FÁS SZÁRÚ ENERGIANÖVÉNYEK SZEREPE KISTELEPÜLÉSEK HŐENERGIA ELLÁTÁSÁBAN ROLE OF SHORT ROTATION FORESTRY (SRF) IN SMALL SETTLEMENTS ENERGY SUPPLY

Anyagmérnöki Tudományok, 37. kötet, 1. szám (2012), pp. 331–342.

FÁS SZÁRÚ ENERGIANÖVÉNYEK SZEREPE KISTELEPÜLÉSEK HŐENERGIA ELLÁTÁSÁBAN ROLE OF SHORT ROTATION FORESTRY (SRF) IN SMALL SETTLEMENTS ENERGY SUPPLY PÓLISKA CSABA Miskolci Egyetem, Tüzeléstani és Hőenergia Intézeti Tanszék 3515 Miskolc-gyetemváros [email protected] A megújuló energiák felhasználása terén az energiatermelés egyik lehetősége, a gyors növekedésű rövid vágásfordulójú fás szárú energiaültetvények alkalmazása. A különböző környezeti, éghajlati viszonyoknak megfelelően többféle fajta áll rendelkezésre, melyek kiváló lehetőséget biztosítanak arra, hogy az Európai Unió megújuló energiahordozókkal kapcsolatos célkitűzéseit elérjük. Dolgozatom első részében bemutatom a magyarországi helyzetet és lehetőségeket a rövid vágásfordulójú fás szárú energianövények alkalmazásával kapcsolatban, ezek után pedig egy kistelepülés példáján keresztül elemzem, hogyan alkalmazhatóak az ilyen típusú energianövények egy települési önkormányzat, illetve a lakosság hőenergia költségeinek csökkentésében. Kulcsszavak: fűtési energia, biomassza, energiaültetvények, akác, nyár, fűz. The use of renewable energies in the energy production potential of the fast-growing short rotation woody plantations application. The different environmental, climatic conditions, with various types available, which provide excellent opportunities to the European Union renewable energy sources of its objectives. In the first part of my publication I present the situation in Hungary and opportunities for short rotation forestry use, then a small town in the example I will analyze how to apply these types of energy crops in a municipality or local thermal energy cost reduction. Keywords: heating energy, biomass, short rotation forestry (SRF), acacia, poplar, willow. Bevezetés Napjainkra a világon lényegében már mindenki elfogadja a széndioxid kibocsátás csökkentésének szükségességét és azt is, hogy ennek érdekében az energetika területén lehet a legtöbbet tenni. Ha összehasonlítjuk a megújuló energiaforrásokat, tárolhatóság, szabályozhatóság, a nagyon kedvező energia- és szén-dioxid mérleg, valamint a felhasználási technológiák fejlettsége és elterjedtségének köszönhetően jelenleg a legkedvezőbb megoldást a fás szárú energiaültetvények jelentik [1]. Hazánkban jelenleg a legnagyobb mennyiségben az erdei faanyagot használják biomassza alapú energiatermelésre. A közhiedelemmel ellentétben Magyarországon az erdőterületek nagysága az elmúlt évtizedekben folyamatosan növekedett, elsősorban az Európában elsőként itthon megalkotott, és azóta is a legszigorúbbak közé tartozó erdőtörvénynek köszönhetően. Az itthoni erdők famennyisége átlagosan 13,1 millió köbméterrel nőtt évente az utóbbi tíz évben, melyből ~7 millió m3-t vágnak ki évente (ez közel 3 millió családi ház fűtési tűzifaszükséglete). Az 1921-ben még alig több mint 1 millió hektár erdőterületünk

