Energetikai Tanszék, Sopron

A biogáz ökoenergetikai és környezeti jelentősége az energiatermelésben engineering consulting organisation

Előadó: Oláh Gábor Zsolt

Ph.D. student

NYME EMK EMKI

Energetikai Tanszék, Sopron KKK Sopron, Ökoenergetikai Kutatási Főirány Szerzőtársak: Prof. Dr. Marosvölgyi Béla, D.Sc. Di. Ing. SzijBálint 2006.03.13.

IX.Biomssza és I. Ökoenergetikai Konferencia Sopron

A téma jelentősége • Hazánk és a világ energia ellátása jövőben • Csökkenő primer energiahordozó készletek • A környezet szennyezés csökkentése • A fenntartható fejlődés és biológiai sokféleség garantálása 2006.03.13.


A biogáz-termelés környezetvédelmi és energetikai vonatkozásai I.

• Szerves hulladékok ártalmatlanítása • Hulladéklerakók tehermentesítése • A káros emisszió csökkentési lehetősége a fosszilis energiahordozókhoz képest • Hulladékból energiatermelés 2006.03.13.


A biogáz-termelés környezetvédelmi és energetikai vonatkozásai II. • Energiatermelés decentralizációjának lehetősége • Környezetbarát (kapcsolt) hő-, és elektromos energia előállítás • Gazdasági pénzügyi hatások

2006.03.13.


A növekvő légköri CO2 koncentráció és a klímaváltozás közötti kapcsolat

A légkör CO2 koncentrációja

C O 2 k o n c. [p p m ]

350 325 300 275 250 1000

1200

1400 1600 Év

1800

2000

Miért nem javasoljuk?

2006.03.13.


Fosszilis energiahordozók

2006.03.13.


Magyarország • • • • • •

Terület : 9 303 E ha Vegetáció: 7 596 E ha Erdő: 1,760 E ha Megművelt terület: 5 744 E ha Szántó terület: 4 500 E ha EU csatl. Után támogatott: 3 488 E ha • 17 Ak alatti min. termőt.: 1 790 E ha 2006.03.13.


Érvek a biogázhasznosítás mellett I. Csökken az üvegházhatást okozó mennyisége gázok Növekszik a vidék gazdasági tevékenysége Az anaerob kezelés javítja a hígtrágya minőségét A környezeti szagártalom csökken

2006.03.13.


Érvek a biogázhasznosítás mellett II. A biotrágya hatékonyabb talajjavító szer A fermentáció csökkenti a patogén baktériumok mennyiségét és a gyommagok kicsírázását Kevesebb műtrágyára és növényvédő ő szerre van szükség Vonzóvá teszi a területet a letelepedésre.

2006.03.13.


Értékesített m3

Érvek a biogázhasznosítás mellett Technológiai potenciál I.

Földgáz Technológiai potenciál II. Biogáz

Idő jelen 2006.03.13.


Európai példa Ország

Biogáz gázhálózatba vezetése (megvalósult projekt db)

Hollandia

4

Svédország

1

Svájc

3

Laholm (Svédország) : kapacitás 400 m3/h CO2 szűrés abszorpciós technológiával Beérkező nyers gáz 70% metán tartalom kilépő gáz 97% metán tartalom Wobbe szám javítás miatt 8% propán gázt adnak a biogázhoz betáplálás előtt. A teljes tisztítási berendezések beruházási költsége 1,2 M$ és a tisztítás fajlagos költsége 0,16 $/m3 2006.03.13.


Európa földgázellátása

TAMPERE TAMPERE

OSLO OSLO

SAN PETERSB.

