8201 Veszprém, Pf. 158., Tel. +36 88 624217 Fax: +36 88 624520
BIO-MOTORHAJTÓANYAGOK – JELEN ÉS A JÖVŐ Hancsók Jenő Krár Márton, Magyar Szabolcs I. Ökenergetikai és IX. Biomassza Konferencia Sopron 2006. március 1-3.
AZ ELŐADÁS CÉLKITŰZÉSEI
Hozzájárulás a bio-motorhajtóanyagok tudásalapú, rendszerszemléletű, minőségbiztosított és gazdaságos magyarországi előállításához és felhasználásához
A BIO-MOTORHAJTÓANYAGOK SZÜKSÉGESSÉGE megújítható energiaforrás kihasználása, kőolajkészletek kimerülése, kőolajkészletek egyenlőtlen eloszlása, periodikusan ismétlődő ugrásszerű kőolajár-változások, környezet-szennyező fosszilis energiahordozók kiváltása, ⌧ import energiahordozók kiváltása, ⌧ importfüggőség csökkentése, ⌧ jobb minőség igénye, kisebb bekerülési költség, ⌧ vidéktámogató politikai lehetőség (foglalkoztatottság növelése, megélhetési biztonság, lakosság „faluntartása”, stb.), mezőgazdasági túltermelési válságok levezetése, parlag-földek hasznosíthatósága, ⌧ kisebb CO2-kibocsátás a teljes életciklus alatt, ⌧ hozzájárulás a talaj- és vízvédelemhez, továbbá az élőhelyminőség javításához, stb. ⌧
AZ ENERGIA ÉS KŐOLAJIMPORT TÉNYLEGES ÉS VÁRHATÓ ALAKULÁSA AZ EU-BAN ÉS MAGYARORSZÁGON
100 90 *
80 Import, %
70
1998/2005*
60
*
50
2010
40
2020
30 2030
20 10 0 Energia, EU15
Energia, EU30
Kőolaj, EU
Kőolaj, Magyarország
ALTERNATÍV MOTORHAJTÓANYAGOK RÉSZARÁNYÁNAK TERVEZETT ALAKULÁSA AZ EU-BAN (2003/30/EC)
Év
Alternatív hajtóanyagok részaránya, % biohajtóanyagok földgáz
hidrogén
összesen
2005
~2
-
-
~2
2010
~6 (5,75)
~2
-
~8
2015
~7
~5
~2
~14
2020
~8
~10
~5
~23
AZ EU TERVEZETT BIO-MOTORHAJTÓANYAG DIREKTÍVÁJÁNAK HATÁSA MAGYARORSZÁGON (A)
300 250
282
(A) (A)
Bio-etanol (A) (B) Bio-ETBE RME (B)
241
200 164
165
kt
141
150
138
89
100 52
49
50 0 2005
2009
2010
(A) FELHASZNÁLT MOTORBENZIN ENERGIATARTALMÁRA VONATKOZTATVA (B) FELHASZNÁLT DÍZELGÁZOLAJ ENERGIATARTALMÁRA VONATKOZTATVA
AZ EU TERVEZETT BIO-MOTORHAJTÓANYAG DIREKTÍVÁJÁNAK HATÁSA MAGYARORSZÁGON II. 800 700 600 kt
Bio-etanol (A) Bio-ETBE (B) RME (C)
672 570
500 393,5
400
333,7
300
282
239,5
206 200 120,6
86,5
100 0 2005
2009
2010
(A) BIO-ETANOL, ÖSSZES FELHASZNÁLT MOTORHAJTÓANYAG ENERGIATARTALOMRA VONATKOZTATVA (B) BIO-ETBE, ÖSSZES FELHASZNÁLT MOTORHAJTÓANYAG ENERGIATARTALOMRA VONATKOZTATVA (C) RME, ÖSSZES FELHASZNÁLT MOTORHAJTÓANYAG ENERGIATARTALOMRA VONATKOZTATVA
BtL (Bio-to-Liquid) Biogázolaj kisebb beruházási és üzemeltetési költségek mennyiségi korlát: növényolaj
Szintetikus gázolaj nagyobb beruházási költség nagy mennyiségi lehetőség
MOTORHAJTÓANYAGOK ELŐÁLLÍTÁSI LEHETŐSÉGEI BIOMASSZÁBÓL
A VILÁG ETANOL ELŐÁLLÍTÁSA
Országok/Térségek Brazília USA EU Ázsia Kína India Afrika Egyéb Világ összesen
Etanol mennyiség, 106 m3 2005* 2004 16,7 14,6 16,6 14,3 3 2,6 6,6 6,4 3,8 3,7 1,7 1,7 0,6 0,6 2,5 2,8 46 41,3
*becslés Forrás: COM(2006) 34. „An EU Strategy for Biofuels”
A VILÁG ETANOL-FELHASZNÁLÁS MEGOSZLÁSÁNAK ALAKULÁSA
45 40
6
Mennyiség, 10 m
3
35 30 25 20 15 10 5
Év Motorhajtóanyag
Forrás: F.O.Licht, 2005.
