Lágy szárú energianövények termesztésének gépesítése és hasznosítása
Megújuló energiahordozóra vonatkozó EU irányelvek 2001/77/EK irányelv: az EU-ban megújuló energiahordozóval elıállított villamos energia 1997-es 12,9%-os részarányát 2010-re 21%-ra növelni (erısen differenciált arányok szerint) Fehér Könyv ajánlása: a megújuló energiahordozóknál EU-beli 5,3%-os részarányát 2010-re 12%-ra növelni 2003/30/EK irányelv a bio motorhajtóanyagokról
A VILÁG ENERGIAFOGYASZTÁSA 2060-IG 1600
1400
Energiafogyasztás (Exajoule/év)
1200
egyéb ár-apály energia napenergia
1000
új biomassza szélenergia 800
vízenergia hagyományos biomassza atomenergia
600
földgáz kıolaj szén
400
200
0 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060
Év
Megújuló energiaforrások felhasználási arányai jelenleg Magyarországon Jelenleg a megújuló energiaforrások mintegy 3,6 %-kal részesednek az ország összes energia felhasználásából ennek:
85,0 %
tőzifa és egyéb biomassza
10,0 %
geotermia
3,2 %
megújulóból termelt villamos energia
0,5 %
biogáz és kommunális hulladék égetés
0,2 %
napenergia
1,1 %
egyéb
Megújuló energiaforrások Magyarországon (PJ/év) 70 58
60 50 50
Potenciálisan felhasználható Jelenleg hasznosított
40 28
30 20 10
3,2
4
7,2 0,006
0,01
5
0,7 Vízenergia
Szél
Biomassza
Nap
Geotermia
0
Energetikai növénytermesztés 1. Biomassza alapú energia felhasználás növelésével lehetséges a megújuló energiaforrások hasznosításának jelentıs növelése és az EU megújulóból termelt villamos energia elıírásának teljesítése. Fajtái: fás szárú, különbözı vágásfordulójú ültetvények telepítése (nemesnyár, főz, akác, éger, gyertyán, stb.) száraz biomassza szántóföldi termesztésbıl (energiafüvek, nádféleségek) olajos magvú növények (repce, napraforgó) vetése etanol elıállítására alkalmas növények (kukorica, burgonya) ültetése
Energetikai növénytermesztés 2. Környezeti hatások: csökkennek a felhasználáskori környezetszennyez-anyag kibocsátások mérséklıdnek az eróziós károk rekultiválandó területek (zagytér, meddıhányó) körzetében javuló egészségvédelmi hatások (csökken az allergia, asztma, bırpanasz), javul a por és CO2 megkötés Szociális hatások: javul a lokális ellátásbiztonság az energiahordozók területén a föld nem marad parlagon, a meglévı munkagépek hasznosulnak munkanélküliség csökken, javul az életkörülmény és létbiztonság
Energia fő, energia kender, kínai nád Elı Elıny tartó tartós keresleti piac a termé termékek irá iránt Piaci pozí pozíció ció
Tıkeigé keigény és jövedelmezı vedelmezıség
Hátrá trány tová további tü tüzelé zeléstechnikai kutatá kutatásokra van szü ü ksé é g tö ö meges alkalmazá sz ks t alkalmazásához
a kí kínai ná nád kivé kivételé telével rö rövid idejő idejő földlekö ldlekötés miatt veté vetésszerkezeti rugalmassá rugalmasság a kí kínai ná nád kivé kivételé telével igen rö rövid tı tıketé ketérülési idı idı
közepes beruhá beruházási igé igény
a kí kínai ná nád kivé kivételé telével megfelelı megfelelı közgazdasá zgazdasági szabá szabályozá lyozás mellett rö rövid távon nyeresé nyereséget hoz a fö földtulajdonos, illetve a fö földbé ldbérlı rlı szá számára
a kí kínai ná nádná dnál kiemelkedı kiemelkedıen magas beruhá beruházási igé igény
energetikai felhaszná felhasználása lehetsé lehetséges Nemzetgazdasá Nemzetgazdasági és/vagy regioná regionális hatá hatás
energia mé mérleg javí javító energia import mé mérleg javí javító regioná regionális fejlı fejlıdést tá támogatja
Környezeti hatá hatás
Társadalmi hatá hatás
deflá defláció ció, eró erózió zió veszé veszély minimá minimális jó környezeti hatá hatás
nincs rekreá rekreáció ciós potenciá potenciál
a kooperá kooperáció ciós kultú kultúra szí színvonalá nvonalát emeli
sokszereplı sokszereplıs összefogá sszefogást, integrá integrátori tevé tevékenysé kenységet, szakosodá szakosodást kí kíván nagy igé igényt tá támaszt a kooperá kooperáció ciós mentalitá mentalitás irá iránt
Lágyszárú növények Lágy és lédús, nem, vagy csak kevéssé fásodó szárképlettel rendelkezı, áttelelésre többnyire nem képes növények. Nagy mennyiségben állnak rendelkezésre az étkezési és takarmányozási célra termelt kultúrnövények, ezek közül a különbözı gabonafélék szalmája, a kukoricacsutka, kukoricaszár, valamint több más növény szára és terménymaradványa használható fel jó hatásfokkal tüzelési célokra, a kifejezetten energetikai célra nemesített és termesztett növényféleségek, pl. energiafő, energianád, energiakender.