332

Póliska Csaba

volt, jelenleg 2 millió hektár, melynek 42%-a magán-, 57%-a állami 1% egyéb tulajdonban van. A Nemzeti Erdőprogram alapján az erdősültség mértékét a jelenlegi 21,5%-ról mintegy 27%-ra kívánjuk emelni, ami a következő évtizedekben összesen 660 ezer hektárnyi gyarapodást jelent. A facsemeték kiválasztásánál az őshonos fajok, a cser, a bükk és a tölgy előnyben részesülnek, de ahol különösen gyengék a talajok, ott a kevésbé értékes, tűzifának alkalmas, nem őshonos akác, vagy fenyő is szóba kerülhet [2, 3, 4, 5, 6]. Magyarország teljes biomassza készlete 350-360 millió tonnára becsülhető, amelyből az évente újratermelődő elsődleges biomassza tömege eléri a 110 millió tonnát. Ennek a mennyiségnek a bruttó energiatartalma mintegy 1185 PJ, amely meghaladja Magyarország egész éves energiafelhasználását. Természetesen az évente újratermelődő biomassza teljes mennyiségben nem használható fel energiatermelésre. Magyarországon napjainkban mintegy 4,2-4,5 millió hektáron zajlik szántóföldi növénytermesztés, ugyanakkor több százezer hektárra – egyes források szerint 1 millió hektárra – tehető azon szántóterületek nagysága, ahol a jelenlegi támogatási rendszer mellett is csak nehezen biztosítható a hagyományos szántóföldi kultúrákkal a jövedelmezőség. Ezeken a gyakran belvizes területeken vagy csekély termőképességű homokos talajokon eredményesen termeszthetők fás szárú energianövények. A szakemberek szerint hosszabb távon 300-400 ezer hektár rövid vágásfordulójú, fás szárú ültetvénynek is lehetne realitása Magyarországon és ezen növények termesztése a biomassza-előállítás egyik kulcsterületévé válhatna [1, 2, 9, 11]. Hazánk mellett több kelet-európai ország is hasonló helyzetben van, Észtországban több mint 400.000 ha a művelés alatt nem álló szántóterület, melyeket szintén fás szárú energianövények termesztésével próbálnak hasznosítani [7]. A rövid vágásfordulójú fás szárú energiaültetvények a mezőgazdasági termelőknek új, biztos piacot jelentő termelési ágazatot jelentenek. A megújuló energiaforrásokból előállítható energiatermelésre számos települési fűtőmű és energiatermelő-egység fog átállni – ez a folyamat már elindult –, ami tartós keresleti piacot eredményez. A rövid vágásfordulójú fás szárú energiaültetvények fejlesztése során mára már megközelítettük a közvetlen versenyképességet. Rendelkezésünkre állnak nagy hozamú fajták és hatékony technológiák, melyekkel ~1.000 Ft/GJ áron előállítható eltüzelésre alkalmas fa. Összehasonlításul a kőszén ára 800-1.000 Ft/GJ, földgázé ~2.400 Ft/GJ, a tartályos gázé ~5.000 Ft/GJ [1]. A globális felmelegedés várható hatásaival az elmúlt években már találkoztak a hazai mezőgazdasági termelők (kevés és egyenlőtlen eloszlású csapadék, forró nyár). A hazánkra kidolgozott klímamodellek egyre melegebb és szárazabb nyarakkal számolnak, a csapadék eloszlása is várhatóan egyenlőtlenebb lesz. Az energiaültetvények tíz évet jóval meghaladó élettartama szükségessé teszi, hogy a várható klímaváltozásnak leginkább megfelelő fajokat válasszuk ki telepítésre. 10-20 év távlatában a mai észak- vagy közép olasz éghajlatnak megfelelő időjárásra számíthatunk. Ugyanakkor azt sem szabad elfelednünk, hogy megfelelő fajták választása esetén a termelés időjárási kockázati sokkal alacsonyabb a hagyományos szántóföldi növényekhez viszonyítva [8]. 1. Hazai szabályozás a fás szárú energiaültetvények számára Hazánkban mezőgazdasági területen fás szárú energiaültetvény jelenleg kétféle rendelet alapján telepíthető [11]: • a 88/2007. (VIII. 17.) FVM rendelet (illetve az ezt módosító 11/2010. (VIII. 30.) VM rendelet) szerint olyan ültetvény létesíthető, mely később „erdő” lesz, tehát

Fás szárú energianövények szerepe kistelepülések hőenergia-ellátásában

333

ez majd az erdőtörvény (a 2009. évi XXXVII. törvény az erdőről, az erdő védelméről és az erdőgazdálkodásról) hatálya alá tartozik, és a művelési ág változását be kell jelenteni. A létesítéshez több jogcímen jelentős támogatás biztosítható. A rendelet nem írja elő, hogy az ültetvényt mely erdőféleséghez sorolják, tehát lehet pl. kultúrerdő, faültetvény stb. Ez utóbbiak jellemzője: idegenhonos fafajokból vagy azok mesterséges hibridjeiből álló, szabályos hálózatban ültetett, legalább 15 éves vágásfordulóval intenzíven kezelt erdők. A 2009. évi XXXVII. törvény 4. § (1) h) szerint „az energetikai célból termesztett, fás szárú növényekből álló, külön jogszabály szerint létesített ültetvényre” az erdőtörvény hatálya nem terjed ki. • a fás szárú energetikai ültetvényekről szóló 71/2007. (IV. 14.) Korm. rendelet alapján történő telepítés 2. § (1) szerint: a fás szárú energetikai ültetvény a külön jogszabályban meghatározott fajú, illetve fajtájú fás szárú növényekkel létesített, biológiai energiahordozó termesztését szolgáló növényi kultúra, amelynek területe az 1500 m2-t meghaladja.” Ennek típusai: a sarjasztatásos, ahol a vágásforduló nem haladja meg az öt évet, és a hengeres, amely nem sarjaztatásos, és a vágásforduló nem haladja meg a tizenöt évet. A 33/2007. (IV. 26.) és a 72/2007. (VII. 27.) FVM rendelet szerint viszont csak a sarjaztatásos fás szárú energetikai ültetvény telepítése részesíthető kiegészítő támogatásban. 2. Magyarország adottságai a fás szárú energianövények számára A hazai szakemberek jelentős része azon a véleményen van, hogy Magyarország adottságai, a művelés alatt nem álló, vagy kedvezőtlen adottságokkal rendelkező szántóföldi területek és az erdősítési arányok lehetővé teszik, hogy a megújuló energiaforrások közül a biomasszából nyert energiahányad legyen a legnagyobb. Erre a célra elsősorban azok az energetikai céllal létesített ültetvények lehetnek alkalmasak, amelyeket fás szárú növényekkel telepítünk be, és így azok évtizedeken keresztül szolgáltatják az alapanyagot az energiaipar – hő- és villamos energia – számára [9, 13]. Jelenleg pályázati úton az Európai Mezőgazdasági Vidékfejlesztési Alapból a rövid vágásfordulójú fás szárú energiaültetvények telepítéséhez nyújtott támogatás igénybevételének részletes feltételeiről szóló 72/2007. (VII. 27.) FVM rendelet alapján vehető igénybe támogatás (EMVA fás szárú energiaültetvény) [10]. Az energetikai faültetvény a mezőgazdasági ültetvénygazdálkodási művelési ágba sorolandó, energiafa termesztésére létesített faültetvény, melyre nem érvényes az erdőtörvény. Sík- vagy dombvidéken, jó termőhelyeken, nagyüzemi körülmények között a gépi betakarításra alkalmas terepviszonyok mellett létesítik. Az üzemmódot illetően két változatát különböztetjük meg: az újratelepítéses és a sarjaztatásos technológiát [9]. Az újratelepítéses technológia alkalmazása esetén a kiválasztott területet gyorsan növő fafajokkal telepítik be, a hagyományosnál nagyobb tőszámmal (5-8 ezer tő/ha). Az ültetvényt 8–15 éven keresztül tartják fenn, majd erdészeti módszerekkel letermelik a kialakult biomassza tömeget és előkészítik üzemi felhasználásra. A végvágást követően a területet rekultiválják, talajelőkészítést végeznek, majd újratelepítik. A módszer előnye, hogy sok fafaj alkalmas rá, hátránya, hogy csak hosszú idő után nyerhető belőle tüzelőanyag, ami

