PANNON LNG Projekt ACTION 1. TANULMÁNY

UNDER THE CONNECTING EUROPE FACILITY (CEF) - TRANSPORT SECTOR AGREEMENT No. INEA/CEF/TRAN/M2014/1036265

PANNON LNG Projekt ACTION 1. – TANULMÁNY 1.7. Fejezet LNG lehetséges hazai előállításának biogáz forrásai Lektorált változat A PAN-LNG Projektet az Európai Bizottság a Connecting European Facilities eszközén keresztül támogatja. A tanulmány tartalmáért a dokumentum készítői felelnek, az nem feltétlenül tükrözi az Európai Unió véleményét. Sem a CEF, sem az Európai Bizottság nem felel a tanulmányban található adatok felhasználásának következményeiért. Tanulmány készítésének kezdete Tanulmány státusza Kiadás dátuma Nyilvánossá kerülés dátuma Tanulmányban résztvevők, intézetek

Tanulmányt készítő csoportvezető PAN-LNG Tanulmányvezető Tanulmányt lektorálta

2015.10.08. Lektorált változat 2016. 05. 02. 2016. 06. 02. Gyulai Tamás, Magyar Biogáz Egyesület Vass Zoltán, UTB Envirotec Zrt. Prof., Dr. Kovács Kornél, SzTE Biotechnológia Tanszék Ferenczi Zsolt, Biogáz Unió Zrt. Tuba Dániel, Flávy Kft. Dr. Kovács Attila, Első Magyar Biogáz és Szolár Kft. Szalkai István, Keresztespók Kft. Bódás Sándor, MGKKE Dr. Kovács Attila Domanovszky Henrik Dr. Bai Attila, Debreceni Egyetem

1.7 LNG lehetséges hazai előállításának biogáz forrásai

2

FEJEZET ÖSSZEFOGLALÓ BEMUTATÁSA

A magyarországi biogáz termelés jelenlegi helyzetéből kiindulva mindhárom forrásra (depónia, szennyvíztisztítás, mezőgazdaság+élelmiszeripar) vonatkozóan felmértük a biometán termelés mennyiségi lehetőségeit és gazdaságossági feltételeit. A szakirodalom áttekintését az 1.7.2. alfejezet tartalmazza, a közlekedési hajtóanyagra vonatkozó áttekintés pedig a következő 1.7.3. alfejezetben olvasható. A szabályozói és jogi kérdéseket az 1.7.4. alfejezet vizsgálja, ezt követően bemutatjuk biogáz tisztításnál használt technológiai megoldásokat és a fejlődési tendenciákat (1.7.5. alfejezet). Figyelemre méltó, hogy a műszaki fejlesztések révén a széndioxid leválasztására szolgáló eljárások (upgrading) hatékonysága az utóbbi 5-10 évben jelentősen nőtt; ma már a 99% feletti metán koncentrációt a legtöbb technológia biztosítani tudja. A hazai biometán termelés lehetőségeinek tanulmányozását a biogáz ipar elért szintjének vizsgálatával kezdjük. Az 1.7.6. alfejezet európai összehasonlítással indul és tartalmazza a biogáz termelő kapacitások alacsony kihasználásának okaira vonatkozó megállapításainkat is. Magyarországon jelenleg két működő biogáz tisztító (biometánt termelő) berendezés üzemel, Zalaegerszegen és Kaposváron. Az 1.7.7. alfejezet ismerteti a két biometán üzem adottságait. A hazai biogáz üzemek között különleges, egyedi helyet foglal el a Magyar Cukor Zrt. Kaposvári üzeme, amely 2015 decemberében megkezdte a biometán betáplálását a földgáz vezetékbe. A tanulmányban ismertetett feltételek mellett a kaposvári biogáz üzem biometán forrásként azonban csak hosszabb távon, a megkötött külföldi biometán értékesítési szerződés(ek) lejárta után, évi 5,82-5,87 millió m3 mennyiséget tudna a hazai üzemanyag piacon értékesíteni. A hazai biometán termelés növelésére vonatkozóan először azt vizsgáltuk, hogy melyek a lehetőségek a már működő biogáz üzemekben átállással villamos energiáról biometán előállítására (1.7.8. alfejezet). A villamos energiát termelő hazai biogáz ipar a következő számokkal jellemezhető: 1. Táblázat: Villamosenergia termelő üzemek Magyarországon Depónia Áramtermelő üzemek száma 20 Áltagos üzemméret MWel 0,59 Üzemméret tartomány MWel 0,2 - 2,0 Átlagos gáztermelési kapacitás* TJ/év 39,8 Legnagyobb kapacitás* TJ/év 135,0 Éves gáztermelő kapacitás összesen* PJ/év 0,8

Szennyvíz 20 0,97 0,1 - 4,2 61,1 264,6 1,2

Mezőgazdaság 41 1,03 0,2 - 4,5 60,3 280,8 2,5


3

A működő biogáz üzemekben a biogáz használati értékét elsődlegesen a villamosenergia kötelező átvételi ár határozza meg. Számításainkban azt vizsgáltuk, hogy milyen biometán önköltség adódna abban az esetben, ha egy ilyen a biogáz üzemet villamos energia helyett biometán termelésre állítanának át. Megállapítottuk, hogy az átállás lehetőségei áramtermelésről üzemanyag termelésre erősen korlátozottak: 







a depóniatelepeken a kinyert depóniagáz mennyisége és összetétele tág határok között változik, amihez a gázmotorok ugyan jól tudnak alkalmazkodni, azonban egy új tisztító üzem telepítése (a depóniagáz mennyiségének várható csökkenését is figyelembe véve) a kisebb telepeken nem volna célszerű, a szennyvíztisztító telepek villamos- és hőenergia igénye általában magasabb, mint a termelt biogázból kapcsoltan előállítható mennyiségek; a helyszínen így hatékonyan hasznosítható biogáz kiváltása egyéb forrásból származó energiahordozókkal (annak érdekében, hogy a biogázból többlet beruházási- és üzemköltségek révén biometánt állítsanak elő és azt kiszállítsák a telepről) csak egyes esetekben javasolható, a mezőgazdaság területén működő biogáz üzemekben beépített villamosenergia termelő kapacitás kihasználtsága – több okból is – nagyon alacsony fokú; a biogáz tisztító üzem beruházás gazdaságosságához szükséges biogáz mennyiség csak néhány mezőgazdasági üzemben áll rendelkezésre, a KÁT rendszerben működő biogáz üzemekben az átállás biometán termelésre csak a KÁT átvételi időszak lejártát követően fontolható meg.

1. ábra: Chynorany, Szlovákia biogázüzem

A már működő biogáz termelő berendezéseken túlmenően felmértük a mennyiségi lehetőségeket olyan új üzemek megépítésére, amelyekben a céltermék már nem villamos energia, hanem közlekedési hajtóanyagként felhasználható biometán (1.7.9. alfejezet). A mennyiségi potenciálra vonatkozó lényeges megállapításink a következők:  csak 2 olyan depóniatelep van, ahol a következő 15-20 évben kinyerhető depóniagáz mennyisége lehetővé teszi korszerű, kriogén technológiát alkalmazó tisztító üzem


4

telepítését; mindazonáltal – a depóniagázt 0,05 EUR/m3 értéken számolva – ez a 2 projekt jelentené a legkedvezőbb biometán beszerzési forrást,  kb. 20 új biogáz üzem építésére volna lehetőség olyan városokban, ahol a szennyvíziszap energetikai hasznosítása még nem megoldott; ezekben az esetekben azonban az energia (biometán) termelés önmagában – a kiugróan magas fajlagos beruházási költségek miatt – várhatóan nem lenne versenyképes,  a mezőgazdaság területén a biogáz üzemek alapanyag ellátására a következő táblázat szerint látunk lehetőséget: 2. Táblázat: Biogáz termelési potenciál a mezőgazdaságban

Potenciál Alsó Közepes

Felső

Energianövények

PJ/év

6,33

18,98

31,63

Másodvetések Melléktermékek Zöld terület Trágya

PJ/év PJ/év PJ/év PJ/év

6,26 7,81 0,78 8,90

12,52 9,37 2,34 8,90

18,78 14,06 3,90 8,90

Összesen

PJ/év

30,07

52,10

77,26

A mennyiségi potenciál előrejelzését követték a biometán önköltségszámítások, ezenbelül az üzemméretek – a 3 terület (depónia, szennyvíziszap, mezőgazdaság) sajátosságainak figyelembevételével – jelentősen eltértek egymástól. (A mezőgazdaság területén 6 változatot dolgoztunk ki, 2 méretben, 3-3 különböző alapanyag összetétel mellett). A szennyvíz ágazat és a mezőgazdaság területén minden változatban abból indultunk ki, hogy a termelt biogázt min. 99% metán tartalmú biometánra tisztítva a földgáz vezeték rendszerbe táplálják be és ilyen módon jut a cseppfolyósító üzembe. Ennek megfelelően az önköltség előrejelzés gázhalmazállapotú termékre vonatkozik, tartalmazza a csővezeték csatlakozás költségeit, de nem tartalmazza a virtuális csővezetéki tranzit elszámolásával kapcsolatos tételeket. A logisztikát illetően kivételt képeznek a depóniatelepek, ahol a ma még újdonságnak számító kriogén tisztítási technológia alkalmazása révén a biometán hűtött, cseppfolyósított formában állhat rendelkezésre. Az 1.7.10. alfejezetben mutatjuk be a beruházási- és működési költségek előrejelzésének eredményeit, amelyeket az alábbi grafikon összegez:


5

1. Grafikon: Biometán termelés becsült önköltsége különböző változatokban

A grafikonról is leolvasható legfontosabb következtetések: a) A megvizsgált változatokban a biometán önköltsége 13,5 – 21,9 EUR/GJ határok között alakul. b) az üzemméret (nyers biogáz feldolgozási kapacitás) növelése minden esetben a biometán önköltségének csökkenését eredményezi, c) a meglévő biogáz üzemek átállítása villamosenergia termelésről biometán előállítására alacsonyabb biometán önköltség elérését teszi lehetővé (azonos mérettartományban) akkor, ha az átállás feltételei egyébként biztosítottak, d) új szennyvíztelepi biogáz üzemek építése biometán előállítására sem kapacitás, sem önköltség tekintetében nem reális alternatíva, e) meglévő szennyvízgáz üzemek átállítása villamosenergia termelésről biometán előállítására látszólag alacsonyabb biometén önköltséget eredményez, mint meglévő mezőgazdasági biogáz üzemek esetében (ennek fő oka abban van, hogy utóbbiaknak az alapanyagok egy részét csak többletköltségekkel tudják beszerezni), de figyelmbe kell venni a szennyvíztisztító energia ellátásnak komplex szempontjait is. Az önköltség becslésekhez hozzárendeltük az adott változatban realizálható mennyiségeket és az 2. Grafikonon bemutatott összefoglaló képet kaptuk.


6

2.Grafikon: Biometán termelési lehetőségek önköltség határértékek függvényében

Összefoglalóan megállapítható, hogy < 18 EUR/GJ önköltség határ mellett 92 telephelyen 291 millió m3 biometán termelés lenne megvalósítható. 3.Táblázat: Biometán termelés lehetőségei önköltség határértékek függvényében

Önköltség határ

millió m3/év

Üzemek száma

< 14 EUR/GJ < 16 EUR/GJ

22 84

3 17

< 18 EUR/GJ < 20 EUR/GJ < 22 EUR/GJ

291 323 475

72 87 172

Az 1.7.11. alfejezet rövid-, közép- és hosszú távra bontva foglalja össze a megvalósításra alkalmas projekteket. Megfogalmaztuk javaslatainkat a biometán közlekedési hajtóanyag célú felhasználását elősegítő gazdaságpolitikai intézkedésekre (1.7.12. alfejezet). Nyilvánvaló, hogy a jelenlegi alacsony földgáz árszint mellett a biometán felhasználása közlekedési hajtóanyagként csak korlátozott lehet. Mindazonáltal indokolt és célszerű lenne az ezirányú fejlődés beindítása néhány, demonstrációs jellegű biometán üzem megépítésén keresztül.


7

Az EU állami támogatásokra vonatkozó iránymutatásával összhangban azt javasoljuk, hogy a MEKH 2017-ben írjon ki egy technológia specifikus pályázatot hazai - közlekedési hajtóanyag célú - biometán termelés létrehozására 20 millió m3/év mennyiségi keretben (a részleteket az 1.7.10.3. pont tartalmazza). Amennyiben a pályázat kiírása és elbírálása 2017 évben megvalósul, akkor ezzel a biometán forrással 2020. január 1-től számítani lehet. Az első, 2017 évi biometán pályázatra vonatkozó mennyiségi keretet célszerű a PAN-LNG tanulmányban 2020-2030 időszakra előre jelzett alsó mennyiségekből kiindulva meghatározni. 20 millió m3/év biometán a 2025 évi alsó fogyasztási prognózis 12 %-ának, a 2030 évre jelzett alsó volumen 4,7 %-ának felelne meg. Ezt a biometán mennyiséget 4-6 üzem meg tudná termelni. Elemzésünk eredményei alapján a legalacsonyabb támogatási igény azokon a depóniatelepeken jelentkezik, amelyeken a depóniagáz kinyerése megoldott, hasznosítására azonban nem telepítettek gázmotort és így az összegyűjtött depóniagázt fáklyán égetik el. A depóniagáz ezeken a telepeken nulla használati értékkel rendelkezik, ami értelemszerűen viszonylag alacsony biometán önköltséget eredményez. Elfogadható költségű biometán termelés megvalósítható úgy is, hogy a már most működő biogáz üzemek közül kiválasztják azokat a telephelyeket, ahol a villamosenergiáról biometán termelésre történő átálláshoz a legkedvezőbb feltételek állnak rendelkezésre. Új, zöldmezős biogáz/biometán beruházásokra mindenekelőtt a mezőgazdaság területén volna lehetőség, ahol alapanyag oldalról jelentős potenciál van (2. Táblázat). Külön említést igényel új biogáz-biometán üzemek létesítése szennyvíztisztító telepeken. Az így előállítható biometán önköltése viszonylag magas, ebből következően ezekről a beruházásokról csak a komplex hatás értékelése alapján lehet dönteni. A tanulmány 1.7.12.1. pontjában idézzük a Magyar Biogáz Egyesület javaslatát a hazai földgáz vezetékrendszerbe betáplált biometán mérlegkörös nyilvántartására vonatkozóan. A Mellékletekben azokat az anyagokat helyeztük el, amelyek részletes információkat tartalmaznak a tanulmányban tárgyalt egyes kérdések tekintetében.


8

TARTALOM JEGYZÉK FEJEZET ÖSSZEFOGLALÓ BEMUTATÁSA 2. TARTALOM JEGYZÉK 8. ALFEJEZETEK: 1.7.1. A fejezetben használt adatok 10. 1.7.2. Szakirodalom áttekintése és kivonata 12. 1.7.3. Biometán hasznosítása közlekedési hajtóanyagként az EU tagországaiban 24. 1.7.3.1. Támogatások 24. 1.7.3.2. Biometán hajtóanyag felhasználás jelenlegi helyzete és perspektívái 30. 1.7.4. Biogáz és biometán termelésre vonatkozó EU és hazai jogszabályok 37. 1.7.4.1. EU szabályzás a bioüzemanyagokkal szembeni fenntarthatósági követelmények betartásának igazolásáról 37. 1.7.4.2. Hazai jogszabályok 46. 1.7.5. Technológiák biogáz földgáz minőségre tisztítására 52. 1.7.5.1. Biogáz kéntelenítés 52. 1.7.5.2. Széndioxid leválasztási technológiák 54. 1.7.5.3. Biometánban nyomokban előforduló vegyületek eltávolítása 66. 1.7.6. Biogáz termelő kapacitások és jelenlegi kihasználásuk Magyarországon 73. 1.7.6.1. Magyarország biogáz ipara európai összehasonlításban 73. 1.7.6.2. Depóniatelepek 74. 1.7.6.3. Szennyvíztelepi biogáz üzemek 80. 1.7.6.4. Mezőgazdasághoz és élelmiszeriparhoz kapcsolódó biogáz üzemek 84. 1.7.6.5. Kapacitások alacsony hasznosításának okai 86. 1.7.6.6. Szabad biogáz termelő kapacitások biometán célú hasznosításának műszaki feltételei 88. 1.7.7. Biometán termelő kapacitások Magyarországon 92. 1.7.7.1. Zalaegerszeg 92. 1.7.7.2. Kaposvár 94. 1.7.8. Új biogáz termelő kapacitások létrehozásának lehetőségei és feltételei 96. 1.7.8.1. Depóniatelepek 96. 1.7.8.2. Szennyvíztisztító telepek 102. 1.7.8.3. Mezőgazdasági és élelmiszeripari vállalkozások 111. 1.7.9. Villamosenergiát termelő hazai biogáz üzemek átállítása biometán termelésre 119. 1.7.9.1. Villamos áramot termelő depóniatelep átállítása biometán termelésre 119. 1.7.9.2. Működő szennyvíztelepi biogáz üzemek átállítása villamosenergia termelésről biometán termelésre 121. 1.7.9.3. Működő mezőgazdasági biogáz üzemek átállítása villamosenergia termelésről biometán termelésre 122. 1.7.10. Biometán önköltség kalkulációk új üzemekben 125. 1.7.10.1. Depóniatelepek 125.


9

1.7.10.2. Szennyvíztisztító üzemek 130. 1.7.10.3. Mezőgazdasági alapanyagokat feldolgozó biogáz üzemek 131. 1.7.10.4. Összegzés 135. 1.7.11. Megvalósításra alkalmas projektek 136. 1.7.11.1. Rövidtávon 136. 1.7.11.2. Középtávon 136. 1.7.11.3. Hosszútávon 139. 1.7.12. Javasolt intézkedések keretfeltételek megteremtésére a biometán közlekedési hajtóanyagként való hasznosítás érdekében 143. 1.7.12. 1. Biometán nyilvántartási rendszer (biometán mérlegkör) létrehozása 143. 1.7.12. 2. Biometán részarány a forgalmazott CNG/LNG-ben 144. 1.7.12. 3. Tender biometán üzemanyagtermelő kapacitások létrehozására 145. RÖVIDÍTÉSEK ÉS FOGALMAK MAGYARÁZATA 146. DIAGRAM JEGYZÉK 148. TÁBLÁZAT JEGYZÉK 149. ÁBRA JEGYZÉK 151. MELLÉKLETEK: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

A magyarországi hulladékgazdálkodás sajátosságai, jövőképe Hulladéklerakók gázmentesítő és gázellenőrző rendszerei A jelentősebb vízügyi biogáz üzemek részletes adatai Új mezőgazdasági biogáz üzem változatok A-C (1.000 m3/óra nyers biogáz termelés) Új mezőgazdasági biogáz üzem változatok D-F (500 m3/óra nyers biogáz termelés) Új mezőgazdasági biogáz üzem koncepciók (A-F változatok) Biogáz termelés növelésének lehetőségei, fejlesztési irányok Mikroalgák tenyésztése biogáz alapanyagként

152. 158. 164. 171. 173. 175. 178. 182.


10

1.7.1. A fejezetben használt adatok a) Biogáz/biometán tárfogat A biogáz iparban általánosan alkalmazott gyakorlatnak megfelelően a biogáz és a biometán térfogatát a fizikai normálállapoton (0° C, 273,2 °K, 1,01325 bar légköri nyomás) vesszük figyelembe. Ez értelemszerűen eltér a gáztechnikai normálállapottól (15° C, 288,2 °K, 1,01325 bar légköri nyomás), amelyet a földgáz iparban általában Nm3-el jelölnek. Megjegyzés: a fizikai és a gáztechnikai normálállapotokon mért térfogatok közötti különbség 5,5%. b) Biometán fűtőértéke és égéshője Az alfejezet szóhasználatában az égéshő megfelel a Gross Heating Value (vagy Higher Heating Value) fogalomnak, amely szerint a fűtőértékhez hozzáadódik az égéstermékben kondenzált víz párolgáshője. Ezzel szemben a fűtőérték (Net Heating Value vagy Lower Heating Value) nem tartalmazza a kondenzvíz párolgáshőjét. A fizikai normálállapoton mért 1 m3 tiszta (100%-os) metán égéshője 39,75 MJ/m3 (Forrás: Waldheim L., Nilsson T. „Heating value of gases from biomass gasification” IEA Bioenergy Task 20., 2001. május). A gáztechnikai normálállapoton mért 1 m3 tiszta (100%-os) metán égéshője 35,81 MJ/m3 (Forrás: lásd fenn). Az alfejezetben szereplő számításokban a fizikai normálállapoton (0° C, 273,2 °K, 1,01325 bar légköri nyomás) mért 1 m3 tiszta metán égéshőjét (39,75 MJ/m3) használtuk paraméterként. Megjegyzés: a fizikai normálállapoton mért égéshő és fűtőérték közötti különbség 11%. c) Biogáz hozamok A fizikai normálállapoton mért biogáz hozamok tekintetében általában a KTBL (Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft) „Gasausbeute in landwirtschaftlichen Biogasanlagen” (Gázhozamok a mezőgazdasági biogáz üzemekben) című kiadványában javasolt tervezési adatokat használtuk, amelyeket a


11

biogáz ipar széles körben irányadónak ismer el. (Forrás: KTBL-Heft 88 ISBN-978-3941583-42-9). 4.Táblázat: Néhány jellemző példa az eltérő szervesanyagok biometán hozamára

Szubsztrátum

TM FM %-a 40 25 10 6 40 33 25 25 23 86 35

oTM FM%-a 75 85 80 80 50 95 90 90 90 90 90

Biogáz hozam Nm3/to oTM 500 450 380 420 615 650 600 520 700 400 600

Metán hozam Nm3/to oTM 280 250 210 250 370 340 320 300 360 210 320

Baromfitrágya Almos marhatrágya Sz.marha hígtrágya Sertés hígtrágya Biohulladék Silókukorica Zöldrozs szilázs Napraforgó szilázs Cukorrépa silózva Szalma Fűszilázs ahol: TM – Szárazanyag oTM – Szerves szárazanyag FM – Friss biomassza Nm3 – térfogat fizikai normálállapoton (0° C, 273,2 °K, 1,01325 bar légköri nyomás)


12

1.7.2. Szakirodalom áttekintése és kivonata Biometán alatt általában a különböző fajtájú biomasszából előállított, nem-fosszilis (megújuló) metánt értjük, amelynek tulajdonságai gyakorlatilag megegyeznek a földgázzal. Tágabb értelmezésben a biometán kifejezést használhatjuk minden olyan esetben, amikor a szénatom biológiai eredetű (biomasszából származik) vagy a metán szintézis biológiai folyamatban valósul meg. (Valójában a földgáz fő összetevője a metán a biometán ősi, nemmegújuló formája). A biometán termelés lehetséges útjait az 5. Táblázat foglalja össze: 5.Táblázat: Biometán termelés útjai [44] Kovacs A. 2015 Alapanyag Első lépcső Közbenső termék Második lépcső A Biológiailag Anaerob Biogáz Biogáz tisztítás, lebontható szerves fermentáció széndioxid anyag szabályozott leválasztás körülmények között B Szennyvíziszap Anaerob Szennyvízgáz Biogáz tisztítás, fermentáció széndioxid szabályozott leválasztás körülmények között C Depónia Anaerob Depóniagáz Biogáz tisztítás, fermentáció széndioxid szabályozattlan leválasztás körülmények között D Lignocellulóz Termikus Szintézisgáz (Kémiai vagy biomassza elgázosítás (CO+CO2+H2+CH4) biológiai) metánszintézis E Biogáz CO2 leválasztása a CO2+H2 (Kémiai vagy biogázból biológiai) (upgrading) metánszintézis F Víz és CO2 Elektrolízis H2 + CO2 Biológiai metánszintézis

Közhasznú elnevezés Upgraded biogas, Green gas

Bio-SNG, Syngas Syngas

Power-togas, Synthetic methane

A biometánt illetően számos rövidítést használnak: CBM (compressed biomethane – komprimált biometán), LBG (liquefied biogas – cseppfolyósított biogáz), LBM (liquefied biomethane – cseppfolyósított biometán), LSM (liquefied synthetic methane – cseppfolyósított szintetikus metán), RNG (renewable natural gas – megújuló földgáz), bioSNG (biobased synthetic natural gas – biológiai alapú szintetikus földgáz), stb.


13

Az alkalmazott nevek, rövidítések egységesítésére feltétlenül szükség van ahhoz, hogy a fogyasztók (különösen a nagyszámú személygépkocsi tulajdonos) számára egyszerű és kézenfekvő legyen az üzemanyag neve/rövidítése bármely európai országban is jár. Biometán alapanyagok A biometán termelés alapanyagainak köre nagyon széles. Az 1. Táblázatban szereplő “A”, “B” és “C” útvonalakban közös a szerves alapanyagok (ezeket a biogáz iparban általában szubsztrátumoknak nevezik) anaerob fermentációja. Az oxigéntől elzárt (anaerob) közegben mikrobák által megvalósított lebontási folyamat végterméke a nyers biogáz, amelynek két fő összetevője metán és széndioxid, de kis mennyiségekben tartalmaz vizet, oxigént, nitrogént, kénhidrogént is. A nyers biogáz tisztítása (biogas upgrading) során leválasztanak minden egyéb összetevőt, az így előállított biometán metán tartalma jellemzően 97 – 99,5% határok között van. Az „A” útvonal a leggyakoribb és egyben ez is a legrugalmasabb a feldolgozható alapanyagok tekintetében. A szubsztrátumok lehetnek:  a mezőgazdaság hulladékai, melléktermékei (almos trágya, hígtrágya, zöldség hulladék, kukoricaszár, stb.);  az élelmiszeripar és italgyártás hulladékai (vágóhídi hulladék, gyümölcs préselvény, tejzsíriszap, cukorrépa szelet, konzervgyári hulladékok, stb.),  kommunális hulladék biológiailag lebontható része,  lejárt szavatosságú vagy fogyasztásra valamilyen okból alkalmatlan élelmiszer, konyhai hulladék, tb.  szeszmoslék, törköly, vinasz az alkoholgyártásból,  folyékony halmazállapotú ipari hulladékok (például a papírgyártásból),  az anaerob fermentáció céljára termesztett elsődleges energianövények (silókukorica, cukorcirok, cukorrépa, takarmányrépa, csicsóka, szarvasi fű, stb.),  másodvetések,  zöld területek (parkok, stb.) gondozásából keletkező biomassza biológiailag lebontható része. A mezőgazdaságból eredő melléktermékek és hulladékok feldolgozásából eredő fermentációs maradék szántóföldi elhelyezése a természetes körforgás bezárása és ipari műtrágyák helyettesítése révén jelentős környezetvédelmi hatással jár. [51] Animal Manure Recycling: Treatment and Management, Sommer, Sven G.; Christensen, Morten L.; Schmidt, Thomas; Jensen, Lars Stoumann, 2013 A különféle másodvetések és növénytermesztési melléktermékek (kukoricaszár, borsószalma, stb.) biogáz üzemi hasznosítása jelentős vidékfejlesztési hatású, hozzájárul növénytermesztésünk szerkezetének átalakításához, új munkahelyek teremtéséhez és így nem csak a mezőgazdaság (és az abból élők), hanem az egész nemzetgazdaság számára


14

előnyös. [45] 21st Century Homestead: Sustainable Agriculture II: Farming and Natural Resources, Henkel, Marlon A biogáz üzemek alapanyagaiból várható biogáz hozamok előre jelzésére a szakma gyakran használja a KTBL kiadványát [97] KLBL Heft 88 Gasausbeute in landwirschaftlichen Biogasanlagen 2010 ISBN 978-3-941583-42-9 A “B” útvonal esetében a biogáz termelést a modern szennyvízkezelési technológia szerves részeként valósítják meg, az anaerob fermentáció elsődleges alapanyagát a különféle szennyvíziszapok képezik. Az utóbbi időben egyre inkább terjed a kofermentáció, azaz a szennyviziszap és más szerves hulladékok együttes feldolgozása. Irodalom: [1009] Biogáz-Miskolc Kft. üzembemutatója Magyar Hidrológiai Társaság 2015. 10. 28. A “C” útvonal a depóniatelepekre vonatkozik, a lerakott hulladékból anaerob körülmények között keletkező biogázt gyűjtik össze és hasznosítják. Vonatkozó irodalom: [72] Management of Urban Biodegradable Wastes: Collection, Occupational Health, Biological Treatment, Product Quality Criteria and End User Demand, Hansen, Jens Aage, 1996, [77] Mitigation of Landfill Gas Emissions, Pawlowska, Malgorzata, 2014. [62] From Landfill Gas to Energy: Technologies and Challenges, Rajaram, Vasudevan; Siddiqui, Faisal Zia; Khan, Mohd Emran, 2011 [58] Collection and Utilisation of Landfill Gas in the Nordic Countries, Ministerråd, Nordisk, 2004 [1007] Upgrading landfill gas to biomethane and use of it in urban bus transport in Poland. Baltic Bus Biogas project A “D” útvonal esetében az alapanyag szilárd halmazállapotú, magas cellulóz tartalmú biomassza (fafeldolgozás, bútoripar hulladékai, erdőgazdálkodásból, erdőgondozásból származó biomassza, energia erdők, stb.), amelyet termokémiai úton gáz halmazállapotúvá alakítanak át. A konverziót 5 lépcsőre lehet bontani: biomassza előkészítés, biomassza elgázosítás, nyersgáz tisztítás, metánszintézis, nyers biometán tisztítása. A “D” útvonal (biomassza elgázosítás, majd metánszintézis) még kutatási/fejlesztési, illetve demonstrációs szakaszban van. Ezzel az eljárással metánt először 2 MW méretben az ausztriai Güssing-ben termeltek. A léptéknövelés következő lépcsője a Göteborg-ban megvalósított, 20 MW méretű GoBioGas project. [39] Thrän at all 2014. Az ECN és HVC MILENA nevű közös projektje is sokat ígérő. [42] Van der Meijden at al 2013. A biomassza


15

elgázosítás nagyipari méretre növelése és elterjedése jelentősen növelné az Európában előállított biometán mennyiségét. Az Európai Biometán Útiterv (Biomethane Roadmap for Europe), amelyet a Green Gas Grids project keretében dolgoztak ki, azzal számol, hogy a technológia 2020-ra piacképes lesz és 2030-ban már a teljes biometán termelésnek akár 40%-át is biztosíthatja [33] Kovacs at al 2013. Az “E” útvonal a biogázból leválasztott, tehát biomasszából származó széndioxidból és hidrogénből termel biometánt (az elektrolízishez jellemzően megújuló alapon termelt villamos energiát használnak fel). A metánszintézis mind kémiai, mind biológiai úton megvalósítható. Az “F” útvonal esetében a szénforrás nem feltétlenül biomassza, az így előállított terméket azon az alapon tekinthetjük biometánnak, hogy a metánszintézis biológiai eljárással, mikrobák révén jön létre. Irodalom:

[1000] Lee JC, Kim JH, Chang WS, Pak D: Biological conversion of CO2 to CH4 using hydrogenotrophic methanogen in a fixed bed reactor. J. Chem. Technol. Biotechnol. 2012, 87:844-877 [1001] Reuter M: Power-to-gas: key technology for the success of sustainable energy. Gas for Energy 2015, 4:1-5

Biogáz tisztítás - Upgrading A széndioxid és egyéb nem kívánatos komponensek eltávolítását a nyers biogázból “upgrading”-nek nevezzük, aminek legpontosabb magyar megfelelője talán a “nemesítés”, a gyakorlatban leegyszerűsítve biogáz tisztításról beszélünk. Összefogalóan megállapítható, hogy a biogáz tisztítási/széndioxid leválasztási technológiák a gáziparban használt megoldások adaptálása révén jöttek létre. Legelőször a vizes mosást alkalmazták, ezt követte a nyomásváltásos adszorpció (PSA) felhasználása biometán előállítására. Az oldószeres fizikai- és kémiai abszorpciós technológiákkal alapján is működnek berendezések. Az utóbbi néhány évben különösen az aminos (kémiai) abszorpció és a membrán technológia alkalmazása terjedt el – következtében annak, hogy ezekben a fejlesztések révén nagymértékű hatékonyság javulást lehetett elérni. A cseppfolyósított földgáz (LNG) üzemanyag célú felhasználásának elterjedésével összhangban a jövőben a kriogén technológia is előtérbe kerülhet, jelenleg csak egy ilyen berendezés működik ipari méretben. A biogáz tisztítási technológiák részletes ismertetésére az 1.7.5. alfejezetben kerül sor.