SAN PETERSB. HELSINKI HELSINKI

GORKIY

INVEMESS MANCHESTER

MOSKOW TORZHOK

TALLINN GOTEBORG

GORKIY

TORZHOK

TALLINN

INVEMESS GLASGOW MANCHESTER GLASGOW

MOSKOW

RIGA

ALBORGROSTOCK

MANCHESTER

PETROVSK BELFAST

MALMOE GOTEBORG

MANCHESTER

RIGA

ALBORGROSTOCK

MANCHESTER

GRONINGA

BIRMINGHAM

BELFAST

NOVOPSKOV

HAMBURG ROTTERDAM LIEGE METZ

DIJON

BREMEN GRENOBLE

LACQ

LA ROCHELLE

SKIKDA

MILANTUNIS

TOULOUSE

TURIN

PAMPLONA FOS SARAGOSSA

LISBOA

INSBRUCK MAZARA

HASSI R´MEL

DEL VALO

TEHERAN

POLGÁR

ANKARA

UZGOROD

STAVROPOL EL OSAR

PALERMO

KRASNODAR

ISMIR

MESSINA

ATHENA

GALATI

SZEGED

CAP BON SOUSSE BOLOGNA

GENOA NICE

BAKU

SOFIA

BRATISLAVA

BICCARI BARI

VIENNA GYÖR BUDAPEST GRAZ

BERN

ALGIR

ARZEW

LACQ

BURGOS VALLADOID

TANGER

SHEBELINKA KRASNODAR

BELGRADO

NAPLES

LYON CARTAGENA

ALGECIRAS

SANTANDER BILBAO

ST. SALVO

ROME

MUNICH

GRENOBLE

LNG

STAVROPOL

BUCHAREST

PRAGUE PLZEN

STUTGART

STRASBOURG BORDEAUX from Algeria

KIEV

GALATI

SZEGED

BOLOGNA

GENOA NICE

BARCELONA

VALENCIA CORDOBA

LA CORUNA

KOBRIN

UZGOROD

WARSAW

LEIPZIG

MARSEILLE

DIJON

POLGÁR

BUDAPEST

GRAZ

INSBRUCK

BERN

TURIN

FOS

PARIS SARAGOSSA MADRID

VIENNA BERLIN GYÖR

FRANKFORT MILAN

TOULOUSE

PAMPLONA

VALLADOID

NOVOPSKOV BRATISLAVA

POZNAN MUNICH

LYON

LIEGE METZ

SANTANDER BILBAO BURGOS

SHEBELINKA

MINSK

PRAGUE PLZEN

STUTGART HAMBURG

STRASBOURG

BORDEAUX

VILNIUS

LEIPZIG

ROTTERDAM

YELETS

KIEV

WARSAW

FRANKFORT

PARIS LA ROCHELLE

KOBRIN

BERLIN

ROSTOCK

GRONINGA

LONDON

LISBOA

POZNAN BREMEN

SOUTHAMPTON LE HAVRE BREST

BIRMINGHAM

BREST

PETROVSK

MINSK

MALMOE

LONDON

MANCHESTER

LA CORUNA SOUTHAMPTON LE HAVRE

YELETS

VILNIUS

ROSTOCK

BUCHAREST

BAKU

BEIRUT DAMASKUS

BELGRADO

MARSEILLE

MADRID BARCELONA ST. SALVO

ROME

SOFIA TEHERAN

BICCARI BARI

VALENCIA CORDOBA

ANKARA

NAPLES

LNG from Algeria CARTAGENA

ALGECIRAS

EL OSAR

TANGER ARZEW

ALGIR

SKIKDA

TUNIS

MAZARA DEL VALO

PALERMO MESSINA

ISMIR ATHENA

CAP BON SOUSSE BEIRUT HASSI R´MEL

DAMASKUS

2006.03.13.


2006.03.13.


Biogáz-berendezés főbb részei • • • • • • • • • •

épület a fermentálókat kiszolgáló berendezések részére épület a gázmotorok, kazán, elektromos elosztók, stb. részére nyersanyag tároló daraboló iszap sűrítő előtároló-keverő hőcserélő csőfermentor utófermentor szeparátor

• • • • • • • • • • • • •

2006.03.13.

víztisztító gáztároló gázmennyiség mérő biztonsági berendezések, gázérzékelők gázfáklya kéntelenítés gáz nyomásfokozó gázmotor szükség visszahűtő kazán kémények elektromos kapcsolószekrények transzformátor


A biogáz-termelés folyamatábrája

2006.03.13.


Kapcsolt energiatermelés

2006.03.13.


A mezőgazdasági hulladékok erjesztésekor keletkező biogáz összetétele

1% 1% 3%

metán 3% 2%

szén-dioxid hidrogén oxigén nitrogén

35%

55%

szén-monoxid kén-hidrogén

2006.03.13.


Laboratórium eszközei

2006.03.13.


Az energiafű pellet vizsgálati eredményei 87,9 91,35

Minta neve

OGfű2

TS [%]

oTS [%]

87,9 OGfű1

91,35 99

referencia

99 82

84

86

88

90

92

94

96

Szárazanyag tartalom (%)

2006.03.13.


