Növény eredetű energiák elemzése DR. Kamarás Béla energetikus szakmérnök A bioenergia tárgyú könyvek, cikkek a növény alapú energiákat nem az energiaértékük alapján tárgyalják. Nem vizsgálják a fermentálás, a szénülési folyamatában a kitermelés, a szállítás, a felhasználás során jelentkező energiaveszteségeket, a környezetre kifejtett hatásait. A klímaváltozás kialakulását előidéző okokkal a tanulmányban nem foglalkozom. Az Üvegház Hatás / Ü. H./ szempontjából a CH4 és a háromatomú gázok /CO2, H2O… / szerepét ismertetem, melyen belül részletesem foglalkozom a CO2‐vel és a CH4‐el, a H2O szerepét példákon keresztül tárgyalom. A CH4 Ü. H.‐a kg CO2E/ kg /egyenérték/‐ben kifejezve: Az irodalmi adatok / 1 kmol CH4 megfelel 18‐‐22 ill. 21‐‐32 ill. 27‐‐32 kmol CO2E / bizonytalanok, melynek átlaga: 1 kmol CH4 = 25 kmol CO2E. A „Klímaváltozás Hatásai” tanulmány / 2012 / adatát használom fel, mely szerint a metán Ü. H.‐a 1 molekulára / 16 kg / vetítve 21 szererese a szén‐dioxidnak / 44 kg /. 1 kmol CH4 = 21 kmol CO2E, melyből 1 kg CH4 = 60 kg CO2E // 1 // Ez az arány azt jelenti, hogy a légtérbe jutó kis mennyiségű CH4‐nek jelentős szerepe van az Ü. H. kialakulásában. A dinitrogén‐‐oxid / altatógáz / az Ü. H. szempontjából CO2‐nek 314 szerese. A légkör összetétele 79% N2, 21% O2, melyek kétatomú gázok, az Ü. H.‐ban nem játszanak szerepet. Az előbbiekből következik, hogy az Ü. H.‐ú gázok kis mennyiségben található a légtérben, de a kisugárzás csökkentésében a szerepük meghatározó. Az Ü. H.‐ú gázok mennyiségének mérésére vezették be a ppm fogalmát, mely a légkör 1 millió molekula mennyiségében az Ü. H.‐ú gázmolekuláinak számát fejezi ki. A CO2 tartalmat kifejező 300 ppm azt jelenti, hogy a levegő 1 millió molekulájában 300 db. CO2 molekula van. A CH4 ppm értéke 1,7, a 21 szeres átszámítás figyelembe vételével 35,7 ppm CO2E‐nek felel meg. Példákon keresztül ismerjük meg az Ü. H. jelenségét: A megnevezést valójában az üvegházakról kaphatta. Az üveg átereszti a Nap sugarait, gátolja annak a légkörbe történő visszasugárzását, melynek eredményeként az üveg felület alatt hőenergia tárolódik. Ez lehetővé teszi, hogy ott a primőr zöldségek korábban termelhetők meg, mint a szabadban. Hasonló eredmény érhető el a fóliasátrakban. A déli fekvésű épületek ablakain jelentős hőmennyiség jut a szobákba Az üvegablakok gátolják a hőenergia visszasugárzását, szoba levegője kellemesen felmelegszik. Az Ü. H. szempontjából legjelentősebb szerepet a H2O tölti be. A felhők gátolják a Földről történő visszasugárzást. Gondoljunk csak arra, amikor csillagfényes éjszakákon jelentősen lehűl a levegő. A gazdák jól tudják, amikor a fák virágba borulnak és fagyveszélytől kell tartani, a található faágakat, száraz egyéb növényeket égetnek el, CO2‐t termelnek, mellyel elhárítják a fagyveszélyt. A kazánokban történő tüzelés során CO2 és H2O képződik. Ezen Ü. H.‐ú gázok csökkentik a hőenergia lesugárzást a tűztérben, melyet a tervezéskor, üzemeltetéskor figyelembe kel venni. Az irodalmi adatok szerint az egyes Ü. H.‐ú gázok szerepe: H2O 36—70 % CO2 9‐‐‐26 % CH4 4 ‐‐‐ 9 % O3 3 ‐‐ 7 % A százalékos adatok jelentős eltérése is igazolja e témában lévő nagy bizonytalanságot.