334

Póliska Csaba

előre tervezést tesz szükségessé. A technológia sík- és dombvidéki területeken egyaránt alkalmazható, évente mintegy 10-15 t/ha frisstömeggel számolhatunk [9]. Sarjasztatásos technológia esetében az ültetvény területének előkészítése a létesítést megelőző évben kezdődik és minősége alapvetően meghatározza a termesztés szempontjából kritikus első év eredményességét. A terület kiválasztásánál több szempontot figyelembe kell venni, melyek elsősorban a gazdaságos gépkihasználás (max. 15%-os lejtésszögű területek, min. 2 ha táblaméter, stb.) és termesztés elengedhetetlen feltételei. Az ültetvényt nagy tőszámmal (13000-15000 tő/ha) telepítik, jól sarjadó fafajokkal. A nagy tőszám miatt 3-5 éves korban tarra vágják. A levágott ültetvény külön beavatkozás nélkül tőről sarjad és 3-5 éves korban ismét vágható, ezáltal a kitermelés 5-7 alkalommal ismételhető [19]. A fás szárú energetikai ültetvények létesítéséhez alkalmazható fafajok és fajták körét Magyarországon az FVM 45/2007. számú rendelete határozza meg. Eszerint sarjaztatásos technológia csak fűz, nyár és akác esetén alkalmazható, míg az újratelepítéses módszer kiegészül más fafajokkal is (éger, kőris, tölgy, juhar, feketedió). A rendelet értelmében védett természeti területeken, valamint a védett természeti területnek nem minősülő Natura 2000 területen a fehér akác telepítése nem engedélyezhető. Fás szárú energetikai ültetvény telepítése minden esetben engedélyhez kötött, az ezzel kapcsolatos bejelentést a területileg illetékes Mezőgazdasági Szakigazgatási Hivatalhoz kell benyújtani (71/2007. számú kormányrendelet) [11]. A 72/2007. FVM, 45/2007. FVM, illetve 48/2009. FVM rendelet alapján a támogatás táblánként nem haladhatja meg akácból történő telepítés esetén a 160 ezer forint/hektárt; egyéb, a fás szárú energetikai ültetvények, sarjaztatásos ültetvényben történő telepítés esetén a 200 ezer forint/hektárt [12]. Fontos leszögezni, hogy a rövid vágásfordulójú fás szárú energiaültetvényeket nem szabad összekeverni az erdőkkel, hiszen ezek is szántóföldi kultúrák, mint pl. a búza. Az energiaültetvény arról szól, hogy egységnyi területen a lehető legtöbb és legolcsóbb primer energiát állítsunk elő. Ha invazív egy fajta, akkor az csupán azt jelenti, hogy az adott körülmények között nagyon jól érzi magát, ezért várhatóan nagy hozamot fog biztosítani. Továbbterjedésüktől ültetvényben nem kell tartani az intenzív művelés miatt. A következőkben bemutatom a sarjasztatásos technológia lépéseit, mivel további kutatásaim során ezzel kívánok részletesebben foglalkozni. 2.1. A sarjasztatásos technológia A hazai gyakorlatban jellemzően alkalmazott fűz, akác és nyár fajták energetikai célú termesztésének technológiai leírásai az alábbiak szerint foglalhatók össze [8, 14, 15]. Talajigény: a füzek (1. ábra) a kifejezetten a nyirkos, vizes termőhelyet kedvelik, az időszakos vízborítást is elviselik, a talaj minőségére nem, a magas összsótartalomra viszont érzékenyek. Nyár esetén a sík és dombos területek is megfelelnek, fontos a min. 80 cm-es termőréteg vastagság, de ennél kissé sekélyebb is lehet, ha a terület jó vízgazdálkodású és tápanyagpótlásról is gondoskodunk. Az ún. időszakos vízhatású területek a legjobbak. Szárazabb területen a mélyebb termőréteg sokat segít a nyári aszályos időszakok elviseléséhez. A talajok magas sótartalma és esetleges mésztartalma kizárhatja a termelésből a nyarakat. Mivel az akácok gyökérzete rendkívül levegőigényes, a túl magasra emelkedő talajvíz lehetetlenné teszi a termesztésüket. Az optimális talajvíz szint 150 cm körüli. Akác telepítésére legalkalmasabbak a homoki termőhelyek, de sernozjom és réti talajokon is termeszthető, ha azok többletvíz-hatásoktól mentesek, viszont a tavaszi kései fagyokra érzékeny.