Lágyszárú növények tüzelıanyagként felhasználható melléktermék hozama (betakarításkor) Kalászos növények
1,5 – 3,5 t/ha
egyenérték
29 – 50 GJ/ha
Kukoricaszár
3,5 – 5,5 t/ha
egyenérték
50 – 75 GJ/ha
Napraforgószár
1,9 – 3,5 t/ha
egyenérték
Repceszalma
3,0 – 4,0 t/ha
egyenérték
25 – 45 GJ/ha 45 – 65 GJ/ha
Energia növények tüzelıanyagként felhasználható fıtermék hozama (betakarításkor) Energiafő
7 – 15 t/ha
egyenérték
120 – 260 GJ/ha
Cukorcirok
20 – 25 t/ha
egyenérték
250 – 350 GJ/ha
Energiakender
15 – 17 t/ha
egyenérték
150 – 230 GJ/ha
Energetikai ültetvények (lágy szárú energetikai ültetvények) Elsısorban az energiafő és az energianád vehetı számításba, de további kutatásokra van szükség a gazdaságosan termeszthetı fajták meghatározására Tüzeléstechnikai felhasználáson kívül egyéb ipari célra is termeszthetı A mezıgazdaságban alkalmazott gépek általában használhatók Tüzeléstechnikai kérdések egy részét tisztázni kell Hosszú távon exportcikként is számításba vehetı Normatív területalapú támogatás szükséges a termesztéséhez
Az energiafő Az energiafő mintegy 2 méter magas, laikus számára inkább tarackra hasonlító növény, amit az Alföld szikes területein és Közép-Ázsia száraz pusztaságain élı főfélék keresztezésével állítottak elı. Európában elıször Magyarországon kezdıdött meg az ipari hasznosításra irányuló főfélék nemesítése. A jelenleg energetikai céllal termesztett főfélék főtıértéke eléri, illetve meghaladja a nyár- főz-, az akácfa és a hazai barnaszén hasonló értékadatait, ezért kiválóan alkalmasak hı- és áramtermelésre. Egy hektárnyi területen évente 10-15 t szárazanyag nyerhetı. Hosszú élettartamúak, egy helyben 1015 évig termeszthetık. A tavaszi telepítést követı évtıl teljes termést ad. Termesztésük és betakarításuk nem igényel speciális gépeket, a gabonafélék illetve a szálas takarmányfélék géprendszerével megoldható. Fontos agronómiai jellemzıjük, hogy a homokos talajtól a szikes talajig, beleértve a belvizes területektıl a szárazfekvéső területekig egyaránt eredményesen termeszthetı. Az energetikai célra termesztett főfélék közül a Dr. Janowszky János és Janowszky Zsolt által Szarvason nemesített Szarvasi 1 ígéretes fajta.
Évelı, bokros szálfő. Nagy tömegő, finom textúrájú, bojtos gyökérzetet fejleszt, mely mélyen hatol a talajba. Szürkés-zöld színő szára gyéren leveles, egyenes, sima felülető, kemény, 160-200cm magas. A változó talajviszonyokhoz való nagyfokú alkalmazkodóképesség jellemzi. Jól tolerálja a szikes-, szódás talajokat, kedveli a sósviző vízállásos területeket és homokon is megterem.
Az energiafüvek termesztésével tulajdonképpen egy új mezıgazdasági fıtermék (energia, illetve papíripari alapanyag) jelenhet meg, új piaci távlatokat, biztos jövedelempozíciót és foglalkoztatottsági lehetıségeket adva a mezıgazdaságnak, a kedvezıtlen ökológiai adottságú térségeknek. Végül, de nem utolsósorban az energiafüvek számos felhasználási területen képesek helyettesíteni a fát, mint alapanyagot, hasonló vagy jobb tulajdonságai révén.