Az Ü. H.‐ú gázok jelenléte a Földünkön –a különböző éghajlati tájakat figyelembe véve‐‐ kiegyensúlyozott klímát biztosít a növényeknek, az állatoknak és az embereknek is. Az Ü. H.‐ú gázok ezen szabályzó szerepét kell felismernünk, ha a Földünk felmelegszik az Ü. H.‐ú gázok mennyiségét csökkenteni kell, ha a lehűlés veszélye áll fenn, az Ü. H.‐ú gázok mennyiségét növelni kell. Az emberiség ezen Ü. H.‐ú gázok termelésével tud beavatkozni Földünk hőmérsékletének szabályozásába. A tanulmányomban kidolgozom, hogy a különböző eredetű növényenergiák felhasználása során, az alkalmazott korszerű erőmű technológiák mellett: ‐‐‐a növényenergia tartalmából mennyi villamosenergia / MJ / kg / termelhető, ‐‐‐a különböző növényenergiák kitermelése, szállítása, felhasználása során milyen mértékű CH4 és CO2 jut ki a légtérbe. Tanulmányom a következő elvekre épül: Az egyes anyagok összetételét hamu és nedvességmentes állapotban tárgyalom. Az egységes tárgyalás érdekében az arányokat / kg / kg /, a fajlagos energiatartalmakat / C 33 MJ / kg, H2 120 MJ / kg, CH4 50 MJ / kg / a tömegre vetítve határozom meg. A vizsgálat alapadataként a növény kémiai összetételét / kg/ kg / választom. C + H + O+N = összesen Számított fűtőérték 0,50 + 0,06 + 0,44 = 1,00 23,7 MJ / kg // 4 // A fajlagos CH4 és CO2 kibocsátást / kg CO2E / kg /, a kondenzációban termel villamos energiát / MJ / kg / a növény 1 kg tömegére vetítve ismertetem. A növényenergia beszállításához, energia átalakításához az idegen energia felhasználásával nem számolok. Tanulmányom megállapításait számításokkal alátámasztva ismertetem, ehhez a következő adatokat választottam: ‐‐‐‐becsült értékek / a letermelt növény földön maradt része 5 %, a kőszén kitermelési vesztesége 20%, a metán kitermelési, szállítási vesztesége 15 % /, ‐‐‐‐kalkulált érték / a földgáznak 5.000 km‐ről szállítási vesztesége a földgázt felhasználó nyílt ciklusú gázturbinával 20 % /, ‐‐‐‐számításokból adódó értékek / szénülési veszteség 6 % ill. 5 % /, ‐‐‐‐korszerű erőmű villamosenergia termelés éves átlagos hatásfoka a kőszén erőműben 40 %, a kombinált ciklusú gázerőműben 50 %. A további tárgyalás során először a növény eltüzelésével, fermentálásával, természetes bomlásával / 1/, ezt követően a szénülési folyamat során keletkezett szén és földgáz /2/ elemzésével foglalkozom. 1./ NÖVÉNYEK ELTÜZELÉSE, FERMENTÁLÁSA, TERMÉSZETES BOMLÁSA 11./ NÖVÉNYEK ELTÜZELÉSE A faaprítékok, lágyszárú növények eltüzelésére ma már korszerű, nagyteljesítményű, jó hatásfokú kazánok állnak rendelkezésre. A lágyszárú növényeket bálákban préselve juttatják a kazánokba. A korszerű kondenzációs egységekben / pl.460 MW / a termelt gőzzel villamosenergiát állítanak elő, melyben a növényenergia 10‐20 %‐os arányban felhasználható. kg C / kg MJ / kg ‐‐‐ növény energiatartalma 0,500 23,7 / 100 % / ‐‐‐ földeken maradt növény / 5 % / 0,025 1,2 ‐‐‐ erőműbe érkező primerenergia / 100 % / 22,5 / 95 % / ‐‐‐ villamoosenergia termelés vesztesége / 60 % / 13,0 ‐‐‐ villamosenergia termelés / 40 % / 9,0 / 38 % / A növényenergia 38 %‐ából lesz villamosenergia.