16

A rendelkezésre álló biogáz tisztítási/széndioxid leválasztási technológiákat több publikáció is részletesen ismerteti: [40] TU Wien, 2012, [43] Biogas upgrading technologies – developments and innovations, IEA Bioenergy Task 37, Wellinger, A, Petersson, A, 2011), [21] Swedish Gas Technology Center (Bauer at al, 2013), [39] IEA (Thrän at al, 2014), [89] Biomethane-Regions projekt 2012 [90] Dr. Tino Weber, Viessmann Group előadása “Latest Development of Biogas Upgrading to Biomethane” EBA Workshop, Brüsszel, 2015. szeptember 3. Az “A”, “B” és “C” útvonalat Európában ipari méretekben nagy számban használják. Az egyes útvonalak részarányát az európai biogáz termelésben a 3.Grafikon mutatja be.

3.Grafikon: Biogáz üzemek részaránya források szerint [40] Kovacs A.

Jelenlegi helyzet A teljes európai (EU+EEA) biogáz termelés 2013-ban elérte a 15,5 milliárd m3 szintet földgáz egyenértékben számolva (6. Táblázat). Az anaerob fermentációs üzemek száma a 2013 évi 14.752-ről 2014 végére 17.240-re nőtt. Az EBA Biogas and Biomethane Report 2015 szerint 2014 végén az európai biometán üzemek száma 367 volt [88] EBA Biogas and Biomethane Report 2015 (www.european-biogas.eu) EBA, 2015


17

6.Táblázat: Biogáz termelés Európában Mutató

Egység

Anaerob fermentációs üzemek (2014)

db

17.240

[88] (EBA 2015)

Összes biogáz termelés (2013)

ktoe/év

13.379

[27] EurObserv'ER 2014

Bruttó villamos energia termelés (2013)

GWh/év

52.327


Bruttó hőenergia termelés (2013)

ktoe/év

432


db

367

[88] (EBA 2015)

199.204

[88] (EBA 2015)

Biogáz tisztító (upgrading) üzemek (2014) Biometán termelési kapacitás (2014)

m3/óra

Érték

Forrás

Becsült biometán termelés (2015)

ezer m3/év

1.272

[99] (Kovacs 2016)

Biometán közlekedési felhasználás (2015)

ezer m3/év

152

[99] (Kovacs 2016)

A biometán üzemek számának országonként alakulását a 4. Grafikon mutatja be:

4. Grafikon: Biometán termelő üzemek számának alakulása [88] EBA Biogas and Biomethane Report 2015 (www.european-biogas.eu)

A biogáz üzemek túlnyomórészt a villamos energiát tekintik célterméknek, amelyet helyi kogenerációs egységekben állítanak elő. Az áramtermelés magas részaránya (a biometánhoz viszonyítva) annak következménye, hogy az elmúlt 2 évtizedben az európai kormányok elsősorban a “zöldáram” termelést támogatták. Biogázból termelt villamos energiára vonatkozóan 22 európai országban vannak érvényben kötelező átvételi árak, ezzel szemben


18

a földgáz rendszerbe betáplált biometánra kötelező átvételi árakat eddig csak 4 ország (DK, FR, IT, UK) alkalmaz. Biometánt 15 európai országban állítanak elő, 12 országban a terméket földgáz vezetékekbe táplálják be (AT, CH, DE, DK, ES, FR, FI, LX, NL, NO, SE, UK), míg közvetlen közlekedési hajtóanyag felhasználás 12 országban valósul meg (AT, CH, DE, DK, ES, FR, FI, HU, IS, IT, NL, SE, UK). [34] Kovacs 2014. Országokra lebontott információkat tartalmaz az IEA jelentés [39] Thrän at al 2014, valamint az EBA jelentés is [88] EBA Biogas&Biomethane Report 2015. A biometán lehetséges szerepét a közlekedés területén több kiadvány is hangsúlyozza: [37] Report of the European Expert Group on Future Transport Fuels, Söldner, 2011 [1011] State of the Art on Alternative Fuels Transport Systems in the European Union FINAL REPORT COWI Expert Group on Future Transport Fuels, 2015 július.

Perspektívák A biogáz/biometán termelés mennyiségi lehetőségeiről számos vélemény látott napvilágot. Több szakértői vélemény elemzése alapján a Földgáz és biogáz Üzemű Járművek Európai Egyesülete Natural and Bio Gas Vehicle Association for Europe [NGVA-Europe] 2010-ben arra a következtetésre jutott, hogy az elméleti lehetőségek 152 – 248 milliárd m3 [35] NGVA 2010 nagyságrendűek. Az NGVA 2010-ben azt várta, hogy az elméleti potenciál 10 %-a valósul meg 2020-ig. Figyelembe véve, hogy az európai biogáz termelés 2013-ban (földgáz egyenértékben számítva) elérte a 15,5 milliárd m3 szintet, feltételezhető, hogy a 2020 évi biogáz termelés a felső érték 10 %-ához lesz közelebb. Az Európai Biomassza Szövetség (AEBIOM) 2009-ben publikált Biogas Roadmap című tanulmányában [20] AEBIOM, 2009 abból indult ki, hogy a rendelkezésre álló szántóterület 5 %-a áll majd rendelkezésre biogáz alapanyagok termesztésére. Ha figyelembe vesszük a másodvetéseket és a parlagon hagyott területek energetikai hasznosítását (beleértve az alga-termesztést is), valamint azt, hogy a biometán útvonal lényegesen magasabb futásteljesítményhez szolgáltat 1 hektárról üzemanyagot, mint a biodízel vagy bioetanol, akkor a jelzett 5% elérhetőnek látszik. Az Európai Biogáz Egyesület (European Biogas Association - EBA) elemezte az EU tagállamok kormányai által kidolgozott és benyújtott Megújuló Energia Cselekvési Terveket és azt állapította meg, hogy az EU összesített biogáz termelése 2020-ra eléri a 28 milliárd m3 szintet (földgáz egyenértékben), amennyiben a tagországok sikeresen megvalósítják a cselekvési tervekben előirányzott intézkedéseket [1010] EBA, 2011.


19

Az Európai Biometán Útiterv (Biomethane Roadmap for Europe) szerint a teljes európai biológiai metántermelés 2030-ra a 48-50 milliárd m3 -t is elérheti, ha valamennyi útvonalat figyelembe vesznek. [33] Kovacs at al, 2013. Van Foreest több biomassza/biogáz potenciál előrejelzést elemezve arra a következtetésre jutott, hogy – az optimista változatban – a biometán termelés volumene 2030-ra elérheti az akkori földgázfogyasztás 10-20 %-át [41] Van Foreest, 2012. Az AEBIOM prognózisban szereplő hasznosítási arányokat részben módosítva és egyéb tanulmányok megállapításait is figyelembe véve [44] Kovács A. a 7. Táblázat szerint részletezte 2030-ra szóló prognózisát: 7.Táblázat Biogáz termelési potenciál 2030-ban [44] Kovacs A. 2015

Alapanyag

Trágyák Kukoricaszár, szalma Szennyvíziszap Biológiailag lebomló hulladék* Ipari hulladék** Tájgondozás Energianövények*** Összesen

Teljes potenciál 109 m3 CH4

Kihasználás

Termelés

%

109 m3 CH4

20,5 10,0 6,0 10,0

35 25 70 40

7,2 2,5 4,2 4,0

3,0 1,2 27,2 77,9

50 40 100 60

1,5 0,5 27,2 47,1

* - kommunális hulladék, kereskedelmi, élelmiszeripari, konyhai hulladék ** - biológiailag lebontható ipari hulladék *** - megművelhető terület 5%-ával számítva + cellulóz tartalmú anyagok

Az előrejelzés lényege, hogy az anaerob fermentáció révén 2030-ra legalább 30 milliárd m3 földgázzal egyenértékű biogáz termelhető meg. A biomassza termikus elgázosítása (a technológia továbbfejlesztése és megfelelő támogatás esetén) további 18-20 milliárd m3 metántermelést tehet lehetővé és így a teljes mennyiség elérheti a 48 – 50 milliárd m3 szintet. [44] Kovacs, 2015. Biometán termelés költségei A biometán előállításának költségei széles tartományban változnak az alapanyagok eredete, összetétele és költsége, az üzemméret, a logisztikai költségek és számos más tényező függvényében. A 8. Táblázat bemutat néhány publikált értéket a biometán önköltségére vonatkozóan.


20

8.Táblázat: Publikált adatok biometán termelés költségéről

Meghatározó Biometán költség Forrás Szubsztrátum €cent/kWh Trágya 4,2 - 5,1 [31] IRENA Energianövények 7,9 - 8,7 [31] IRENA Energianövények 6,4 - 8,4 [29] DBFZ (Grope et al) Energianövények 6,3 - 8,3 [36] Uni Stuttgart (Panic O. 2013) Szerves hulladék 5,0 - 8,0 [38] SGC (Swensson M. 2013) Energianövények 8,7 (average) [39] IEA (Thrän at all 2014) Trágya 7,0 (average) [39] IEA (Thrän at all 2014) Biológiailag lebontható hulladék 5,4 - 6,2 [44], Kovacs A. Energianövények + hígtrágya 7,5 - 7,7 [44], Kovacs A. Megjegyzés: a fenti táblázatban szereplő értékek 11,7-24,2 €/GJ tartományban vannak. Ez összevethető a tanulmányban a különböző változatokra kiszámított, 13,5 – 21,9 €/GJ közé eső értékekkel (lásd 1. és 2. grafikonok) Fontos szempont, hogy a biometán előállítás önköltségének csökkentése a tisztítás során (a korszerű upgrading üzemekben magas koncentrációban) keletkező szén-dioxid felhasználásával is elérhető, [21] Biogas Upgrading – Review of commercial technologies, Bauer, F, 2013. A tiszta széndioxid használható például hűtésre vagy üvegházakban, algatelepeken. Az algák tenyésztése a szennyvíztisztításba is könnyen integrálható, a szennyvízben található tápanyagok és a szén-dioxid segítségével akár hozamuk megduplázására is képesek. [50] Algae and Environmental Sustainability, Singh, Bhaskar; Bauddh, Kuldeep; Bux, Faizal, 2015. ÜHG emisszió csökkentés Az EU Közös Kutató Központja (Joint Research Centre – JRC) kiszámította és publikálta az ÜHG emissziós értékeket néhány szilárd- és gázhalmazállapotú bioenergia útvonalra vonatkozóan. A földgáz vezetéki betáplálásra alkalmas biometánra 9 változatot dolgoztak ki, amelyek egymástól az alapanyagban, a fermentációsmaradék tároló kialakításában és a hulladékgázban található metán hasznosításában tértek el. A legmagasabb ÜHG kibocsátás megtakarítást értelemszerűen a metán kibocsátás minimalizálása révén (fedett fermentációs maradéktároló, hulladékgáz elégetés) lehetett kimutatni. A számított ÜHG kibocsátás megtakarítás (a földgázhoz viszonyítva) a különböző változatokban 52-233% határok között volt. A legkedvezőbb mutatót a hígtrágya feldolgozása révén lehet elérni, minthogy ebben az esetben a trágyából felszabaduló metán kibocsátás megakadályozása lényeges ÜHG megtakarítást jelent. [32] Giuntoli at all, 2014. A JRC- EUCAR-CONCAWE (JEC) konzorcium által publikált Well-to-Tank (WTT) jelentés egyes számait a 9. Táblázat mutatja be:


21

9.Táblázat: Üzemanyagok ÜHG kibocsátása, [32] JEC, 2014

ÜHG kibocsátás gCO2eq/MJ 89

Elégetés incl./excl. incl.

87 63 – 75 18

incl. incl. excl.

Biometán hígtrágyából Biometán energianövényből (silókukorica)

-70 40

excl. excl.

Biometán másodvetésből Szintetikus biometán (elektrolízis megújuló villamos energiával)

30 3,4

excl. excl.

Hagyományos diesel üzemanyag Hagyományos motorbenzin Földgáz útvonaltól függően Kommunális hulladék biológiailag lebontható része

A trágyából termelt biometán negatív értéket (azaz CO2eq jóváírást) ad, minthogy a felhasznált anyag feldolgozás hiányában ÜHG kibocsátást okozna. Megjegyzendő, hogy a JEC jelentés a biometán elégetésekor keletkező széndioxidot nem veszi számításba azon az alapon, hogy a termék 100%-ban megújuló forrásból származik [32] JEC, 2014. A JEC konzorcium Well-to-Wheel (WTW) jelentése ugyancsak kiemeli, hogy a biometán üzemanyagként történő felhasználása (különösen, ha azt hulladékokból állították elő) ÜHG kibocsátás szempontjából nagyon kedvező. Ebből az következik, hogy a földgáz/biometán keverékek ÜHG kibocsátási mutatói lényegesen alacsonyabbak lehetnek, mint a folyékony üzemanyagok esetében. Ezt hangsúlyozta az Európai Bizottság COM 2013/17 számú kiadványa is, amely szerint: „a földgáz felhasználása üzemanyagként jelentős környezetvédelmi előnyökkel jár, különösen akkor, ha azt biometánnal keverik”. Fenntarthatóság Az elmúlt évek során a biomasszára vonatkozó fenntarthatósági követelmények különböző összefüggésekben kerültek megvitatásra és kidolgozásra. A legfontosabb megközelítést jelentik a Global Bioenergy Partnership által meghatározott indikátorok és az európai irányelvek [23] Guidelines on State aid for environmental protection and energy 20142020, Communication from the European Commission, 2014, [24] Clean Power for Transport: A European alternative fuels strategy, European Commission, Brussels, 2013, ([25] Directive 2014/94/EU of the European Parliament and of the Council of 22 October 2014 on the deployment of alternative fuels infrastructure, Official Journal of the European


22

Union, 2014. Az EU által előírt fenntarthatósági követelmények csak akkor kötelező érvényűek a biometánra, ha azt a közlekedésben használják üzemanyagként. Egyelőre viszont ezek nem kötelezőek a biometánra, ha azt más célra használják (pl. CHP). Az EU-n kívül (pl. az USA kongresszusa által 2005-ben elfogadott szabályozás) léteznek bioüzemanyag fenntarthatósági előírások a folyékony bioüzemanyagra, de ezek sem vonatkoznak a biometánra. Vannak kezdeményezések ilyen irányban az afrikai földrészen is: [60] Energy Resources in East Africa: Opportunities and Challenges, Otieno, Herick O.; Awange, Joseph, 2006) Mikrohálózatok Tekintve, hogy a tisztító rendszerek jövedelmezősége erősen függ a méretektől, érdemesnek tűnik összegyűjteni a nyers biogázt számos kisebb üzemből és egy nagy biometán üzemben megtisztítani. Ilyen projektekből néhány már a megvalósulás fázisában van. Egyrészt valóságos megtérülés érdekében jelentős mennyiségű nyers biogázra van szükség, másrészt a földrajzi feltételek és a helyi infrastruktúra is fontos. A biogáz üzemeket ezért érdemes egymáshoz közel elhelyezni, ahogyan azt az alábbi gyakorlati példák is mutatják. 

Osterby (Németország): Osterby közelében 2 biogáz üzem (egymástól kb. 3 km távolságra) kapcsolódik egy biometán tisztító üzemhez, ahol 700 Nm3/h nyers gázból kb. 350 Nm3/h biometánt állítanak elő. A helyi gazdálkodók eladják a nyers gázt a tisztító üzemet működtető cégnek (“Landwärme”), ami részben az ő tulajdonuk is. A beruházás költsége 3.2 millió € volt (beleértve a teljes csőrendszert és a kiegészítő berendezéseket is). A Landwärme GmbH számára a biogáz üzemek felszerelése biometán előállítását célzó berendezésekkel jövedelmező tevékenységnek bizonyult; kb. 15 projekt van tervezési fázisban, ezekből 7-8 már átalakításra került és a biogáz helyi felhasználása helyett tisztítás for történni. A legtöbb projekt olyan helyszíneket céloz meg, ahol a hulladékhő hasznosítására nincs elég lehetőség.

2. ábra: Aiterhofen, Németország Schmack telepe


23



Biogas Brålanda (Svédország): Biogas Brålanda egy kis helyi gázhálózat Svédországban, amely négy farmot és egy tisztító üzemet köt össze. A Biogas Brålanda AB cég, ami szervezi a tisztítást és a szállítást, közös tulajdonában van a Trollhättan Energi AB cégnek (a közeli Trollhättan város energiaszolgáltató vállalata) és a Biogas Dalsland Economic Association egyesületnek (amit 18 helyi gazdálkodó alapított). A hálózat kiépítésének költségét a Biogas Brålanda AB közösen fedezte Mellerud és Vänersborg önkormányzatokkal. A nyers biogáz csőhálózaton keresztül kerül a tisztító üzembe. A termelt biometán jármű-üzemanyag csővezetéken kerül átszállításra Brålanda-ba egy tartálytöltő állomásra. Itt az autógáz nagyobb tartályokba kerül és elszállítják a közeli nyilvános töltőállomásra vagy az ország más részeibe. A megtermelt biogáz (1.7 millió m³) elegendő több mint 1,800 áltagos gépkocsi számára. A teljes rendszer (biogáz üzemek a farmokon, csőhálózat, tisztító üzem és tartálytöltő állomás) 9.5 millió € összegre becsülhető. Tervezik további farmok csatlakoztatását a rendszerhez, minthogy annak kapacitása a jelenlegi termelés kétszerese.



Brazília: Paraná államban az Ajuricaba vízgyűjtő területén 33 kis családi gazdaság termel biogázt trágya és más maradékanyag anaerob fermentációjával. A 33 családi gazdaság mindegyike betáplálja a nyers biogázt egy 22 km hosszúságú csővezetékbe, ami egy központi helyre szállítja a gázt és ott abból vagy villamos áramot és hőenergiát állítanak elő, vagy megtisztítják biometánná és helyben használják bioüzemanyagként. (Ugyanazon telephelyen mind CHP, mind biogáz tisztító kapacitás rendelkezésre áll annak érdekében, hogy az energiatermelést a mindenkori piaci adottságokhoz tudják igazítani.) Az anaerob fermentáció során keletkező fermentációs maradékot a gazdák talajjavító adalékként használják a gazdaságaikban.


24

1.7.3. Biometán hasznosítása közlekedési hajtóanyagként az EU tagországaiban 1.7.3.1. Támogatások A biogáz ipar fejlődését a kormányok a legtöbb európai országban kezdettől fogva a „zöld” villamosenergia támogatásán keresztül, ezen belül elsősorban kötelező átvételi árral ösztönözték. Ez a támogatási politika eredményezte azt, hogy a biogáz üzemek többségének számára ma is a villamos energia jelenti a célterméket. Biometán specifikus támogatási formák jelenleg még csak az EU tagországok egy részében vannak érvényben. Az ösztönzés elve, formája és mértéke országonként jelentősen eltérő. Ausztriában „technológiai prémiumot” fizetnek a „zöld” áram kötelező átvételi árán felül abban az esetben, ha a biogázt földgáz minőségre tisztított formában, a földgáz vezeték rendszeren keresztül juttatják el az erőműbe. A „technológiai prémium” mértéke 2 EURcent/kWh villamos energia. Dániában a földgáz vezetékrendszerbe betáplált biometánra felárat fizetnek: a termelő a biometánt a földgáz piacon értékesíti, majd a vételár felett központi alapból előre rögzített felárat (árprémiumot) kap. A felár kiegészítő jellegű, azaz a földgáz árának emelkedésével csökken (és fordítva), a biometán termelő összbevétele ennek alapján 2016-ban 73,5 EUR/MWh. 5. Grafikon: „Mechanisms for advancing biomethane production and use in Denmark” [92] Asger Myken (DONG Energy,) előadás European Biomethane Conference Berlin, 2015. október 12.

ahol: Gas market price (2014 average) – Földgáz piaci ára (2014 átlag) Gas price regulated subsidy – Földgáz ár függő támogatás Gas price + gas price regulated subsidy – Földgáz ár + földgáz ár függő támogatás Temporary subsidy – Átmeneti támogatás


25

Basic subsidy with estimated price index – Bázis támogatás becsült inflációs index-el Total subsidy (with steady gas price) – Támogatás összesen (változatlan földgáz ár mellett) Total revenue – Összes bevétel A támogatás évente változik az előző évi átlagos földgáz ár függvényében. Ez azt jelenti, hogy a földgáz ár a támogatással kiegészítve gyakorlatilag fix betáplálási tarifát eredményez. A támogatás csak részben függ az inflációs indextől. Az Egyesült Királyságban elsődlegesen a biometán csővezetéki betáplálására van pénzügyi támogatás a Megújuló Fűtés Ösztönzés (Renewable Heat Incentive) program keretében. A kormányzati döntés mögött az a felismerés van, hogy a földgázzal ellátott nagyvárosi lakások fűtését megújuló forrásra váltani legegyszerűbben és a legkisebb költséggel a földgáz vezetékrendszerbe betáplált biometán formájában lehet. Az ösztönzés kötelező átvételi felár (árprémium) formában valósul meg: a termelő pici áron értékesíti a terméket és költségvetési alapból felárat kap, amelynek 2016 első negyedévében érvényes mértéke:   

az első 40.000 MWh mennyiségre 40.000 -s 80.000 MWh között 80.000 MWh feletti mennyiségre

5,87 pence/kWh (7,51 EURcent/kWh) 3,45 pence/kWh (4,42 EURcent/kWh) 2,66 pence/kWh (3,40 EURcent/kWh)

Az ártámogatás időtartama 20 év. A felárat az illetékes minisztérium rendszeresen felülvizsgálja annak érdekében, hogy a költségvetést terhelő kifizetések a tervezett kereteken belül maradjanak (például: a regisztrált projektek nagy száma és magas összesített kapacitása a kormányzatot a felár csökkentésére készteti). Ilyen megfontolások alapján a biometán csővezetéki betáplálására vonatkozó felár (prémium) 2015 során 23%-al csökkent. Az Egyesült Királyságban a Megújuló Üzemanyag Kötelezettség (RTFO Renewable Transport Fuel Obligation) rendszerét alkalmazzák a bioüzemanyagok megkívánt részarányának elérésére. Minden olyan cég, amely évi 450.000 liter feletti mennyiségben forgalmaz közlekedési hajtóanyagot köteles az adott évre érvényes részarányban vagy fizikailag értékesíteni bioüzemanyagot, vagy megfelelő mennyiségben Megújuló Üzemanyag Bizonylatot (RTFC Renewable Transport Fuel Certificate) vásárolni, vagy 30 pence/RTFC ( 0,384 EUR/RTFC) bírságot fizetni. (1 RTFC 1 kg hagyományos bioüzemanyagnak felel meg.) A rendszeren belül működik az RTFC bizonylatok kereskedelme, a piacon a bizonylatok árát az aktuális kereslet-kínálati viszonyok alakítják. Az elmúlt években a bizonylatok ára 8-25 pence/RTFC (0,10 - 0,32 EUR/RTFC) határok között változott. 1 kg biometánra általában 1,9 RTFC bizonylatot adnak ki, a bizonylatok száma kétszereződik abban az esetben, ha a biogáz a rögzített listán szereplő szerves hulladékok feldolgozásából származik. Forrás: [94] David Collins (REA) előadás „Biomethane Roadmap in the UK”, BIOSURF project, Bécs, 2015. február 27. + REA Analysis


26

Finnországban a biometán közlekedési hajtóanyagként történő hasznosítását Svédországhoz hasonlóan adómentességgel ösztönzik.

3. ábra: Helsinki mellett 1941 és 1949 között mintegy 100 „nehézgépjárművet”, azaz teherautót és autóbuszt láttak el üzemanyaggal a szennyvíztisztító üzemben

Franciaországban a földgáz minőségre tisztított és földgáz vezetékbe betáplált biometánra kötelező átvételi ár van érvényben 15 éves időszakra. Az átvételi ár függ a feldolgozott alapanyagok összetételétől és az üzemmérettől, 42 – 132 EUR/MWh tartományban változik. A rendszer a hulladékok feldolgozását magasabb átvételi árral ösztönzi.