Ipar
Etanoltartalmú italok
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1991
1990
1985
1980
1975
0
MOTORHAJTÓANYAG CÉLÚ BIOETANOL ÉS BIODÍZEL MENNYISÉGEK, EU (2004) Ország
Bioetanol
Biodízel 1000 t
Németország
20
1035
Franciaország
102
348
Olaszország
-
320
Ausztria
-
57
194
13
Dánia
-
70
Egyesült Királyság
-
9
Svédország
52
1
Csehország
-
60
Szlovákia
-
15
Litvánia
-
5
Magyarország
0
0
Lengyelország
36
-
Egyéb
87
-
EU 25 összesen
491
1933
Spanyolország
Forrás: COM(2006) 34. „An EU Strategy for Biofuels”
MAGYARORSZÁG BIO-MOTORHAJTÓANYAGAI
Jelenleg:
csak bio-ETBE
(kb. 50 000 t, MOL Rt. Dunai Finomító) előállítás: CH3
CH2 CH3 C
CH3 + CH3 CH2 OH
CH3 C O CH2 CH3 CH3
izobutén
etanol
ETBE
BIOETANOL ÉS BIO-ETBE JELLEMZŐI Jellemzők
Bioetanol
Bio-ETBE
Molekulatömeg
46,07
102,18
Sűrűség (20°C-on), g/cm3
0,789
0,747
Forráspont, °C
78,5
71,7
Lobbanáspont, °C
12,8
-19
16
27,6
Oxigéntartalom, %
34,73
15,7
Sztöchiometrikus levegő/hajtóanyag tömegarány
8,97
12,1
Kísérleti oktánszám (KOSZ)
111
118
Motoroktánszám (MOSZ)
92
102
(KOSZ+MOSZ)/2
101,5
110
Fűtőérték, MJ/kg
26,7
26,1
Párolgáshő, kJ/kg
839
321
Gőznyomás 37,8°C-on (Reid), kPa
Vízoldhatóság komp. a vízben, v/v % víz a komp.-ben, v/v %
minden arányban
2,0 0,6
BIOETANOL ELŐÁLLÍTÁSI LEHETŐSÉGEK MAGYARORSZÁGON
Alapanyagok:
kukorica
búza
étkezési és takarmányozási célra alkalmatlan gabonafélék
Becsült, előállítható mennyiség: kb. 800.000 m3 (kb. 630.000 t) bioetanol
DÍZELGÁZOLAJOK BIOKOMPONENSEI
biodízel
biogázolaj
biomassza alapon szintézisgázból (CO+H2) előállított szintetikus gázolaj
Biodízel termelés, 106 tonna...