A földeken maradt növény metántermelés mellett elbomlik, az erőműbe került növény eltüzelésekor CO2 termelődik: kg C / kg kg CH4 / kg kg CO2E / kg CH4 kibocsátás / földön maradt növény / 0,025 0,018 1,056 / 38 % / / az 13 pont alapján 52,8 % a CH4 arány / CO2 kibocsátás / erőműben eltüzelve / 0,475 1,742 / 62 % / . 0,500 2,798 / 100 % / A földön maradt 5% növény kg CO2E / kg kibocsátása a teljes érték 38 %‐a. A villamos energiatermelésre vetítve a kibocsátás 0,311 kg CO2E / MJ. A tűztérből kikerült hamu értékes anyagokat tartalmaz, melyet a földekre vissza kell juttatni. Megjegyzés: A növényenergia gazdaságos begyűjtési területe 50 MW‐os blokkra elegendő. // 2 // Hatásfok MJ / kg kg CO2E / MJ 50 MW‐os kondenzációs blokk 25 % 5,6 / 24 % / 0,500 50 MW‐os fűtőblokk / hő és vill en. / 80 % 18,0 / 76 % / 0,155 50 MW‐os fűtőblokk / átszámítva vill. en.‐ra / 44 % 10,0 / 44 % / 0,280 Az adatokból megállapítható, hogy 50 MW‐os fűtőblokkokban a növényenergia gazdaságosan, kedvező kg CO2E / MJ érték mellett eltüzelhető. 1.2/ NÖVÉNYEK FERMENTÁLÁSA Zárt tartályokban szalmát, kukoricaszárat, egyes helyeken szemes kukoricát tárolnak, melyekben mikroorganizmusok, enzimek, erjesztőgombák indítják el a szabályozott erjedési folyamatot. A zárt tartályokban levegőtől elzárva a növény összetevői metánná, szén‐‐dioxiddá alakulnak át. A teljes bomlási folyamat hosszú időt igényel. A gyakorlatban a tartályokat folyamatosan töltik, a termelt gázt folyamatosan felhasználják, ezért az átalakulási folyamat nem tökéletes, nem 100 %‐os. / Példánkban 25 % veszteség. / A termelt gáz összetétele / kg / kg /: CH4 + H2 + CO2 + N2 = Összesen Fűtőértéke 20,2 MJ / kg // 3 // 0,401 + 0,001 + 0,587 + 0,010 = 1,000 0,336 + 0,001 + 0,491 + 0.008 = 0,836 16,9 MJ / kg / 25 % veszteség / kgC /kg MJ /kg ‐‐‐‐növény energiatartalma 0,500 23,7 / 100% / ‐‐‐‐földeken maradt növény / 5 % / 0,025 1,2 ‐‐‐‐átalakulási veszteség / 25 % / 5,6 ‐‐‐‐felhasznált primerenergia /100 % / 16,9 / 71 % / ‐‐‐‐villamos energiatermelés vesztesége /60 %/ 10,1 ‐‐‐‐villamos energiatermelés /40 % / 6,8 / 29 % / A növényenergia 29 %‐ából lesz villamos energia. A földeken maradt növény metánt termel. A fermentálás során a metán a szabadba nem kerül. Az eltüzelt metán CO2‐t termel. kg C / kg kgCH4 / kg kg CO2E / kg ‐‐CH4 kibocsátás / földön maradt növény / 0,025 0,018 1,056 / 43 % / / az 13 pont alapján 52.8 % a CH4 arány / ‐‐ fermentált gáz CO2 tartalma 0,491 / 20 % / ‐‐ CO2 kibocsátás / CH4 elégetése / 0,336 0,924 / 37 % / . 2,471 / 100 % / Az összes kibocsátásból a CH4 43 %‐ot képvisel. A villamos energiatermelésre vetítve a kibocsátás: 0.363 kg CO2E / A maradék iszapot szippantó tartályokkal a földeken permetezik szét.