27

6.Grafikon: FIT for biomethane-to-grid in France [91] Anthony Mazzenga (GrDF) előadás SEDIGAS Biomethane Workshop 2015. április 14. Madrid

ahol: FIT for biomethane-to-grid in France – biometán halózati betáplálás felár Franciaországban FIT are set to promote the use of waste through premium – a hálüzati betáplálási felár célja a hulladékok hasznosításának támogatása árprémium révén Agricultural and food industry waste – mezőgazdasági és élelmiszeripari hulladék Sewage – szennyvíz (iszap) Urban waste – kommunális hulladék Anaerobic digestion basic FIT without premium – bázis betáplálási felár anaerob fermentáció esetén Landfill – depónia Biomethane flow rate Nm3/hour – biometán anyagáram Nm3/óra

Hollandiában csővezetéki betáplálás esetén a biometán termelők támogatása projekt specifikus. Az SDE+ rendszerben a Netherlands Enterprise Agency évente meghirdeti a tendereket (www.rvo.nl/sde). A támogatás 12 évre vonatkozik. A tendereken éves támogatási keretösszeget osztanak ki fázisokban (a 2015 évi keretösszeg 3,5 milliárd EUR volt). A támogatás mértéke fázisonként emelkedik, de a következő fázisokban támogatást csak akkor lehet kapni, ha az éves keret még nem fogyott el az előző fázisokban. A rendszer ily módon preferálja az alacsonyabb költséggel termelő megújuló energia projekteket, mindazonáltal differenciál is azzal, hogy az egyes fázisokon belül a


28

támogatási szint megújuló energiaforrásonként eltérő. A biometán csővezetéki betáplálás esetében az I. fázisban 0,055 EUR/kWh biometán értékesítési árszinten lehet részt venni, a későbbi fázisokban ez 0,077 EUR/kWh szintig emelkedhet (eltérés a szennyvízgáz esetében, ahol 0,034 EUR/kWh árszinten lehet pályázni). A támogatás árkiegészítő jellegű, az értékesítési árszintből levonják a fosszilis energiahordozó éves átlagárát (2015-ben ez ideiglenes jelleggel 0.025 EUR/kWh volt). Az ártámogatás az üzembe helyezéstől számított 12 éves időszakra vonatkozik. Forrás: http://english.rvo.nl/sites/default/files/2015/06/Brochure%20SDE%2B%202015.pdf A közlekedési hajtóanyag célú felhasználás esetén a biometán termelők a bioüzemanyagok piacán forgalmazott „Bioticket” nevű bizonylatok értékesítése révén juthatnak a fizikai érték feletti többletbevételhez. A „Bioticket” piaci értéke a bioüzemanyagok (elsősorban a biodízel és bioetanol) kínálat/keresleti viszonyainak megfelelően változik. Németországban az üzemanyagként értékesített biometánra igazolt üvegházhatású gáz (ÜHG) kibocsátás csökkenésnek piaci értéke van 2015. január 1-től, mióta az üzemanyag értékesítő cégeket arra kötelezték, hogy az általuk forgalmazott közlekedési hajtóanyag ÜHG kibocsátását évenként rögzített mértékben csökkentsék (ez váltotta fel a korábbi minimális mennyiségi részarány követelményt). A biometán bizonylatoknak ilyen módon piaci értéke van (amely értelemszerűen követi a bioüzemanyagok piacán bekövetkező változásokat). Németországban is fizetnek un. „technológiai prémiumot” a „zöld” áram kötelező átvételi árán felül abban az esetben, ha a biogázt földgáz minőségre tisztított formában, a földgáz vezeték rendszerek igénybe vételével juttatják el az erőműbe. A „technológiai prémium” mértéke 3 EURcent/kWh villamos energia, ezt azonban ma csak a 2014 előtt létesült biometán üzemek kapják, ez a támogatási forma az újonnan belépő berendezésekre már nincs érvényben. Olaszországban az ösztönző rendszer eltérő a földgáz vezetékbe betáplált biometán, illetve az üzemanyagtöltő állomásokon közvetlenül értékesített biometán vonatkozásában. Csővezetéki betáplálás esetén itt is kötelező felárat (prémiumot) kap a termelő a fizikai értékesítésből származó bevételen felül. A felár árkiegészítő jellegű, azaz a földgáz piaci árának növekedése esetén a prémium csökken. A felár 20 évre érvényes és nagysága függ a feldolgozott alapanyagok összetételétől, valamint az üzemmérettől is. A legmagasabb elérhető prémium 79,6 EUR/MWh max. 500 m3 biometán/óra kapacitás és 100 %-ban hulladék alapanyag feldolgozás esetén. Közvetlen üzemanyag értékesítésnél a biometán termelője a termék piaci árán felül a CIC bizonylatok értékesítése révén juthat bevételhez. Ezek a bizonylatok a bioüzemanyagok felhasználása által elérhető ÜHG megtakarításnak felelnek meg,


29

10.Táblázat: „Biomethane in Italy”, [93] Lorenzo Maggioni (CIB) előadás DENA European Biomethane Conference, Berlin 2015

ahol: Value of certificate – A bizonylat értéke Subsidies – Támogatás Subsidies (double counting) – Támogatás (kétszeres beszámítás) Biomethane final price – Biometán végső ára at the filling station 0,99 EUR/kg – a töltőállomáson 0,99 EUR/kg A közlekedési hajtóanyagként használt biometán mennyiségre a vonatkozó Kormányrendelet (28/04/2008. 110.) értelmében CIC bizonylatot adnak ki, 1 CIC 10 Gcal biometánnak felel meg. Amennyiben a biometán termeléshez kétszeres beszámításra jogosult alapanyagokat (pl. trágyát, háztartási szerves hulladékot, stb.) használnak, akkor 1 CIC-hez 5 Gcal biometán közlekedési felhasználás szükséges. A támogatás időtartama 20 év.

Svédországban a támogatási rendszer a biometán közlekedési hajtóanyag célú felhasználását ösztönzi. Legnagyobb hatása annak van, hogy a biometán mentes az energiahordozókra és CO2 kibocsátásra kirótt adók alól. Ezen túlmenően számos egyéb ösztönzőt is alkalmaznak:  vissza nem térítendő beruházási támogatások,  közhasznú járművek beszerzése esetén prioritást kapnak a gázüzemű járművek (az üzemanyag célú metán felhasználásban 2014-ben már 57% volt a biometán részaránya),  jövedelmi adó kedvezmény a céges CNG járművekre, vállalatokban,

1.7 LNG lehetséges hazai előállításának biogáz forrásai 

30

behajtási előnyök a repülőtereken és vasútállomásoknál.

A kedvező fejlődési tendencia fenntartása érdekében a svéd kormány kérte az Európai Bizottság hozzájárulását ahhoz, hogy a biometán adómentességét 2020-ig meghosszabbíthassa.

1.7.3.2. Biometán hajtóanyag felhasználás jelenlegi helyzete és perspektívái A biometán előretörésében lényeges változás egyelőre csak azokban az államokban figyelhető meg, ahol a támogatási rendszer elismeri a biometán útvonal létjogosultságát. Európában ma már több olyan ország van (Dánia, Franciaország, Nagy-Britannia, Olaszország), ahol a biometán földgáz csővezetéki betáplálásánál hasonlóképpen kötelező átvételi árak, illetve garantált felárak vannak érvényben, mint 22 országban a biogázból termelt villamos energia átvételére. Várható, hogy a biometán, mint céltermék részaránya folyamatosan növekedni fog a decentralizált, helyileg előállított villamos energiával szemben, hiszen a földgázszállító-, tároló- és elosztó rendszerek nagyobb rugalmasságot biztosítanak, mint a villamos energia esetében. A biometán földgáz minőségre tisztítása és a földgáz-vezetékrendszer igénybe vétele azzal az előnnyel jár, hogy így földrajzilag szétválasztható a biogáz termelése és a fűtő/üzemanyag felhasználása. A termelés ott valósul meg, ahol az alapanyagok rendelkezésre állnak, az elosztás pedig a fogyasztáshoz igazodik. Európában ma 15 országban, több mint 300 telephelyen állítanak elő biometánt a nyers biogáz tisztításán keresztül. Magyarországon 2 helyen: Zalaegerszegen és Kaposvárott van biometán termelés, Zalaegerszegen szennyvíziszapból és ott üzemanyagként is használják). A támogatási politika prioritásainak következményeként az Európában termelt (földgáz egyenértékben számolva) évi mintegy 14,3 milliárd m3 biogázból mindössze 1,27 milliárd m3 kerül a piacra biometán minőségben (8,88%). Jellemző, hogy a csővezetékbe betáplált biometán nagyobb részét is villamosenergia termelésre, illetve megújuló hőenergia forrásként hasznosítják és mindössze 12,0%-ot tesz ki a közlekedési hajtóanyag felhasználás.


31

7.Grafikon: Overview of biomethane in the transport sector in Europe, [99] Kovacs, A. Fuels of the Future Conference, Berlin, 2016.01.19.

A biometán ugyanúgy sokoldalúan felhasználható, mint a földgáz, tehát (villamos- és hőenergia forrás mellett) tiszta, környezetbarát közlekedési hajtóanyagként is. A biometán üzemanyag-komponensként nagyszerűen egészíti ki a földgázt, minthogy érdemben javítja annak üvegházhatású gáz kibocsátási mutatóit. Az előttünk álló 10-15 évben a biometán üzemanyag célú felhasználása jelentős mértékben növekedni fog szerte Európában. Ez különösen igaz azokra az államokra, ahol a döntéshozók elfogadják, hogy a kőolajalapú folyékony üzemanyagok (benzin, gázolaj) részarányát középtávon elsősorban gázhajtással lehet csökkenteni, sűrített (CNG) vagy cseppfolyósított (LNG) földgáz/biometán formájában.

4. ábra: biogáz tisztító Madrid mellett


32

Jelenleg 13 európai országban hasznosítanak biometánt közlekedési hajtóanyagként: AT, CH, DE, DK, ES, FR, FI, HU, IS, IT, NL, SE, UK. Mintaország ebből a szempontból Svédország, ahol a termelt biometán 87%-a üzemanyagként hasznosul és az összes CNG/LNG fogyasztás közel 60%-át biometánnal fedezik (a földgáz részaránya csak 40%). Svédországban számos városban járnak a közhasznú járművek azzal az üzemanyaggal (biometánnal), amelyet a város szerves hulladékaiból és szennyvíz iszapjából termelnek. A Göteborg-Stockholm autópályán 12 biometán töltőállomás szolgálja ki az autósokat! A biometán, mint közlekedési hajtóanyag nagyon népszerű Hollandiában is: az Orange Gas cég például 60 biometán töltőállomásból álló hálózatot üzemeltet az országban. Németországban a biometán részaránya a gázüzemű közlekedésben meghaladja a 15%-ot. Európában a biometán hasznosítása üzemanyagként jelentősen elmarad a lehetőségektől. Ez nyilvánvalóan közvetlenül összefügg azzal, hogy a földgáz sem tölti be közlekedési hajtóanyagként azt a szerepet, amelyet be kellene töltenie. Feltűnő, hogy az európai földgáz fogyasztásnak kevesebb, mint 1%-a jut a közlekedési hajtóanyag felhasználásra: 8.Grafikon: Overview of biomethane in the transport sector in Europe, [99] Kovacs, A., Fuels of the Future Conference, Berlin, 2016.01.19.

A biometán közlekedési hajtóanyagként történő elterjedése – logikusan – közvetlen függvénye annak, hogy milyen ütemben növekszik a CNG-LNG hajtás. A biometán önállóan is értékesíthető üzemanyagként, de európai léptékben igazán jövője a földgáz/biometán keverékek forgalmazásának van. Az alábbi táblázat az európai biometán termelés és ezen belül a közlekedési hajtóanyag felhasználás mennyiségeit mutatja be. Szembetűnő, hogy a megtermelt biometánnak jelenleg mindössze 12%-át hasznosítják üzemanyagként.


33

11. Táblázat: Biometán termelés Európában

Biometán

Termelés Üzemanyagként használt Üzemanyag 3 3 [millió m ] [millió m ] részarány [%] SE 160,0 87,3 67,0 DE 914,0 27,4 3,0 NL 89,3 27,5 30,8 CH 21,0 4,5 21,4 UK 70,0 2,8 4,0 FI 4,0 1,7 43,0 Egyéb országok 14,1 1,4 10,0 Összesen 1.272,4 152,7 12,0 Forrás: [99] Kovacs, A. Overview of biomethane in the transport sector in Europe, Fuels of the Future Conference, Berlin, 2016.01.19. Nyilvánvaló, hogy a biometán hasznosítása közlekedési hajtóanyagként nem fejlődhet a földgáztól lényegesen eltérő ütemben. Ez a két különböző forrásból (fosszilis, illetve megújuló) származó üzemanyag egymást kiegészíti, és nem egymással versenyez. A biometán termelők és forgalmazók termékükre nem földgáz helyettesítőként tekintenek, a piaci verseny nem a földgáz és a biometán között folyik, sokkal inkább az a kérdés, hogy a (fosszilis + megújuló) metán milyen mértékben lesz képes helyettesíteni a folyékony üzemanyagokat a piacon. Az európai földgáz és biogáz szervezetek egymással összhangban minden fórumon hangsúlyozzák, hogy egymást stratégiai szövetségesként kezelik a metán piaci részarányának növelésében. Közös célkitűzés az, hogy a biometán részaránya középtávon európai átlagban elérje a 20%-ot. Ezzel szemben a biometán részaránya jelenleg még csak 5% körül van: 9.Grafikon: Overview of biomethane in the transport sector in Europe, [99] Kovacs, A., Fuels of the Future Conference, Berlin, 2016.01.19.


34

Összefoglalóan megállapítható, hogy a biometán felhasználása bioüzemanyagként eddig azért nem terjedt el széles körűen, mert   

a támogatási rendszerek a megújuló villamosenergia termelést helyezték előtérbe, a földgáz, mint üzemanyag indokolatlanul óriási hátrányban van a folyékony üzemanyagokkal szemben, idő kellett a biogáz tisztítási technológiák fejlesztéséhez.

Jelentős pozitív változások várhatók ezen a területen, minthogy    

a támogatási rendszerek egyre inkább az üzemanyag célú felhasználásra fognak ösztönözni (pl. jövedéki adó kedvezmény, előny a közbeszerzéseknél, stb.), a gázüzemű hajtás nagy lépésekkel fejlődik: évről évre új járműtípusok jelennek meg, a töltőállomás hálózat (részben EU finanszírozással is) gyorsan bővül, a korszerű biogáz tisztítási technológiák hatékonyak, megbízhatók, alacsony energiafogyasztásúak, a biometán termelés üvegházhatású gáz kibocsátási mutatói nagyon kedvezőek.

Az “Alternatív üzemanyagokat használó szállítási rendszerek helyzete az Európai Unióban” (State of the Art on Alternative Fuels Transport Systems in the European Union) című, 2015 júliusában kiadott jelentés a következőket tartalmazza: „A szerves anyagokból előállított biometán lehetőséget nyújt a fosszilis földgáz kiegészítésére és fokozatosan növekvő helyettesítésére. Bármilyen arányban keverhető a földgázzal a földgáz üzemű járművek üzemanyagaként. Az Európai Szabványosítási Bizottság (CEN European Committee for Standardisation) TC408 munkaprogramja keretében folyamatban van a vonatkozó szabványosítási tevékenység. A munka kiterjed mind a biometán földgáz hálózati betáplálására, mind a biometánra és földgázra a töltőállomásokon egyaránt érvényes közlekedési hajtóanyagra. Az üzemanyag szabványnak a töltőállomásokon biztosítania kell azt a gáz minőséget, amely használatra alkalmas a jelenlegi és jövőbeli gázhajtású motor technológiákban. Az üzemanyagként használt metán tisztaságára vonatkozó követelményekre (benne a kéntartalomra) vonatkozó egyeztetések ipari szinten folyamatban vannak.” A biometán ÜHG kibocsátása nyilvánvalóan jelentős mértékben függ a nyers biogáz termelésben felhasznált alapanyagok jellegétől.


35

12. Táblázat: ÜHG kibocsátás tipikus értékei. Forrás: „Szilárd és gázhalmazállapotú bioenergia útvonalak: input értékek, ÜHG kibocsátás Report EUR 27215 EN Version 1a 2015. április

Hígtrágya Biohulladék Silókukorica

ÜHG kibocsátás gCO2eq/MJ nyitott maradék tároló esetén

ÜHG kibocsátás gCO2eq/MJ fedett maradék tároló esetén

-32 39 46

-100 14 30

A 11. táblázatban szereplő ÜHG kibocsátás értékek földgáz vezetékbe betáplált biometánra vonatkoznak. A negatív értékek azt jelentik, hogy a biogázzá történő feldolgozás esetén az ÜHG kibocsátás alacsonyabb, mint az anaerob fermentáció nélkül.

A 8. , valamint a fenti táblázatban szereplő számok rámutatnak arra, hogy a metán, mint közlekedési hajtóanyag csak biometánnal együtt tud jelentős ÜHG kibocsátás megtakarítást biztosítani. Elsősorban ez a tényező indokolja azt, hogy a földgázipar érdekelt a biometán/földgáz keverékek forgalmazásában. Az alábbi grafikon a különböző hajtások ÜHG kibocsátását hasonlítja össze g CO2/km alapon: 10.Grafikon: Overview of biomethane in the transport sector in Europe, [99] Kovacs, A. Fuels of the Future Conference, Berlin, 2016.01.19.

Ahol: Fossil fuel – fosszilis üzemanyag Natural Gas & Biomethane – földgáz és biometán Electricity – elektromosság Well-to-Wheel (WTW) – Forrástól kerékig (WTW) GHG emissions in CO2 g/km – ÜHG kibocsátás CO2 g/km


36

Petrol – benzin Diesel – Diesel üzemanyag LPG – cseppfolyós gáz (propán-bután) CNG – komprimált földgáz Bio-CNG (20%) – komprimált biometán-földgáz (20%) Bio-CNG (100%) – komprimált biometán Ethanol (Basis Wheat) – etanol (búza alapon) Biodiesel (Basis Rape) – biodiesel (repce alapon) Hydrogen Fuel Cell (Basis EU Mix) – hidrogén üzemanyag cella (EU mix alapon) Hydrogen Fuel Cell (Basis Wind) – hidrogén üzemanyag cella (szélenergia alapon) E-Mobility (Basis EU Mix) – E-mobilitás (EU mix alapon) E-Mobility (Basis Wind) – E-mobilitás (szélenergia alapon) CNG: Best GHG Potential, > 130 octane – komprimált földgáz: legjobb ÜHG potenciál, 130 feletti oktánszám Basis: Petrol, naturally aspirated engine, fuel consumption 7l/100 km – Bázis: benzin, turbó nélkül, üzemanyag fogyasztás 7 liter/100 km. Az Európai Gázhajtású Járművek Szövetség (European Natural Gas Vehicles Association) ilyen szempontok alapján szorgalmazza a biometán közlekedési hajtóanyagként történő széleskörű felhasználását. Az első időszakban célszerűnek tűnik a biometán részarányának viszonylag alacsony, például 10 %-os értéke. Ez megfelel a 2020-ra érvényes, általános 10 % bioüzemanyag részaránynak és egyben korlátozza is a biometán magasabb önköltségének negatív hatását a biometán-földgáz keverék eladási árára. A továbbiakban ez az arány először 20 %-ra, majd magasabbra is emelhető. Az európai biogáz termelési potenciál nem jelent gátat a biometán közlekedési célú felhasználásának növelésében. A földgáz és a biogáz ipar közös érdeke, hogy a földgáz-biometán keverékekre egységesen alkalmazott márkanevek jöjjenek létre, amelyek megkönnyítik a termék azonosítását a fogyasztók számára.


37

1.7.4. Biogáz és biometán termelésre vonatkozó EU és hazai jogszabályok

1.7.4.1. EU szabályzás a bioüzemanyagokkal szembeni fenntarthatósági követelmények betartásának igazolásáról A Megújuló Energia Direktíva (Renewable Energy Directive, RED) állapítja meg a fenntarthatósági ismérveket a bioüzemanyagokra és általában a biológiai eredetű, folyékony halmazállapotú energiahordozókra. A bioüzemanyagok esetében a követelményeket pontosan meghatározták az Üzemanyag Minőségi Direktíva (Fuel Quality Directive, FQD) irányelvben. Ezek az ismérvek az EU-ban felhasznált bioüzemanyagokra akkor is vonatkoznak, ha azokat az EU területén kívül állították elő. A RED, FQD és a Közösségi Útmutatók (Community Guidelines) által meghatározott célokra bioüzemanyagok csak akkor használhatók fel, környezetvédelmi és egyéb célú támogatások csak akkor adhatók, ha a termékek megfelelnek a fenntarthatósági követelményeknek. A 2009/28/EC Direktíva (RED Directive) A 2009/28/EC Direktíva1 17. cikkelye a megújuló energiák felhasználásának előmozdításáról szól és meghatározza a fenntarthatósági feltételeket a gáznemű és folyékony bioüzemanyagokra vonatkoztatva. A termékeknek meg kell felelniük a Direktívában meghatározott követelményeknek ahhoz, hogy közösségi támogatásban részesülhessenek. Ugyanezen Direktíva (2009/28/EC) 18(1) pontja foglalkozik a fenntarthatósági ismérveknek való megfelelőség kérdésével és előírja, hogy a felhasználók a bizonyítás érdekében a célnak megfelelő anyagmérleget készítsenek. A rendelkezés a következő jellemző ismérveket határozza meg az anyagmérleg számára:

1



(a) tegye lehetővé a különböző fenntarthatósági tulajdonságokkal rendelkező nyersanyagok vagy bioüzemanyagok elegyíthetőségét;



(b) elegendő információ álljon rendelkezésre az (a) pontban meghatározott fenntarthatósági kritériumokról és a szállítmányok méretéről az elegyítést követően is;



(c) a kevert rendszerből kivont összes szállítmány esetében adjon pontos képet a nekik tulajdonított fenntarthatósági mutatókról, mégpedig úgy, hogy azok összessége

Az EU Parlament és Tanács 2009 április 23-án hozott, 2009/28/EC jelű Direktívája a megújuló forrásokból származó energia támogatásáról, amely módosítja és hatályon kívül helyezi a 2001/77/EC és 2003/30/EC Direktívákat. (Directive 2009/28/EC of the European Parliament and of the Council of 23 April 2009 on the promotion of the use of energy from renewable sources and amending and subsequently repealing Directives 2001/77/EC and 2003/30/EC.)


38

(minőségi és mennyiségi paramétereket tekintve), feleljen meg a szállítmányoknak a bekeverés előtti jellemzőivel. 2009/30/EC Direktíva az Üzemanyagok Minőségéről (Fuel Quality Directive, FQD) 2 Az FQD Direktíva 16. cikkelye határozza meg az anyagmérleg alkalmazásának szükségességét annak érdekében, hogy a fenntarthatósági kritériumok érvényesülését ellenőrizni lehessen: A fenntarthatósági követelmények előírása csak akkor lesz hatásos, ha a piaci szereplők viselkedésének változását idézik elő. Ezek a változások akkor érhetők el, ha a bioüzemanyagok árkedvezményt élveznek a nem megújuló termékekkel szemben. Az anyagmérleg módszer betartása biztosítja, hogy fizikai kapcsolat alakuljon ki a fenntarthatósági ismérveknek megfelelő bioüzemanyagok előállítása és azoknak a Közösségen belüli felhasználása között biztosítva ezzel a megfelelő egyensúlyt a termelés és felhasználás között, egyúttal lehetővé téve azt, hogy árkedvezményben csak a jogosult mennyiségek részesülhessenek. Annak érdekében tehát, hogy a fenntarthatósági feltételeknek megfelelő bioüzemanyagokat magasabb áron lehessen eladni, szükség van a korrekt anyagmérleg követésére, ami ezen kritériumok betartásának igazolása. Így lehet biztosítani a rendszer integritásának fenntartását anélkül, hogy az ipari szereplőkre felesleges terheket róna a rendszer alkalmazása. Az FQD Direktíva 7c cikkelye állapítja meg a fenntarthatósági ismérvek teljesítés igazolásának alapvető szabályait a bioüzemanyagok esetében a (RED Direktíva 18. cikkellyel összhangban): A Tagállamok előírják a gazdasági szereplők számára a fenntarthatósági ismérveknek való megfelelés bizonyítását a 7b (2) - (5) cikkelyekben meghatározottak szerint. A gazdasági szereplőnek ezért anyagmérleget kell készíteni, amely: (a) lehetővé teszi a különböző fenntarthatósági mutatókkal rendelkező nyersanyagok együttes feldolgozását, illetve a bioüzemanyag tételek összekeverését; (b) biztosítja azt, hogy a fenntarthatóságra vonatkozó információ a keverést követően értelmezhető legyen; (c) biztosítja a fenntarthatósági mutatók mérlegének betartását a bekevert, majd szétválasztott mennyiségek között. COM 2010/C 160/013 2

A Directive 2009/30/EC of the European Parliament and of the Council of 23 April 2009 a 98/70/EC Direktíva kiegészítése, amely tartalmazza a benzin, dízel és gázolaj jellemzőit valamint meghatározza az üvegház hatású gázok kibocsájtásának korlátozását és kiegészíti a Council Directive 1999/32/EC rendelkezést a belföldi vizeken közlekedő járművek üzemanyagai tekintetében hatályon kívül helyezve a 93/12/EEC Direktívát 3

COM 2010/C 160/01 Communication from the Commission on voluntary schemes and default values in the EU biofuels and bioliquids sustainability scheme


39

A Közlemény 2.2.3. cikkelye meghatározza az anyagmérleg rendszer kialakítását a bioüzemanyagok esetében: Jellemzően a bioüzemanyagok számos kapcsolattal rendelkező előállítási folyamatban keletkeznek a termőföldtől az üzemanyag ellátó hálózatig. Az alapanyag gyakran köztes termékek sorozatán keresztül alakul át a végső termékké. A kritériumoknak való megfelelést a végső termékre nézve kell vizsgálni. Ennek megállapítása érdekében szükség van az alapanyagok és köztes termékek vizsgálatára is. (Értelmezés: esetünkben a biometán a végső termék, a biomassza az alapanyag és a biogáz a köztes termék). Az az eljárás, amely során kapcsolatot teremtünk a nyersanyagok, a köztes termékek és a végtermék között “felügyeleti lánc”-ként (chain of custody) értelmezhető. A felügyeleti lánc szabályos esetben az alapanyagtól a végtermék üzemanyag előállításáig vezető összes lépést magában foglalja. A felügyeleti lánc követési módszerét a RED Direktíva határozza meg és ez az anyagmérleg felállításán alapul. Az anyagmérleg meghatározása során a korrekt igazolások szimultán nyilvántartása és a kritériumok betartása elengedhetetlen követelmény. Ennek érdekében a követelményeknek való megfelelést az anyagmérleg teljes pályája során igazolni kell. Az anyagmérleg olyan rendszert követel, amelyben a “fenntarthatósági jellemzők” végig a szállítmányokhoz rendelve maradnak. Ilyen fenntarthatósági jellemző tulajdonság lehet: - olyan bizonyíték, amely alátámasztja, hogy a termék a Direktíva fenntarthatósági ismérveinek megfelel és/vagy - nyilatkozat arról, hogy az alapanyagokat a termőföldekre érvényes fenntarthatósági előírásoknak megfelelően állították elő és/vagy - az előállítás során keletkezett üvegházhatású gázok kibocsájtásának számszerű adatai és/vagy - az alapanyag előállítás pontos leírása és/vagy - nyilatkozat arról, hogy ”a termék előállítását X bizonylattal igazolták Y akkreditált eljárás alapján”, stb. COM 2010/C 160/01 Közlemény meghatározza az anyagmérleg kialakításának elvi alapjait arra az esetre, ha különböző fenntarthatósági jellemzőkkel rendelkező szállítmányokat kevernek össze: ”Amennyiben eltérő fenntarthatósági jellemzőkkel rendelkező termékek keverednek a végső szállítmányban, akkor minden összetevő saját jellemzőit viszi tovább a keverékbe. Amennyiben az így előállított elegyet ismét alkotó elemeire választják szét, ezeket a jellemzőket az összetevők viszik tovább magukkal az anyagkeverékben elfoglalt méretüknek


40

megfelelően mindaddig, ameddig a kivett termékek összesített jellemzői megfelelnek a keverékbe bevitt komponensek fenntarthatósági kritériumainak összegével. A “keverék” tehát bármilyen formában kerül kiszerelésre és értékesítésre, a benne levő összetevők összesített fenntarthatósági mutatói nem változnak.” A Közlemény azt is kimondja, hogy a rendszerben az egyensúlynak fenn kell maradni, tehát olyan “hiány” keletkezése, amikor több fenntartható üzemanyagot vesznek ki a rendszerből, mint ami belekerült szigorúan elkerülendő. Ehelyett egy egyensúlyi állapotra kell törekedni, azonban az egyensúly meghatározott idő tartományon belül is megteremthető. COM (2010) 11 A RED 17(9) cikkelyének megfelelően 2010 februárjában a Bizottság jelentést tett közzé a szilárd és gáznemű, biomassza eredetű energia hordozók villamos energia, valamint hűtésfűtés célú hasznosításával kapcsolatos fenntarthatósági kritériumok teljesüléséről, („The Biomass Report)4. A Bizottság úgy döntött, hogy nem javasolja minden Tagállamra kötelező kritériumok meghatározását akkor, ha a biomasszát villamos- és/vagy hőenergia forrásként használják fel. (Értelmezés: a biogáz/biometán elektromosság és hűtés-fűtés célú felhasználása esetén a fenntarthatósági követelményeknek megfelelést nem kötelező igazolni és nem kötelező anyagmérleget alkalmazni; az anyagmérlegeknek csak azokra a felhasznált mennyiségekre kell vonatkozniuk, amelyeket a földgáz hálózatba táplálva közlekedés céljára hasznosítanak; az utóbbi kategóriára a2009/28/EC Direktívát alkalmazva.) SEC (2011) 129 A Bizottság - SEC (2011) 1295 jelű Munkadokumentuma megerősítette, hogy nincs életszerű alternatívája az anyagmérleg rendszer alkalmazásának, amit “a fenntarthatóság egyik kulcselemének” tekintett és ami “lehetővé teszi a fenntartható és egyéb anyagok keveredésének követését”. A Dokumentum arra bátorítja a Tagállamokat, hogy hasonló fenntarthatósági kritériumokat alkalmazzanak azokban az esetekben is, amikor a biomasszából származó energiahordozókat nem közlekedési célra hasznosítják, hanem elektromos áram termelésre vagy hűtés-fűtésre. (Megjegyzés: ez a Dokumentum ténylegesen nem említi, hogy miként kell eljárni az anyagmérleg meghatározásakor azokban

4

COM (2010) 11 A Bizottság Közleménye a Tanács és EU Parlament számára a szilárd és gáznemű, biomassza eredetű energiahordozók elektromos áram illetve hűtés-fűtés célú felhasználásakor betartandó fenntarthatósági kritériumokról. (Report from the Commission to the Council and the European Parliament on sustainability requirements for the use of solid and gaseous biomass sources in electricity, heating and cooling) 5 SEC( 2011)129 Bizottsági Munkadokumentum végső változata (final Commission Staff Working Document): Beszámoló az anyagmérleg módszerének érvényesítéséről a bioüzemanyagok fenntarthatósági jellemzéséről a 2009/28/EC Direktívával összhangban. (Report on the operation of the mass balance verification method for the biofuels and bioliquids sustainability scheme in accordance with Article 18(2) of Directive 2009/28/EC”)


41

a speciális kérdésekben, amelyek a biometán földgáz hálózatba történő szállításával és tárolásával kapcsolatosak.) COM (2012) 271 A Bizottság Közleménye a Megújuló Energiákról (The Communication from the Commission on Renewable Energy6) kiemeli a fenntarthatósági ismérvek fontosságát: A biomassza jelentős további felhasználásának elősegítése érdekében további szabályokat kell életbe léptetni a fenntarthatóság biztosítása érdekében. Ezért a Bizottság értékeli a jelenleg alkalmazott fenntarthatósági ismérveket 2014-ig a Megújuló Energia Direktíva előírásainak megfelelően. Ezen felül a Bizottság rövid időn belül beszámolókat és javaslatokat készít az EU fenntarthatósági rendszerének továbbfejlesztése céljából. (Megjegyzés: ez a Dokumentum nem foglalkozik azzal, hogy miként kell megvalósítani az anyagmérleget a biometán földgáz hálózatba történő betáplálásánál és elosztásánál.) EP 2013/2135 Az Európai Parlament 2014 februárjában hozott, a 2030-ig érvényes éghajlati és energia politika alapelveiről szóló határozatában 7 arra kérte a Bizottságot, hogy javasoljon fenntarthatósági ismérveket a biomassza eredetű szilárd és gáznemű energiahordozókkal kapcsolatban, figyelembe véve az üvegház hatású gázok kibocsátásának teljes életciklusát annak érdekében, hogy csökkenjen a biomassza készletek kevésbé hatékony hasznosítása. SWD (2014) 259 A Bizottság nyilvánosságra hozta 2014-ben az SWD (2014) 259 final 8 jelzésű Munkadokumentumot, amelyben összefoglalja a biomassza eredetű szilárd és gáznemű energiahordozók elektromos áram termelés, valamint hűtés-fűtés célú rendelkezéseit.