Fás szárú energianövények szerepe kistelepülések hőenergia-ellátásában

335

Talajelőkészítés: a telepítés előtti év őszén a területet gyomirtó szerekkel gyommentesíthetjük, melyet telepítés előtt 30-35 cm-es szántás, vagy ennél 10 cm-el mélyebb lazításnak kell követnie. Tápanyagban szegény talajokon célszerű műtrágyázni a szántás előtt. Telepítés: füzek esetén 17-18 cm-es hormonkezelt, csávázott simadugványokkal történik, 0,75 m x 0,75 m x 1,5 m ikersorokba, 0,5-0,6 m tőtávolságra (14-15000 db tő/ha). A nyarak telepítése szintén dugványokkal (21 cm) történik, 3 m sor és 0,5 m tő távolságra (6600 db tő/ha), kézi vagy gépi dugványozással. Ettől eltérő az akácok telepítése, mely egy éves gyökeres magonccal történik 2,4 m sor és 0,3 m tő távolságra (3889 db tő/ha), ősszel vagy tavasszal.

1. ábra. Energiafűz ültetvény [17]

2. ábra. Energiafűz ültetvény betakarítása [18]

Gyomirtás: vegyszeres gyomirtással (a telepítés után azonnal) a terület 4-5 hónapig gyommentesen tartható. A későbbiekben általában az állomány természetes gyomelnyomó képessége ad garanciát a gyommentességre. Az első évben fontos a sorközök gépi ápolása 3-5, a későbbi években 2-3 alkalommal. Növényvédelem: ezek a típusú energianövények általában sem kórokozókra, sem kártevőkre nem érzékenyek. Betakarítás: fajtától függően 2-4 évente végezhető a betakarítás, általában valamilyen járva-szecskázó géppel (2. ábra). Tápanyag utánpótlás: az ültetvény területén maradó lombozat jelentős mennyiségű tápanyagot tartalmaz, melyet tárcsázással juttatunk vissza a talajba. A telepítés évében a tápanyag-pótlás legjobb módja a lombtrágyázás, az ezt követő években a kora tavaszi, fejtrágya szerűen kiadott szilárd műtrágya, esetleg fahamu vagy kommunális szennyvíziszap. Betakarítást követő ápolás: az ültetvény a betakarítás után tősarjakról olyan intenzíven felújul, hogy az újra induló ültetvényeket általában nincs szükség gyommentesítésre, csak sorközápolásra. Az ültetvény felszámolása: az ültetvények felszámolása vegyszeresen gyomirtó szerekkel, mechanikusan erdészeti talajmaróval, esetleg tuskó kiszedő késekkel történhet. A sarjasztatásos technológiának összességében az alábbiak szerint foglalhatók össze az előnyei:

336

Póliska Csaba

• az első év jelentős költségigényét a támogatások felerészt fedezik; • a második évtől kezdődően kis ráfordítással és munkaerőigénnyel tartható fenn az ültetvény; • a betakarítási munkálatok a vegetációs időszakon kívül esnek, ami a növénytermesztés számára holtidőnek számít; • a telepítést és a betakarítást kivéve a gabonatermesztésben alkalmazott gépek bevethetők; • olyan területeken is termeszthetők, ahol hagyományos kultúrák gazdaságos termesztése nem oldható meg; • felvásárlási ára előre tervezhető, erős áringadozások nem fordulnak elő; • hosszú távú szerződésekkel garantált piaca van a keletkező biomasszának. 2.2. Hozamok és az apríték tulajdonságai Az ültetvény élettartamát elsősorban az határozza meg, hogy a hányadik betakarítást követően kezd csökkenni a hozam, és mikor érjük el azt a pontot, amikor már érdemesebb az ültetvényt felújítani, mint fenntartani [8]. A várható hozam terület, technológia és fajtafüggő is egyben. Alapvető cél, hogy a hektáronkénti hozam betakarításonként min. 40-60 t nedves állapotú (50% m/m nedvességtartalmú) aprítékot érje el, ami évi 20-30 atro tonna (abszolút száraz) fa megtermelését jelenti hektáronként. A biomassza célú energianövény termesztés logisztikai háttere rendkívül összetett és bonyolult. Alapvető problémát jelent, hogy a betakarítás szezonális – téli időszakra esik, fafajtól függően 3-4 hónap van rá –, a felhasználás viszont egész évben történik. A legnagyobb erőművek is legfeljebb néhány hétre képesek betárolni az aprítékot, a többit köztes tárolóhelyeken kell raktározni – ez általában a termelő feladata, tehát az ő költségeit fogja növelni. Tárolás céljára megfelel egy fedetlen betonozott terület is, viszont az aprítékot időnként forgatni kell, különben megindul a rothadás, ami csökkenti a fűtőértéket és ezáltal az átvételi árát [9]. Faaprítékok tárolás közbeni száradásával hazánkban is részletesen foglalkoznak. A rövid vágásfordulójú fás szárú energetikai ültetvényekből keletkezett aprítékok az alábbi fontos tulajdonságokkal rendelkeznek [16]: • a dobkéses aprítók (jellemzően járvaszecskázók) által előállított aprítékban nagyobb arányban vannak 10 mm-nél rövidebb részek, és az alapanyag jelentős gallyhányada miatt a farészek kör-, félkör szelvényűek, az ilyen aprítékból készített halomban nagyobb a levegőmozgással szembeni ellenállás; • 2 éves nemesnyár ültetvény aprítékának a nedvességtartalma 45-52% m/m, de a vastagabb törzsrészből aprításkor már valódi apríték jön létre, így a halom légátjárhatósága megfelelő, a felmelegedés és a száradás bekövetkezik; • energiafűz ültetvény esetében a betakarításkor 55-57% mm/m nedvességtartalom is előfordul, a betakarításkor keletkező apríték légátjárhatósága kedvezőtlen, ezért a halom felmelegedése nem minden esetben következik be, ami a száradás elmaradását is okozza – megoldás: levegőztető rendszer beépítése.