1.3/ A NÖVÉNYEK TERMÉSZETES BOMLÁSA A növények bomlása a természetben jelentős metánt termel. Az állati trágya érlelődése, mocsarak növényeinek elbomlása során metán szabadul fel. A termálvizek kitermelésekor metán kerül a szabadba / a termálvizeket gáztalanítják /. A komposzt képzése metánt termel. A földgáz 95 % felett metánt tartalmaz. Két példa a metántermelésre: Algával telített sekély vízben hosszú idő alatt a felfordított csónak metánnal telítődik, mely meggyújtható. Szibériában a mocsaras területeket vastag jég borítja, a jégtakaró megbontásakor metán áramlik a szabadba. A Föld felmelegedése fellazítja ezt a záró jégréteget és jelentős metán kiáramlással kell számolni. A növénynek a termőföldön a természetes bomlásának összetétele / kg / kg /: CH4 + H2 + CO2 + N2 = Összesen Fűtőérték 0,248 + 0,000 + 0,608 + 0,144 = 1,000 12,4 MJ / kg // 3 // 0,149 + 0,000 + 0,365 + 0,086 = 0,600 7,4 MJ / kg /40 % földben maradt / A természetben lezajló bomlás során a levegővel történő érintkezés következtében jelentősen megnőtt a N2 tartalom, a C tartalom a levegő O2 tartalmával CO2‐t képez, a metán tartalom nem kerül felhasználásra. A növény 23,7 MJ / kg energiatartalmából semmisem hasznosul. A természetes bomlás során CH4 és CO2 kerül a szabadba. kg CH4 / kg kg CO2E / kg CH4 termelés 0,149 8,940 / 96 % / CO2 termelés 0,365 / 4% / . 9,0305 /100 % / A növények bomlása a természetben a legnagyobb CH4 és CO2 kibocsátással jár ! 2./ A NÖVÉNYEK SZÉNÜLÉSI FOLYAMATA, A SZENEK, A FÖLDGÁZ ELEMZÉSE 2.1/ A NÖVÉNYEK SZÉNÜLÉSI FOLYAMATA A földkéreg jelenlegi állapotát‐‐több millió évvel ezelőtt‐‐ hatalmas földmozgások alakították ki. Hegyek gyűrődtek fel, mély tenger alatti területek, árkok jöttek létre. A földmozgás az akkori növényzet jelentős részét a felszín alá gyűrte. A földbe került növények lassú bomlási folyamata során metán és egyéb gázok képződtek. Ezen gázok a kőzetek réseiben elraktározódtak, a felszín közelében a szabadba kijutottak. A bányászat során kiépített vágatok elősegítik a gázok kijutását a külszínre. A szénülési folyamat egyes szakaszában a szén összetételét / kg / kg /, fűtőértékét / MJ / kg / a következő táblázat tartalmazza. // 4 // Számított C + H + O+N = Összesen fűtőérték / MJ / kg / Növény 0,500 + 0,060 + 0,440 = 1,000 23,70 Tőzeg 0,600 + 0,058 + 0,342 = 1,000 26,76 Lignit 0,680 + 0,051 + 0,269 = 1,000 28,56 . Barnaszén 0,700 + 0,032 + 0,048 = 1,000 26,94 Kőszén 0,835 + 0,051 + 0,114 = 1,000 33,68 Antracit 0,940 + 0,020 + 0,040 = 1,000 33,42 Grafit 1,000 + ‐‐‐‐‐ + ‐‐‐‐‐ = 1,000 33,00 . A szénülési folyamat során a legnagyobb mértékben az inert gázok csökkentek, a metánképződésben a H és C részt vett.