6

COM (2012) 271. A Bizottság Közleménye az EU Parlament, a Tanács, az Európai Gazdasági és Társadalmi Tanács és a Regionális Megújuló Energia Bizottság részére: az európai energia piac egyik jelentős komponense. (Communication from the Commission to the European Parliament, the Council, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions Renewable Energy: a major player in the European energy market.) 7 EP 2013/2135 (INI) Az Európai Parlament 2014 február 5-I határozA ata a klíma és energia politika 2030-ig tartó szerkezetéről. (European Parliament resolution of 5 February 2014 on a 2030 framework for climate and energy policies.) 8 SWD(2014) 259 final Commission Staff Working Document State of play on the sustainability of solid and gaseous biomass used for electricity, heating and cooling in the EU


42

A Bizottság következtetése: „Ez a Munkadokumentum megvizsgálta a fontosabb belső piaci tényezőket és fenntarthatósági kérdéseket a biomassza fűtés-hűtés célú felhasználása esetén. A 3. bekezdésben megállapította, hogy jelenleg csak néhány Tagállam érvényesíti következetesen a fenntarthatóságra vonatkozó rendelkezéseket. Jelentősebb belső (EU) piaci akadályokat nem azonosítottak, ezért jelenleg a nemzeti szabályozások eltéréséből adódó piaci torzulás nem figyelhető meg és a helyzet az érvényben levő EU eszközökkel a technikai előírásokkal kezelhető.” Az Európai Parlament és a Tanács (EU) 2015/1513 Irányelve („ILUC Directive”)9 Az Irányelv kiegészíti, illetve módosítja a megújuló energiaforrásból előállított energia támogatásáról szóló 2009/28/EK irányelvet és a jogi szabályzásba bevezeti a földhasználat közvetett megváltozására vonatkozó szabályokat. A legfontosabb változások: 

A gabonafélékből és egyéb, keményítőben gazdag növényekből, cukor-, illetve olajnövényekből, valamint az elsősorban energiakinyerés céljából mezőgazdasági területen fő terményként termesztett növényekből előállított bioüzemanyagok által képviselt energia-részarány nem haladhatja meg a tagállamokban közlekedési célra 2020-ban felhasznált végső energiafogyasztás 7 %-át ( a IX. mellékletben említett alapanyagokból előállított bioüzemanyagok nem számítanak bele a határértékbe.) A tagállamok törekednek azon célkitűzés megvalósítására, hogy a területükön fogyasztott, a IX. melléklet A. részében felsorolt alapanyagokból előállított bioüzemanyagok mennyisége legalább egy bizonyos szintet elérjen. Ennek érdekében 2017. április 6-ig minden egyes tagállam meghatároz egy nemzeti célértéket, amelyet törekszik elérni Az e célhoz tartozó referenciaérték a megújuló energiaforrásokból előállított energiának 2020-ban a közlekedés valamennyi formájában való részaránya tekintetében 0,5 százalékpont energiatartalomra vonatkoztatva. A IX. melléklet A. részében – egyebek között – szerepelnek a következő biogáz alapanyagok: algák, kommunális hulladék biomassza hányada, elkülönítetten gyűjtött háztartási biohulladék, ipari hulladék biomassza hányada, belértve a kis- és nagykereskedelemből, valamint az agrár-élelmiszeriparból, a halászatból és akvakultúrából származó anyagokat is, szalma, állati eredetű trágya, szennyvíziszap, szőlőtörköly, borseprő, lemorzsolt kukoricacső.

9

AZ EURÓPAI PARLAMENT ÉS A TANÁCS (EU) 2015/1513 IRÁNYELVE (2015. szeptember 9.) a benzin és a dízelüzemanyagok minőségéről szóló 98/70/EK irányelv és a megújuló energiaforrásból előállított energia támogatásáról szóló 2009/28/EK irányelv módosításáról


43

A bioüzemanyagok használatával elért célok tekintetében figyelembe vett ÜHG kibocsátás csökkenésének legalább 60 %-nak kell lennie a 2015. október 5-ét követően üzembe helyezett létesítményekben előállított bioüzemanyagok vonatkozásában.

A vizsgált jogi anyagokból levonható fontosabb következtetések: 





Az alapvető dokumentumok (RED, FQD) megnevezik a tisztított biogázt a bioüzemanyagok között, így ezen az alapon a fenntarthatóság igazolására az anyagmérleg módszert kell alkalmazni a biometánra, mint közlekedésben használatos üzemanyagra. A mai napig az EU nem fogalmazott meg kötelező érvényű fenntarthatósági kritériumokat a biomassza eredetű (beleértve a biogázt és biometánt is) áramtermelés és fűtés-hűtés esetében. Következésképpen az EU szintjén csak arra a biometánra kell alkalmazni az anyagmérleg módszert, amit közlekedésben üzemanyagként használnak fel. A vonatkozó EU dokumentumok nem kezelik azt a tényt, hogy a biometán speciális tulajdonságai miatt a folyékony energiahordozókra vonatkozó anyagmérleg számítási módszer közvetlenül nem alkalmazható akkor, ha a biometánt földgázzal keverve szállítják és tárolják.

1.7.4.1.1. Példák ösztönzésre az Európai Unióból Az elmúlt évek során a biomasszára vonatkozó fenntarthatósági követelmények különböző összefüggésekben kerültek megvitatásra és kidolgozásra. A legfontosabb megközelítést jelentik a Global Bioenergy Partnership által meghatározott indikátorok és az európai irányelvek [23] Guidelines on State aid for environmental protection and energy 20142020, Communication from the European Commission, 2014, [24] Clean Power for Transport: A European alternative fuels strategy, European Commission, Brussels, 2013, ([25] Directive 2014/94/EU of the European Parliament and of the Council of 22 October 2014 on the deployment of alternative fuels infrastructure, Official Journal of the European Union, 2014. Az EU által előírt fenntarthatósági követelmények csak akkor kötelező érvényűek a biometánra, ha azt a közlekedésben használják üzemanyagként. Egyelőre viszont ezek nem kötelezőek a biometánra, ha azt más célra használják (pl. CHP). Az EU-n kívül (pl. az USA kongresszusa által 2005-ben elfogadott szabályozás) léteznek bioüzemanyag fenntarthatósági előírások a folyékony bioüzemanyagra, de ezek sem vonatkoznak a biometánra. Vannak kezdeményezések ilyen irányban az afrikai földrészen is: [60] Energy Resources in East Africa: Opportunities and Challenges, Otieno, Herick O.; Awange, Joseph, 2006)


44

Támogatási rendszerek és önkéntesen vállalt célok A biometán piacának erősítésére, és ezáltal a földgáz helyettesítésére megújuló energiaforrással, több ország is meghatározott (a támogatási rendszereken felül) önként vállalt célokat a biometán részesedésére az energia szektorban. Ez különösen gyakori az Európai Unió tagországaiban, összhangban a megújuló energiára meghatározott átfogó célokkal. Az alábbiakban ezek közül az önkéntes célok és vállalások közül kerül bemutatásra néhány példa, elsősorban [35] Fact Sheet: Biomethane production potential in the EU-27 + EFTA countries, compared with other biofuels, 2010) és ([79] Renewable Energy in Europe: Markets, Trends, and Technologies, (EREC), European Renewable Energy Council, 2010 alapján: 

Franciaország: A biometánt elismerik, mint megújuló energiahordozót és elősegítik alkalmazását pl. támogatott átvételi árral és egy nemzeti munkacsoporttal. A biogázra vonatkozóan már kijelölésre kerültek célok a francia Nemzeti Megújuló Energia Akciótervben (National Renewable Energy Action Plan (NREAP 2010), de a biometánra vonatkozóan még nem.



Luxemburg egy törvényt fogadott el, ami fix támogatást garantál évi 10 millió köbméter biometán mennyiségig. Ezen a kereten belül 3 – 4 átlagos kapacitású üzem 350 m³/h kapacitással lenne támogatható. (Recueil de Legislation Luxembourg 2011)



Hollandia: Hollandiában az a szándék, hogy a nemzeti akciótervben (NREAP) meghatározott megújuló energia mennyiségét meghaladják. A tervek szerint a nemzeti elosztó hálózatba táplált biometán energiája eléri a 6,7 TWh értéket 2020-ra a jelenlegi kb. 1 TWh értékről a szükséges megújuló energia arány elérése érdekében.



Dánia: A 2012 március 12-én elfogadott vállalás szerint egy új támogatási és kifizetés rendszer lépett életbe a biogáz termelésére és felhasználására vonatkozóan Dániában. Az egyik cél az, hogy a ko-generáció (CHP) mellett egyéb területeken is kerüljön alkalmazásra a biogáz. Így a tisztított biogáz (BNG) betáplálása, elosztása és eladása a nemzeti gázelosztó hálózaton keresztül egyértelműen a fókuszban van. Ehhez kapcsolódik egy támogatási rendszer, ami támogatja a biogáz tisztítását és hasznosítását is co-generációs, közlekedési vagy ipari célokra. A biogáz termelés jelenlegi volumene Dániában kb. 4 PJ, ami a teljes becsült potenciálnak csak kb. 10 százaléka. Jelenleg konkrét cél nincs meghatározva arra vonatkozóan, hogy ennek mekkora részét kellene megtisztítani és a földgázelosztó hálózatba táplálni. Ha azonban a piac nem mutat „jelentős növekedést” a következő években, akkor megvan a politikai szándék arra, hogy felvásárlási kötelezettséget írjanak elő a CHP őrművek számára.



Egyesült Királyság: Az Egyesült Királyság 1,5 TWh biometán felhasználást tervezett 2015-ben és ezt 2020-ra fel szeretnék emelni 7 TWh-ra, 2030-ra pedig 15 TWh-ra. Ez


45

jelentős hozzájárulás, de még további jelentős fejlesztésre van szükség, mert a becsült gázigény 2030-ra el fogja éni a 600 TWh értéket. A tervek szerint a biomentán 2016-ban már akkor is támogatható lesz, ha ezt megújuló energiahordozóként fűtési célra használják.

5. ábra: szennyvíztisztító alapú biometántermelés az Egyesült Királyságban

Más országokban is egyeztetés alatt állnak az önként vállalható célok. pl.: 

Ausztriában, a nemzeti energia-stratégia számol a biogáz hozzájárulásával a megújuló energia célokhoz a villamos áram-termelés és a bioüzemanyagok területén. A biogáz biometánná tisztítása van fókuszban két irányultsággal. Egyrészt 20 % biometán hozzáadásával a földgázhoz szeretnének elérni 200 ezer autót 2020-ra. Másrészt növelni tervezik a biogáz termelését, hogy ez elérje a teljes 8 TWh ausztriai gázigény 10 %-át. Ennél konkrétabb célokat még nem határoztak meg.



Belgiumban, a VITO kutatóintézet számításai szerint Flandria régióban az elméleti biometán termelési potenciál kb. 330 millió m³, ami egyenértékű a teljes éves nemipari célú földgázfogyasztás kb. 2%-ával. Ezzel megoldható lehet a 2020-ig szükséges bioüzemanyag-növekedés egy része. A 2013-ban lejárt rendszert, ami kötelező hozzákeverést írt elő a gázolajhoz és adókedvezményeket is tartalmazott, meghosszabbították 2019-ig. A biometánnal viszont (még) nem számol a közlekedés bioüzemanyaggal történő ellátásáért felelős szakpolitika.


46

Svédországban a kormány célként tűzte ki, hogy a közlekedési ágazat teljesen független legyen az ásványi nyersanyagoktól 2030-ra. A 2014-ben széles körű nyilvános konzultációt hajtottak végre arra vonatkozóan, hogy milyen módon lehetne a közlekedést ásványi nyersanyagoktól függetlenné tenni 2050-re és az eredmények jelentős hatással lehetnek a biometán támogatását célzó kornányzati politikára Svédországban. A biometán termelésének teljes potenciálja, egyrészt anaerob előállítású biogázból, másrészt tisztítás révén, 2030-ig 10-20 TWh értékre becsülhető, a biometánra kedvező feltételek esetén.

1.7.4.2. Hazai jogszabályok 2011 évi XXIX. Törvény a villamos energiáról (VET) A VET (amely a 2009/28/EU Direktívának felel meg) ugyan közvetlenül nem vonatkozik az üzemanyag célú biometán termelésre és felhasználásra, azonban mégis érinti ezt két vonatkozásban:  keretet biztosít a biogáz villamos energia célú felhasználására és annak támogatására,  külön paragrafusokban foglalkozik a különböző típusú biogáz üzemekkel kapcsolatos szabályokkal: § 8-9. Mezőgazdasági biogáz üzemek; § 10. Depóniagáz hasznosító berendezések; § 11. Biogáz termelése szennyvíziszapból. A biogáz termelés működési támogatásának kereteit a megújuló energiaforrásból termelt villamosenergia kötelező átvételéről és átvételi áráról szóló 398/2007. (XII. 23. Kormányrendelet biztosítja, ez érvényes a szennyvízgáz termelőkre is. Jelenleg (2016. január 1-től), Magyarországon a KÁT rendszer igénybevételére jogosult biogáz üzemek az értékesített villamos energiáért az alábbi táblázatban szereplő összegeket kapják (ÁFA nélkül HUF/kWh)-ban: 13. Táblázat: Biogázból termelt villamosenergia kötelező átvételi árai

csúcsidőszak

völgyidőszak

mélyvölgy időszak

2008. 01.01. előtt kiadott MEKH engedélyek alapján

38,36

34,34

14,02

2008. 01.01. után kiadott MEKH engedélyek alapján

35,50

31,77

12,96

Forrás: http://www.mekh.hu/kotelezo-atveteli-rendszer-villamos-energia Ezek az árak jelen tanulmány szempontjából annyiban relevánsak, amennyiben meghatározzák a biogáz használati értékét ma Magyarországon és így kiinduló alapként szolgálhatnak a biometán termelésre vonatkozó gazdaságossági számításokhoz is.


47

2008. évi XL. Törvény (GET) A földgáz és a földgáznak megfelelő minőségű biogáz értékesítésére, a földgáz rendszerbe történő betáplálására a földgázellátásról szóló 2008. évi XL. Törvény vonatkozik. “Akkor tekintik a biogázt fogyasztói értékesítésre alkalmasnak, ha földgázzal keverve, vagy anélkül kielégíti a földgázszabványban meghatározott követelményeket” (GET 3. § 26. bekezdése). “Amennyiben a biogázt termelő gazdálkodó szervezet üzletszerűen tevékenykedik, akkor a földgázbányászati tevékenységet végző vállalkozással azonos jogok illetik meg. Ebből kifolyólag a biogáz termelő az általa megtermelt biogázt kereskedelmi engedély nélkül is értékesítheti kereskedőnek, vagy közvetlenül fogyasztónak, illetve jogosult a vezetékes átszállításokhoz az együttműködő rendszeren kapacitásokat lekötni” (GET 3. § 33. bekezdése). A Törvény rendelkezései szerint a földgáztermelőkön belül a biogáz termelők csatlakozási kérelmét kiemelten kell kezelni (GET 70. §) . A Törvény értelemszerűen a biometánra (földgáz minőségre tisztított biogázra) és nem a magas széndioxid tartalmú nyers biogázra vonatkozik. (Megalkotásakor a biometán kifejezés még nem volt közismert). 19/2009. (I. 30.) Korm. Rendelet A Kormányrendelet megerősíti, hogy a biogáz termelőre a földgáztermelőkre vonatkozó szabályokat kell megfelelően alkalmazni (72. §). A Kormányrendelet egyben a földgázellátásról szóló törvény biogázra vonatkozó rendelkezéseit kiegészíti, illetve pontosítja. A Rendelet kimondja, hogy a biogáz kereskedelmi célú előkészítéséhez szükséges technikai feltételeket a biogáz termelő biztosítja (68. § (3) bek.). A földgáz rendszerbe történő átadásnál szabályozni kell minden fontos feltételt, ugyanúgy, mint a földgáz termelők esetében: “A földgáztermelő (azaz a biogáz termelő) a szállító- vagy az elosztóvezeték átadás-átvételi pontján a földgáz (azaz a biogáz) tisztításának, szagosításának, mennyiségének, nyomásának, hőmérsékletének, összetételének és fűtőértékének mérésére alkalmas mennyiségmérő és minőségellenőrző eszközöket köteles üzemeltetni. A mennyiségmérő és minőségellenőrző berendezések mindenkor meg kell, hogy feleljenek a mérésekre vonatkozó előírásoknak.” A Kormányrendelet a biogáz projekt technikai elemeit részletesebben is felsorolja (67. §, 68. § és 71. §). A biogáz termelő kártérítési kötelezettségére vonatkozó előírásokat a Kormányrendelet 68. § (7) bekezdése tartalmazza. A Kormányrendelet értelemszerűen a biometánra (földgáz minőségre tisztított biogázra) és nem a magas széndioxid tartalmú nyers biogázra vonatkozik.


48

CXVII. 2010 Törvény A megújuló energia közlekedési célú felhasználásának előmozdításáról és a közlekedésben felhasznált energia üvegházhatású gázkibocsátásának csökkentéséről szóló CXVII. 2010 Törvény a 2009/28/EK európai parlamenti és tanácsi irányelvet (Renewable Energy Directive) helyezi be a magyar jogrendbe. A Törvény a benzinre, a dízelolajra és a gázolajra vonatkozó követelmények, illetőleg az üvegházhatású gázok kibocsátott mennyiségének nyomon követését és mérséklését célzó mechanizmus bevezetése tekintetében a 98/70/EK irányelv módosításáról, a belvízi hajókban felhasznált tüzelőanyagokra vonatkozó követelmények tekintetében az 1999/32/EK irányelv módosításáról, valamint a 93/12/EGK irányelv hatályon kívül helyezéséről szóló 2009. április 23-i 2009/30/EK európai parlamenti és tanácsi irányelv (2009/30/EK) és a 2009/28/EK irányelv vonatkozó pontjainak megfelelést szolgálja. A 3. § vonatkozik a bioüzemanyagok fenntarthatósági követelményeire. Az EU irányelvekkel teljes összhangban a Törvény kimondja, hogy bioüzemanyagot a) Magyarországnak a megújuló energiaforrásokból előállított energia 2020. évi teljes bruttó energiafogyasztásban képviselt részarányára vonatkozó célkitűzésének teljesítése, b) a megújuló energiák tekintetében fennálló kötelezettségek teljesítése, c) a forgalmazásért és felhasználásért adható pénzügyi támogatásra való jogosultság megállapítása - ideértve az adókedvezményeket, adó-visszatérítéseket és a biokomponens-tartalomra tekintettel a biokomponenst nem tartalmazó üzemanyaghoz képest megállapított alacsonyabb adómértéket is -, kizárólag akkor lehet figyelembe venni, ha a bioüzemanyag fenntartható előállítására vonatkozó követelményeket tartalmazó kormányrendeletben (azaz: 343/2010. (XII. 28.), módosítva a 167/2011. (VIII. 24.) kormányrendelettel) meghatározott követelmények (a továbbiakban: fenntarthatósági követelmények) teljesítését az ott meghatározottak szerint igazolták. 167/2011. (VIII. 24.) Korm. Rendelet A fenntartható bioüzemanyag-termelés követelményeiről és igazolásról szól a (167/2011. (VIII. 24.) Korm. Rendelet, amely kiegészíti és módosítja a 343/2010. (XII. 28.) Korm. Rendeletet. Ez a bioüzemanyagokra vonatkozó Kormányrendelet a biogázt is bioüzemanyagként kezeli és ilyen vonatkozásban értelmezi a biogáz fogalmát a következők szerint: “a biogáz gáznemű üzem-, tüzelő- vagy fűtőanyag, melyet biomasszából vagy hulladékok biológiailag lebomló részéből állítanak elő, amelyből tisztítás útján földgázminőség érhető el, és bioüzemanyagként felhasználható.”


49

A Kormányrendelet – az 2009/28/EK európai parlamenti és tanácsi irányelvnek megfelelően szabályozza a fenntarthatósági követelmények teljesítésére vonatkozó igazolások kiadását és nyilvántartását. “Fenntarthatósági bizonyítvány akkor adható ki, ha a kérelmező szerepel a BÜHG nyilvántartásban és az igazolásban foglaltakat az e rendeletben vagy a bioüzemanyagok fenntarthatósági követelményeknek való megfelelésével kapcsolatos üvegházhatású gázkibocsátás elkerülés kiszámításának szabályairól szóló jogszabályban foglalt esetben auditor tanúsította (8. § (3). Bek. A rendelkezéseket eddig Magyarországon közlekedési célra felhasznált biometán tekintetében még nem alkalmazták, azonban megállapítható, hogy a biogáz termelésre felhasznált növényi anyagok kivétel nélkül kielégítik a fenntarthatósági követelményeket. 42/2010. (XII. 20.) VM Rendelet A Vidékfejlesztési Minisztérium 42/2010. (XII. 20.) VM számú rendelete a bioüzemanyag alapanyaga fenntartható termelésének területi lehatárolásával kapcsolatos részletes szabályok megállapításáról szól. Ez a rendelet 



a megújuló energiaforrásból előállított energia támogatásáról, valamint a 2001/77/EK és a 2003/30/EK irányelv módosításáról és azt követő hatályon kívül helyezéséről szóló 2009. április 23-i 2009/28/EK európai parlamenti és tanácsi irányelv 17. cikkének, továbbá a benzinre, a dízelolajra és a gázolajra vonatkozó követelmények, illetőleg az üvegházhatású kibocsátott gázok mennyiségének nyomon követését és mérséklését célzó mechanizmus bevezetése tekintetében a 98/70/EK irányelv módosításáról, a belvízi hajókban felhasznált tüzelőanyagokra vonatkozó követelmények tekintetében az 1999/32/EK irányelv módosításáról, valamint a 93/12/EGK irányelv hatályon kívül helyezéséről szóló 2009. április 23-i 2009/30/EK európai parlamenti és tanácsi irányelv 1. cikk 6. Pontjának való megfelelést szolgálja.

A Rendelet nyilvánvalóan ugyanúgy vonatkozik a biogáz célra felhasználható növényi anyagok termesztésére, mind a folyékony bioüzemanyagok alapanyagaira. A Rendelet 2. § (1) szerint (bioüzemanyag gyártására szolgáló) biomassza termesztésére nem vehetők igénybe az érzékenynek minősülő földterületek: 



a biológiai sokféleség szempontjából nagy értéket képviselő őshonos fafajokból álló erdő és egyéb természeti vagy természetközeli erdős területek, ahol nem láthatók emberi tevékenység egyértelmű jelei, és az ökológiai folyamatokat nem zavarták meg jelentős mértékben; olyan - a biológiai sokféleség szempontjából nagy értéket képviselő - területek, amelyek








50

o természetvédelmi oltalom alatt álló vagy védelem alá vonásra kijelölt területek, Natura 2000 területek, o ritka vagy veszélyeztetett ökoszisztémák vagy fajok védelmére szolgáló, nemzetközi megállapodások által elismert területek, vagy olyan területek, amelyek kormányközi szervezetek vagy a Nemzetközi Természetvédelmi Unió által készített jegyzékekben szerepelnek; a biológiai sokféleség szempontjából nagy értéket képviselő nagy biodiverzitású gyepterületek, és amelyek o természetes gyepterületek, és emberi beavatkozás nélkül e területek olyan gyepterületek maradnának, amelyek megőrzik természetes fajösszetételüket, ökológiai jellemzőiket és folyamataikat, o mesterséges, nagy fajgazdagságot mutató és nem degradálódott gyepterületek, amelyek emberi beavatkozás nélkül nem maradnának gyepterületek; jelentős szénkészletekkel rendelkező földterületek, amelyek o vizes élőhelyek, tartósan vagy az év jelentős részében vízzel borított vagy vízzel átitatott földterületek, o összefüggő, több mint egy hektárra kiterjedő, öt méternél magasabb fákkal és 30%-ot meghaladó lombkorona-fedettséggel, illetve e küszöbértékeket az adott helyen elérni képes fákkal borított erdőterületek, o egy hektárnál nagyobb kiterjedésű földterületek öt méternél magasabb fákkal és 10-30% közötti lombkorona-fedettséggel, illetve e küszöbértékeket az adott helyen elérni képes fákkal borított erdőterületek; tőzeges ősláp földterületek.

A Rendelet betartásának ellenőrzésére a Nemzeti Élelmiszerbiztonsági Hivatal illetékes, amely ellenőrzi azt, hogy bioüzemanyagok termelésére csak a fenntarthatóság követelményeit teljesítő alapanyagok használhatók fel. Összefoglalóan megállapítható, hogy a magyar jogszabályok – a vonatkozó EU irányelvekkel összhangban – biztosítják a kereteket a biometán üzemanyag célú felhasználására. Hulladékgazdálkodás A hulladékgazdálkodás finanszírozásában a „szennyező fizet" elvet alkalmazzák, akinél a hulladék képződik, annak kell a hulladék kezelésének költségeit fedeznie. Az elmúlt években jelentősen emelkedtek a települési szilárd hulladékkezelési díjak, mivel 2001-től hatályos díjszámítási rendszer lépett életbe, illetve korszerűbb és drágább létesítményeket helyeztek üzembe. Az önkormányzatoknak a szolgáltatás mennyiségével arányos díjrendszert és a szolgáltatás ráfordításait megtérítő díjakat kell alkalmazni, a díjaknak pedig fedezetet kell biztosítaniuk az utógondozás költségeire is [242/2000. (XII.23.)]. A hulladékgazdálkodási törvény a lerakással ártalmatlanítható hulladékokat a következőképpen szabályozza. Az a hulladék kerülhet ártalmatlanításra, amelynek anyagában történő hasznosításra, vagy energiahordozóként való felhasználásra a műszaki, gazdasági lehetőségei még nem adottak, vagy a hasznosítás költségei aránytalanul magasak [20/2006. (IV.5.)]. Ezen előírásból kiderül, hogy hulladéklerakóban előkezelés nélkül - ha törvény, kormányrendelet, vagy miniszteri


51

rendelet másként nem rendelkezik – a hulladék nem ártalmatlanítható. A hulladéklerakó telepeken ártalmatlanítható hulladékok körét és a lerakás feltételeit a 22/2001.(X.10) KÖM rendelet szabályozza [22/2001.(X.10)]. 2003. július 16-ig minden tagállamnak nemzeti stratégiát kellett kidolgoznia a hulladéklerakókba kerülő települési szilárd hulladék biológiailag lebontható szervesanyagtartalmának csökkentésére. Magyarországon ezt a stratégiát az Országos Hulladékgazdálkodási Terv tartalmazza. E stratégia megvalósítása révén az irányelv értelmében 2006. július 16-ig a hulladéklerakókba kerülő települési hulladék biológiailag lebontható hányadát az 1995-ben lerakott mennyiség 75 %tömeg-ra, 2009. július 16-ig 50 %tömeg-ra, 2016. július 16-ig %tömeg-ra kell csökkenteni. Azok a tagállamok, melyek a begyűjtött települési hulladékuk több mint 80 %-át hulladéklerakókban helyezik el, a fenti célkitűzések eléréséhez maximum 4 év haladékot kaphatnak (hazánk is ebbe a kategóriába tartozik). A hulladékgazdálkodási törvény (Hgt.) az előbbiekhez képest két évvel korábbi határidőket állapít meg. A települési szilárd hulladékban található biológiailag lebomló szerves anyag lerakását az 1995. évi szinthez képest csökkenteni kell: - 2004. július 1. napjáig 75 %-ra (max. 1,74 millió tonna rakható le) - 2007. július 1. napjáig 50 %-ra (max. 1,16 millió tonna rakható le) - 2014. július 1. napjáig 35 %-ra (max. 0,81 millió tonna rakható le).

