Biomassza tüzelőanyagok termokémiai hasznosításának és hasznosíthatóságának magyarországi helyzete Dr. Ivelics Ramón PhD. energetikai szaktanácsadó Hepik Bt. – Pécs www.hepik.hu
Az EU energiapolitikája Megújuló energia részaránya
2003 %
2005 %
2010 %
2015
2020
(EU Tanács 2006. márciusi határozata szerint)
(EU Bizottság 2007. jan. 10.-i energiacsomagja szerint)
Összes energiában
6
-
12
15
20
Villamos energiában
14,8
-
22,1
27-29
33-40
2
2
5,75
8
10-12,5
Üzemanyagban
Magyarország energiapolitikája Megújuló energia részaránya
2003 %
2005 %
2010 %
2020 %
Összes hazai energiafelhasználásban
3,5
5,3
6,0
14,65
Hazai villamosenergia felhasználásban
0,9
4,5
5,9 Vállalás 3,6%
10
0,5
5,75
10
Hazai üzemanyag felhasználásban
1. Diverzifikáció (többirányúsítás): Importból elégítjük ki az energiaigényünk kb. több, mint 75%-át! 2. Megújuló energiahordozók szerepének növelése.
A biomassza Fajtái: • elsődleges biomassza: természetes növényi vegetáció, energianövények; • másodlagos biomassza: állattenyésztés fő- és melléktermékei, hulladékai; • harmadlagos biomassza: bioeredetű anyagokat felhasználó iparok fő- és melléktermékei, hulladékai, települések szerves hulladékai. Lehet szilárd, folyékony és gáznemű. A szilárd biomasszák áttekintése: • Erdészeti fő és melléktermékek, • Mezőgazdasági fő és melléktermékek, • Energianövények. • • • •
Teljes növény, teljes termék, Apríték, Tömörítés (bála, brikett, pellet), Egyéb.
A dendromassza eredet szerint A fa mint energiahordozó eredet szerint: – Fakitermelésből teljesfa (tűzifa), melléktermék és egyéb (pl.: vágástéri apadék), – Nevelővágások, gyérítések faanyaga, – Fafeldolgozás primer melléktermékei, anyagai, – Települési zöldhulladék, – Fák és cserjék nyesedéke (mezőgazdálkodásból), – Energetikai faültetvényekből, – Energiaerdőkből.
Az erdei biomassza tulajdonsága, előnyei Főbb tulajdonságok: • Egyszerre melléktermék és nyersanyag, • Nagy mennyiségben áll a rendelkezésünkre, • Alkotóit nagyrészt újra lehet hasznosítani (megújuló energiaforrás), • Jelentős szerephez juthat a vegyi és energiafolyamatokban, Alkalmazási előnyök: • Ökológiai okok, mivel általuk a kémiai és energia-körforgások (CO2) nagymértékben bezárulnának, • A fosszilis nyersanyagok korlátozottan állnak rendelkezésünkre, ami határt szab felhasználásuknak, • Alternatív termékláncot alakít ki a erdőgazdálkodási, mezőgazdasági melléktermékeknek.
A dendromassza jelentősebb forrásai Magyarországon Energiafa típusa (Mértékegység:PJ/év) Tűzifa Apadék Elsődleges faipari+Fafeldolgozási melléktermék Összesen
2003. 20 3,9
2010. 23 4,5
2015.* -
2020.* -
4,0 27,9
4,6 32,1
50-60
70-80
*Az adott évben szükséges fabázisú energiamennyiség.
A dendromassza jelentősebb forrásai Magyarországon Hazai erdősültség: 20 %, Élőfa-készlet: 360 Mm3, Folyónövedék, erdészeti biomassza: 13,1 Mm3/év, Fatermés: 11 Mm3/év, Szakmailag indokolt kitermelés: 9-10 Mm3/év, Ténylegesen kitermelt: kb. 7,5 Mm3/év, Nettó fanyersanyag: 6 Mm3/év, Értékes ipari fa: 2,5 Mm3/év, Tűzifa, alternatív hasznosítású fa: 3,5 Mm3/év (2,7 Mt/év).
A vágástéri apadék kitermelésének lehetőségei Pásztás, máglyás. Kézi, gépi kitermelés. Teljes fa, aprítás, kötegelés. Szállítás, pótkocsi, nyerges, egyéb.
Energetikai faapríték jellemzői Méret: G30, G50, G70 (energiatermelő technológiához illeszthetően). Nedvességtartalom. Hamutartalom. Fűtőérték. Sűrűség (faanyag sűrűség, halmazsűrűség) – szállítási tulajdonságok.
Faanyag felépítése
fontosabb összetevők a konverzió szempontjából 60-75 %
• Cellulóz
→
• Hemicellulóz →
D-glükóz D-xilóz, D-glükóz, D-mannóz, L-arabinóz és uronsavak
• Lignin →
fenolos hidroxi- és metoxi csoportokat tartalmazó bonyolult szerkezetű aromás polimer
Forrás: Németh K. 1998.