Fás szárú energianövények szerepe kistelepülések hőenergia-ellátásában

337

2.3. A fás szárú biomassza tüzelőanyag hazai alkalmazása Hazánkban egyre több helyen üzemel részben, vagy egészben fás szárú biomassza tüzelőanyaggal működő erőmű és fűtőmű. Ezek többek között a környező erdőgazdaságokban keletkezett tűzifát, vágástéri apadékot égetik el. Ilyen erőmű a pécsi PANNONPOWER HOLDING Rt., az ajkai Bakonyi Hőerőmű Rt., és faapríték-tüzeléssel működő hőközpont üzemel például Tatán, Szombathelyen, Körmenden, Szentendrén, Szigetváron, Mátészalkán, Papkeszin. A folyamat nem állt meg, 2012-ben készült el egy 3 MW-os hőközpont Miskolcon és a Heves megyében található Nagyréde, Gyöngyösoroszi és Szücsi közintézményeiben is biomassza-fűtést építettek ki ez év elején. Jelenleg is több hőközpont beüzemelés vagy előkészítés alatt áll, Kalocsán például 4 megawattos teljesítményű, 2,5 millió köbméter gáz kiváltására tervezett biomassza erőmű megépítését tervezik, de elkezdődött a tatabányai távfűtő erőmű biomassza bázisú fejlesztésének tervezése is [9, 20, 21, 22, 23, 24]. 2.4. Környezeti feltételek Hazánkban több százezer hektárra tehető azon szántóterületek nagysága, melyek talajviszonyai nem teszik lehetővé a hagyományos szántóföldi növénytermesztést. Ezek a gyakran vízjárta, belvíz kialakulására hajlamos területek, továbbá a szélsőséges víz és tápanyaggazdálkodású, többnyire homok- vagy homokos vályog talajok. A gyorsnövésű fafajok termesztésére viszont valamennyi mezőgazdasági művelésre használt talaj megfelelő. Egyes növények (pl. akácfajták) a kifejezetten száraz, aszályra hajló körülmények között is biztonsággal termeszthetők. Magyarország szántóterületének mintegy 60 százaléka erózióra vagy deflációra hajlamos, ezeken a területeken rövid vágásfordulójú ültetvények telepítésével kiváló talajvédő hatást, csaknem egész éves talajfedettséget érhetünk el. Ajánlatos, hogy a talaj pH értéke lehetőleg 5,5 és 7,2 közé essen [11]. Az energetikai célra termesztett fás szárú növények általában a szélsőséges időjárást is elviselik, azonban legnagyobb biomassza tömeget kedvező időjárási feltételek mellett produkálnak. A legkritikusabb időjárási tényezők a hőmérséklet – ebből a szempontból a hazai feltételek megfelelőek – és a csapadékmennyiség. Többnyire 500–600 mm csapadékra van szükség a növények kiegyenlített fejlődéséhez, azonban már 300–400 mm csapadékú évjáratokban is nagy tömeget produkálnak [9]. Különösen fontos a telepítés évében a kiegyenlített vízellátás, mert a növények a kezdeti fejlődés során érzékenyebbek az aszályos időszakokra. A második évtől kezdődően már a mélyebb rétegekből is képesek a nedvesség jó hatásfokú hasznosítására, mivel gyökérzónájuk egészen más, mint a lágyszárú szántóföldi növényeké [9, 11]. 3. Hazai kistelepülés környezetében energiaültetvény telepítésének lehetősége Napjainkban a folyamatosan növekvő földgázárak miatt egyre több önkormányzat próbál valamilyen alternatív energiahordozóra áttérni, hogy közintézményinek hőenergia igényét fedezni tudja, lehetőség szerint minél olcsóbb forrásból. Mint az előzőekben bemutattam, erre nagyon jó lehetőség a biomassza alapú fűtési rendszerre való áttérés, hiszen a napjainkban kialakult tüzelőanyag árak mellett a bioenergia-hordozók többnyire verseny-