A lágy szárú energiaültetvények termesztésének gépesítése: -Talajelıkészítés -Ültetés -Állománykezelés: Gyommentesítés Tápanyagellátás -Betakarítás -Bálázás
Talajelıkészítés Talajel készítés Szántás 40-50 cm
Szántáselmunkálás, Magágykészítés -egyenletes talajfelszín -gyommentesítés
Állománykezelés Gyommentesítés
Vetés
Betakarítás
A mai magyar mezıgazdaságban meglévı - egyébként a rétek, legelık mővelésére használt kaszák, ill. kaszálógépek, rendsodró, ill. rendkezelı-gépek, bálakészítı eszközök megfelelı, elegendı hatékonyságú és eredményő technikai színvonalat képviselnek az energia-fő betakarítására.
Kaszálás
Bendsodró
Bálázás
Bálák
Szalma-pellet gyártás blokksémája
Pellet A növényi anyagokból megfelelı méretre történı ırléssel, a víztartalomtól függıen szárítással, vagy nedvesítéssel, kötıanyagok hozzáadása nélkül, nagy nyomáson préselt, méretre aprított nagy tömörségő rudacska. A pellet készülhet fából, vagy lágyszárú növénybıl is. A lágyszárú növénybıl készített pelletet az alapanyagban lévı lignin tartja össze. Tüzeléstechnikai szempontból a 6-8 mm átmérıjő, 2025 mm hosszú pellet használata célszerő. A pelletálás célja tiszta, jól tárolható és csomagolható, gazdaságosan szállítható, magas főtıértékő, jól adagolható tüzelési alapanyag elıállítása.
Mechanikus brikettáló
Hidraulikus brikettáló
Pellettáló
Biomassza tüzelıanyagok Energiafő a tenyészidıben 3 kaszálást igényel főtıértéke eléri, illetve meghaladja a nyár-, a főz-, az akácfáét és a hazai barnaszenekét
Biomassza koncepció
Mezıgazdasági energianövény (energiafő) pellet
Energiafő pellet főtıértéke 17 MJ / kg (6% nedvességtartalom mellett) Energiafő pellet fajsúly 700 kg / m³ Energiafő pellet / földgáz egyenérték 2 kg = 1 m³
Hıteljesítmény:
200 kW – 5,0 MW
Víz hımérséklet:
max. 105 °C
Hatásfok:
85 %
Füstgáz emisszió: 23/2001. KöM rend. Tüzelıanyag:
lágyszárú növénybıl készült pellet
Alkalmazás:
ipari létesítmények, bioerımővek
Referenciahely: Kiskunfélegyháza, Petheı Géza kertészete Beüzemelés kezdete: 1. kazán : 2006. február 2. kazán : 2006. szeptember Telepítve: 2 db 800 kW hıteljesítményő tüzelıberendezés a meglévı melegvíz kazánhoz 2 db 15 m³-es pellet siló Üzemmód: Automatikus, napi egyszeri karbantartással Üzemeltetési költség: a földgáztól 40%-al alacsonyabb
LTB gızkazánok g zkazánok technológiai hıellátáshoz ellátáshoz, villamos áram termeléshez Gızteljesítmény: zteljesítmény: 1,0 – 6,5 t/h Gıznyomás: znyomás:
0,6 – 18 bar
Hatásfok:
85 %
Tüzelıanyag: Tüzel anyag:
energiafő pellet, energetikai apriték
Füstgáz emisszió:
Alkalmazás:
23/2001. KöM rendelet
technológiai gızellátás, bioerımővek
Referenciahely: Balástya, Becsey Zoltán kertészete
Tőztér Komponens Tömegarány A hamu eltávolítása a kazánból automatikusan, % szállítócsigával történik. Na2O 6,53 A lágyszárú növények K2O 13,37 hamuja nem tartozik a SiO2 60,72 veszélyes hulladékok kategóriájába. P2O5 5,19 Fe2O3
3,65
Al2O3
2,34
MgO
3,13
CaO
5,07
Gyakorlati tapasztalat: 14 m³ energiafő pellet elégetése során keletkezik 5-6 talicska hamu
Feldolgozva, a természetbe visszaforgatható.