A szénülési folyamat bemutatásaként a kőszén és az antracit képződés tömeg / kg / kg / összetételét, fajlagos energiatartalom / MJ / kg / mérlegét állítottam össze. A táblázat kidolgozásának alapadatát a növény és a kőszén, az antracit összetétele képezi. Kőszén képződés: C + H + O+ N = Összesen Fütőérték / MJ / kg / 50 % kőszén 0,417 + 0,026 + 0,057 = 0,500 16,8 / 71 % / 10 % metán 0,075 + 0,025 + ‐‐‐‐ = 0,100 5,5 / 23 % / 40 % veszteség 0,008 + 0,009 + 0,383 = 0,400 1,4 / 6% / . 100% növény 0,500 + 0,060 + 0,440 = 1,000 23,7 /100% / Antracit képződés 38 % antracit 0,357 + 0,008 + 0,015 = 0,380 12,7 / 53 % / 18 % metán 0,135 + 0,045 + ‐‐‐‐ = 0,180 9,9 / 42 % / 40 % veszteség 0,008 + 0,007 + 0,425 = 0,440 1,1 / 5 % / 100 % növény 0,500 + 0,060 + 0,440 = 1,000 23,7 / 100 % / Hasonló elemzés készíthető a tözegre, a lignitre, a barnaszénre, a grafitra. 2.2/ KELETKEZETT KŐSZÉN A szenet háztartásokban, kis fogyasztóknál eltüzelni nem gazdaságos. Nagy teljesítményű / 460 MW /, korszerű / szuperkritikus kazán/, jó hatásfokú / 40 % /, bányára települt kondenzációs blokkban célszerű a szenet felhasználni. A barnaszeneket porszéntüzelésű, a kőszenet cirkofluid tüzelésű kazánokban égetik el. Az antracitot az alacsony illótartalma miatt erőművi felhasználásra nem ajánlják. A kőszén keletkezésének folyamata: MJ / kg ‐‐‐‐növény energiatartalma 23,7 / 100 % / ‐‐‐‐szénülési folyamat vesztesége / 6 % / 1,4 ‐‐‐‐fel nem használt metán / 23 % / 5,5 ‐‐‐‐kőszén vagyon / 100 % / 16,8 / 71 % / ‐‐‐‐kitemelés vesztesége / 20 % / 3,4 ‐‐‐‐felhasználható kőszén / 80 % / / 100 % / 13,4 / 57 % / ‐‐‐‐kondenzációs vill. en. vesztesége / 60 % / 8,0 ‐‐‐‐kondenzációs vill en. termelés / 40 % / 5,4 / 23 % / A földbezárt növény / 100 % / a kőszén szénülési folyamata során jelentős metán / 23 % / képződik, a kibányászható kőszén vagyon / 71 % / kondenzációs villamosenergia termelésre fordítható. A növény energiájának 23 %‐a alakíható át kondenzációs villamos energiára. A kőszénnek az erőműben történő eltüzelése CO2‐t termel / 0,417 kg C / kg 80 %‐a / A CO2 kibocsátás : 0,334 kg C / kg = 1,225 kg CO2 / kg = 0,226 kg CO2E /MJ Csak szén kitermelés alkalmával CH4 nem keletkezik, ennek következtében a legkedvezőbb kibocsátási értéket kapjuk. MEGJEGYZÉS: A föld mélyén a metánképződés egy része az idők folymán a légtérbe kerül. A bányanyitás alkalmával a vágatok kialakítása, a szénmezők feltárása során a kőzetekben maradt metán a felszínre juthat. A metán lecsapolással a kibocsátás jelentősen csökkenthető. A teljes metán kibocsátás: 0,100 kg CH4 / kg = 6,000 kg CO2E /kg = 1,111 kg CO2E / MJ. A tanulmányomban ezzel a folyamattal a továbbiakban nem számolok.
2.3 / KELETKEZETT METÁN A földgáz az egyik legértékesebb primerenergia. A vezetéken történő ellátás kedvező feltételeket biztosít kisebb fogyasztók ellátására is. Az erőművi blokkok / 200—300 MW / kiváló hatásfokát / éves átlagban 50 % / a kombinált ciklusú technológia biztosítja. A metán keletkezésének folyamata: Metán / kőszén / Metán / antracit / MJ / kg MJ / kg ‐‐‐‐növény energiatartalma 23,7 / 100 % / 23,7 / 100 % / ‐‐‐ szénülési folyamat vesztesége / 6 %, 5 % / 1,4 1,1 ‐‐‐‐fel nem használt kőszén, antracit / 71 %, 53 % / 16,8 12,7 5,5 / 23 % / 9,9 / 42 % / ‐‐‐‐metán vagyon / 100 % / ‐‐‐‐kitermelés vesztesége / 15 % / 0,8 1,5 ‐‐‐‐szállítási veszteség / 20 % / 0,9 1,6 ‐‐‐‐kond vill en. termelésre fordított / 65 % / / 100 % / 3,8 / 16 % / 6,8 / 28 % / ‐‐‐‐kond vill. en. termelés vesztesége / 50 % / 1,9 3,4 ‐‐‐‐kond.vill. en. termelés / 50 % / 1,9 / 8 % / 3,4 / 14 % / A szénülési folyamat során a növény