Póliska Csaba

338

A lakosság megoszlása a tüzelőanyag fajta alkalmazásá szerint

képesek a hagyományos tüzelőanyagokkal és alkalmazásuk egyúttal a CO2 kibocsátás csökkentését is jelenti. Fontos ugyanakkor, hogy nem a hagyományos és a biohőenergia-hordozók termelési költségét vagy piaci árát kell összehasonlítani, hanem a különböző energiahordozókkal előállított hőtermelés teljes (Ft/GJ) költségét, figyelembe véve a szállítás és a tárolás költségét, a hatásfokot, a kényelmi arányt, valamint a tüzelőberendezés minden költségét [11]. Mivel a következő években a gáz ára várhatóan még tovább fog nőni, a bioenergiahordozók előnye elvitathatatlan lesz. Ugyanakkor fontosnak tartom megjegyezni, hogy olcsón termelni csak nagyobb termelőegységekben, nagy táblákon, nagyteljesítményű gépekkel lehet [11]. Bár az utóbbi években egyre inkább csökkent az önkormányzatok birtokában lévő földterületek nagysága, de még mindig jelentősnek mondható. Mivel ezen területek nagyrészt kihasználatlanok, adódik a lehetőség, miszerint művelésbe vonva az önkormányzat saját maga számára termelje meg a tüzelőanyaga egy részét. Ugyanakkor figyelembe veendő, hogy kistelepülések esetén a legkönnyebben elérhető növényi tüzelőanyag formát és a legkevesebb előfeldolgozást kell alkalmazni (vágástéri hulladék, fanyesedék stb.) A vizsgálatom tárgyát képező kistelepülésen – Csernelyen – 2011. nyarán egy részletes közvéleménykutatás történt, mely kérdéseinek egy része a lakosság fűtési célú tüzelőanyag felhasználásával foglalkozott. Bár a falu háztartásainak kb. fele rácsatlakozott a földgázhálózatra, de annak jelentős drágulása miatt egyre többen keresnek valamilyen alternatív fűtőanyagot. A 3. ábrából látható, hogy a lakosság jelentős része (87%) részben, vagy teljesen fával fűt, és a lakosság körében (19%) újra megjelent a szén/lignit is, mint a földgáznál mára már kedvezőbb árú fűtőanyag.

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Fa

Földgáz Szén PB-gáz Egyéb Fűtésre használt tüzelőanyag fajtája

3. ábra. A lakosság által használt tüzelőanyag fajta szerinti megoszlása Csernelyen

Fás szárú energianövények szerepe kistelepülések hőenergia-ellátásában

339

Távlati célként Csernelyen is azt szeretnék elérni, hogy először a közintézményekben, később pedig esetleg a lakosság körében is biomassza alapú helyi távfűtő rendszer épüljön ki – erre a környéken már működő példa is van [22]. Egy ilyen léptékű beruházás megkezdése előtt fontos a lakosságot minél részletesebben tájékoztatni, és lehetőség szerint elnyerni a támogatásukat. Fontos továbbá megvizsgálni, hogy a lakosság körében milyen mennyiségben keletkezik fás szárú növényi hulladék, azt mire használják illetve a lakosok részt vennének-e, akár saját, nagyrészt művelés alatt nem álló földterületeiken, egy ilyen fűtőmű tüzelőanyagának – konkrétan rövid vágásfordulójú fás szárú energiaültetvény - termesztésében. Felmérésünk adatainak kiértékelése után kiderült, hogy a háztartások 65%-át érdekli egy ilyen projekt és támogatják, illetve a háztartások ~11% pesszimista ugyan, de szintén támogatná a projektet. Az ellenző vagy semleges háztartások részaránya mindössze 24%. A helyi fűtőmű tüzelőanyaggal való ellátásával kapcsolatban kiderült, hogy a háztartások ~68%-ában keletkezik kisebb-nagyobb mennyiségben aprítéknak feldolgozható alapanyag (gally, illetve szőlőnyesedék, fahulladék, stb.). Jelenleg a keletkezett mennyiséget nagyrészt eltüzelik az arra alkalmas tüzelőberendezésükben, vagy a kertben égetik el. Pozitív eredmény azonban, hogy a háztartások közel fele (47,3%) részt venne biomassza alapú energetikai rendszer alapját adó energianövények termesztésében és nagy részüknek (44,6%) van is olyan földterülete, melyen energianövényt tudna termelni. A projekt szempontjából fontos előrelépés, hogy az önkormányzati épületek (iskola, óvoda, könyvtár és polgármesteri hivatal) távhővezetékkel való összekötése megvalósult. 2012-ben már az iskola épületének földszintjén található 2 db vegyestüzelésű kazán segítségével történt az épületek hőenergiával való ellátása. A későbbiekben tervbe van véve a kazánok átalakítása, hogy a helyben megtermelt faapríték is megfelelő hatásfokkal eltüzelhető legyen bennük. 3.1. Csernely és környékének talaj és éghajlat viszonyai Ahhoz, hogy a kiválasztott kistelepülés földterületein a legmegfelelőbb energianövény telepítésére kerüljön sor, elsődleges feladat, hogy felmérjük a talaj és éghajlati viszonyokat. A települést és környezetét túlnyomóan agyagbemosódásos, barna erdőtalajok (84%) jellemzik, foltonként az anyakőzetig letarolt földes és köves kopárokkal tarkítva (12,8%) [27]. Az agyagbemosódásos barna erdőtalajok mechanikai összetétele agyagos vályog, vízgazdálkodásukra a gyenge, vagy a közepes vízvezető és a nagy víztartó képesség, a sekély termőrétegű változatok esetében a szélsőséges vízgazdálkodás a jellemző. Az erősen savanyú, szélsőséges vízgazdálkodású változatok a VIII., a kedvezőbb vízgazdálkodású, gyengén savanyú, vagy visszameszeződött vályog mechanikai összetételű változatok a VI. termékenységi kategóriába tartoznak. A VII. kategóriába sorolható, kötöttebb, erősen savanyú, de nem szélsőséges változatok is megtalálhatók, erdősültségük 70%-os. A földes és kopár köves felszínek egyrészt az agyagbemosódásos barna erdőtalajok lepusztulásával keletkeztek, másrészt mészkőfelszíneken alakultak ki. Ezek vagy teljesen terméketlen (X), vagy igen gyenge termékenységű területek (IX) [27]. A Csernely környéki völgyek éghajlata mérsékelten száraz, a 300 méternél magasabb területeké hűvös-mérsékelten száraz. A napsütéses órák száma ~1850 óra/év, nyáron ~730 napfényes óra, télen ~175 óra valószínű. Az évi középhőmérséklet ~8,6 °C, a vegetációs időszak átlaga ~15,5 °C között alakul. A fagymentes időszak rövidebb 170 napnál, az utol-