Szabványosítás A CEN TC 408 munkacsoportja 2 biometánra vonatkozó szabvány előkészítésén dolgozik:  

az EN 16723-1 vonatkozik a biometán csővezetéki betáplálására, az 16723-2 szabályozza közlekedési hajtóanyaggal szembeni minőségi igényeket mind a földgázra mind a biometánra.

A munkacsoportban a nemzeti szabványügyi hivatalok mellett az érintett iparágak (gépjármű gyártás, földgázipar, biogáz/biometán) szakértői is részt vesznek, az – esetenként ellentétes – szempontok összehangolása és közös álláspont kialakítása időigényes.


52

1.7.5. Technológiák biogáz földgáz minőségre tisztítására 1.7.5.1. Biogáz kéntelenítés A nyers biogáz kénhidrogén tartalma jelentős mértékben függ a feldolgozott szubsztrátumok összetételétől és a fermentációs technológiák sajátosságaitól. A kénhidrogént eltávolítása minden esetben szükséges, a megengedett kéntartalom értelemszerűen függ a biogáz, illetve a biometán felhasználás módjától. A helyi kapcsolt villamos – hőenergia termelő (kogenerációs) egységek gyártói általában megengedik a 150 ppm kénhidrogén tartalmat is, a biometán földgáz vezetékbe történő betáplálása vagy közvetlen felhasználása üzemanyagként azonban gyakorlatilag kénmentességet követel meg. A kénhidrogén eltávolítása több műszaki megoldás áll rendelkezésre, ezek között az alábbi szempontok figyelembevételével kell választani:  nyers biogáz kénhidrogén tartalma,  a végtermékben megengedett kénhidrogén koncentráció,  az alkalmazott széndioxid leválasztási technológia sajátosságai. 1.7.5.1.1. Biológiai kéntelenítés a fermentorokban A mezőgazdasági biogáz üzemekben általában biológiai kéntelenítést alkalmaznak: aerob mikróbák bontják le a kénhidrogént elemi kénné, amely a fermentációs maradékkal távozik. A kéntelentő baktériumok oxigén igényének fedezésére a fermentor gázterébe – korlátozott, szabályozott mennyiségben – levegőt adagolnak. Ez az egyszerű és költségkímélő megoldás nem alkalmazható akkor, ha a céltermék biometán, minthogy a levegő összetevői a végtermékben szennyező anyagként jelennek meg, csökkentik a metánkoncentrációt és a fűtőértéket. 1.7.5.1.2. Vegyszeres kéntelenítés a fermentorban A fermentorok folyadék fázisába bejuttatott különböző fémsók (vas‐klorid, vas‐szulfát) reagálnak a kénhidrogénnel és abból vízben oldhatatlan vasszulfidot képeznek. A vas‐szulfid a (folyadék fázisú) fermentációs maradékkal együtt távozik a fermentációs rendszerből. A kéntelenítésnek ez a módja azért népszerű, mert külön beruházást nem igényel és bármikor (időszakosan is) könnyen alkalmazható. Hátrány az, hogy a kezelés hatékonysága nehezen szabályozható és a kénhidrogén tartalom garantáltan nem csökkenthető le a megkívánt szintig. A módszert ezért a gyakorlatban nem a teljes kéntelenítésre, hanem csak magas kénhidrogén tartalom csökkentésére használják. 1.7.5.1.3. Biológiai kéntelenítés külső bioreaktorban A fent említett biológiai kéntelenítést (Thiobacillus vagy Sulfolobus mikroorganizmusok révén) külső bioreaktorban is meg lehet valósítani. A kénhidrogén oxidációjához itt is oxigénre van szükség, azonban a külső reaktor esetében a levegő adagolása sokkal pontosabban szabályozható. Amennyiben a céltermék biometán, akkor célszerű (a levegő


53

helyett) tiszta oxigént adagolni és így megakadályozni azt, hogy a biometánban nitrogén jelenjen meg. A külső kéntelenítő torony előnye az is, hogy abban az aerob kéntelenítő mikrobák életkörülményeit optimálisan be lehet állítani (erre a nagy térfogatú és alapvetően anaerob fermentorokban nyilvánvalóan nincs lehetőség). A biometánt előállító biogáz üzemek technológiájába a külső biológiai kéntelenítő torony jól beilleszthető, a beruházási- és üzemeltetési költségek viszonylag alacsonyak. Számolni kell azonban azzal, hogy a biológiai eljárás nem képes gyorsan és hatékonyan alkalmazkodni a nyers biogáz kénhidrogén tartalmának változásaihoz, ezért a külső kéntelenítő bioreaktor után még kiegészítő lépéseket (például aktívszén szűrést) is be kell építeni. A külső biológiai kéntelenítési technológia alkalmazása akkor lehet célszerű biometán előállításához, ha  a nyers biogáz kénhidrogén koncentrációja alacsony vagy közepes,  a biogáz üzem alapanyag ellátása stabil és így a nyers biogáz kénhidrogén tartalmának ingadozása nem jelentős,  tiszta oxigén biztosítható,  a külső biológiai kéntelenítő torony már rendelkezésre áll, és a – biometán termelés igényeinek megfelelően – csak arról kell gondoskodni, hogy a levegő beadagolást tiszta oxigénnel váltsák fel. 1.7.5.1.4. Abszorpció külső reaktorban A kénhidrogén abszorpciója oldószerben (nátriumhidroxid, hidrogénperoxid) az egyik legrégebbi megoldás, legnagyobb előnye abban van, hogy a kéntelenítési folyamat hatékonyan szabályozható, a stabil üzemmenet akkor is biztosítható, ha a nyers biogáz kénhidrogén tartalma gyakran és jelentős mértékben változhat. A vegyszeres kezeléssel akár 5 ppm kénhidrogén koncentráció is elérhető, a gyakorlatban jellemző az eljárás összekapcsolása más megoldásokkal (például fémoxidokkal vagy aktív szénnel történő adszorpcióval). Ezt az eljárást biometán termelő üzemekben ott érdemes alkalmazni, ahol  a nyers biogáz kénhidrogén tartalma közepes vagy magas,  a nyers biogáz kénhidrogén koncentrációja nagymértékben ingadozik (minthogy a biogáz üzem alapanyagainak összetétele gyakran változik),  minden további oxigén, ill. nitrogén hozzáadása a nyers biogázhoz káros a későbbi tisztítási művelet szempontjából,  a kémiai reagensek kezelő személyzet megfelelően felkészült a kémiai reagensek használatára.

1.7.5.1.5. Fémoxidos vagy aktív szenes adszorpció külön toronyban A kénhidrogént a nyers biogázból adszorpcióval is el lehet távolítani, adszorbensként valamilyen fémoxidot (vasoxid, cinkoxid, rézoxid) vagy aktív szenet alkalmazhatnak. A


54

fémoxidos adszorpció során, a kénhidrogén fémszulfiddá alakul át, miközben víz is keletkezik. Az adszorbenst a telítődést követően le kell cserélni. Az aktív szenes kezelés kis mennyiségben oxigént is igényel annak érdekében, hogy a kénhidrogén katalitikus úton elemi kénné alakulhasson át, és erősebben kötődjön meg a töltet felszínén. Az oxigén adagolását el lehet kerülni különleges, impregnált aktív szén töltetek alkalmazásával, ilyeneket már kifejlesztettek a biogáz/biometán üzemek számára. Ez a kéntelenítési eljárás rendkívül hatékony, 1 ppm alatti kénhidrogén koncentrációra vonatkozó előírás is teljesíthető ily módon. A beruházási költség viszonylag alacsony, azonban az összesített fajlagos költség nagyon magas lehet akkor, ha a (veszélyes hulladéknak minősülő) töltetet gyakran kell cserélni. Ezért ezt a módszert jellemzően befejező kéntelenítésre használják.

1.7.5.2. Széndioxid leválasztási technológiák A biogáz tisztítási/széndioxid leválasztási technológiák a gáziparban használt megoldások adaptálása révén jöttek létre. Legelőször a vizesmosást alkalmazták, ezt követte a nyomásváltásos adszorpció (PSA) felhasználása biometán előállítására. Az oldószeres fizikaiés kémiai abszorpciós technológiák alapján is működnek berendezések. Az utóbbi néhány évben különösen az aminos (kémiai) abszorpció és a membrán technológia alkalmazása terjedt el annak következtében, hogy a fejlesztések révén nagymértékű hatékonyság javulást lehetett elérni. A cseppfolyósított földgáz (LNG) üzemanyag célú felhasználásának elterjedésével összhangban a jövőben a kriogén technológia is előtérbe kerülhet, jelenleg csak egy ilyen berendezés működik ipari méretben. A vizes és oldószeres fizikai abszorpció lényege az, hogy a közeg megköti a széndioxidot (és esetleg más komponenseket – mint a kénhidrogént – is), míg a metán megtisztítva távozik. Az oldószeres (leggyakrabban különféle aminok elegyéből összeállított oldószert alkalmaznak) kémiai abszorpció során a széndioxid és az oldószer között kémiai kötés jön létre (amelyet a regenerációs toronyban a hőmérséklet emelésével oldanak fel). A nyomásváltásos adszorpció során a széndioxidot a célszerűen megválasztott molekulaszita (általában aktivált szén) fogja fel, amely ugyancsak regenerálható. A membrános változatban a membrán általában visszafog minden más komponenst a gázelegyből és csak a metán molekulákat engedi át (a legfrissebb fejlesztések éppen a membrán szelektivitás növelésére szolgáltak). Az alábbiakban az egyes biogáz tisztítási/széndioxid leválasztási technológiákat a Biomethane-Regions Project keretében készült “Biogázból biometán Technológiai áttekintés” című anyag alapján ismertetjük. [89] Biogázból biometán technológiai áttekintés Biomethane-Regions Project, IEE, 2012


55

1.7.5.2.1. Abszorpció általában Az abszorpció azon alapszik, hogy a különböző gázok oldhatósága folyadékban eltérő. Abszorpciós technológiát alkalmazó üzemekben a nyers biogáz intenzív kapcsolatba kerül valamilyen folyékony közeggel a mosótoronyban, amelyet a kontaktus felület növelése érdekében műanyag töltettel töltenek fel. Azok a biogáz komponensek, amelyeket el kell távolítani a biogázból (legtöbbször a széndioxid) jellemzően sokkal jobban oldódnak az alkalmazott mosófolyadékban, mint a metán. Ennek köszönhetően a kilépő gázáram metánnal dúsított, míg a mosótoronyból kikerülő folyadék széndioxiddal telített. Az abszorpciós teljesítmény megőrzése érdekében a folyadékfázist időről‐időre cserélni kell. A mosófolyadék regenerálását egy külön toronyban (deszorpció vagy regenerációs torony) oldják meg. Jelenleg 3 féle abszorpciós gáztisztítási technológia terjedt el szélesebb körben: a fizikai abszorpció vízben, a kémiai abszorpció szerves oldószerekben és a fizikai abszorpció oldószerekben. 1.7.5.2.2. Vizes abszorpció A komprimált biogázt egy ellenáramú vízoszlopon engedik át. Az abszorbeált gázkomponenseket a mosófolyadék (víz) köti meg. A széndioxid a vízben sokkal jobban oldódik, mint a metán, az elválasztás hatékonysága a hőmérséklet csökkenésével és a nyomás növelésével emelkedik. A vizes mosás fontos előnye, hogy a széndioxidon túlmenően a kénhidrogén és az ammónia is a vizes fázisba kerül, azaz a nyers biogáz előzetes kéntelenítésére nincs szükség. A széndioxiddal telített szennyezett mosóvíz a mosótoronyból egy közbenső tároló tartályba kerül. A vizet gyors nyomáscsökkentéssel regenerálják, a beoldott gázok jelentős része így eltávozik. A kilépő gázelegy főként széndioxidból áll, de kismértékben tartalmaz metánt is. Amennyiben a mosóvizet ismét használni kívánják, akkor az adszorpciós toronyba továbbítás előtt egy deszorpciós toronyban regenerálni kell. Itt a víz ellenáramban találkozik a levegővel, a széndioxid átmegy a gázfázisba. Az eljárás egyik hátránya, hogy a víz regenerációja során a levegőben lévő oxigén és nitrogén egy részét a víz abszorbeálja, ami végső soron rontja a biometán tisztasági fokát. A vizes abszorpcióval tisztított biogáz ezért mindig tartalmaz oxigént és nitrogént is, a céltermék metántartalma alacsonyabb, mint egyéb, szelektívebb eljárásban. A vizesmosás során a biometán értelemszerűen vízzel telítődik, tehát szükség van a termék szárítására is. A technológia alkalmazása előnyös biometán előállítására akkor, ha: •

az oxigén és nitrogén tartalom miatti alacsonyabb fűtőérték még elfogadható, • a tervezett üzemméret közepes vagy nagy • a keletkező biometán közvetlenül felhasználható a tisztítóból kilépő nyomáson, azaz további nyomásfokozás nem szükséges • a biogáz üzem hőigénye (részben) fedezhető a hulladékgáz eltüzelésével.


56

1.7.5.2.3. Fizikai abszorpció szerves oldószerekben Az eljárás hasonló a vizesmosás technológiájához, csak itt szerves oldószert (pl. polietilén‐ glikol) alkalmaznak víz helyett. A széndioxid (és a kénhidrogén is) jobban oldódik az alkalmazott oldószerben, mint a vízben. Ennek eredményeként az eljárásban használt oldószer mennyisége lényegesen alacsonyabb, következésképpen a mosótorony mérete is kisebb ugyanakkora nyers biogáz mennyiség mellett. Számos kereskedelmi forgalomban kapható szerves‐fizikai biogáz tisztítási technológia létezik, különböző (fizikai) mosókkal: Genosorb , Selexol , Sepasolv , Rektisol és a Purisol . Az eljárást ritkán alkalmazzák a mezőgazdasági biogáz üzemekben, ahol a kezelő személyzetnek általában nincs gyakorlata szerves oldószerek kezelésében. 1.7.5.2.4. Kémiai abszorpció: aminos mosás A kémiai abszorpció esetében az eltávolítandó széndioxid és a mosófolyadék között kémiai reakció valósul meg, az oldószer a nem kívánatos gázkomponenst hatékonyabban köti meg, mint a fizikai abszorpciós eljárások esetében. A mosófolyadék a kémiai kötés révén lényegesen több gázt tud felvenni és így a folyamat gyakorlatilag légköri nyomáson is eredményesen megvalósítható. Az aminoldatot a mosótorony tetején vezetik be, a folyadék a toronyban lefelé haladva ellenáramban találkozik a biogázzal. Az alkalmazott oldószerek főleg vizes oldatok: a monoetanol‐amin (MEA), dietanol‐amin (DEA) és a metil‐dietanol‐amin (MDEA). Az aminos oldószer nagy felvevő képességgel és szelektivitással rendelkezik, ami előnyt jelent az abszorpció során, azonban ez hátránnyá válik a mosófolyadék regenerációjakor. A kémiai kötések bontása a regeneráció során lényegesen nagyobb energia igénnyel jár, mint a fizikai abszorpciót alkalmazó eljárások esetében. A mosótoronyból kilépő aminos oldatot jellemzően 160OC‐ra melegítik, ahol a széndioxid nagy része eltávozik. A mosófolyadék kis része kipárolog a folyamat alatt, amit alkalmanként pótolni szükséges. A kénhidrogén is abszorbeálható kémiai eljárással a nyers biogázból, de ebben az esetben magasabb hőmérséklet szükséges a regeneráció során. Ezt figyelembe véve célszerű a nyers biogáz kénmentesítése még az aminos mosás előtt. A technológia előnyös lehet biometán előállításhoz, ha: • • • •

nagy tisztaságú, magas metán tartalmú gáz a céltermék, a regenerációhoz szükséges hőenergia kedvező áron rendelkezésre áll, a tervezett üzemméret közepes vagy nagy, a biometán felhasználható vagy szállítható további nyomásfokozás nélkül,


57

1.7.5.2.5. Adszorpció: Nyomásváltásos adszorpció (PSA) Az adszorpciós eljárásoknál különböző gázösszetevők szilárd felületen történő megkötődését használják ki magas nyomásszint mellett. Az eljárásnál leggyakrabban alkalmazott adszorbensek a különböző aktív szenek és molekuláris szűrők (zeolitok). Ezen anyagok szelektív adszorpcióval képesek a széndioxidot kivonni a nyers biogázból. A magas nyomású adszorpciót követően a felhasznált abszorbens anyag fokozatos nyomáscsökkentéssel regenerálásra kerül, majd átöblítik nyers biogázon vagy biometánon. Ez alatt a hulladékgáz elhagyja az adszorbert, majd a nyomás ismét növelhető nyers biogázzal vagy biometánnal, és ezután az adszorber készen áll az újbóli hasznosításra. Nagyobb méretű ipari tisztítóüzemek esetén négy, hat, ill. kilenc adszorber tartályt alkalmaznak párhuzamosan, különböző fázisban (adszorpciós vagy regenerációs) egy műveletsorozaton belül, hogy biztosíthassák a folyamatos üzemmenetet. A regenerációs fázis dekompressziós része alatt a gáz összetétele megváltozik, először az adszorbeálódott metán távozik (magasabb nyomáson), ezt követően a széndioxid nagyobb része deszorbeálódik (alacsonyabb nyomáson). A dekompresszió első lépéseiben keletkező gázelegyet visszavezetik a nyers biogázba, a folyamat elejére, hogy ez által is csökkenthető legyen a metán veszteség. Mivel a biogáz víz és kénhidrogén tartalma visszafordíthatatlan károsodást okoz az adszorbens anyagban, ezen összetevők eltávolítását már az adszorpciós oszlopba való bekerülés előtt el kell végezni. A technológia alkalmazása előnyös lehet biometán előállításra, ha   

a biometán metántartalma 95‐99 tf % közötti tartományban szükséges, a tervezett üzemkapacitás viszonylag alacsony vagy közepes a biometán közvetlenül felhasználható, további nyomásfokozásra nincs szükség.

1.7.5.2.6. Membrán technológia: Gázpermeáció (áteresztő képesség) A biogáz tisztításához felhasznált membránok olyan anyagok lehetnek, melyek áteresztik a széndioxidot, a vizet és az ammóniát. Míg a kénhidrogén, az oxigén és a nitrogén csak meghatározott mértékben képes áthatolni a membránon, addig a metán csak igen kis mennyiségben. Az alkalmazott membránok különböző polimer anyagokból (poliszulfonból, poliimidből vagy polidimetilsziloxánból) állnak. Ezek az anyagok kedvező metán/széndioxid szétválasztási tulajdonsággal rendelkeznek. A megfelelő membránfelület érdekében, a membránok üreges‐szálas formában kerülnek alkalmazásra, a párhuzamos kialakítású membrán modulokban. Az alábbi képek a biogáz tisztító üzemek számára kifejlesztett membránt szemléltetik:


58

6. ábra: Membrán metán és széndioxid szétválasztására, forrás: www.sepuran.com A nyomásfokozást követően a nyers biogázt lehűtik. Így érik el a víz és az ammónia eltávolítását. A biogázban még található kénhidrogén leválasztására vas‐, ill. cink‐oxidot használnak. Az előtisztított biogáz (egy vagy többlépcsős) gázpermeációs egységbe kerül. Az alkalmazott lépcsők számának növelésével javul a biometán kinyerési arány, azaz csökken a metánveszteség. Napjainkban a korszerű membrános biogáz tisztító üzemeket már magas metánkinyerési mutató és viszonylag alacsony energiaigény jellemzik. A megfelelő minőségű és mennyiségű biometán előállítása érdekében az üzemi nyomást és a kompresszor fordulatszámát is szabályozni kell. A technológia alkalmazása előnyős biometán előállításhoz, ha     

az elvárt metántartalom 95‐99 tf % tartományban van, a tervezett üzemi kapacitás viszonylag alacsony, ill. közepes, a biometán közvetlenül felhasználható üzemi nyomáson, további nyomásfokozásra nincs szükség, különböző vegyi anyagok alkalmazása kerülendő, elvárás a gyors indítás és a gyakori start/stop üzemeltetés. 1.7.5.2.7. Kriogén technológia

A kriogén eljárások az alacsony hőmérsékleteket használják a megkívánt eredmény elérése. Nincs szabály arra vonatkozóan, hogy hány fok alatt lehet egy eljárást kriogénnek nevezni. Általában a -50°C (kb. 200 K) alatti hőmérsékleten megvalósuló eljárásokat tekintik kriogénnek, ebben a tartományban a leggyakoribb gázok cseppfolyós halmazállapotba mennek át. A kriogén leválasztás fejlesztés alatt álló technológia, amelynek gyakorlati megvalósítására eddig főként csak pilot üzemek épültek. A metánt a széndioxidtól a nyers biogáz fokozatos lehűtésével választják el. Minden olyan összetevő, amelynek kondenzációs hőmérséklete a metán felett van (mint víz, kénhidrogén, sziloxánok, nitrogén) ugyancsak eltávolíthatók ezzel az eljárással. Mindazonáltal várható a kriogén technológia gyors fejlődése és elterjedése,


59

minthogy az LNG, mint közlekedési hajtóanyag iránti igények növekedése ezt elő fogja segíteni. Különösen vonzó perspektíva a széndioxid leválasztás és a cseppfolyósítás integrálása egy technológiai lépcsőben.

1.7.5.2.8. Összefoglalás, fejlesztési tendenciák Az egyes biometán technológiák részaránya jelenleg a következő ábra szerinti, a grafikon az üzemek száma (és nem az összesített kapacitás) alapján készült. 11.Grafikon: Biogáz tisztítási technológiák gyakorisága, [86] M. Beil előadás VDI Biomethane Conference Frankfurt, 2013 március 19-20.

Feliratok: PSA – nyomásváltásos adszorpció Water scrubber – vizes abszorpció Chemical scrubber – kémiai abszorpció Membrane - membrán Organic physical scrubber – fizikai abszorpció szerves oldószerekben Cryogenic separation – kriogén szétválasztás

Egy adott telephelyen tervezett biogáz tisztító üzem technológiájának kiválasztásánál számos helyi adottságot kell mérlegelni, köztük:   

a rendelkezésre álló biogáz mennyiségét (a biometán üzem szükséges kapacitását), a biogáz összetételét (metán-, kénhidrogén- és oxigén tartalom), a biometánnak szemben az adott helyen támasztott minőségi igényeket,

1.7 LNG lehetséges hazai előállításának biogáz forrásai   

60

a biometán helyi felhasználáshoz, illetve továbbításához szükséges nyomás szintet, rendelkezésre álló helyi energiaellátási infrastruktúrát és az egyes energiahordozók költségét, a metán veszteségre vonatkozó környezetvédelmi előírásokat, stb.

A szempontok között szerepelhet az is, hogy van-e széndioxid igény a piacon és – ha igen – milyen tisztasági fokon. Például a biometán célra megvalósított Power-to-Gas technológia a biogáz tisztításából származó széndioxidot fel tudja használni. Az alábbi táblázatok az egyes technológiák lényeges sajátosságait illusztrálják: 14. Táblázat: Széndioxid leválasztási technológiák mutatói, 1, [85] Dr. Kovács Attila előadás Biometán Konferencia Szeged, 2013. október 10.

PSA (adszorpció) Fizikai abszorpció (víz) Fizikai abszorpció (oldószer) Kémiai abszorpció Membrán

Áramigény kWh/m3 BG

Hőigény kWh/m3 BG

Vegyszer Igény

Előzetes Kéntelenítés

0,16 - 0,25 0,18 - 0,30 0,23 - 0,27 0,09 - 0,11 0,23 - 0,26

0,10 - 0,15 0,50 - 0,70 -

Kell Kell -

Szükséges Szükséges Szükséges

15. Táblázat Széndioxid leválasztási technológiák mutatói, 2, [85] Dr. Kovács Attila előadás Biometán Konferencia Szeged, 2013. október 10.

PSA (adszorpció) Fizikai abszorpció (víz) Fizikai abszorpció (oldószer) Kémiai abszorpció Membrán

Hőmérséklet °C

Nyomás bar

Metán veszteség, %

Metán kinyerés, %

környezeti

4-7 4 - 10 6-7 0,05 - 4 7 - 20

1,0 - 2,5 0,5 - 2,0 < 1,5 < 0,1 0,5 - 1,0

97,5 - 99,0 98,0 - 99,5 > 98,5 > 99,9 99,0 - 99,5

40 – 50 106 - 160 környezeti

A fajlagos beruházási költségek az üzemméret és a választott technológia függvényében a következő grafikon szerint alakulnak. A 12.Grafikonon a vízszintes tengelyen a biogáz tisztító üzem kapacitása szerepel, m 3 nyers biogáz/óra mértékegységben. A függőleges tengely a fajlagos beruházási költségeket mutatja EUR/TJ-ban, 10 évre számítva. A grafikonból levonható legfontosabb következtetések:  

kis méretekben a fajlagos beruházási költségek a membrános technológia esetében a legalacsonyabbak, az aminos mosás és a PSA technológiák az alacsony kapacitásoknál – a magas fajlagos beruházási költsége miatt – gyakorlatilag nem jöhetnek számításba,

1.7 LNG lehetséges hazai előállításának biogáz forrásai  

61

a vizes mosás a kisebb üzemméret tartományban versenyképes lehet a membrános technológiával, nagyobb üzemméreteknél a technológiák közötti fajlagos beruházási költség különbségek kiegyenlítődnek, 500 m3/óra és ennél nagyobb kapacitásoknál ebben a mutatóban már nincs lényeges különbség.

12.Grafikon: Biogáz tisztítási technológiák fajlagos beruházási költsége a kapacitás függvényében (m3 nyers biogáz/óra)

Forrás: saját számítás Biomethane Calculator felhasználásával (www.biomethaneregions.eu)

A következő 13.Grafikon a fajlagos üzemköltségek átlagos szintje és az üzemméret, illetve a széndioxid leválasztási technológia közötti összefüggéseket szemlélteti. A vízszintes tengelyen itt is a biogáz tisztító/nemesítő üzem kapacitása szerepel, Nm 3/óra mértékegységben. A függőleges tengely a fajlagos üzemköltségeket mutatja EUR/TJ mértékegységben.


62

13.Grafikon: Biogáz tisztítási technológiák fajlagos üzemköltsége a kapacitás függvényében (m3 nyers biogáz/óra)

Forrás: saját számítás Biomethane Calculator felhasználásával (www.biomethaneregions.eu) A 14.Grafikon a fajlagos beruházási és üzemeltetési költségek összevonásával azt mutatja be, hogy miként változnak a biogáz tisztítás (nemesítés) összköltségei a kapacitás és az alkalmazott technológia függvényében. A vízszintes tengelyen a biogáz nemesítő üzem kapacitása szerepel, Nm3/óra mértékegységben. A függőleges tengely a nemesítés fajlagos összköltségét mutatja EUR/TJ mértékegységben – a biogáz önköltsége nélkül. Az összevont költségeket tartalmazó grafikon egyértelműen azt erősíti meg, hogy a) 150 m3/óra kapacitásig a membrános technológia egyértelműen előnyösnek tűnik a másik három technológiai megoldáshoz viszonyítva; b) 250 m3/óra kapacitástól a költségszintek kiegyenlítődnek, az adott telephelyen legcélszerűbb technológia kiválasztása csak konkrét ajánlatok és részletes elemzés alapján célszerű.


63

14.Grafikon: Biogáz tisztítási technológiák önköltsége a kapacitás függvényében (m3 nyers biogáz/óra)

Forrás: saját számítás Biomethane Calculator felhasználásával (www.biomethaneregions.eu) Hangsúlyozni szükséges, hogy a fenti három grafikon elméleti adatok alapján készült. A grafikonok által illusztrált összefüggések reálisak, azonban az ábrákról leolvasható számadatokból nem lehet megalapozott beruházási döntéseket hozni. A fenti elemzésből mindenesetre azt a következtetést le lehet vonni, hogy egy konkrét biometán üzemi projekt esetén – gazdaságossági szempontból – valamennyi biogáz tisztítási technológia számításbavehető. A technológia kiválasztásánál meghatározóak lehetnek viszont a műszaki szempontok, mint például  

alacsony költségű hőenergia rendelkezésre állása előtérbe helyezi az aminos mosási eljárást, amely az oldószer regenerálásához magas hőenergia mennyiséget igényel, magas átadási nyomás mellett indokolt lehet olyan tisztítási technológia kiválasztása, amely magas nyomáson valósul meg.

Kézenfekvő lenne a kriogén széndioxid leválasztási eljárás alkalmazása minden olyan helyzetben, amikor a céltermék cseppfolyósított biometán. Mindazonáltal a kriogén eljárást még nem lehet piacérettnek tekinteni (ezért nem is szerepel a Biomethane Calculator-ban).