BIODÍZEL ELŐÁLLÍTÁS ALAKULÁSA 3 2,5 2
Nyugat Európa Kelet Európa Észak Amerika Ázsia Világ
1,5 1 0,5 0 1991
1993
1995
Forrás: Körbitz, W., CE Biomass Conf. 2005
1997 Év
1999
2001
2003
BIODÍZEL ÉS MOTORHAJTÓANYAG CÉLÚ BIOETANOL MENNYISÉGEK, EU (2004) Ország
Biodízel
Bioetanol 1000 t
Németország
1035
20
Franciaország
348
102
Olaszország
320
-
Ausztria
57
-
Spanyolország
13
194
Dánia
70
-
Egyesült Királyság
9
-
Svédország
1
52
Csehország
60
-
Szlovákia
15
-
Litvánia
5
-
Magyarország
0
0
Lengyelország
-
36
Egyéb
-
87
1933
491
EU 25 összesen
Forrás: COM(2006) 34. „An EU Strategy for Biofuels”
BIOGÁZOLAJ ELŐÁLLÍTÁSA NÖVÉNYOLAJOK IZOMERIZÁLÓ HIDROGÉNEZÉSE
Trigliceridek O CH2 O C O
R1
Katalizátorok
CH O C O
R2
CH2 O C
R3
n-paraffinok H2, T, P
Cetánszám: 35-45
85-100
Cseppfolyós szénhidrogén hozam: > 85%
+ i-paraffinok + oxigéntartalmú + víz vegyületek
75-85
>80
ÚJGENERÁCIÓS BIO-MOTORHAJTÓANYAGOK, A KŐOLAJALAPÚ DÍZELGÁZOLAJOK ÉS A BIODÍZELEK JELLEMZŐI Biogázolaj (BGO)*
MSZ EN 590/2004 szabványnak megfelelő nyári minőségű dízelgázolaj
(RME)** (Biodízel)
Sűrűség, kg/m3
775-785
kb. 835
kb. 885
Viszkozitás 40°C-on, mm2/s
2,9-3,5
kb. 3,5
kb. 4,5
80-90***
kb. 53
kb. 51
10%, °C
kb. 260-270
kb. 200
kb. 340
90%, °C
kb. 295-300
kb. 350
kb. 355
kb. (-5)- (-30)
kb. -5
kb. -5
Fűtőérték, MJ/kg
kb. 44
kb. 43
kb. 38
Fűtőérték, MJ/dm3
kb. 34
kb. 36
kb. 34
0
kb. 4
0
Oxigéntartalom, %
0-1
0
kb. 11
Kéntartalom, mg/kg
kb. 0
< 10
< 10
Jellemző
Cetánszám
NOME
Desztillációs jellemzők
Zavarosodás pont, °C
Többgyűrűs aromástartalom, %
* ** ***
BGO: növényolajok izomerizáló hidrogénezésével előállított gázolaj NOME: növényolaj-zsírsav-metil-észter, RME: repceolaj-zsírsav-metil-észter keverési cetánszám
A BECSÜLT TELJES ÉLETCIKLUSÚ CO2 EMISSZIÓ „BIOGÁZOLAJ”
Növényolajok, használt sütőolajok • földművelés • növényolaj előállítás (sajtolás, finomítás) Állati zsírok
Izomerizáló hidrogénezés
Végfelhasználás 0 kg CO2/kg Σ kb. 0,7-1,0 kg CO2/ kg biogázolaj
KŐOLAJ ALAPÚ GÁZOLAJ Kőolajkutatás, fúrás, kitermelés
Kőolajfinomítás • dízelgázolaj
BIODÍZEL Növényolaj-zsírsavmetilészterek Növényolajok • földművelés • növényolaj előállítás (sajtolás, finomítás) Állati zsírok
Átészterezés NOME-vé
Melléktermékek Metanol
Végfelhasználás
Végfelhasználás
3,2 kg CO2/kg
0 kg CO2/kg
Σ 3,8 kg CO2/ kg dízelgázolaj
Σ kb. 1,4-2,0 kg CO2/ kg biodízel
SZINTETIKUS BENZIN ÉS GÁZOLAJ FISCHER-TROPSCH SZINTÉZIS ÉS IZOMERIZÁLÓ HIDROKRAKKOLÁS
BIOMASSZA
SZINTÉZISGÁZ
FISCHER-TROPSCH SZINTÉZIS
SZINTETIKUS BENZIN, GÁZOLAJ ÉS ALAPOLAJ