A BIOMASSZA ENERGETIKAI CÉLÚ ELŐKEZELÉSE ÉS KONVERZIÓJA (IVELICS, 2006.)
Előkezelési módszerek
Darabolás
Aprítás
Kötegelés Bálázás
*Tömörítés
Előkezelési köztes termék
Előkezelési végtermék
Darabolt biomassza
Energiakonverzió
Apríték
Közvetlen eltüzelés
Energetikai köztestermék
Cél, energetikai végtermék
*Tömörítés
Hőenergia
Köteg
Bála
Köteg
Bála
Egyéb biológiai, kémiai és fizikai módszerek
Brikettálás
Pelletálás
Biobrikett
Biopellet
Elgázosítás
Pirolízis
Biogáz
Hidrogén
Szenítés
Szén
Villamos energia (zöldáram)
Biokonverzió
Etanol, metanol
Biohajtóanyag
Pirolízis
A hőbontás (pirolízis) a szerves anyagú hulladék kémiai lebontása megfelelően kialakított reaktorban, hő hatására, oxigénszegény vagy oxigénmentes közegben – esetleg inert gáz (pl. nitrogén) bevezetés közben. A hőbontás során a szerves hulladékból - pirolízis gáz - folyékony termék (olaj, kátrány, szerves savakat tartalmazó vizes oldat) - szilárd végtermék (piroliziskoksz) keletkeznek. Reakciófeltételek: hőmérséklet
reakcióidő, szemcsenagyság, keveredés
A hőbontás alaptípusai: - kis- és középhőmérsékletű eljárások (450-600 °C) - nagyhőmérsékletű eljárások (800-1100 °C) - nagyhőmérsékletű salakolvasztások eljárások (>1200 °C) A végtermék hasznosítható: - energiahordozóként (fűtőgáz, tüzelőolaj, koksz), - vegyipari másodnyersanyagként (pl. a gázterméket szintézisgázzá konvertálva metanol előállításához) - egyéb célokra (talajjavítás szilárd, szénben dús maradékkal; fakonzerválás vizes maradékkal; granulált salakolvadék építőipari adalékanyagként stb.)
A fa pirolízisénél keletkező termékek A fa pirolízisénél keletkező termékek: 30-45%-ban faszén 30 MJ/kg égéshővel, 10-30 % desztillátum, melynek fő komponensei az ecetsav, metanol, aceton együttes égéshője 24 MJ/kg, 5-25 % gázfázis 200-500 ºC között, melynek összetevői a CO, CO2, H2, metán és az együttes égéshője 1015 MJ/m3.
Hazai hasznosíthatóság, következtetések, további kutatások • Jelentős mennyiségű alapanyag, • Használható pirolízis alapanyagként, • Szervetlen vegyületek feltárása, katalitikus hatásaik feltérképezése, • További kísérletek fa anyagok feltárásával, és pirolízisével, • Felhasználáshoz kapcsolódó kísérletek, különböző fafajok, biomasszák, különböző hőmérsékletek, különböző végtermékek.
A biomassza-energetika az energiagazdálkodás fontos szegmense A dendromassza-bázisú energiatermelésnek szerepe van és lesz: • A természet- környezetvédelemben, • A klímavédelemben, • A hulladékhasznosításban és ártalmatlanításban, • A helyi nyersanyagok hatékonyabb hasznosításában, • A munkahelyteremtésben, • A racionális földhasznosításban, a helyi bevételek növelésében, • Az energiahordozó diverzifikálásban, • Az energiaimport csökkentésében.
Összefoglalás A dendromassza energetikai hasznosítása kiemelt jelentőségű hazánk számára. Óriási potenciállal rendelkezünk. Nagyobb mértékű melléktermék hasznosítást kell elérni. Lokális, decentralizált fa-bázisú energiatermelő egységeket kell létrehozni. Integrált és kombinált bioenergia üzemek kialakítása, további felhasználási, és hasznosítási kísérletek kialakítása javasolt.
Köszönöm megtisztelő figyelmüket! HEPIK Erdőgazdálkodó és Biomassza Termelő Betéti Társaság 7626 Pécs, Katalin u. 23. Tel. +36 72 785 118 Mobil +36 20 628 628 8 Fax +36 72 782 871
[email protected] www.hepik.hu
Hepik Erdőgazdálkodó és Biomassza Termelő Betéti Társaság Évi 160.000 tonna faapríték termelés. Saját géppark (8 db forwarder, 5 db nagyteljesítményű, faaprító, 25 db nyerges vontató). Dunántúli lefedettség. Termelés-biztonság. Ellátás-biztonság. Saját erdőterület (1500 ha).