64

Figyelemre méltó az a tény, hogy az intenzív fejlesztési tevékenység eredményeként a széndioxid leválasztási technológiák hatékonysága az elmúlt 2 évtizedben jelentősen javult. Ezt szemlélteti a PSA példáján az alábbi grafikon. 15.Grafikon: Biogáz tisztítási technológiák hatékonyságának javulása, [90] Dr. Tino Weber, Viessmann Group előadása “Latest Development of Biogas Upgrading to Biomethane” címmel EBA Workshop, Brüsszel, 2015. szeptember 3.

ahol: Specific power demand – fajlagos villamos energia fogyasztás Power demand > 50% improvement – villamos energia igény 50% feletti javulás Methane loss > 80% improvement – metán veszteség 80% feletti javulás Methane loss – metán veszteség Future target – jövőbeli célkitűzés

A széndioxid leválasztási technológiák hatékonyságának javulását illusztrálja a következő 16.Grafikon is:


65

16.Grafikon: Biogáz tisztítási technológiák metán hozama, [90] Dr. Tino Weber, Viessmann Group előadása “Latest Development of Biogas Upgrading to Biomethane” címmel EBA Workshop, Brüsszel, 2015. szeptember 3.

ahol: Methane yield – metán hozam %-ban Upgrading technologies – biogáz tisztítási technológiák Methane recovery – metán kinyerés Average in 2006 96% – átlag 2006-ban 96% Average in 2010 97,5% – átlag 2010-ben 97,5% Average in 2014 98% – átlag 2014-ben 98% Average in 2016 > 99% – átlag 2016-ban > 99% Overall – összességében Power demand down by 30% – villamos energia igény 30%-al csökkent Methane recovery up by 3% – metán kinyerés akár 3%-al javult Year – év A-E – a versenysemlegesség érdekében forrás nem nevezi meg az egyes technológiákat A biogáz tisztítási technológiák fajlagos villamos energia fogyasztásának alakulása az alábbi 17.Grafikonon látható:


66

17.Grafikon: Biogáz tisztítási technológiák fajlagos energiaigénye, [90] Dr. Tino Weber, Viessmann Group előadása “Latest Development of Biogas Upgrading to Biomethane” címmel EBA Workshop, Brüsszel, 2015. szeptember 3.

ahol: Energy demand in kWh/Nm3 biogas – energiafogyasztás kWh/Nm3biogáz Power demand – villamos energia fogyasztás Average in 2006 – átlag 2006-ban 0,31 kWh/Nm3 biogáz Average in 2010 – átlag 2010-ben 0,28 kWh/Nm3 biogáz Average in 2014 – átlag 2014-ben 0,24 kWh/Nm3 biogáz Average in 2016 – átlag 2016-ban 0,22 kWh/Nm3 biogáz Upgrading technologies – biogáz tisztítási technológiák Average – átlag Year – év A-E – a versenysemlegesség érdekében forrás nem nevezi meg az egyes technológiákat

1.7.5.3. Biometánban nyomokban előforduló vegyületek eltávolítása

1.7.5.3.1. Siloxánok A sziloxánok szilíciumot, oxigént és metil gyököket (metil-, fenil-, vinil-) tartalmazó makromolekulák. A polimer gerincét szilícium és oxigén atomok váltakozva alkotják, az oldalsó szerves csoportok a szilícium atomhoz csatlakoznak. A sziloxánok nem találhatók meg a természetben, nincs olyan ismert biológiai folyamat, amelyben szilícium atom metil


67

gyökhöz kapcsolódik. A sziloxánok termelése évről évre növekszik, ami számos kedvező tulajdonságuknak köszönhető: alacsony vízoldhatóság, vízellenállóság, jó komprimálhatóság, alacsony gyúlékonyság, alacsony felületi feszültség, nagy hőstablitás, nem allergének és mérgező hatásuk is csekély. A sziloxánokat számos területen használják:          

higiéniai és kozmetikai termékekben (dezodorok, samponok, hajkondicionálók, hajlakkok, gélek borotválkozáshoz), ecsettisztító termékekben (festékek eltávolítására), élelmiszer adalékokként, szépségsebészetben implantátumként, tűk, pacemaker-ek bevonó anyagaként, cumik gyártásánál, festékek, olajok adalékaként, vegytisztításnál, textiliparban, beton- és téglafalak vízzel szemben ellenállóvá tételéhez.

A biogázok szempontjából releváns sziloxánok vagy lineáris vagy gyűrűs szerkezetűek:

7. ábra: lineáris és gyűrűs sziloxán vegyületszerkezetek


68

A sziloxánok megjelölésére alkalmazott rövidítésekben az L betű a lineáris, míg a D betű a gyűrűs szerkezetre utal. A biogázokban leggyakrabban megjelenő sziloxánok a következők (16. Táblázat): 16. Táblázat: Biogázokban megjelenő sziloxánok, [1002] Arnold M. Reduction and monitoring of biogas trace compounds VTT Tiedotteita Research Notes 2496

Elnevezés

Rövidítés

molsúly

Forráspont

g/mol

°C

Hexamethyldisiloxane

L2

162

106.9

Hexamethycyclotrisiloxane

D3

223

135.2

Octamethyltrisiloxane

L3

237

153.0

Octamethylcyclotetrasiloxane

D4

297

175.7

Hexamethyltetrasiloxane

L4

311

194.0

Decamethylcyclopentasiloxane

D5

371

211.2

Decamethylpentasiloxane

L5

385

232.0

Dodecamethylcyclohexasiloxane

D6

444

245.1

A sziloxánok leggyakoribb felhasználási területeinek ismeretében érthető, hogy a gyakorlatban a sziloxánok problémája túlnyomórészt olyan berendezésekben termelt biogáz esetében jelentkezik, amelyek kommunális hulladékot dolgoznak fel, illetve hasznosítanak (szennyvíziszapok rothasztók és depóniatelepek). Az anaerob fermentáció során a sziloxánok egy része elpárolog, és a gázfázissal távozik. Hasonlóképpen a depóniagáz is tartalmaz sziloxánokat. A sziloxánokat tartalmazó biogáz elégetésekor szilíciumoxid keletkezik, amely kemény lerakódásokat és kopást vált ki, ezért berendezések védelmében a biogáz hasznosítása előtt nem lehet elkerülni a sziloxánok leválasztását. A különféle kiinduló anyagokból termelődő biogázok átlagos sziloxán tartalmát (µg/m3 mértékegységben) a 17. Táblázat tartalmazza: 17. Táblázat: Különböző eredetű biogázok sziloxán tartalma (µg/m3), [1004] Swedish Gas Centre, Rapport SGC 243, Impurities in biogas: Validation of methodology of analysis for siloxanes

Sziloxán

Szennyvíziszap

Szerves hulladék

Növényi anyagok

Depónia

L2

40

<5

<5

280

D3

30

20

< 30

< 30

L3

110

<5

<5

<5

D4

1,110

130

< 15

L4

100

10

< 10

< 10

D5

12,000

890

< 10

2500


69

L5

240

60

< 30

< 30

D6

860

30

<5

15

A fenti adatok nyomatékosan aláhúzzák azt a tényt, hogy a biogáz sziloxán tartama elsősorban az emberi fogyasztásból származó, illetve emberi fogyasztáshoz kapcsolódó hulladék anyagok hasznosítása során éri el azt a mértéket, amelynél már óvintézkedésre (azaz a sziloxánok eltávolítására) van szükség. Irodalmi adatok szerint egyes helyeken a növénytermesztésben is használhatnak szilícium tartalmú készítményeket. Ezek között van a phytolit, amely a cukorrépa levelén keresztül felszívódva jót tesz a növény ellenálló képességének és növeli a cukortartalmat. A teljesség kedvéért megjegyezzük, hogy néhány biogáz üzemben szilícium alapú habzásgátló reagenseket használnak a fermentorok tetején képződő hab kezelésére. A habképződés ellenőrzésére célszerű kizárólag növényi olajokat használni és így ezt a potenciális sziloxán forrást ki lehet iktatni. A biogáz alapanyag receptúrák alapján biztonsággal állítható, hogy azokkal nem kerülhet be érzékelhető mennyiségű sziloxán a biogáz fermentorokba. Tekintettel arra, hogy a sziloxánok a környezetben ma már szinte mindenhol (a levegőben is) megtalálhatók, az alapanyagokkal bejutó sziloxánok mennyisége nem lehet nulla. A gyakorlatban a nyers biogázt több lépcsőben tisztítják biometán minőségre, amelyek során a nyers biogázban található elenyésző mennyiségű sziloxánt is kivonják a végtermékből. A széndioxid leválasztás előtti biogáz tisztítás lehetséges lépcsői:  

víztelenítés (kondenzvíz leválasztás) 40 °C-ról kb. 5°C-ra történő hűtéssel, szűrés aktív szén töltettel (például Dopetac Sulfo 100 vagy Desorex K43)

A nyers biogázban található sziloxánok egy része már a hűtés révén, a kondenzvízzel távozik (lásd a 16. Táblázatban közölt forráspont értékeket). A lehűtött biogázban nyomokban még megmaradó sziloxánokat az aktív szenes töltetek teljes egészében, garantáltan felfogják. A sziloxánok kivonására alkalmazható többféle módszer közül az aktivált szénszűrő a leggyakoribb megoldás, amely az aktív szén kitűnő adszorbens tulajdonságait hasznosítja. Ezek a töltetek az illékony szerves vegyületek mellett a sziloxánokat és a halogéntartalmú szerves vegyületeket is megkötik. A 2 lépcsős aktív szenes szűrés garantálja azt, hogy a végtermékbe ne kerüljenek kénvegyületek, sziloxánok, halogénok és magasabb szénatomszámú szerves vegyületek sem.

1.7.5.3.2. Halogének A biogázokban előforduló halogének klór-, fluor- és bróm tartalmú vegyületek (például széntetraklorid, klórbenzol, kloroform, trifluormetán). A gázmotorban elégetés során ezek a


70

vegyületek elbomlanak. Vizes fázisban savas kémhatású, korrozív vegyületek (mint sósav, hidrogénbromid, hidrogénfluorid) jelennek meg. A halogének feloldódnak a motorolajban, ami gyakoribb olajcserét tehet szükségessé. A legtöbb halogén tartalmú vegyület közvetlenül a hulladékban keletkezik, mennyiségük függ a depóniatelepen elhelyezett hulladékok eredetétől és kémiai összetételétől, valamint a depóniában uralkodó hőmérséklet- és nyomásviszonyoktól. A klórt tartalmazó szerves vegyületek a vegyipar által gyártott fogyasztási cikkekből kerülnek a depóniába. A depóniagázban leggyakrabban megtalálható fluor vegyületek CFC anyagok, amelyeket hűtőközegként, szigetelő habokban és vivőgázként használnak. A környezetvédelmi intézkedések következtében a halogének felhasználása egyre inkább háttérbe szorul és így koncentrációjuk a depóniagázokban is jelentősen csökken. Mindazonáltal, a szokásos kommunális hulladéklerakókban, illetve a kommunális szennyvíz rothasztókban képződő biogázok halogén tartalma jelentősen meghaladja a gázüzemű berendezések gyártói által meghatározott határértékeket. (Magasabb halogén koncentráció csak vegyipari üzemekhez közvetlenül kapcsolódó depóniatelepeken fordulnak elő.) A 18. Táblázat tartalmazza a különböző biogáz üzemű berendezésekben megengedett halogén tartalom értékeket, összehasonlítva finnországi depóniatelepeken, illetve szennyvíziszap rothasztókban termelt biogázokban mért adatokkal. 18. Táblázat: Megengedett halogén koncentrációk, [1003] Arnold M., Kajolinna T. On-line measurement and removal of biogas trace compounds VTT, Technical Research Centre of Finland

Gázmotor

megengedett max.

ppm

60-491

Gázturbina

megengedett max.

ppm

1,500

Mikroturbina

megengedett max.

ppm

200

Üzemanyagcella

megengedett max.

ppm

< 0.1

Depóniatelep 1

mért átlag

ppm

¬ 10

Depóniatelep 2

mért átlag

ppm

¬1

Anaerob fermentáció 1*

mért átlag

ppm

¬ 0.08

Anaerob fermentáció 2**

mért átlag

ppm

nem mérhető

Anaerob fermentáció 3***

mért átlag

ppm

nem mérhető

* - szennyvíziszap ** - szennyvíziszap + kommunális és ipari biohulladék *** - szennyvíziszap + konyhai hulladék + ipari szerves hulladék

Az alábbi ábra bemutatja a különböző halogén tartalmú vegyületek koncentrációját depóniatelepeken, illetve kommunális szennyvíz rothasztókban képződő biogázokban amerikai mérések alapján.


71

18.Grafikon: Biogázokban előforduló halogén vegyületek, [1005] D. Papadias, S. Ahmed (Argonne National Laboratory) „Biogas impurities and cleanup for fuel cells” előadás Biogas and Fuel Cells Workshop Golden (CO), 2012. június 11-13

ahol: LFG (max) – depóniagáz (maximum) LFG (average) – depóniagáz (átlag) ADG (max) – szennyvíziszap (maximum) Concentration (ppm) – koncentráció (ppm) Hangsúlyozni szükséges, hogy a fenti adatok depóniatelepeken, illetve szennyvíziszap rothasztókban termelt biogázokban előforduló halogénekre vonatkoznak és a mért koncentrációk ott is mindössze ppm tartományban vannak. A mezőgazdaságból származó alapanyagokat feldolgozó anaerob fermentációs berendezésekben keletkező biogáz halogén tartalma értelemszerűen alacsonyabb a depóniatelepekhez, illetve szennyvíziszap rothasztókhoz viszonyítva. ”A mezőgazdasági üzemekben termelt biogázokban a halogén tartalom 0,1 mg/m3 alatt van”, amint azt - a Bajor Állami Környezetvédelmi Hivatal méréseredményeire hivatkozva - a biometán csővezetéki betáplálásával foglalkozó osztrák honlap (www.biogas-netzeinspeisung.at) megállapítja. A biogáz szakirodalom a halogének kérdésével csak a biogázzal működő üzemanyag cellák tekintetében foglalkozik, amelyek minden szennyező anyagra fokozottan érzékenyek. Prof. Dr. Hartmut Wendt a Springer által kiadott BWK (Das Energie-Fachmagazin) 12-08 számában megjelent cikkében (az üzemanyag cellák által igényelt minőségi paramétereket vizsgálva) azt állapítja meg, hogy a halogének mennyisége a mezőgazdasági alapanyagokat feldolgozó biogáz üzemekben a kimutatható szint alatt van. A biogáz, illetve biometán üzemanyagcella


72

célú hasznosításával kapcsolatos publikációk rámutatnak arra is, hogy az igényelt rendkívül alacsony halogén tartalmat – szükség esetén – aktív szenes szűréssel el lehet érni. 1.7.5.3.3. Aromás szénhidrogének A biogázokban gyűrűs szénláncú aromás vegyületek (benzol, toluol, etilbenzol, xilolok) nem fordulnak elő. A szerves anyagok anaerob fermentációjában résztvevő mikrobák között nincs olyan, amely képes lenne aromás szénhidrogéneket szintetizálni. Biztonsággal megállapítható, hogy – a belsőégésű motorokban a koromképződést kiváltó – aromás szánhidrogén vegyületek kimutatható mértékű megjelenése a biogázban nem várható. Amennyiben bármilyen, előre nem látható okból, illetve előre nem tervezett forrásból a nyers biogázba mégis kerülnének ilyen anyagok, akkor azokat fenntartják az aktív szénszűrő töltetek, amelyek az illékony szerves vegyületek (köztük az aromás szénhidrogének) eltávolítására is alkalmasak.


73

1.7.6. Biogáz termelő kapacitások és jelenlegi kihasználásuk Magyarországon

1.7.6.1. Magyarország biogáz ipara európai összehasonlításban Az EurObserv’ER statisztikai adatai alapján 2013-ben az egy lakosra számított biogáz termelés az alábbi volt: 19. Táblázat: Magyarország biogáz termelése európai összehasonlításban, [27] EurObserv’ER Biogas Barometer 2014

MJ/lakos

Depónia

Szennyvíz

Mezőgazdaság + egyéb

Összesen

EU átlag

237

103

763

1.103

EU átlag UK nélkül

126

EU átlag DE nélkül

300

Magyarország

60

84

200

344

Lengyelország

68

100

108

275

115

157

1.998

2.270

Ausztria

18

92

870

980

Dánia

40

153

560

753

Hollandia

37

145

554

736

Csehország

Az összehasonlítás azt mutatja, hogy az EU átlagtól mindhárom területen – különböző mértékben – elmaradunk. A különbség a legjobban fejlett szennyvízgáz ágazatban mindössze 20 %-os nagyságrendű. Depóniagáz területen az egy lakosra jutó magyarországi termelés mintegy fele az EU átlagnak akkor, ha utóbbit a kiugróan magas értéket mutató Egyesült Királyság nélkül számoljuk. Ezt a mutatót nem indokolt negatívnak látni, nálunk hulladékkezelésben fejlettebb országokban ennél alacsonyabbak az átlagok. Az egyéb (mezőgazdaság, élelmiszeripar, stb.) területen az EU átlaghoz viszonyítva az egy lakosra jutó magyar biogáz termelés 26 %. Érdemes azonban az összehasonlítást Németország nélkül is elvégezni, így 67 %-os mutatót kapunk.


74

1.7.6.2. Depóniatelepek Magyarországon megvalósított depóniagáz hasznosító telepek Magyarországon mintegy 23 millió m3 (4,6 millió tonna) települési szilárd hulladék keletkezik, mennyisége a gazdaság fejlődésével évente 2-3%-kal emelkedik [Bai 2005]. Jelenleg a közszolgáltatás keretében begyűjtött települési szilárd hulladéknak csupán 3 %-át hasznosítják, az ártalmatlanítás jellemző formája a lerakás (83 %) [Barótfi 2000]. A magyarországi hulladéklerakó helyzet elemzésekor külön kell választani az 1990. előtti és utáni állapotot. 1990 előtt teljes szabályozatlanság, alacsony műszaki színvonal és a magántőke bevonásának hiánya volt jellemző. A lerakók kialakítására, műszaki védelmi rendszerére nem voltak jogszabályok, előírások, műszaki irányelvek [Kajner, 2000]. A korában épült lerakók, felhagyott gödröket, bányatérségeket jelentettek, ahol a természetes védelmet biztosító anyagrétegeket már eltávolították [Déri et. al 2002]. 1990 után az országban céltámogatás (KKA, majd KAC támogatás) és PHARE, ISPA támogatásokból nyert források és szakmai befektetők finanszírozásával több, mint 40 lerakó épült, amelyek az Európai Uniós irányelveknek és nemzetközi elvárásoknak megfelelnek. 1997-ben 12 lerakó kapott támogatást, az átlagosan ellátott lakosok száma 34 ezer fő, míg 1999-ben támogatott 4 db térségi lerakónál az ellátott lakosság száma 56 ezerre nőtt [Nagy-Rákosi, 1999]. A szigeteletlen hulladéklerakók károsították a környezetet és a talajréteget az új EU-s környezetvédelmi előírásoknak megfelelően kialakított, szigetelt lerakók már hozzájárulnak a környezetünk és az egészségünk megóvásához [Barótfi 2000]. A hulladékgazdálkodásban a legnagyobb ÜHG kibocsátás forrása a szerves anyagok biológiai lebomlásából származó depóniagáz [Molnár 2006], mivel fő összetevője, a metán a légkörbe kerülve 24-szer nagyobb mértékben káros, mint a szén-dioxid. A depóniagáz továbbá kellemetlen szagot is áraszt, és robbanóképes gázelegyet is képezhet [Fuchs et.al 2010], ezért kinyerése elsőrangú fontossággal bír. Magyarország depóniagáz kibocsátása 13 millió tonna CO2eq/év, ami az összes üvegházhatású gáz-kibocsátásnak (65 millió tonna CO2eq/év) 20 százaléka [Hajdú 2009]. A 20/2006. (IV.5.) KvVM rendelet kimondja, hogy „gondoskodni kell a keletkező hulladéklerakó-gázok rendszeres eltávolításáról, gyűjtéséről és kezeléséről, a B3 kategóriájú hulladéklerakón a biológiailag bomló összetevőkből képződő gázok kezelésére minden esetben ki kell alakítani a gázkezelő és hasznosító rendszert” [20/2006. (IV.5.)]. A rendezett hulladéklerakók üzemeltetésében két alapvető probléma adódik, a depónián átszivárgó csurgalékvíz és a bomlásból származó depóniagázok. A csurgalékvíz tartalmaz a hulladékokból kioldott ammóniumvegyületeket, nitrátokat, nehézfémeket, zsírsavakat, baktériumokat. A csurgalékvíz mennyisége függ a hulladék áteresztőképességétől, a bomlási folyamatoktól, a párolgás és a csapadék mértékétől [Bánhegyi, 1993]. A hulladékok bomlása során keletkező depóniagázok a talajban a pórusokon keresztül nagy távolságokra jutnak el,


75

károsítják az ott lévő növényzetet, megváltoztatják a talajnedvesség kémhatását, így kevésbé oldódó anyagok fokozottabb kimosódását okozhatják [Eörsi, 2006]. Az 8. ábra egy rendezett lerakó metszetét szemlélteti, feltüntetve a lerakó biztonságos üzemeltetésének a szükséges lehetséges elemeit.

8. ábra: Rendezett hulladéklerakó lehetséges modellje [Thome-Kozmiensky,1987] 1. gépház, biogáz szivattyú, 2. bejárat és kerítés, 3. bejárati ellenőrzés, 4. hídmérleg, 5. Biogáz kút, szállítócsővel 6. papírfogó háló 7. hulladéktömörítés 8. depóniagáz gyűjtő vezeték, 9. védőtöltés 10. zöld növényzet 11. körforgalom 12. vízelvezető övárok 13. szivárgó víz elvezetés 14. homokos kavicsréteg 14. talajfeltöltés magas talajvíznél 16. tömörített hulladék 17. homokréteg csurgalékvíz vezetékkel 18. vízzáró altalaj és műszaki védelem 19. talajvíz 20. víznyelő akna 21. talajvíz figyelőkút

A hulladéklerakó depóniában végbemenő folyamatok A települési szilárd hulladéklerakók esetében 6-7 hónap elteltével a gáztermelődés elindul, aminek a felfutását 6-7 év után éri el, a termelődés intenzitása utána rohamosan csökken, 15-20 év elteltével a kitermelése gazdaságtalanná válik. Magyarországi viszonylatban a kommunális hulladékok szerves anyag tartalma 40-50 % között változik (20. táblázat), amely a deponálás során, anaerob módon biológiailag lebomlik és gáz fejlődik [Hajdú, 2009]. A települési hulladékok lerakása közben fizikai- kémiai- biológiai folyamatok zajlanak le (15. ábra). A deponált anyag a környezeti hatások és a hulladéktömeg konszolidációjának hatására változik, ezek lényegében megszabják a tervezés-üzemeltetés paramétereit. A heterogén összetételű hulladék, a homogenizálódási folyamatai során mechanikai és fizikaikémiai értelemben is konszolidálódik. A konszolidáció során a deformációkat figyelembe kell venni a záró szigetelő rendszer, és a gázgyűjtő rendszer kialakítása miatt. Ezek alapján elmondható, hogy egy hulladéklerakó telep outputjai: a szivárgó víz és a keletkező gázfázisú anaerob bomlástermékek [Barótfi, 2000].


20.Táblázat: szilárd települési hulladék összetétele [Boros, 2003] Alkotórész Magyarország Papír 30-35 % Műanyag 9-10 % Fém 5-6 % Üveg 5-6 % Építési törmelék na. Textil 5-6 % Szerves anyag 40-50 %

76

Nyugat-Európa 40 % 8% 11 % 6% 12 % na. 23 %

9. ábra: Szemétlerakó Magyarországon

Magyarországon egy lakosegyenértékre kb. 1,0-2,5 m3 szilárd hulladék jut évente, a szemétszállítás aránya a lakosság és a kommunális létesítmények esetében kb. 95 % [Bai, 2007]. A '60-as években a hulladéksűrűség 300 kg/m3 volt, ami mára Budapesten 180 kg/m3re csökkent a hulladék összetétel változása miatt. A hulladék öntömörödése és a kémiai változások okozta roskadás ebben az időtávlatban körülbelül 1 t/m3 sűrűséget eredményez. A szerves anyag tartalom Nyugat-Európában kb. 20-25 %, míg a közép- kelet-európai országokban akár 40 % is lehet. Egy tonna lerakott szerves anyagból 240-400 m3/t depóniagáz termelődése feltételezhető, valóságban ennek töredéke 120-250 m3/t termelhető ki gazdaságosan. Az anaerob bomlás éves gáz termelésének becslésénél figyelembe kell venni, hogy a hulladék lebomlása, és így a gáz termelése időben nem egyenletes, hanem változó, több évig tartó hosszadalmas folyamat [Bai, 2005]. Az első években mintegy 10-12 m3/t termelődik, majd ezután kb. 20 éves periódusban évi mintegy 1-3 m3/t- ra csökken a termelés, melynek mintegy a fele metán, másik fele szén-dioxid.


77

21.Táblázat: várható depóniagáz-hozam egy adott hulladéklerakó telepen, [Mogyorósi-Ányos, 2003] Évek Gáztermelés Évek Gáztermelés Évek Gáztermelés Évek Gáztermelés 3 3 3 [m /t] [m /t] [m /t] [m3/t] 1 12,3 7 8,1 13 5,3 19 3,5 2 11,5 8 7,6 14 5 30 1,6 3 10,7 9 7 15 4,7 40 0,8 4 10 10 6,6 16 4,4 60 0,2 5 9,3 11 6,1 17 4,1 75 0,07 6 8,7 12 5,7 18 3,8 100 0,001

A depóniagáz értékes energiahordozó, jelentős arányban tartalmaz energetikailag hasznosítható metánt, hasznosítás tekintetében mindig a helyi adottságok döntenek [Olessák-Szabó, 1984]. Az energiatermelő egység kiválasztásánál követelmény, hogy a rendelkezésre álló depóniagáz hasznosítása jó energetikai hatásfokkal valósuljon meg. A depóniagáz a földgázhoz képest eltérő tüzeléstechnikai és összetétel sajátosságokkal rendelkezik (22. Táblázat), ezért a földgáztüzeléshez képest eltérő feltételrendszert kíván [Kapros, 2009]. A depóniagáz-jellemzői a további felhasználás, hasznosíthatóság szempontjából meghatározóak. 22. Táblázat: depóniagáz és földgázparamétereinek összehasonlítása Mértékegység Depóniagáz Biogáz

Alsó fűtőérték Sűrűség Felső Wobbe szám Metán szám Metán Metán szórás Egyéb szénhidrogének Hidrogén CO2 CO2 szórás N2 H2S H2S szórás NH3 Cl

MJ/Nm3 kWh/Nm3 MJ/kg kg/Nm3 MJ/Nm3 MN V% V% V% V% V% V% V% ppm ppm ppm mg/Nm3

16 4,4 12,3 1,3 18 >130 45 35-65 0 0-3 40 15-50 15 <100 0-100 5 20-200

23 6,5 20,2 1,2 27 >135 63 53-70 0 0 47 30-47 0,2 <1000 0-1000 <100 0-5

Északi tengeri földgáz 40 11 47 0,48 55 70 87 12 0 1,2 0,3 1,5 1-2 0 0

MSZ EN 16726

0,555-0,700 54 min 65

>2,5, v. >4

20


78

Depóniagáz hasznosítás Magyarországon 1993-tól épült lerakók már műszaki védelemmel és ezekből néhány már depóniagáz kinyerő rendszerrel készült. Budapest 1996. Dunakeszi 1.000.000 m3 1999. Pusztazámor 5.000.000 m3 Depóniagáz kinyerés nélkül épült eredetileg. Békéscsaba 1997. 400.000 m3 Depóniagáz kinyerő műtárgyakkal épült. Debrecen 1994. 400.000 m3 1995. 400.000 m3 Depóniagáz kinyerő műtárgyakkal épült. Hódmezővásárhely 1994. 200.000 m3 Depóniagáz kinyerő műtárgyakkal épül. Kaposvár 1997. 300.000 m3 Depóniagáz kinyerés nélkül épült eredetileg. Nyíregyháza 1994. 500.000 m3 Depóniagáz kinyerés nélkül épült eredetileg. Pécs 1995. 620.000 m3 Depóniagáz kutak épültek, de csak felső kivezetésre. Tatabánya 1996. 700.000 m3 Depóniagáz kinyerő műtárgyakkal épült. Székesfehérvár Kapacitás 1.500.000 m3, depóniagáz kinyerő műtárgyakkal. Szombathely Kapacitás 400.000 m3, depóniagáz kinyerő műtárgyakkal. Zalaegerszeg Kapacitás 350.000 m3, depóniagáz kinyerés nélkül lett tervezve. Jánosszomorja Kapacitás 1.000.000 m3, depóniagáz kinyerő műtárgyakkal épül.


79

Jászapáti Kapacitás 250.000 m3, depóniagáz kinyerés nélkül lett tervezve. 23. Táblázat: Depóniagáz erőművek a KÁT rendszerben

Település Debrecen Gyál Hódmezővásárhely Kecskemét Nyíregyháza-Oros Szeged Veszprém Pécs Bicske Tatabánya Salgótarján Nagykanizsa Pusztazámor Szombathely Győr Székesfehérvár Kétpó Miskolc Dunaújváros Sopron Zalaegerszeg Forrás: www.mekh.hu, UTB Envirotec

Depóniagáz mennyiség (Nm3/nap) n.a. n.a. n.a. 5.578 n.a. n.a. 7.454 5.114 7.333 12.570 4.592 n.a. 120.000 n.a. n.a. n.a. n.a. n.a. n.a. n.a. n.a.

