vegyipar
Polimerek
Monomerek
Kenőanyag
Papíripar
Építő,szigetelő anyag
Gyógyszeripar
Felhasználás Kozmetikum, mosószer, festék, lakk, trágya, viasz, gyanta
Műanyagok
Hidraulika olajok, tisztítószerek, viasz, gyanta
Nyomdai termékek, íróeszközök, csomagoló anyagok
Építőanyag, textilek, vegyes termékek
Kozmetikum, fűszerek, ízesítők, balzsamok
Technikai potenciál?
A bioenergetikai potenciál Magyarországon – rendkívül szóródó becslések! Számítást végzők
Alsó érték Felső érték PJ / év
MTA Megújuló Energia Albizottsága (2005-2006.)
203
328
Energia Klub (2006.)
58
223
Európai Környezetvédelmi Ügynökség (EEA, 2006.)
145,5
FVM (2007.)
260
Szélsőértékek:
58
328
Bioenergetikai „kudarc-sztorik” (Médiafeldolgozás: 2005-2009. között) 1. Szakmai–metodikai kérdőjelek 2. Hiányzó üzemeltető szakemberek
„Laikus” szereplők
3. Lobbykhoz kötődő „szakértők” 4. Bulvár színvonalú információk 5. Hiányzó komplex tudásszolgáltatások
„Szelektív látás”
„Hálózatok hiánya”
6. Homályos érdekviszonyok 7.Inkonzisztens „játékszabályok” 8. Tőke és források hiánya
„Takarékos”projektek
Mi a „jó gyakorlat”? Bioenergetikai termékpályák komplex értékelése – komplex indikátorok (Forrás: EMPA, 2008) Előállítási Technikai értékelés Ökológiai értékelés technológia = energiaráta =ÜHG-mérleg, to általános értékelése CO2 ekv./TJ pozitív
30 fölött
60 fölött
tisztázandó
18-30
30-60
negatív
18 alatt
30 alatt
Bioenergetikai termékpályák komplex értékelése – I. Hasznosítási termékpálya
Technológia
Energiamérleg
ÜHGmérleg
Energiafű - pellet - fűtés
17
17
Rövid vágásciklusú energiafa - pellet - fűtés
20
-1
Erdészeti/faipari hulladék - pellet - fűtés
19
61
Szalma - pellet - fűtés
15
46
Rövid vágásciklusú energiafa-pellet- szénfűtésű erőmű
43
38
Faipari hulladék - pellet - szénfűtésű erőmű
38
101
Szalma pellet - szénfűtésű erőmű
35
87
Repce - olaj - kisméretű erőmű (CHP)
43
29
Silókukorica – biogáz – kisméretű CHP
33
37
Energiafű – biogáz – kisméretű CHP
36
54
Szerves hulladék – biogáz – kisméretű CHP
29
88
Melléktermék/hígtrágya – biogáz – kisméretű CHP
24
113
Szerves szemét/szennyvíz – biogáz – kisméretű CHP
29
88
1. Fűtés szilárd biomasszával
2. Kapcsolt hő- és áramtermelés (CHP)
Bioenergetikai termékpályák komplex értékelése – II. 3. Bioetanol Cukornád – etanol - gépkocsi
8
-3
Kukorica - etanol - gépkocsi
11
-10
Gabonafélék – etanol - gépkocsi
11
-45
Szalma - etanol - gépkocsi
11
32
Repce – biodiesel - gépkocsi
23
-28
Használt olaj- biodiesel - gépkocsi
25
80
Szalma – Fischer-Tropsch BTL diesel - gépkocsi
14
49
Melléktermék/hígtrágya – biometán – gépkocsi
9
36
Silókukorica – biometán - gépkocsi
9
-28
Silókukorica – biogáz – üzemanyagcella
36
57
Melléktermék/hígtrágya – biogáz – üzemanyagcella
27
122
Melléktermék – biogáz – kisméretű CHP - gépkocsi
20
97
Energiafű - biogáz – kisméretű CHP - gépkocsi
30
40
4. Biodiesel
5. Biometán
5. Üzemanyagcella
6. Elektromos gépkocsi
Térinfomatika Eszközök, technikák
Növényfajták
Biomassza produkció
Logisztikai modellek Fosszilis energiák
Marketing tudásbázis