energiájából / 100 % / a kőszénnél 23 %, az antracitnál 42 % metán vagyon keletkezik. Ezen energia további jelentős veszteséget szenved a kitermelés, a szállítás, a villamosenergia termelés során. Amennyiben csak a metán vagyon kerül felhasználásra: a növény energiájából a kőszén kitermelésnél 8 %, az antracit kitermelésnél 14 % hasznosul villamosenergia formájában. A metán vagyonfelhasználásával a kg CO2E / kg és a kg CO2E / MJ kibocsátás: ‐CH4 kibocsátás a kitermelésnél / 15 % / Kőszén végtermék mellett kg CH4 / kg kgCO2E / kg 0,015 0,900 / 79 % / CO2 kibocsátás a szállitásnál / 20 % / 0,020 0,055 / 5 % / CO2 kibocsátás az erőműben / 65 % / 0,065 0,179 / 16 % / . Összes kibocsátás / 100 % / 0,100 1,134 / 100 %/ = 0,600 kgCO2E / MJ Antracit végtermék mellett ‐CH4 kibocsátás a kitermelénnél / 15 % / 0,027 1,620 / 79 % / ‐CO2 kibocsátás a szállításnál / 20 % / 0,036 0,099 / 5 % / ‐CO2 kibocsátás az erőműben / 65 % / 0,117 0,322 / 16 % / . Összes kibocsátás / 100 % / 0,180 2,041 / 100 %/ = 0,600 kgCO2E / MJ Mind két változatban a kitermelésnél jelentkező kis mennyiségű / 15 % / metán kiáramlás növeli meg jelentősen / 79 % / az Ü. H.‐ú gázok kibocsátását.
3/. A H2O SZEREPE AZ Ü. H. KIALAKULÁSÁBAN. A háromatomú gázoknak, így a H2O‐nak is jelentős szerepe van a hőenergia kisugárzás leárnyékolásában. A H2O szerepét példákon keresztül vizsgáljuk meg: 1. / Példa A lignittüzelésre épített kazánban a kőszén eredményesen nem tüzelhető el. Mivel a túlhevítési hőmérséklet nem tartható. Megvizsgálandó a lignit és a kőszén füstgázának a háromatomú gázok összetétele / CO2, H2O /: C / CO2 / + H / H2O / + hamu + H2O / H2O / = Összesen Fűtőérték Lignit 0,38 / 1,39 / + 0,04 / 0,72 / + 0.08 / ‐‐ /+ 0,50 / 0,50 / = 1,00 / 2,61 / 16 MJ / kg Kőszén 0,38 / 1,39 / + 0,03 / 0,54 / + 0,50 / ‐‐/ + 0,09 / 0,09 / = 1,00 / 2,02 / 16 MJ / kg A kőszéntüzelésnél 30%‐al kisebb a háromatomú gázok mennyisége, mely lehetővé teszi a nagyobb hőenergia lesugárzást, csökken a tűztérből kilépő füstgáz hőmérséklete, és ennek eredményeként csökken a túlhevítettgőz hőmérséklete. A példa rávilágít arra, hogy a tűztérben a vizgőz tartalom növekedése csökkenti a hőenergia lesugárzást. 2. / Példa Korszerű széntüzelésű erőműben határozzuk meg a kazánt elhagyó CO2 és H2O mennyiségét, ezen kívül vegyük figyelembe a kondenzátor hűtésénél jelentkező többlet gőz kijutását a légtérbe: Válasszuk példaként az elmúlt években Lagissaban üzembehelyezett blokk jellemzőit: ‐‐‐Villamos teljesítmény 460 MW / hatásfok: 44 % / ‐‐‐ Szén mennyisége 65,3 kg / s x 16 MJ / kg = 1045 MW ‐‐‐Termeltgőz mennyisége 361 kg / s / 100 % / ‐‐‐Kondenzátorba érkező gőz 200 kg / s / 55 % / Lignit tüzelőanyag mellett CO2 1,39 kg / kg x 65,3 kg / s = 90,8 kg / s‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐90,8 kg / s H2O 1,22 kg / kg x 65,3 kg / s = 79,7 kg / s + 200 kg / s = 279,7 kg/ s Kőszén tüzelőanyag mellett CO2 1,39 kg / kg x 65,3 kg / s = 90,8 kg / s ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 90,8 kg / s H2O 0,63 kg / kg x 65,3 kg / s = 41,1 kg / s + 200 kg / s = 241,1 kg / s A kondenzátorba érkező gőz mennyiségével azonos a frissvizhűtéses, hűtőházas, hűtőtornyos H2O kibocsátás mennyisége. Az adatokból megállapítható, hogy a CO2‐ nek közel háromszorosa a H2O kibocsátás. A „ Heller tornyok „ közvetlenül a levegőt melegítik. A kondenzációs villamosenergia termelés során a kazánt elhagyó CO2 és H2O közegen kívül 200 kg / s vizgőz pára is a légtérbe kerül. A légkörbe került vízgőz körfolyamata ismeretes, de annak részletes elemzését bízzuk a meteorologus szakemberekre.