98

100

Az energiafű pellet által termelt biogázmennyiség 2005. 5. 27. 19:00 700

2005. 5. 28. 8:00 2005. 5. 28. 14:00

600

2005. 5. 29. 21:30 500

2005. 5. 30. 22:00 2005. 5. 31. 21:40

400

2005. 6. 1. 18:10 300 2005. 6. 2. 20:15 200

2005. 6. 3. 19:09 2005. 6. 5. 19:00

100

2005. 6. 9. 17:20 0

2005. 6. 14. 9:00

referencia

OGfű1

OGfű2

2005. 6. 20. 10:00 2005. 6. 28. 10:00

Fejlődő gázmennyiség (ml)

2006.03.13.


Az energiafűből keletkezett biogázmennyiség [ml] 700

referencia 600

OGfű1 500

OGfű2 400

300

200

100

0 2005. 5. 23. 0:00 2005. 5. 28. 0:00 2005. 6. 2. 0:00

2006.03.13.

2005. 6. 7. 0:00

2005. 6. 12. 0:00 2005. 6. 17. 0:00 2005. 6. 22. 0:00 2005. 6. 27. 0:00


2005. 7. 2. 0:00

Komposztból keletkezett biogázmennyiség [ml] 800 vak

700

vak 600

MV komp1 MV komp2

500 400 300 200 100 0

2005.04.13 0:00 2005.04.18 0:00 2005.04.23 0:00 2005.04.28 0:00 2005.05.03 0:00 2005.05.08 0:00 2005.05.13 0:00 2005.05.18 0:00 2005.05.23 0:00

2006.03.13.


Termelt biogáz-mennyiség [ml] 140

120

120

110 100

100

95

arundo1 0 310 40 50 80

arundo2 0 310 40 50

80

nyár1 0 310 40 50

75

nyár2 0 190 0 0

70

fűz1 0 270 5 0

60

60

fűz2 0 290 20 0 Mischantus1 0 275 125 Mischantus2 0 270 150 -

40

20

30

30

30

20

20

20

20 10

10 0

0

0

2006.03.13. 1

0 2

0

0

0

0

0

IX.Biomssza és I. Ökoenergetikai 3 4 Konferencia Sopron

0 5

C,N 50

45

43,09

44,41

43,23

43,99

40

35

30 N%

25

C%

C 20

15

10

5

1,366

0

Anundo

2006.03.13.

1,419

Anundo

0,682

0,792

Mischantus

Mischantus


TS % 60

50

40

39 34,2

51

30,4

30,8

39

34,2 31

30

20

51

18

31

19,4

18

TS [%]

19,4 15,2

15,2

10


2 is c

M

is c

ha

ha

nt

nt

us

us

1

z2 Fű

z1 Fű

2 ár Ny

Ny

ár

1

M

An

An

un

un

do

do

M

M

B1

B2

0

2006.03.13.

m inta [g]

A baktériumok szaporodása

2006.03.13.


A baktériumok szaporodása

2006.03.13.


A hőmérséklet hatása az elérhető gázhozamra Relatív gázhozam %

130 100

50

0 0

2006.03.13.

10

20

30

40

50

Rothasztótér hömérséklet ° C IX.Biomssza és I. Ökoenergetikai Konferencia Sopron

60

A gázhozam alakulása N/C arány Kigázosodott szánhnyad %

függvényében 100 80

60

40 0,04 0,06

0,08

0,1

0,15

N / C arány 2006.03.13.


0,2

0,3

Fejlödött gáz (l/kgszerv.anyag)

Gázfejlődés a rothasztási idő és hőmérséklet függvényében 800 700 600 500 400 300 200 100

°C C 0 3 5° 2 °C 0 2 °C 5 1 C 10°

0 0

10

20

30

40

50

60

Rothasztási idö (nap) 2006.03.13.


70 80 90

A biogáz-termelés az egyetlen olyan lehetőség, mely szerves anyagok biológiai úton történő lebontásával állít elő energiahordozót! 2006.03.13.


Vizsgálati eredmények irodalmi adatok alapján Biogázkihozatal különféle hulladékokból Biogázkihozatal (l/kg) száraz anyag

CH4 százalék

Zöld növények

500-600

55-60

Piaci hulladék

550-600

55-65

Zsírleválasztó hulladéka Burgonyacefre

600-1000

70-75

400-700

60-65

Repcezúzalék

400-900

65-70

Étkezési maradék

800-1000

60-65

Hulladékfajta

2006.03.13.


A legfontosabb metántartalmú gázok egyes tulajdonságai Jellemző

M.e.