Beépített teljesítmény (kW) 625 2 x 500 2 x 160 875 535 1.150 875 500 500 1.150 500 500 2 x 1.000 500 500 500 500 500 330 330 280

Magyarországon a depóniagázzal termelt villamos energia KÁT támogatásban részesül. A MEKH 2014. évi beszámolójában szereplő adatok szerint a depóniagáz alapú villamosenergia termelés a 24.Táblázat szerint alakult. 24. Táblázat: Depóniagáz alapú villamosenergia termelés Magyarországon 2014-ben, [87] MEKH Beszámoló a kötelező átvételi rendszer 2014. évi alakulásáról, 2015

Év

Mértékegység

2013

2014

KÁT értékesítés

GWh

47,71

54,23

KÁT támogatás

Mrd HUF

0,89

1,05

KÁT átlagár

HUF/kWh

31,14

31,46

KÁT kapacitás

MW

12,31

12,79

KÁT kapacitás (7500 óra)

GWh

92,33

95,93

Kapacitás kihasználás

%

51,68

56,53

Csúcskihasználási óraszám

Óra

3.876

4.240


80

A fenti adatok azt mutatják, hogy a beépített villamosenergia termelő kapacitások átlagos kihasználtsága 60 % alatti. Feltételezésünk szerint ennek legfőbb okai a következők:  a gázmotor telepítésének előkészítése során mért kiinduló adatokban (depóniagáz hozam, összetétel) az idő előre haladtával lényeges változások állhatnak be, a metántermelés jelentősen elmaradhat a tervezettől,  a beépített villamosenergia termelő kapacitás nagymértékben meghaladja a depóniagáz kinyerés szintjét. Kecskeméten például közel kétszer akkora gázmotor kapacitás áll rendelkezésre, mint ami megfelelne a gáztermelés szintjének, Veszprémben a kapacitás többlet 45-50 %,  a depóniagázban található korrozív összetevők gyakori meghibásodásokat okozhatnak a berendezésekben, elsősorban a gázmotorban, ami villamosenergia termelés kieséshez vezet. A depóniatelepeken beépített villamosenergia termelő kapacitások alacsony átlagos kihasználtsága közvetlenül érinti tanulmányunk tárgyát is:  a depóniagáz mennyiségének és összetételének bizonytalanságai megnehezítik a földgáz minőségre tisztításhoz szükséges beruházási döntések meghozatalát és az ilyen projektek finanszírozását,  a depóniagáz kinyerés növelése esetén elsődlegesen a helyben már meglévő és csak részben kihasznált hasznosítási lehetőséget célszerű igénybe venni.

1.7.6.3. Szennyvíztelepi biogáz üzemek A települési szennyvizek tisztítása Magyarországon jellemzően eleveniszapos biológiai technológiával történik. Ebben a rendszerben a szennyvizek szerves szennyeződéseit és P vegyületeit mikroorganizmusok alkotta eleveniszappal kötik meg, ill. CO2 formájában kilégzik valamint NH4 – és NO3 tartalmát alakítják át N2 gázzá levegőztetett medencékben. A tisztított vizet gravitációs ülepítéssel vagy membránszeparációval választják el az eleveniszaptól. Az eleveniszapot visszavezetik a levegőztetett medencébe, ill. a fölös iszapot kivezetik a rendszerből. A fölösiszapot lerakással, komposztálással vagy égetéssel kezelik, de környezetvédelmi és energetikai szempontból legcélszerűbb biogáz üzembe vezetni, ahol anaerob fermentáció révén stabilizálják, szervesanyag tartalmának legalább a felét biogázzá alakítják, tömegét csökkentik, a biogázt általában kapcsolt villamos- és hőenergia termelésre használják fel, a fermentációs maradékot pedig a mezőgazdaságban talajerő utánpótlásra hasznosítják.


81

Az eleveniszapos szennyvíztisztítás részletes ismertetése nélkül meg kell még említeni, hogy a fölösiszapot előzetes sűrítés után vezetik a fermentorokba (rothasztókba) a nyersiszappal együtt, amelyet a levegőztető előtt az előülepítőkben választanak le a szennyvízből. Az eleveniszapos szennyvíztisztítást 102 éve alkalmazzák, a biogáz üzemek a múlt század 20as éveiben jelentek meg a szennyvíztisztító telepeken Németországban. Magyarországon az első szennyvíztelepi biogáz üzemeket csak az 1980-as években építették meg - az ivóvízellátás kiépítése megelőzte a csatornázást és szennyvíztisztítást. A biogáz technológia helyett azonban gyakran a kisebb beruházást igénylő komposztálást – sőt lerakást - alkalmazták a szennyvíziszap kezelésére. Magyarország EU csatlakozásával változott a szakmai szemlélet, előtérbe került a megújuló energiahordozók közé tartozó biogáz (szennyvízgáz) termelése és így az elmúlt évtizedben a szennyvíztisztító telepeken jelentős biogáz termelő kapacitások épültek ki. A Magyar Viziközmű Szövetségnek (www.maviz.org) nincs nyilvántartása a tagvállatok biogáz üzemeiről. A Magyar Energetikai és Közmű-szabályozási Hivatal (www.mekh.hu) évente készít beszámolót a hazai megújuló energiatermelés alakulásáról és az ehhez kapcsolódó a KÁT kifizetésekről. A 2013. évi MEKH beszámolóban a szennyvíztelepi biogáz (szennyvízgáz) termelő kapacitásokról a következő adatok találhatók: 25. Táblázat: MEKH által nyilvántartott szennyvízgáz üzemek

Sorszám

KÁT erőművek 1. KÁT-on kívüli erőművek 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. Összes nem KÁT-os

SZENNYVÍZGÁZ ERŐMŰVEK Erőmű üzemeltetője Település neve

Beépített kapacitás (MW)

Perkons Ipari és Ker. Szolg. Kft. Sopron

0,33

BÁCSVÍZ Zrt. BÁCSVÍZ Zrt. Bakonykarszt Zrt. Bakonykarszt Zrt. BKSZT Kft. Debreceni Vízmű Zrt. FCSM Zrt. FCSM Zrt. Heves Megyei Vízmű Pannonvíz Zrt. VASIVÍZ Zrt. Zeg. Önk.-i Társulás

0,78 0,09 0,45 0,45 4,25 1,79 1,46 3,04 0,22 0,90 0,37 0,42 14,21

Kecskemét Kiskunfélegyháza Veszprém Veszprém Budapest Debrecen Budapest Budapest Gyöngyös Győr Szombathely Zalaegerszeg


82

kapacitás Összes szennyvízgáz erőmű kapacitás Forrás: www.mekh.hu

14,54

A MEKH nyilvántartása nem lehet teljeskörű, mert csak a KÁT-ba értékesítő és oda bejelentkezett szennyvíztelepi biogáz üzemeket tartalmazza. A szennyvíztisztító telepek döntő része azonban a biogáz üzemben előállított villamos energiát nem értékesíti, hanem saját villamos energia szükségletének (részbeni vagy teljeskörű) kielégítésére használja. Miután a szennyvíztisztítás villamos energia igénye általában magasabb, mint amit az iszap anaerob fermentációjánál keletkező biogázból termelni lehet, a biogáz üzemek villamosenergia termelő egysége jelentős részben szigetüzemben működik. Fentieket messzemenően alátámasztják a MEKH 2014 évi beszámolójában szereplő összesített (üzemenként nem részletezett) adatok, amelyek szerint: 26. Táblázat: Szennyvízgázból termelt villamos áram kötelező átvétele

Év

Mértékegység

2013

2014


GWh

0,98

0,00

KÁT támogatás

Mrd HUF

20,30

20,82

KÁT átlagár

HUF/kWh

33,99

36,30

KÁT kapacitás

MW

0,33

0,33

Forrás: www.mekh.hu Több szennyvízkezelő telepen a termelt biogázt (vagy annak egy részét) nem villamosenergia termelésre, hanem közvetlen hőenergia forrásként, biogáz üzemű kazán(ok)ban elégetve hasznosítják. A szennyvíziszapból előállítható biogáz (illetve az abból termelhető villamos energia) mennyisége jellemzően elmarad a szennyvízüzem saját energiafelhasználásától. A szennyvízgázból termelt villamos- és hőenergia energia mennyisége akkor haladhatja meg a szennyvíztisztítás igényét, ha a szennyvíziszappal együtt szerves hulladékokat is kezelnek a biogáz üzemben (kofermentáció). A szerves hulladékok (különösen az állati eredetű melléktermékek és hulladékok) fogadására, tárolására és kezelésére vonatkozóan szigorú környezetvédelmi-és állategészségügyi előírások vannak érvényben – ennek megfelelően a kofermentáció külön engedélyezés alá tartozik. A szennyvíztelepi biogáz üzemek teljes listáját a Magyar Biogáz Egyesület adatgyűjtése alapján mutatjuk be, megjegyezve, hogy – az Egyesület jogállásából következően ezek az információk nem kötelező, hatóságilag előírt adatszolgáltatásból származnak.


83

27. Táblázat: Szennyvíztelepi biogáz üzemek adatai, Forrás: Magyar Biogáz Egyesület rothasztó m3 egyéb villamos Üzemeltető Sorszám Település adat teljesítmény 1. Dél-Pest 4x2.600+2.000 1.460 kW FCSM Zrt. termofil 2. Észak-Pest 2x12.000 3.040 kW FCSM Zrt. 3. Csepel 4x9.000 4.250 kW BKSZT Kft. 4. Vác 3x3.000 csak hőhaszn. DmRV 5. Dunakeszi 2.000+2x500 csak hőhaszn. DmRV 6. Gödöllő 2x1.500 csak hőhaszn DmRV 7. Szentendre 2x800 csak hőhaszn. DmRV 8. Székesfehérvár 2x3.700 + 2x1.500 hőhaszn. Fejérvíz Zrt. tervezett: 574 9. Debrecen 2x4.500 + tervezett 1.790 kW Debreceni Vízmű Zrt. 6.000 10. Veszprém n.a. 2x450 kW Bakonykarszt Zrt. 11.. Kecskemét 2x1.350 780 kW Bácsvíz Zrt. 12. Kiskunfélegyháza 60 kw Bácsvíz Zrt. 13. Kazincbarcika 2x1.500 csak hőhaszn. Barcika Vízmű Kft. 14. Nyíregyháza 1. tp. 2x2.000 2x143 kW (2002) Nyírségvíz Kft. 143 kW (2012) 2. tp. 250 kW 15. Hódmezővásárhely n.a. n.a. UTB (tervező) 16. Győr 2x3.750 900 kW Pannon-víz Zrt. 17. Sopron 2x2.225 330 kW Sopvíz Zrt. 18. Szeged 2x4.000 660 kW Szegedi Vízmű Zrt. 19. Sátoraljaújhely 2x1.500 n.a. Zemplén Vízmű Kft. 20. Komló 2x1.500 csak hőhaszn. Komlóvíz Kft. 21. 22. 23. 24 . 25. 26. 27. 28 29. 30. 31. 32.

Zalaegerszeg Szombathely Miskolc Békéscsaba Tatabánya Dubnik völgy Pécs Nagykanizsa Érd Orosháza Kapuvár Mosonmagyaróvár Siófok

2x1.500 2x2.500 n.a. 2.267 m3/nap biogáz Kofermentáció TSZH+szv.iszap 5.500 m3/nap biogáz 1.162 m3/nap biogáz n.a. n.a. n.a. n.a. n.a.

420 kW 370 kW 500 kW 210 kW 2.000 kW 420 kW 90 kW 253 kW n.a. n.a. n.a. n.a.

Zalavíz Zrt Vasivíz Zrt. Biogas- Miskolc Kft. UTB Envirotec Tatabányai ÖK. 39 % AVE 61 % Tettye Forrásház Zrt. FCsM Zrt. n.a. n.a. n.a. n.a.

Az összesített villamosenergia termelő kapacitás legalább 19,5 MW. A jelentősebb szennyvízgáz üzemek részletes adatait a 3. Melléklet tartalmazza. Szennyvíztelepi biogáz üzemek általános jellemzői:


84

A települési szennyvizeket talán kivétel nélkül biológiai módszerekkel tisztítják, azonban az anaerob fermentációt csak az aerob biológiai szennyvíztisztítás nyers- és fölösiszapjának biológiai stabilizálására és tömegének csökkentésére használják. A metanogén mikroorganizmusok metabolizmusa olyan lassú, hogy a 2-400 mg/l BOI szervesanyag tartalommal jellemezhető települési szennyvizek anaerob fermentációval csak nehezen kezelhetők.

10. ábra: Sheffield, UK szennyvíztisztítónál létesített biogáz üzem gáztisztítóval

A települési szennyvíziszapot is a fermentáció (rothasztás) előtt gravitációsan vagy gépi úton sűrítik 5-10 % szárazanyag tartalomig a fermentációs folyamat teljesítményének növelése érdekében. Termikus, mechanikus vagy vegyszeres előkezelést Magyarországon általában nem alkalmaznak, de így is 50-60 %-os a szervesanyag csökkentés érhető el a mezofil (33-38°C-os) fermentorokban 20-30 nap alatt és a keletkezett biogáz 60-70 %tf. CH4-t tartalmaz.

1.7.6.4. Mezőgazdasághoz és élelmiszeriparhoz kapcsolódó biogáz üzemek 28. Táblázat: Mezőgazdasági biogáz üzemek, Forrás: www.mekh.hu, Magyar Biogáz Egyesület BIOGÁZ ERŐMŰVEK Erőmű üzemeltetője Település neve Beépített kapacitás MW KÁT-ba értékesítő biogáz erőművek "Dombka 2003" Mezőgazdasági Kereskedelmi Dombrád és Szolgáltató Zrt.

0,63


85

"STF" Sertéshústermelő és Forgalmazó Kft. ˝Erdőhát˝ Mezőgazdasági Termelő-, Szolgáltató- és Kereskedelmi Zrt.

Hajdúszovát Vámosoroszi

0,63 0,64

AGRO-CITY Mezőgazdasági Zrt. AGROWATT Környezetvédelmi Szolgáltató Nonprofit Kft.

Nyírtelek Kecskemét

0,63 0,64

Aufwind Schmack Első Biogáz Szolgáltató Kft.

Szarvas

3,57

Aufwind Schmack Első Biogáz Szolgáltató Kft.

Szarvas

0,60

AVE Tatabánya Hulladékhasznosító Kft. Bakony Bio Zrt. Bátortrade Kft. Béke Agrárszövetkezet Hajdúböszörmény Bicsérdi Arany-Mező Zrt. Biharnagybajomi " DÓZSA" Agrár Zrt. Cosinus Gamma Kft. Cziráki Gábor Csenger-tej Kft. GEO-FRÍZ Mezőgazdasági Kereskedelmi Szolgáltató Kft.

Tatabánya Kisbér Nyírbátor Hajdúböszörmény Bicsérd Biharnagybajom Bugyi Zalaszentmihály Csengersima Onga

2,02 0,84 3,49 0,64 0,64 0,63 0,50 0,50 0,54 0,50

Green Balance Kft. Héjja Testvérek Mezőgazdasági, Ipari Termelő, és Kereskedelmi Kft.

Dömsöd Csongrád

1,43 0,64

INÍCIA Mezőgazdasági, Termelő, Szolgáltató és Kereskedelmi Zrt.

Ikrény

0,64

Jászapáti 2000 Mezőgazdasági Zrt. Kaposszekcsői Mezőgazdasági Zrt. Kemenesmagasi Agrár Zrt. Kenderes Biogáz Termelő Kft. Kisalföldi Mezőgazdasági Zrt. Kisalföldi Mezőgazdasági Zrt. Körös-Maros Biofarm Kft. Merész Sándor MIL-POWER Kft. Ostffyasszonyfai "Petőfi" Mezőgazdasági Szövetkezet

Jászapáti Kaposszekcső Kemenesmagasi Kenderes Kapuvár Nagyszentjános Gyula Csomád Paks Ostffyasszonyfa

0,64 1,67 0,63 1,05 0,52 0,50 0,49 0,25 1,20 0,63

Pálhalmai Agrospeciál Kft. Pannónia-Állattenyésztő Kereskedelmi és Szolgáltató Kft.

Rácalmás Bonyhád

1,70 1,36

Pilze-Nagy Kft. Solti Biogáz Termelő és Szolgáltató Kft. Tiszaszentimrei Mezőgazdasági Kft. Zöldforrás Energia Kft.

Kecskemét Solt Tiszaszentimre Szeged

0,33 0,64 0,64 1,20


86

Biogáz Béta Kft. Békés Biogáz Alfa Kft. Harsány Ferment Hungary Kft. Tiszavasvári Összes KÁT-os biogáz erőmű kapacitás: Nem KÁT-ba értékesítő biogáz erőművek Abonyi Mezőgazdasági Termelő és Szolgáltató Abony Zrt.

1,19 1,19 1,49 37,61

Magyar Cukor Zrt. Háztartási méretű biogáz erőművek Összes nem KÁT-os biogáz erőmű kapacitás: Összes biogáz erőmű kapacitás:

4,56 0,32 5,61 43,22

Kaposvár

0,73

A Magyarországon megvalósult mezőgazdasági alapanyagokat feldolgozó biogáz üzemek általában vissza nem térítendő beruházási támogatással valósultak meg, minthogy a biogáz üzemekben termelt villamosenergia kötelező átvételi árának szintje mellett a projektek beruházási támogatás nélkül nem voltak realizálhatók. A biogáz projektek beruházási támogatásokra 2 forrásból pályázhattak:  EMVA program,  KEOP program. A mezőgazdasági kategóriába tartozó biogáz üzemek 43,22 MW beépített kapacitásának kihasználása feltűnően alacsony, ennek lehetséges okaival foglalkozik a következő alfejezet.

1.7.6.5. Kapacitások alacsony kihasználásának okai Az EMVA program keretében Magyarországon megvalósult biogáz üzemi beruházások értékelése ellentmondásos, ezért indokolt és szükséges a program egészére jellemző problémák elemzése annak érdekében, hogy az újabb hasonló programok esetében a hibák már ne ismétlődjenek meg. Az EMVA keretében az állattartó telepek alapvetően a trágyakezelés korszerűsítéséhez kaptak jelentős összegű vissza nem térítendő beruházási támogatásokat; a beruházások részeként biogáz üzemet is lehetett létesíteni. Az EMVA jellegéből adódóan a beruházási támogatás kedvezményezettjei közvetlenül az állattartó vállalkozások voltak (a feltételek még azt is kizárták, hogy a biogáz üzemekre vonatkozóan – az állattartók többségi tulajdonrésze mellett – projekttársaságok jöjjenek létre). Az alap-probléma tehát már induláskor abban jelentkezett, hogy maguk a beruházók nem voltak szakmailag felkészülve a biogáz technológia kiválasztására, befogadására és a beruházás irányítására. Az illetékes Minisztérium viszont elmulasztotta azt, hogy az általa felügyelt mezőgazdasági vállalkozásoknak előírja és biztosítsa a szükséges szakmai hátteret.


87

A program indulásakor még olyan közbeszerzési rendelkezések voltak érvényben, amelyek szerint a szóban forgó biogáz beruházások nagy részére közbeszerzési eljárást kellett lebonyolítani. Néhány üzem esetében ez meg is történt, de azután olyan döntés született, amely felmentette a beruházókat e kötelezettség alól. Félretéve azt, hogy a magyarországi közbeszerzési eljárások nem mindig transzparensek és nem mentesek az erősen szubjektív döntésektől – a biogáz projektek esetében mégis negatív következményekkel járt az, hogy a beruházók a versenyeztetés kizárásával választhatták ki a fővállalkozókat és technológia szállítókat. Így alakult ki az a helyzet, hogy a szakmailag nem felkészült (és az esetek többségében a független szakmai tanácsadást sem igénylő) mezőgazdasági vállalkozók személyes kapcsolatok és szubjektív benyomások alapján választottak magunknak fővállalkozókat és szakmai felkészültség hiányában (az esetek többségében) a fővállalkozói szerződések feltételeinek meghatározásában is a szállítókra hagyatkoztak – ennek következtében a megkötött szerződések egy része nem tükrözte kellőképpen a beruházók érdekeit. A program egy másik, ugyancsak jelentős negatív következményekkel járó gyengesége az volt, hogy a vissza nem térítendő beruházási támogatást az állat létszám alapján, elméleti alapon kialakított fajlagos összegek szerint (magas támogatási intenzitás mellett) határozták meg, aminek következtében a beruházók nem voltak közvetlenül rászorítva arra, hogy a beruházási költségeket a legcélszerűbben és csak a szakmailag szükséges mértékben használják fel. Ilyen körülmények között szinte valamennyi mezőgazdasági vállalkozás nagyobb (esetenként lényegesen nagyobb) biogáz termelő kapacitást épített meg, mint amelyet az állattartó telepen keletkező trágyamennyiség indokolt volna. A nagyobb kapacitás kihasználásához szükséges többlet biogáz alapanyagként általában a silókukoricát tervezték be, amelynek termesztési költségei és piaci ára a program indítását követő években közel kétszeresére emelkedtek (a mai silókukorica és KÁT árak mellett gazdaságosan nem lehet villamos energiát termelni). Az elkövetett hibák közé így került be az, hogy a beruházás kezdetén nem gondoskodtak a fermentáló üzemek alapanyag ellátásának biztosításáról. Az üzemek indítása után – az időközben megemelkedett silókukorica (és más energianövény) árak következtében számos telephelyen olyan helyzet alakult ki, hogy a megépített biogáz (és villamos energia) termelő kapacitásokat csak részben tudták (és tudják) kihasználni. A tervezettnél alacsonyabb termelési szint mellett viszont értelemszerűen magasabb a fajlagos villamos energia felhasználás és nőnek a fajlagos üzemköltségek is – a következmény mindebből több helyen az lett, hogy a biogáz üzemek önmagukban nem termeltek az adósság szolgálathoz elegendő nettó bevételt (azaz a mezőgazdasági vállalkozásoknak esetenként az alaptevékenységből származó bevételből kellett pótolni a kieső összegeket). A mezőgazdasági vállalkozások a beruházás megvalósításához a kereskedelmi bankoktól vettek fel hiteleket, mégpedig (az akkori piaci helyzetet tükrözően) devizában vagy nagyon magas kamatlábak mellett. A program hiányosságai közé lehet sorolni tehát azt is, hogy az


88

akkori kormányzat nem kezelte a program részeként a finanszírozás biztosítását kedvezményes és elviselhető feltételekkel. A program keretében kb. 30 állattartó telepen épült biogáz üzem mintegy 8 különféle technológiával. A technológiai változatosság egyben azt jelenti, hogy azonos célra több gépgyártó egymástól eltérő géptípusa (keverők, szivattyúk, adagoló berendezések, stb.) került beépítésre egyenként kis darabszámban és ezért (az esetek többségében) nem is jött létre megfelelő hazai karbantartás és tartalék alkatrész raktározás. Ilyen helyzetben egy-egy gép meghibásodása komoly termelés kieséshez vezethet (amíg a szerelők, ill. alkatrészek Németországból megérkeznek.) Hasonló problémák jelentkeztek néhány, a KEOP pályázat keretében támogatott biogáz projekt esetében is, habár a KEOP-ban a műszaki előkészítéssel szembeni igények sokkal magasabbak és szakszerűbbek voltak. A nehézségeket ezeknél a biogáz beruházásoknál elsősorban az alapanyag ellátás költségeinek jelentős növekedése és a devizahitel törlesztés ismert terhei miatt léptek fel.

1.7.6.6. Szabad biogáz termelő kapacitások biometán célú hasznosításának műszaki feltételei A Magyar Energetikai- és Közmű-szabályozási Hivatal 2015. évi jelentésében szereplő adatok szerint (29. Táblázat) a mezőgazdasági biogáz üzemek számára engedélyezett kötelező villamos energia átvételi kapacitások kihasználása rendkívül alacsony mértékű, 50 % nagyságrendben van. 29. Táblázat: Mezőgazdasági biogáz üzemek kapacitásának kihasználtsága, [87] MEKH Beszámoló a kötelező átvételi rendszer 2014. évi alakulásáról, 2015

Év

Mértékegység

2013

2014

KÁT kapacitás

MW

33,74

38,71

KÁT kapacitás (7.000 órával számolva)

GWh

236,18

270,97


GWh

118,25

128,60

%

50,07

47,46

Óra

3.505

3.322

Kapacitás kihasználás Átlagos csúcskihasználási óraszám

A kihasználatlan KÁT kapacitás a hazai mezőgazdasági biogáz üzemekben lényegében azt jelenti, hogy ezek az üzemek valamilyen ok miatt nem tudnak annyi villamos energiát termelni, amelynek KÁT eladására jogosultak (elképzelhető, hogy a tényleges villamosenergia termelés egy-egy üzemben magasabb, amennyiben az áramot a helyszínen (a KÁT helyett) más formában értékesítik). Az okok lehetnek műszaki/gépészeti jellegűek (meghibásodások, elmulasztott vagy hibás karbantartás), pénzügyiek (nem áll rendelkezésre forgótőke), humán jellegűek (képzetlen, gondatlan üzemeltető személyzet), stb. A


89

legfontosabb és leggyakoribb probléma azonban az, hogy a biogáz üzemek nem tudnak kellő mennyiségben olcsó alapanyaghoz (elsősorban szerves hulladék anyagokhoz jutni. Az érvényes villamos energia átvételi árak és a mezőgazdasági termékek jelenlegi árszintje mellett a villamos energiatermelés primer (azaz fő terményként termesztett) energianövényekből (pl. silókukorica) általában nem gazdaságos. 1 tonna silókukoricából megközelítőleg 12.000 HUF értékű villamosenergia állítható elő (KÁT átlagáron), a silókukorica ára az elmúlt években 11.000-12.000 HUF/to szinten volt. A tárolási veszteségekre, a feldolgozás költségeire, karbantartásra, stb. már nem jut fedezet. A mezőgazdasági biogáz üzemek gazdaságosságán javíthatna az, ha kívülről alacsony áron (vagy ingyenesen) szerves hulladékokat tudnának beszerezni. Ennek általában több akadálya is van:  a legtöbb üzem nem rendelkezik hatósági engedéllyel szerves hulladékok fogadására külső forrásból (még egy másik állattartó telepről sem),  a szerves hulladékok (például a vágóhídi hulladékok) jelentős részét az osztrák biogáz üzemek viszik el, minthogy a „zöldáramot” magasabb átvételi áron tudják értékesíteni,  a szerves hulladék kezelési előírások és szabályok betartása sok kívánnivalót hagy maga után. Egy ilyen helyzetben, amikor a mezőgazdasági biogáz üzemek a beépített villamosenergia termelő kapacitást sem tudják kihasználni, nincs reális lehetőség arra, hogy ezeket a fermentációs kapacitásokat (villamos áram helyett) biometán termelésre fordítsák. Erről – logikusan – csak akkor lehetne szó, ha az üzemeltetők biometánon keresztül annyival magasabb árbevételt kapnának (ti. a KÁT alapú villamos energia értékesítésénél), ami már lehetővé teszi az energianövények feldolgozását. Másképpen fogalmazva: egy biogáz üzem, amely nem képes KÁT bevétel mellett gazdaságosan villamos energiát termelni, nem alkalmas arra sem, hogy elfogadható áron biometánt termeljen. Egy helyi kapcsolt villamos- és hőenergia termelésre tervezett biogáz üzem átállítása biometán céltermék előállítására nyilvánvalóan csak akkor jöhet számításba, ha az anaerob fermentációs blokk kapacitásnak hasznosításához elegendő alapanyag áll rendelkezésre. Megfelelő szintű biogáz termelés mellett a biogáz tisztítása földgáz minőségre a következő esetekben lehet megfontolásra érdemes alternatíva:    

az üzemnek megállapított kötelező átvételi időszak lejár (azaz a villamos energiát már nem lehet támogatott áron értékesíteni), a kapcsoltan termelt hőenergia hasznosítására a helyszínen nincs lehetőség, szükség lenne a kogenerációs egység cseréjére, a fermentorok fűtését egyéb forrásból alacsonyabb költséggel meg lehet oldani.

Az átállás biometán termelésre a következő többlet beruházásokat igényli:


90

 biogáz tisztító üzem,  biometán csővezetéki betáplálásához szükséges rendszer (mennyiségi mérés, minőség-ellenőrzés, nyomásfokozás, szükség esetén propán adagolás a fűtőérték növelésére, szagosítás),  biogáz tároló kapacitás növelése,  anaerob fermentációs blokk energia ellátásának átállítása egyéb forrásokra. Megfelelő mennyiségű helyi CNG igény esetén el lehet tekinteni a biometán csővezetéki betáplálásától, ehelyett üzemanyag töltőállomás létesíthető, a szükséges kompresszor berendezéssel és tároló kapacitásokkal. Piaci információk szerint konkrét esetekben egy-egy Magyarországon megépített (0,6-1,0 MWel) biogáz üzem fermentációs kapacitását a szükséges mennyiségű és minőségű alapanyagok hiánya miatt nem lehet kihasználni: az üzemet jelentős mennyiségű energianövény feldolgozására tervezték, amelynek jelenlegi piaci ára mellett, az érvényes KÁT rendszerben a villamos energiatermelés veszteséges lenne. Ezeknek a nehéz helyzetbe került üzemeknek megoldás lehetne az átalakítás regionális hulladék feldolgozó létesítménnyé annak érdekében, hogy az alapanyag ellátás költségeit lényegesen csökkenteni lehessen. Az átalakítás szükségessé teszi a következő változtatásokat:   

be kell építeni a külső forrásból származó szerves hulladékok fogadására, közbenső tárolására, aprítására és hőkezelésére szolgáló berendezéseket, be kell szerezni a hulladékkezelő üzem működtetéséhez szükséges hatósági engedélyeket, biztosítani kell a megváltozott alapanyagokból keletkező fermentációs maradék elhelyezését.