340

Póliska Csaba

só tavaszi fagy április 25-ig várható, az első őszi pedig október 5-10 között jön meg. Az évi csapadékmennyiség 350-700 mm között változik, a vegetációs időszak átlaga 380-410 mm. A hótakarós napok átlagos száma 45-48, az átlagos maximális hóvastagság 22-25 cm. A nyugati és dél-nyugati szélirányok a leggyakoribbak, az átlagos szélsebesség 2,5 m/s körül alakul. Talajvíz csak a völgyek alsó szakaszán alakult ki, 4-6 m mélységben és nagyon csekély mennyiségben [27]. Összességében elmondható, hogy az éghajlat csak a kevésbé hőigényes mezőgazdasági növények számára kedvező. 3.2. Próbaültetvények telepítése, kísérleti terv Csernelyen az előzőekben is felsorolt előnyök miatt a sarjasztatásos technológiát javasoljuk, mely hazánkban fűz, nyár és akác esetén alkalmazható. A hazai és nemzetközi szakirodalomra [16] is támaszkodva úgy döntöttünk, hogy mindhárom telepíthető energianövényből létesítünk próbaültetvényeket, az önkormányzat birtokában lévő két, egymáshoz közel fekvő földterületen. A telepítésekre 2012. április 5-én került sor, az energianyár (Alasia New Clones (ANC) nemesnyár [8]) és az energiafűz (Inger svéd nemesítés [15]) ~20 cm-es dugványok formájában került telepítésre, az energiaakác [15] pedig ~1 m-es csemeteként. A helyi önkormányzat vállalta, hogy közmunkásai segítségével gondozza az ültetvényeket, és amennyiben az időjárás ezt szükségessé teszi, gondoskodik azok öntözéséről. Terveink szerint folyamatosan figyelemmel kísérjük a próbaültetvények növekedését, és már az ősz folyamán tüzelőanyag mintát veszünk belőlük, hogy meghatározhassuk tüzeléstechnikai paramétereiket – a telepített fajták ilyen célú mérései a telepítés előtt megtörténtek. További fontos feladat, hogy a hozamokat az adott területi és éghajlati viszonyoknak megfelelően minél pontosabban becsülni tudjuk. Irodalmi adatok alapján többféle lehetőség áll rendelkezésre, melyek segítségével a várható hozamok becsülhetőek, és számos hazai és nemzetközi vizsgálati adat is elérhető, munkám későbbi részében ezekkel részletesen fogok foglakozni [7, 16, 28, 29]. A csernelyi próbaültetvények növekedésének folyamatos monitorozása segítségével lehetséges lesz megbecsülni, hogy az önkormányzat birtokában lévő, illetve – amennyiben a jogi keretek erre lehetőséget adnak – a lakosok által felajánlott földterületeken mekkora mennyiségű biomassza tömeget lehetne megtermelni. Ennek függvényében tervezhető a későbbiekben a helyi távhőhálózat bővítése. Összefoglalás Jelenleg hazánkban a megújuló energia döntő hányadát a biomassza felhasználás jelenti, melyből legjelentősebb a tüzelési célú energetikai növények közvetlen elégetése. Egy átlagos műszaki állapotú és méretű családi ház ~3000 m3 földgázt használ fel egy évben, ennek energiatartalma ~100000 MJ. Ha úgy számolunk, hogy pl. 1 ha sarjasztatásos technológiában művelt energianyár ültetvényről kétévente 20-23 atro tonna fa takarítható be, ez ~ 400000 MJ energiahozamot jelent, vagyis évente két családi ház fűthető ki. Úgy gondolom, hogy mindezen okok párosulva az egyre növekvő fosszilis energiahordozó árakkal, indokolttá teszik a rövid vágásfordulójú, fás szárú energianövények alkalmazását, ha a villamosenergia-termelésben nem is, de a fűtési célú hőenergia termelésben

Fás szárú energianövények szerepe kistelepülések hőenergia-ellátásában

341

mindenféleképpen. Fontos továbbá megemlíteni, hogy hazai és nemzetközi pályázati lehetőségek is vannak a különböző rövid vágásfordulójú fás szárú energianövények telepítésére [12, 26]. Köszönetnyilvánítás A kutatás a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 “A felsőoktatás minőségének javítása kiválósági központok fejlesztésére alapozva a Miskolci Egyetem stratégiai területein” című projekt keretében az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.