SZINTETIKUS KŐOLAJ
IZOMERIZÁLÓ HIDROKRAKKOLÁS
A KŐOLAJBÓL ÉS GTL TECHNOLÓGIÁVAL ELŐÁLLÍTHATÓ TERMÉKEK JELLEMZŐ HOZAMÁNAK ÖSSZEHASONLÍTÁSA Átlagos európai kőolajfinomítói hozamok % (V/V) Benzinek 31,6 JET
7,4
Gázolaj/ dízelgázolaj
39,3
Nehéz fűtőolaj Egyéb
13,3 8,4
GTL eljárás hozamai, % (V/V)
Benzinek
Dízelgázolaj
Egyéb
25
70
5
DÍZELGÁZOLAJ ÉS MOTORBENZIN MENNYISÉGÉNEK A VÁLTOZÁSA AZ EU15-BEN 180
Felhasználás, 106 t/év
160 140 120 100 80 60 40 Dízelgázolaj Motorbenzin
20 0 1985
1990
1995
2000
2005 Év
Tippe, B., Oil&Gas Journal, 2005, 103(46),18-24
2010
2015
2020
ÚJGENERÁCIÓS BIOHAJTÓANYAGOK, A KŐOLAJALAPÚ DÍZELGÁZOLAJOK ÉS A BIODÍZELEK JELLEMZŐI Biogázolaj (BGO)*
MSZ EN 590/2004 szabványnak megfelelő nyári minőségű dízelgázolaj
(RME)*** (Biodízel)
Sűrűség, kg/m3
775-785
kb. 835
kb. 885
770-785
Viszkozitás 40°C-on, mm2/s
2,9-3,5
kb. 3,5
kb. 4,5
2,4-4,5
80-90****
kb. 53
kb. 51
73-81
10%, °C
kb. 260-270
kb. 200
kb. 340
kb. 209
90%, °C
kb. 295-300
kb. 350
kb. 355
kb. 331
kb. (-5)- (-30)
kb. -5
kb. -5
kb. 0- (-25)
Fűtőérték, MJ/kg
kb. 44
kb. 43
kb. 38
kb. 43
Fűtőérték, MJ/dm3
kb. 34
kb. 36
kb. 34
kb. 34
0
kb. 4
0
0
Oxigéntartalom, %
0-1
0
kb. 11
0
Kéntartalom, mg/kg
kb. 0
< 10
< 10
< 10
Jellemző
Cetánszám
NOME
Szintetikus gázolaj**
Desztillációs jellemzők
Zavarosodás pont, °C
Többgyűrűs aromástartalom, %
* ** *** ****
BGO: növényolajok izomerizáló hidrogénezésével előállított gázolaj Fischer-Tropsch szintézis (szintetikus kőolaj mindenféle eredetű szintézisgázból) + Izomerizáló hidrokrakkolással előállított gázolaj NOME: növényolaj-zsírsav-metil-észter, RME: repceolaj-zsírsav-metil-észter keverési cetánszám
KÖVETKEZTETÉSEK Bio-motorhajtóanyagok a fenntartható fejlődés egyik alappillérének, a mobilitásnak nélkülözhetetlen elemei Második és harmadik generációs bio-motorhajtóanyagok térhódítása Rendszerszemléletű, Magyarország adottságaihoz igazodó és nemzeti összefogáson (mezőgazdaság – ipar – kereskedelem) alapuló minőségbiztosított, gazdaságos bio-motorhajtóanyag gyártás Hozzájárulás az agrárgazdaság fejlődéséhez; vidéktámogatás fokozása Országos bio-motorhajtóanyag kutató-fejlesztő, képző és továbbképző központ létrehozása (Kormány, NKTH, FVM, KVVM, GM, OM, PM)
ALTERNATÍV MOTORHAJTÓANYAGOK
Kiadja a Veszprémi Egyetemi Kiadó 8200 Veszprém, Egyetem u. 10. Pf.: 158. Telefon/fax: 88/624-133 E-mail:
[email protected] Honlap: http://www.vein.hu/kiado Felelős kiadó: Egyházi Tiborné dr. ISBN 963 9495 33 6 ISBN 963 7332 81 2 Ö
KÖSZÖNÖM MEGTISZTELŐ FIGYELMÜKET