4/ / ÖSSZEFOGLALÁS Több millió évvel ezelőtt hatalmas földkéreg mozgások a növényzet döntő részét a föld felszíne alá gyűrte. Ezzel elrejtette a karbon jelentős részét. A növényzet újra éledésére a légkörben lévő CO2‐t építette be szervezetébe. A föld alá került növényzetben elindult a szénülési folyamat. A felszín közelében lévő növényzet által termelt metán egy része a légtérbe került. A föld mélyére került növények átalakulásakor a felszabadult metán a kőzetek pórusaiban raktározódott el. A szénbányászat alkalmával kiépített vágatok ennek a külszínre jutását elősegíti. A föld mélyén a szénülési folyamatban keletkezett metán a földgáz kitermelése útján kerül felhasználásra. Kidolgozásra került a növényenergia felhasználás különböző formái mellett a növény energiatartalmából / 23,7 MJ / kg / termelhető villamosenergia / MJ / kg /. Növények felhasználása: MJ / kg Szénülési folyamat termékei: MJ / kg ‐‐Növények eltüzelése 9,0 / 38 % / ‐‐Kőszén termelés 5,4 / 23 % / ‐‐Növények fermentálása 6,5 / 29 % / ‐‐Metán termelés / kőszén/ 1,9 / 8 %/ ‐‐Növények természetes bomlása ‐‐‐ / 0 % / ‐‐Metán termelés / antracit / 3,4 / 14 %/ A növényenergia felhasználás legjobb formája a növény eltüzelése, fermentálása. Meghatároztam a növényenergia felhasználásának teljes vertikumában a kibocsátott metánt és szén‐‐dioxidot kgCO2E / kg, és kgCO2E / MJ fajlagos egységben. A növények: kgCO2E / kg / metán hatása/ kg CO2E / MJ ‐‐‐eltüzelése 2,798 / 38 % / 0,311 ‐‐‐fermentálása 2,471 / 43 % / 0,363 ‐‐‐természetes bomlása 9,305 / 96 % / ‐‐‐‐‐‐ A növény anyagának kis mennyiségben / 5‐6 % / történő kibocsátása a hatvanszoros átszámítási szorzót figyelembe véve elérte az összes kibocsátás 38‐43 %‐át. Ezen adatsorok is igazolják, hogy a CO2 mellett, jelentős súllyal szerepel a CH4. A növények természetes bomlása során keletkezett CH4 az üvegházhatás szempontjából 3‐4 szer károsabb, mintha a növényeket energiatermelésre felhasználjuk. A szénülési folyamat termékei: kg CO2E / kg / metán hatása / kg CO2E / MJ Erőműben felhasznált ‐‐‐kőszén 1,225 / 0 % / 0,226 ‐‐‐metán / kőszén / 1,134 / 79 % / 0,600 ‐‐‐metán / antracit / 2,041 / 79 % / 0,600 A kőszén erőművi felhasználás alkalmával CH4 képződéssel nem kell számolni. A növény energiatartalom / 100 % / 71 %‐a villamos energiatermelésre fordítható, ezért kedvező 0,226 kg CO2E / MJ érhető el. A CH4 kitermelését meghatározza a szénülési folyamat kifejlődése / kőszén, antracit /. A növényenergia 23%‐a ill. 43 %‐a képezi a metán vagyont. A nagy C tartalmú szenek a földben maradnak. A kitermelés során a légtérbe kibocsátott CH4 / 15 % / a teljes kibocsátás 79 %‐át jelenti. A kedvező 50 % éves átlagos erőmű hatásfok javítja a kg CO2E / MJ értéket.