Szolgáltatások Területfejlesztés
Biomassza feldolgozás
Környezeti elemzés Megújuló energiák
Ökonómiai elemzés Érdekelt szereplők
Tőke, források
Termék hasznosítás
Fogyasztói értékrend
Minőségirányítás Jogszabályok
Innovációs feladatok MEGA-zöldségprogramhoz kapcsolódva Áram 25 ezer to/év integrált biomassza mennyiség
1,5-2 MW teljesítményű biomassza fűtőmű
Hő
4 ha fólia alatti zöldségtermelő terület
Áru
Hamu Biomassza előállítása
•Térinformatikai megalapozó adatbázisok •Alternatív növényfajták és technológiák •Szakmai szolgáltatások fejlesztése (műszeres, információs, pénzügyi, jogi)
Biomassza logisztika
•Logisztikai szervezési modellek •Alternatív előkészítési technológiák •Biomassza tárolási, kezelési megoldások
Biomassza fűtés
•Hatékonyságot növelő technikai megoldások •Automatizálási és informatikai megoldások •Kapcsolt energiatermelés alternatív megoldásai
Termékhasznosítás
•Áram értékesítése •CO2 –kvóta projekt szintű értékesítése •Hulladékhő növényházi hasznosítása •Egyéb hő hasznosítás •Hamukezelés, hasznosítás
Zöld Növényházi termesztés
Termékhasznosítás
•Alternatív termesztési technológiák •Automatizálás, informatikai megoldások •Szakmai szolgáltatások fejlesztése (műszeres, információs, pénzügyi)
•Zöldségpiaci marketing kutatások •Logisztikai szervezési modellek •Információs szolgáltatások fejlesztése •Melléktermék zöldtömeg hasznosítása
• A komplex rendszer energia – költség – emissziós mérlegeinek optimalizálása, LCA •Fenntartható energiagazdálkodási auditálási megfelelőségek biztosítása az externáliák figyelembevételével •Külső és belső (jogi, finanszírozási) szabályozási feltételek biztosítása
Fenntartható energetikai auditálás: az ÖKOSTANDARD szabvány (NORMADOC-projekt)
Az ÖKO-Standard szabvány olyan normatív követelményrendszert jelent, amely átfogó, egységes módon biztosítja a fenntartható fejlődés kritériumainak érvényesítését, annak ellenőrizhetőségét, és tanúsíthatóságát a bioenergetikában. Ez a termelési, termesztési, szolgáltatási eljárások helyes gyakorlatának rögzítésén alapul.
Az ÖKO-STANDARD szabványcsalád
Minőségmenedzsment ségmenedzsment alapmodul
Általános előírások
Elsődleges biomassza termelés
Bioetanol termelés
Biodízel termelés
Biogáz termelés
Biomassza hőhasznosítás
Biomassza „ökölszabályok” • Támogatási prioritások: – – – –
I. Csak auditált projektek! II. Melléktermékek, biohulladék hasznosítása III. Fás szárú energianövények nem használt földeken IV. Energianövények versengő földeken
• Gazdaságosság megítélése: – Más a jelen, más a jövő = hosszú távú + globális trendek – „Termelj és fogyassz helyben!”
• Kiemelt prioritás az energia- és emissziós mérleg, hatékonyság, üzemi méretek és a fenntarthatóság • Gyorsuló technológiai fejlődés = rugalmas megoldásokra fókuszálni • Komplex rendszerekre törekedni (energia és élelmiszer!) • Ágazati szerveződés alulról = hazai szereplők integrációi, hálózatai • Helyi adaptációk = tudásközpontok és tudásszolgáltatók országos hálózata
Köszönöm a figyelmet!