Hamukihordó csiga
Tüzelıanyag Tüzel anyag tárolók Acéllemez tüzelıanyag tárolók Torony silók Csigás transzport rendszerek
Kapacitás: 1,5 – 50 m³ Mőködés: gravitációs Alkalmazás: LTB, ATP készlettárolók
Erımő technológia emisszió légszennyezı anyag
Várható Fluidizációs maximális tüzelésre kibocsátás érvényes határérték
más tüzelı Berendezésekre érvényes határérték
Barnaszén tüzelésére érvényes határérték
por
25
150
150
150
CO
215
250
250
250
NOx (NO2-ben kifejezve)
200
200
650
650
SOx (SO2-ben kifejezve)
10
1000
1000
3000
elégetlen szerves (C-ben kifejezve)
40
50
50
50
Energiahordozó neve
Főtıérték MJ
Bekerülés Ft/kg,m³
Fajlagos bekerülés
Árarány a földgázhoz, LPG-hez, a könnyő főtıolajhoz képest %-ban Lágyszárú bálázott
Lágyszárú pellet
Fás apríték
Fás pellet
Földgáz
34,1
82
2,4
33%
75%
58%
96%
Tart. gáz LPG
42
180
4,2
19%
43%
33%
53%
Könnyő főtıolaj
36
140
3,8
21%
47%
37%
61%
Lágyszárú kalászos bála
14,5
12
0,8
Lágyszárú pellet *
16,5
Fásszárú apríték
12,5
18
1,5
Fásszárú pellet *
15,5
35
2,3
1 MW hıteljesítményre vetítve:
* brikett hasonló jellemzıkkel rendelkezik
30
1,8
Tüzelıanyag: lágyszárú pellet Tüzelıanyag Felhasználás: 280 kg/h 4m³ /nap 500 t/év 3000 üzemóra
A biomassza mint energiaforrás győjt gy jtıfogalmába jt fogalmába a következıket következ ket sorolják: A biomassza mint energiaforrás győjtıfogalmába a következıket sorolják: hagyományos mezıgazdasági termények melléktermékei és hulladékai (szalma, kukoricaszár, stb.), erdıgazdasági és fafeldolgozási hulladékokat (faapríték, -nyesedék, főrészpor, stb.), energetikai célra termesztett növények (főfélék, fák: akác, nyárfa, éger, főz, takarmánynövények: cukorrépa, köles, rozs, repce, stb.); másodlagos (állati) biomassza (trágya, stb.).
Energetikai célú biomassza közgazdasági, agrár és vidékfejlesztési jellemzıi, hatásai •Jelenleg •Jelenleg még még nem nem versenypiaci versenypiaci árú árú •Csak •Csak céltermelésben céltermelésben ajánlott ajánlott termelni termelni (végfelhasználóval (végfelhasználóval hosszútávú hosszútávú szerzıdés) szerzıdés) •Jelenleg •Jelenleg még még nincs nincs közteher közteher viselı viselı képessége képessége (versenytársai (versenytársai például például aa lakossági lakossági földgáz földgáz állami állami támogatást támogatást kap) kap) •Ha •Ha CO CO22 kvótát kvótát vált vált ki, ki, akkor akkor indokolt indokolt osztozni osztozni aa termelı termelı és és végfelhasználó végfelhasználó között között aa kvóta kvóta értékesítés értékesítés bevételében bevételében •Termelıi •Termelıi Csoportok Csoportok profilját profilját ki ki kell kell bıvíteni bıvíteni ezzel ezzel •Csökkenti •Csökkenti aa potenciális potenciális élelmiszertermelı élelmiszertermelı területet területet Európai Európai Unió Unió Energiaerdı Energiaerdı programot programot •Kedvezıtlen •Kedvezıtlen termıhelyi termıhelyi adottságok adottságok között között új új jövedelem jövedelem szerzési, szerzési, foglalkoztatási foglalkoztatási lehetıség lehetıség •Parlagok, •Parlagok, elhanyagolt elhanyagolt területek területek hosszú hosszú idıszakon idıszakon át át kultúrállapotban kultúrállapotban tarthatóak tarthatóak •Csökkenti •Csökkenti az az allergén allergén parlagok parlagok területét területét •Csökkenti •Csökkenti az az ország ország energiaellátásának energiaellátásának import import függıségét függıségét •Csökkenti •Csökkenti az az energiahordozó energiahordozó importot importot •Javítja •Javítja az az ország ország külkereskedelmi külkereskedelmi mérlegét mérlegét •A •A növekvı növekvı fosszilis fosszilis energiahordozó energiahordozó ár ár ellen ellen hat. hat.
Energetikai ültetvények támogatása (várható) Három kategória Bioüzemanyagok alapanyaga
SAPS alanyi jogon jár GOFR top up-ot kaphat Energetikai kiegészítést kaphat
Fás szárú energia ültetvények (ha az EU elfogadja a tervezett rendeletmódosítást) SAPS nem jár GOFR top up-ot kaphat Energetikai kiegészítést kaphat
Lágy szárú energiaültetvények SAPS támogatásra jogosult GOFR nem jár Energetikai kiegészítést kaphat (kérdéses)