5/.MEGÁLLAPÍTÁSAIM: A METÁN SZEREPE MEGHATÁROZÓ A LÉGTÉR FELMELEGEDÉSÉBEN. A növény természetes bomlásakor a légtérbe került metán és CO2 többszörösen meghaladja a növény energetikai hasznosításával járó kg CO2E / kg kibocsátást. INDOKOLT A NÖVÉNYENERGIA HASZNOSÍTÁSA A HŐ‐‐ÉS VILLAMOS ENERGIATERMELÉSBEN. A több millió évvel ezelőtt a földmozgások a növényt a föld alá gyűrték. A KARBON JELENTŐS RÉSZÉT ELREJTETTE. A növény a világ újraéledésekor először a légtérben lévő CO2‐t építette be szervezetébe. A szénülési folyamat során a növény energiájának 71 %‐át képezi a KŐSZÉN vagyon, az Ü. H. szempontjából a legkedvezőbb a kibocsátása. A szénülési folyamat eredményeként a METÁN 23‐42 %‐a a növény energia tartalmának. A felhasználás során jelentős CH4 kerül a légtérbe, az Ü. H.‐ú gázok kibocsátása jelentős. Fel kell hagyni azzal a gyakorlattal, hogy az energiatermelés során az Ü. H.‐ú gázok kibocsátását csupán az erőművön belül értelmezzük: A KITERMELÉS, SZÁLLÍTÁS KIBOCSÁTÁSÁT IS FIGYELEMBE KELL VENNI. kőszéntüzelésű erőműnél: 0,226 kg CO2E / MJ gáztüzelésű erőműnél: 0,600kg CO2E / MJ SZEMLÉLETVÁLTÁSRA VAN SZÜKSÉG: Ü.H. SZEMPONTJÁBÓL A KŐSZÉN FELHASZNÁLÁS KEDVEZŐB A GÁZTÜZELÉSNÉL!
6/. TOVÁBBI VIZSGÁLATOK SZÜKSÉGESEK 1./ A szakemberek egyik csoportja egyértelműen kijelenti, hogy EGYEDÜL A SZÉN‐DIOXID FELELŐS A KLÍMÍVÁLTOZÁSÁÉRT. Ezen megállapításukat a mai napig nem bizonyították. 2. /A tanulmányomban ismertettem, hogy kis mennyiségű metánnak jelentős szerepe van a Föld felmelegedésében. További kutatásoknak választ kell adni, hogy a metán mennyire stabil vegyület, a légkörből történő távozásának milyen feltételei vannak? 3./ Az Ü.H.‐ú gázok sűrűsége jelentősen eltér: CH4 0,7168 kg / m3 N2 1,2505 kg / m3 O2 1,4290 kg / m3 CO2 1,9768 kg / m3 A reprezentatív mérések közel 3.000m magasságban történnek, az egész légkörre az Ü. H.‐ú gázok szerepét újra kell értékelni. 4. / További vizsgálat szükséges, hogy az Ü.H. szempontjából a H2O‐nak milyen mértékű a szerepe? 5. / A világ tudósai összefogásával a klímaváltozást előidéző okok feltárásával VÁLASZT KELL ADNI A KIALAKULT HELYZETRE, melyen belül TISZTÁZNI KELL AZ Ü.H.‐Ú GÁZOK SZEREPÉT. A TANULMÁNYOM ALAPJÁN KIJELENTHETŐ, HOGY A CO2 EGYEDÜL NEM FELEL FÖLDÜNK FELMELEGEDÉSÉÉRT!
HIVATKOZÁSOK: // 1 // Klimaváltozás Hatásai tanulmány /2012 / // 4 // K. Raznjevic: Hőtechnikai táblázatok // 2 // DR. Kamarás Béla : Bányagépészeti Konferencia 2011, 2012. 20 // 3 // DR Kapros Tibor: Energiagazdálkodás 2013 / 6