Földgáz

Biogáz

Deponiagáz

CH4 és egyéb szénvegyületek

%

94-98

50-70

45-55

CO2

%

0,0-3

27-42

30-35

N

%

0,3-4

0-1

15-25

Egyéb gázok

%

0,0-0,2

0-3

0-3

Fűtőérték

MJ/N m3

32-40*

18-25

15-17

Sűrüség (15 0 C)

kg/m3

0,8-0,9

1,101,15

1,15-1,20

Robbanási határkoncentráció

%

5-15

kg/kg

2,8

2,5

n.a.

120-130

105120

n.a.

CO2-kibocsátás Oktánszám

2006.03.13.


9-23

Biogáz néhány további jellemzője 1t kommunális hulladékból a száraz szerves anyagot figyelembe véve 470 m3 biogáz keletkezik, melynek 45 %-a CO2 és 55%-a CH4. 1 kg hígtrágyából naponta 0,25 m3, 1 kg szerves anyagból pedig 0,4 m3 biogáz nyerhető. 1 m3 biogáz 0,5 kg tüzelőolajjal egyenértékű. 1 t hulladékból 6-35 m3 biogáz keletkezik. 2006.03.13.


Szerves anyag megnevezése

Gázhozam l/kg szerves sz.a.-ra

sertéstrágya

340-550

szarvasmarha trágya

90-310

baromfitrágya

310-620

lótrágya

200-300

birkatrágya

90-310

istállótrágya

175-280

búzaszalma

200-300

kukoricaszalma

380-460

repceszalma

200

rizsszalma

170-280

len

360

kender

360

2006.03.13.


Szerves anyag megnevezése

Gázhozam l/kg szerves sz.a.-ra

fű

280-550

nád

170

lóhere

430-490

zöldségmaradványok

330-360

burgonyaszár

280-490

cukorrépalevél

400-500

napraforgólevél

300

mezőgazdasági hulladékok

310-430

növényi magvak

620

földimogyoróhéj

365

lomb

210-290

vizijácintok

375

algák

420-500

csatornaiszap

310-740

2006.03.13.


A biogáz-termeléshez hazánkban potenciálisan rendelkezésre álló biomasszaféleségek Anyagféleség

Mennyiség (t) 31 millió

Biogáz (m3/év) 1,4 Mrd

Kommunális biohulladék Kommunális szennyvíz iszap

2,5 millió

1,2 Mrd

200 ezer

80 millió

Vágóhídi hulladék

400 ezer

50 millió

34,1 millió

2,73 Mrd

Állati trágya

Összesen 2006.03.13.


2006.03.13.


A schönkircheni biogáz-berendezés nyersanyagbázisa A nyersanyag megnevezés

Mennyisége (t/év)

Saját termelésből származó zöldségfélék (sárgarépa, gyökér, burgonya, hagyma) Környező mezőgazdasági vállalkozóktól átvett zöldségfélék Szarvasmarha trágya

4000 1000 - 2000

Vegyes konzervgyári hulladék (Inzersdorfer) 2006.03.13.


500 5000

2006.03.13.


2006.03.13.


2006.03.13.


A fermentor-tartály keverőberendezésének szerkezete

2006.03.13.


2006.03.13.


2006.03.13.


2006.03.13.


2006.03.13.


A biogázberendezések ikertermékének hasznosítási lehetőségei energetikai ültetvényeken

2006.03.13.


Fás szárú energiaültetvények és betakarításuk

2006.03.13.


Egyéb biomassza típusok energetikai célra történő termelée

2006.03.13.


Szerves trágyaként Nagy tápanyagtartalom (N:P2O5:K2O = 3:1:0,3 ; C/N = 10:1-15:1 istállótrágya 20-40:1) • Gabona tápanyagigénye 1,2:1:1,5; • burgonya 1:1:1,8 • Humuszképző tulajdonság • Nagy víztartalom • (az állattenyésztő telepek hígtrágyájának átlagos tápanyag tartalma: 0,3 kg/m3 N; 0,1kg/m3 P2O5; 2006.03.13. IX.Biomssza és I. Ökoenergetikai 0,26 kg/m3 K Konferencia Sopron 2O

Következtetés Életképes technológia Jövőbeni szerepe ígéretes A lehetőség megismertetése a döntéshozókkal elengedhetetlen Más technológiai iparággal (szűrés) való együttműködés szükségessége Leválasztott gázok ipari hasznosítása célszerű 2006.03.13.


2006.03.13.


Köszönöm megtisztelő figyelmüket! Nyugat-Magyarországi Egyetem EMK-EMKI Energetikai Tanszék [email protected]

2006.03.13.


Energetikai Tanszék, Sopron

Recommend Documents