Irodalom [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]

[8] [9] [10] [11] [12] [13]

[14] [15] [16]

[17] [18] [19] [20]

Rénes János: A rövid vágásfordulójú fás szárú energiaültetvények klímavédelmi és gazdasági jelentősége, http://forestpress.hu/ Piac & Profit – Klímablog – Energiaültetvények: Újabb bevételi lehetőség http://www.piacesprofit.hu/klimablog FATÁJ-online szaklap, Egyre több az erdő Magyarországon, 2012. 03. 14., http://www.fataj.hu FATÁJ-online szaklap, Jelentés Magyarország erdőállományairól a 2010. végi állapot szerint, 2012. 01. 19. http://www.fataj.hu/ Mezőgazdasági Szakigazgatási Hivatal: Növekvő erdőterületek http://www.mgszh.gov.hu FATÁJ-online szaklap, Uniós támogatással - az idén tízezer hektár új erdő, 2012. 04. 06. http://www.fataj.hu Uri, V., Vares, A., Tullus, H., Kanal, A.: Above-ground biomass production and nutrient accumulation in young stands of silver birch on abandoned agricultural land, Biomass and Bioenergy 31, (2007), p. 195–204. Győri-Kert Agrárenergetikai Kft. honlapja, Rövid vágásfordulójú Alasia New Clones nemesnyár ültetvények technológiája http://www.energyforest.eu/index.html, INNTEK Innovációs és Technológiai Központ Nonprofit Kft. Energia Portálja: Fás szárú energianövények, http://www.emergia.hu Mezőgazdasági és Vidékfejlesztési Hivatal honlapja, http://www.mvh.gov.hu/ Gockler L.: Fás szárú energiaültetvények a mezőgazdaságban, Mezőgazdasági Technika, 2010. október Gyulai I.: A biomassza dilemma, Ökológiai Intézet a Fenntartható Fejlődésért Alapítvány, Miskolc, 2009. Fischer, G., Prieler, S., van Velthuizen, H.: Biomass potentials of miscanthus, willow and poplar:results and policy implications for Eastern Europe, Northern and Central Asia, Biomass and Bioenergy 28, (2005), p. 119–132. „Tisza” Faaprítékot Termelők Termelői Csoportja Szövetkezet honlapja http://www.tiszaszov.hu Holland Alma Kft. honlapja, http://www.hollandalma.hu/ Új fás szárú energiaültetvény technológiája és hasznosításának komplex kidolgozása teljes termékpálya mentén, pályázati részjelentés: 2010. 02.01. – 2011.03.31., Pályázati azonosító: NKFP 07 4 ENFATECH, Projektvezető: Dr. Gyuricza Csaba Bővülő piac az energiafák területén, 2010. 09. 29., http://agrarszektor.hu/ Energiafűz a gázfűtés kiváltására, 2008. 09. 26., http://www.uzletietika.hu Gyuricza Csaba: Zöldenergia a szántóföldről, Haszon Agrár Magazin, 2009. január Zöldtech magazin: Biomasszával üzemelő fűtőmű épült Miskolcon, 2012. 02. 21. http://zoldtech.hu

342 [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28]

[29]

Póliska Csaba Zöldtech magazin: Biomassza fűtés közmunka program keretében Heves megyében, 2012. 03. 02. http://zoldtech.hu Zöldtech magazin: Bevált a biomassza Hangonyon, 2012. 03. 05., http://zoldtech.hu FATÁJ-online szaklap, Biomassza erőmű épül Kalocsán, 2012. 03. 19., http://www.fataj.hu FATÁJ-online szaklap, Biomasszafűtést tervez a tatabányai fűtőerőmű, 2012. 02. 28., http://www.fataj.hu FATÁJ-online szaklap, Zöldülő gazdaság - biomassza üzem Kaposváron, 2012. 02. 27., http://www.fataj.hu Origo honlapja – Üzleti negyed: Energiafűz a gázfűtés kiváltására, 2008. 09. 26., http://www.uzletietika.hu Csernely Települési Környezetvédelmi Program 2004-2010, 2004. Walle, I. V., Van Camp, N., Van de Casteele, L., Verheyen, K., Lemeur R: Short-rotation forestry of birch, maple, poplar and willow in Flanders (Belgium) I—Biomass production after 4 years of tree growth, Biomass and Bioenergy 31, (2007), p. 267–275. Aravanopoulos, F. A.: Breeding of fast growing forest tree species for biomass production in Greece, Biomass and Bioenergy 34, (2010), p. 1531–1537.