A fenti átalakításokhoz feltehetően csak akkor lehet finanszírozást biztosítani, ha a szerves hulladékok beszállítása hosszú távon, stabilan biztosított. Az ehhez szükséges szelektív hulladékgyűjtés és hulladékkezelés egy központi, kormány ellenőrzés alatt működő országos szervezet keretében sokkal jobban megvalósítható, mint magán vállalkozásként. Az országos szerveshulladék gyűjtő- és hasznosító rendszer kidolgozása meghaladja jelen tanulmány kereteit. Itt csak azt indokolt hangsúlyozni, hogy egy ilyen országos rendszerben a lebontható szerves hulladékok hasznosításának nincs célszerűbb módja, mint regionális funkciójú biogáz üzemek működtetése.


11. ábra: Energiafűvel és tehéntrágyával táplánt fermentor

91


92

1.7.7. Biometán termelő kapacitások Magyarországon 1.7.7.1. Zalaegerszeg Biometán üzemanyag termelés lehetőségei a Zalavíz biogáz üzemében A biogáztisztító berendezés óránként 80 m³ nyers biogáz feldolgozására alkalmas, 64% metántartalommal és 7.500 csúcskihasználási óraszámmal számolva a maximális éves biometán termelés 380.000 m3. Ez az ország első olyan üzeme, amelyben megvalósult a biogáz tisztítása üzemanyag célú felhasználásra. A berendezés részeként CNG töltőállomást is működtetnek. A gáztisztítás lényegi része a szén-dioxid abszorpciója mosóvízzel. A tisztítási technológia 99 % metántartalom elérését teszi lehetővé. A tisztító üzem kapacitásának teljes kihasználása azt jelentené, hogy a tervezett éves 1,064 millió m3 biogáz termelés 56,4%-át használnák fel biometán termelésre. Alapvető tény, hogy a biogáz üzem elsődlegesen a szennyvíztisztító saját energiaigényének részleges fedezésére szolgál. A termelt biogáz hasznosítása 3 formában történhet:   

technológiai fűtővíz előállítása biogáz üzemű kazánokban, kapcsolt villamos- és hőenergia termelés biogáz üzemű gázmotorban, biogáz tisztítás és CNG forgalmazás.

A három felhasználási terület között a prioritása sorrendet a víztisztítás technológiai igényei határozzák meg, a CNG termelés gyakorlatilag így csak másodlagos cél. A helyszínen jelenleg közvetlenül felhasznált biogáz földgáz minőségre tisztításának és csővezetéki betáplálásának csak akkor lenne értelme, ha a szennyvíz tisztító hőenergia igényét más forrásból alacsonyabb költséggel fedezni tudná, ami gyakorlatilag nem valósítható meg. Fentiek figyelembevételével a biometán üzemanyag termelés reális felső határát évi 4.000 üzemórában látjuk, ami évi 200.000 m3 biometán termelést eredményezhetne. Tekintettel arra, hogy a zalaegerszegi üzem nem készült fel a biometán a földgáz hálózati betáplálására jelenleg nincs lehetőség a biometán elszállítására a PAN-LNG projektben tervezett földgáz cseppfolyósító üzembe a földgáz hálózaton keresztül. A Zalavíz zalaegerszegi üzemében termelt biometán a fentiek szerint akkor lenne bevonható megújuló üzemanyag alapanyag szállítóként, ha kiépülne a betáplálás a földgázvezetékbe. Egy ilyen pótlólagos beruházás célszerűségét kétségbe vonja az, hogy a biogáz üzem jelenleg nem rendelkezik alapanyagokkal olyan mennyiségben és minőségben, amely a – technológiai adottságok figyelembe vételével – lehetővé teszi a biogáz termelő kapacitás teljes kihasználását.


93

12. ábra: Zalavíz biogázüzemének gáztisztító berendezése

A megemelt biogáz termeléshez az üzemnek kívülről kell feldolgozásra alkalmas alapanyagot beszereznie. Ilyen lehet például a vinasz, 25 EUR/to vinasz (alkoholgyártás kb. 45% szárazanyag tartalmú, magas viszkozitású, folyékony halmazállapotú maradéka) bekerülési költséggel számolva a biometán termelés alapanyag költsége 0,25 EUR/m3 lenne. A biogáz értéke megközelíthető abból is, hogy a szennyvíztisztító számára a biogáz használati értéke gyakorlatilag azonos a földgázéval. 80 HUF/m3 földgáz árral és 315 HUF/EUR árfolyammal számolva ez 0,254 EUR/m3. Figyelembe véve a biogáz tisztító berendezés beruházási és becsült üzemeltetési költségeit (0,27 EUR/m3) a Zalavíz Zrt-nek 0,52 EUR/m3 feletti árat kellene kapnia a szóban forgó évi 200.000 m3 biometán mennyiségre. A teljesség kedvéért még megjegyezzük, hogy a meglévő biogázüzem jelentős bővítésére nincsenek meg a lehetőségek: 

a fermentor (rothasztó) térfogat csak a tervezési határokig terhelhető,


 

94

az addicionálisan bevihető alapanyagok összetételét és minőségét illetően komoly technológiai korlátok vannak (gyakorlatilag csak folyékony halmazállapotban szivattyúzható anyagok jöhetnek számításba), a többlet alapanyag bevitelnek korlátot szabnak a víztisztítás szempontjai (többlet vízmennyiség, nitrogén- és foszforterhelés, kiegészítő üzemegységek elhelyezésére és új alapanyag tárolóterek kiépítésére nincs elegendő hely.

1.7.7.2. Kaposvár Üzemanyagként felhasználható biometán termelés lehetőségei a Kaposvári Cukorgyárban 2015. szeptember 30-án a Kaposvári Cukorgyár telephelyén tartott projektzáró rendezvényen adták át az új, 1 milliárd forintot meghaladó beruházást, az évente 10 millió m³ biogáz megtisztítására alkalmas biogáztisztító-állomást, amelyet az Agrana Csoporthoz tartozó Biogáz Fejlesztő Kft. valósított meg. A projekt költségvetésének felét, 503 450 000 forintot a KEOP 4.10.0/C/12 pályázatban elnyert EU-támogatás biztosította. A tisztítóblokk óránként 1.500 m³ nyers biogáz feldolgozására alkalmas, 52% metántartalommal és 6.500 csúcskihasználási óraszámmal számolva a várható éves biometán termelés 5,07 millió m3. Ez az ország első olyan üzeme, amely a földgázhálózathoz kapcsolódva, a hálózatban kötelező minőségi paramétereknek megfelelő gázt képes betáplálni. A gáztisztítás lényegi része a szén-dioxid membrános elválasztása a metántól, ezt megelőzően a nyers biogázt víztelenítik, kénmentesítik és a mechanikai szennyezőket kiszűrik. A több lépcsős technológiának köszönhetően a tisztított biogáz min. 98 % metántartalmú, amihez a megfelelő fűtőértékének beállítása érdekében szükséges lehet propán adagolása. Tekintettel arra, hogy a kaposvári üzem a biometánt a földgáz hálózatba táplálja be, megvan az elvi lehetőség a biometán elszállítására a földgáz cseppfolyósító üzembe (feltételezve, természetesen, hogy a cseppfolyósító csatlakoztatva lesz a földgázhálózathoz). A földgázrendszerbe bekerült biometán a földgáztól már nem különböztethető meg, így virtuális és nem fizikai tranzitról beszélünk. A Magyar Cukor üzemében termelt biometán a fentiek szerint elvben bevonható lenne megújuló üzemanyag szállítóként a PAN-LNG projektbe. A tényleges lehetőséget olyan jogi és gazdaságossági szempontok határozzák meg, amely csak a Magyar Cukor előtt ismertek. Kereskedelmi titoknak minősül az az információ, hogy a Magyar Cukor milyen időszakra és milyen feltételekkel szerződött külföldi partnerével a biometán virtuális átvételére (ami a gyakorlatban valószínűleg a biometán bizonylat értékesítését jelenti). A Magyar Cukor nyilvánvalóan csak olyan biometán mennyiségeket tud belföldön értékesíteni, amelyre még


95

nem vállalt külföldi értékesítési kötelezettséget. A többlet biogáz termeléshez az üzemnek kívülről kell feldolgozásra alkalmas alapanyagot beszereznie. A kaposvári biogáz üzem évi 35 millió m3 biogáz előállítására képes, amelynek meghatározó részét a kampányidőszakban termelik és használják fel (a technológia hőenergia igényének fedezésére). A helyszínen jelenleg közvetlenül felhasznált biogáz földgáz minőségre tisztításának és csővezetéki betáplálásának csak akkor lenne értelme, ha a cukorgyár hőenergia igényét más forrásból, alacsonyabb költséggel fedezni tudná, ami gyakorlatilag nem valósítható meg. Elméletileg elképzelhető lenne a biogáz termelés növelése a cukorrépa feldolgozási kampányidőszakon kívül is, ehhez azonban kívülről biztosítható alapanyagok csak a meglévő 1.500 m3/óra biogáz termelési szinthez elegendőek. Ilyen körülmények között a biogáz tisztító berendezés kapacitásának bővítésére szolgáló új beruházás nem lenne megalapozott. Az adott körülmények mellett a hazai üzemanyag piacon a kaposvári biogáz üzem biometán forrásként csak hosszabb távon, a megkötött külföldi biometán értékesítési szerződés(ek) lejárta után jöhet szóba, évi 5,82-5,87 millió m3 mennyiségben.


96

1.7.8. Új biogáz termelő kapacitások létrehozásának lehetőségei és feltételei

1.7.8.1. Depóniatelepek 2003. július 16-ig minden tagállamnak nemzeti stratégiát kellett kidolgoznia a hulladéklerakókba kerülő települési szilárd hulladék biológiailag lebontható szervesanyagtartalmának csökkentésére. Magyarországon ezt a stratégiát az Országos Hulladékgazdálkodási Terv tartalmazza. E stratégia megvalósítása révén az irányelv értelmében 2006. július 16-ig a hulladéklerakókba kerülő települési hulladék biológiailag lebontható hányadát az 1995-ben lerakott mennyiség 75 %tömeg-ra, 2009. július 16-ig 50 %tömeg-ra, 2016. július 16-ig %tömeg-ra kell csökkenteni. Azok a tagállamok, melyek a begyűjtött települési hulladékuk több mint 80 %-át hulladéklerakókban helyezik el, a fenti célkitűzések eléréséhez maximum 4 év haladékot kaphatnak (hazánk is ebbe a kategóriába tartozik). A hulladékgazdálkodási törvény (Hgt.) az előbbiekhez képest két évvel korábbi határidőket állapít meg. A települési szilárd hulladékban található biológiailag lebomló szerves anyag lerakását az 1995. évi szinthez képest csökkenteni kell: - 2004. július 1. napjáig 75 %-ra (max. 1,74 millió tonna rakható le) - 2007. július 1. napjáig 50 %-ra (max. 1,16 millió tonna rakható le) - 2014. július 1. napjáig 35 %-ra (max. 0,81 millió tonna rakható le). A települési hulladékok tekintetében a biológiai úton lebomló szerves hulladékok közül elsősorban a bio- és zöldhulladék (konyhai szerves hulladékok, kerti és közterületi növényi hulladékok), valamint a papír lerakását fokozatosan kell csökkenteni. Ezeknek a feladatoknak a teljesítése elsősorban a képződés helyén történő szelektív hulladékgyűjtés és a külön hulladékkezelés biztosításával érhető el. A kerti és közterületi hulladékokat, a konyhai szerves hulladékokat és a papírhulladékokat mezőgazdasági és kertészeti célokra célszerű felhasználni, biztosítva ezzel a növények számára értékes anyagoknak a természeti körforgásba való visszajuttatását. A lerakásra kerülő hulladékban a szerves anyagok arányának 75 %-ra való csökkentését a zöldhulladékok, élelmiszerhulladékok kezelésére alkalmas helyi és központi kezelőrendszerek együttes alkalmazása, valamint az előállított termék (pl. komposzt) saját felhasználása révén kell elérni. A kisebb települések, kisvárosok lakossági és közterületi zöldhulladékát zöldterületek, közterületek karbantartási céljaira célszerű felhasználni.


97

A hulladékgazdálkodási tervek jelentőségét az adja, hogy meghatározzák azokat a szakmai követelményeket, amelyeket a hulladékgazdálkodási beruházások elindítóinak figyelembe kell venniük. A tervek elfogadása után Magyarországon csak olyan hulladékgazdálkodási beruházások támogathatók, amelyek összhangban vannak a hulladékgazdálkodási tervekkel. Így a hulladékgazdálkodási tervezés egyfajta szakmai minőségbiztosítási funkciót lát el. Hulladékgazdálkodási rendszerek megvalósítása A korábbi lerakási gyakorlat alapvető megváltoztatására van szükség. A meglévő regionális gyűjtőkörű lerakók korszerűsítése – ahol lehetséges és szükséges – kell megtörténjen, illetve új – a régi, korszerűtlen, kis kapacitású lerakóhelyeket kiváltó – legalább 100 ezer főt kiszolgáló regionális lerakók létesítése révén 38-40 regionális lerakó működjön az országban. Ezzel párhuzamosan a korszerűtlen és/vagy gazdaságtalan lerakók bezárása és rekultiválása, szükség esetén kitermelése, felszámolása szükséges. Ugyanakkor biztosítani kell, hogy a lerakók begyűjtő körzetében komplex rendszerek alakuljanak ki, amelyek az elkülönített begyűjtési és lerakás csökkentési feladatokat is teljesítik. Célszerű a rekultivált területeket továbbra is hulladékkezelés céljára hasznosítani (hulladékudvar, komposztálótelep, válogatómű, építésihulladék-feldolgozó stb.). A regionális begyűjtő-szállító körzetek és a kapcsolódó kezelő létesítmények tervezését és rendszerbe állítását a területi hulladékgazdálkodási tervek keretén belül kell megvalósítani, meghatározva a rendszerhez tartozó településeket, a rendszerben alkalmazott begyűjtési módszereket és a létesítmények helyét. Gondoskodni kell arról, hogy a térségben található minden település része legyen a kezelési rendszernek. A hulladékok kezelési költségét – a szennyező fizet elv alapján – a hulladékot előállító – jelen esetben a lakosság – köteles finanszírozni, ennek értelmében a települési hulladékkezelési díj megállapítására vonatkozó jogszabály alapján az önkormányzatoknak meg kell határozniuk a hulladékbegyűjtés, -elszállítás lakossági díjtételét. Az alkalmazandó díjakat mérsékelheti, ha a gyártói felelősségre alapozott begyűjtési, visszavételi és hasznosítási kötelezettség teljesítéséért létrejövő koordináló szervezetekkel kötendő szerződés alapján a koordináló szervezet a begyűjtött hulladék mennyisége alapján finanszírozza az elkülönített gyűjtésből adódó többletköltségeket. A komplex rendszerek megvalósítása kettős célú: - megelőző jellegű (környezetszennyezés megelőzése) és - helyreállító jellegű (régi lerakók felszámolása és rekultivációja). A komplexen megvalósított rendszerek racionalizálják a hulladékgyűjtés korábbi rendszerét a gazdaságosabb üzemeltetés érekében. Jelentősen csökkentik a lerakásra kerülő hulladékok mennyiségét. A vegyesen gyűjtött hulladékhányad mechanikai-biológiai előkezelésre kerül, ezzel teljesíthető a Hgt. vonatkozó kötelezése, egyúttal az így kezelt hulladékból értékesíthető szilárd tüzelőanyag előállítása is lehetővé válik, így a lerakásra kerülő hulladék


98

mennyisége radikálisan csökken. Egy komplex átfogó hulladékgazdálkodási rendszer jellemzője, hogy egy földrajzilag összefüggő területen, a terület összes településeire kiterjedően oldja meg a hulladékgazdálkodás feladatát és azonos környezetvédelmi, műszaki szempontoknak megfelelően, egységes rendezési elvek szerint, azonos műszaki színvonalon oldja meg a területi egység hulladékgazdálkodását. A regionális hulladékgazdálkodási rendszerek kialakításának koncepciója A térségekre vonatkozóan is érvényesíteni kell az Európai Unió direktíváiban és a hazai törvényekben és jogszabályokban foglalt, a települési hulladékgazdálkodás koncepcióját, nevezetesen: A települési szilárdhulladék un. alacsony környezeti kockázatú kezelés megvalósítását, amelynek eredményeképpen a települési szilárdhulladék szelektív gyűjtési aránya a jelenlegi 3-6 %-ról 2008-tól 30-40 %-ra emelhető, biztosítható a hasznosítás regionális feltételrendszere, hatékonyan csökkenthető a hulladéklerakás környezeti kockázata a lerakásra kerülő települési szilárd maradék hulladékok mennyiségének, a szükséges lerakótérfogat csökkentésével és a hulladéklerakók legmegfelelőbb területekre való koncentrálással. A régi, nem megfelelő műszaki védelemmel üzemelő hulladéklerakók által okozott környezeti terhek megszüntetése, az önkormányzati tulajdonban lévő települési hulladéklerakók rekultiválása vagy felszámolása, a területek rehabilitációja. A térségi hulladékgazdálkodási rendszerek kialakítását különösen indokolja a lakosság jelenlegi és várhatóan fokozódó városi és a városok agglomerációs település-együttesében és vonzáskörzetében való koncentrálódása. A lakosság együttműködése nélkülözhetetlen a hulladékgazdálkodási rendszer fejlesztéséhez, amelyre számítani csak a folyamatos és közvetlen kapcsolattartás, tájékoztatás, PR-tevékenység mellett lehetséges. A jó gyakorlat tapasztalata többszörösen hasznosulhat egy regionális hulladékgazdálkodási projekt megvalósításában is. A regionális települési szilárd hulladékkezelő rendszerek részeként biztosítandók a szelektív gyűjtés és kezelés után fennmaradó hulladék ártalmatlanításához szükséges lerakó és energetikai hasznosítást megvalósító égető kapacitások. Korszerű regionális hulladékkezelő telepek létesítése Egy adott térségében megalakult önkormányzati társulásnak a működési terület földrajzi, gazdasági és társadalmi környezetéhez legjobban igazodóan – a kitűzött hulladékgazdálkodási célok elérésére és a környezetvédelmi normák teljesítésére,


99

optimálisan a haszonanyagok és a biohulladékok szelektív gyűjtését és a lerakásra kerülő hulladék ártalommentes elhelyezését kell megvalósítani. Ehhez hulladékgyűjtő szigeteket, hulladékudvarokat, átrakóállomás(oka)t és egy központi regionális telepen megvalósítandó haszonanyag-válogatóművet, mechanikai és biológia hulladékkezelési technológiákat, valamint korszerű és biztonságos hulladéklerakót kell kiépíteni, továbbá ennek működtetésére beszerezni a logisztikai és technológiai eszközöket, gépeket. A regionális lerakók rendszere elősegíti a gépesítettség fokozását, a lerakási technológia hatékonyabb és gazdaságosabb üzemeltetését, valamint – a helyi lehetőségek kihasználásával – a keletkező biogázok energetikai hasznosítását. Elősegíti továbbá a regionális lerakók mellett a komplex hulladékkezelési módszerek alkalmazását (zöld- és biohulladékok kapcsolt komposztálása, a szelektíven gyűjtött alkotók ipari hasznosításra történő előkészítése, az építési hulladékok hasznosítási célú előkezelése). A regionális lerakók építése szükségszerűen megköveteli a gyűjtési-szállítási rendszer változtatását (nagy teljesítményű tömörítős célgépek és átrakóállomások alkalmazása). Az új regionális lerakók 40 korszerű regionális létesítményből kiépült országos hálózata a meglévő, környezetszennyező lerakók döntő többségének bezárását, majd rekultiválását teszi szükségessé. Sajnos a hulladéklerakó támogatási program nem volt kellően előkészített, nem készültek térségi, országos hulladéklerakási koncepciók, melyek feladata lett volna a földrajzi elhelyezkedésre javaslatokat tenni. Ezért történhetett meg, hogy regionálisnak nevezett lerakók épültek egymástól 6 km-re. Eddig az országban 40 db regionális hulladéklerakó épült, szakértői vélemény szerint megyénként 3-4, országosan 60 lerakó építése lenne célszerű. A kommunális hulladékok lerakással történő ártalmatlanítása esetén:  az ártalmatlanítandó hulladék mennyisége csökkenthető;  rögzíthető, hogy további új hulladéklerakó építése kb. 10 éven belül nem szükséges;  a rendszer kialakítása során olyan előkezelő technológiákat kell működtetni, amelyekkel a hulladék további, elsősorban energetikai célú hasznosítása megoldható. A regionális hulladékgazdálkodási rendszer várható eredményei:  kevesebb hulladék kerül a lerakókban;  növekszik a felhasznált hulladékok mennyisége;  csökken az égetőkben ártalmatlanításra kerülő anyagmennyiség;  csökken a környezetterhelés és -igénybevétel;  hasznosítható hulladékok feldolgozása hatékonyabbá és szélesebbkörűvé válik;  a hulladékok illegális vagy szakszerűtlen elhelyezéséből származó környezetszennyezés csökken;  növekszik a környezettudatosság.


100

A hulladékkezelés korszerűsítése Célkitűzés a hulladék szelektív gyűjtési rendszerének alkalmazásával és a regionális hulladékkezelő telepeken a hulladék mechanikai-biológiai előkezelése eredményeként a lerakásra kerülő hulladék mennyiségének mintegy 30-35 %-ra történő csökkentése, valamint az előkezelt hulladék hasznosítása. A szelektíven gyűjtött csomagoló anyagok bálázásra kerülnek, majd ezt követően haszonanyagként visszaforgatódnak a nyersanyag-áramba. A komposztálható hulladékok gyors komposztálóműben átalakításra kerülnek, a képződött komposzt rekultivációs céllal kerül felhasználásra. A hulladékudvarokon a lakosságtól begyűjtött veszélyes hulladék anyagai a megfelelő átvételi engedélyekkel rendelkező ártalmatlanítóhoz kerülnek (veszélyes hulladéklerakó, égetőmű, újrahasznosító vállalatok). A vegyes kommunális és ipari intézményi hulladék mechanikai-biológiai előkezelésre kerül, ahol a kezelés után keletkező termék energetikai hasznosításra bálázóba, illetve a depóniatérre kerül. A nem hasznosítható hulladékok a lerakóba kerülnek. A Hgt. szerint új hulladéklerakó csak regionális célra épülhet, és minimum 100.000 lakos hulladékának ártalmatlanítását kell megoldania. A tervezett lerakó helyszínére vonatkozóan a megyei vagy regionális területfejlesztési koncepciónak, területi (regionális) hulladékgazdálkodási tervnek tartalmaznia kell, hogy ott valóban ilyen létesítmény üzemelését határozta el a régió közössége. Hulladéklerakót csak engedéllyel lehet létesíteni és működtetni. Az egyes hulladéktípusoknak a lerakóhelyen történő elhelyezéséért fizetendő árnak fedeznie kell a lerakó létesítéséből és működtetéséből származó költségeket, beleértve azt a garanciát is, mely a telep bezárásának és legalább 30 évig tartó utógondozásának becsült költségeit biztosítja. A korszerű követelményeket kielégítő, EU előírásoknak megfelelő lerakók kapacitása általában tovább bővíthető. Annak érdekében, hogy a hulladék hasznosítása az elérhető legnagyobb mértékben megvalósuljon és a már kiépült regionális lerakók kapacitása hosszú távon szolgálja a hulladékártalmatlanítást, célszerű a kapacitásokkal való jobb gazdálkodás megvalósítása oly módon, hogy a még hiányzó kezelő létesítmények megépítésével a hulladék nagyobb mennyisége hasznosításra kerüljön és így legyen biztosítva a lerakó hosszabb távú üzemelése. Ezért az eddig csak regionális lerakót működtető vállalkozások pótlólagos beruházásait célszerű támogatni (hulladék udvarok, gyűjtőpontok, komposztálók, válogatók stb.).


101

Mivel a jövőben a szerves hulladék szelektív gyűjtésének a növelése a cél így nem kerül ebből a hulladékból elegendő mennyiség lerakásra ahhoz, hogy megfelelő mennyiségű depóniagáz keletkezzen. Újonnan létesítendő hulladéklerakó telepen így jellemzően csak az egyébként is kötelező fáklya beépítésére kerül majd sor. Kisebb kapacitású CHP egységek telepítése még elképzelhető, de egy korszerű, nagy teljesítményű depóniagáztisztító berendezés beépítése valószínűleg már nem térülne meg.

13. ábra: Madridban a szeparált szerveshulladék thermofil környezetben, ezekben a hengerekben válik biogázzá mintegy 19 nap leforgása alatt

Tanulmányunk szempontjából tehát figyelmen kívül hagyhatjuk az új depóniatelepeket és vizsgálatunkat korlátozhatjuk a már megvalósított telepekre. A depóniagáz tisztítása (a széles határok között változó összetétel következtében) magasabb műszaki követelményeket támaszt, mint a szennyvíziszapot vagy mezőgazdasági tevékenységből származó alapanyagokat feldolgozó biogáz üzemek esetében. A biogáztisztítási technológiákat bemutató fejezetben azt állapítottuk meg, hogy a beruházás gazdaságossága és megvalósíthatósága az üzemméret növelésével érdemben javul, ez különösen igaz a depóniagáz tisztításánál. Ilyen megfontolásokból kiindulva 2 lehetőséget tanulmányoztunk ezekre készítettünk becsléseket és végeztünk számításokat, amelyeknek eredményét az 1.7.10.1. fejezet tartalmazza.


102

1.7.8.2. Szennyvíztisztító telepek Fontos hangsúlyozni, hogy a biogáz üzemek nem integrált részei a szennyvíztisztítási technológiának, mindössze a biológiai szennyvíztisztítás melléktermékének (a szennyvíziszapnak) kezelésére szolgálnak és ezért létesítésük, működtetésük – értelemszerűen – mindenkor alárendelt marad az alaptevékenységhez viszonyítva. A szennyvíziszap kezelésében az anaerob fermentációnak több más technológiával kell versenyeznie, a szennyvíztisztító üzemek tervezésénél a lehetőségek között a fermentáció mellett a víztelenítést, komposztálást, kémiai stabilizálást, lerakást, elöntözést, szárítást, égetést is vizsgálják. A víztelenítés (szűrés, centrifugálás) önmagában nem ad megoldást. A kémiai stabilizálás és az azt követő lerakás ma már – környezetvédelmi szempontból – nem elfogadott. A szárítás és égetés (az iszap magas víztartalmának következtében) magas költségekkel jár és ezért általában nem gazdaságos. Más a helyzet a komposztálással: az eljárás beruházási- és működési költségei lényegesen alacsonyabbak, mint az anaerob fermentáció esetében, a végtermék – minőségi komposzt – a minőségi követelmények teljesítése esetén – szántóföldön elhelyezhető. Fenti megfontolások alapján a szennyvíztisztító telepeket létesítő és üzemeltető társaságok tulajdonosai – jellemzően a települési önkormányzatok – tehát csak akkor létesítenek biogáz üzemeket a szennyvíziszap kezelésére, ha  erre (szankcionált) hatósági előírások köteleznek, vagy  az üzemek beruházási támogatásban részesülnek. Ilyen jellegű támogatást mindenekelőtt a megújuló energiahordozó (biogáz) termelése révén lehet igényelni. Megjegyezzük, hogy – amint a tapasztalatok mutatják – a villamosenergia kötelező átvétele és az ahhoz tartozó rögzített átvételi ár formájában nyújtott működési támogatás (a „zöldáram” jelenlegi árszintje mellett) önmagában nem jelent elegendő ösztönzést: a szennyvízgáz üzemek (1 kivételével) nem veszik igénybe ezt a támogatást.

Új szennyvíztelepi biogáz üzemek létesítésének lehetősége A települési szennyvizek mennyisége 2013-ban a Központi Statisztikai Hivatal (KSH) adatai szerint ( www.ksh.hu/xstadat/xstadat-eves/i_uw005.html) a következő volt: -

közüzemi szennyvízgyűjtő hálózaton összegyűjtött összes szennyvíz: ebből közüzemi szennyvíztelepre vezetett: nem közművel összegyűjtött háztartási szennyvíz: tisztított szennyvíz összesen: ebből biológiailag tisztított szennyvíz:

498.155.400 m3 483.192.500 m3 2.927.600 m3 485.073.700 m3 484.320.500 m3


103

A települési szennyvízből származó teljes szennyvíziszap szárazanyag tartalma 2013-ban 166.510 tonnát tett ki. (www.ksh.hu/docs/hun/eurostat_tablak/tabl/teu00030.html) Magyarország település szerkezete a Települési Szennyvíz Információs Rendszer (www.teszir.hu) szerint: 30. Táblázat: Magyarország településszerkezete

Település csoport <2.000 fő 2.000-10.000 fő 10.000-15.000 fő 15.000-150.000 fő >150.000 fő Összesen:

Település szám db. 2385 623 52 87 5 3152

Lakosszám [fő] 1.685.250 2.393.027 624.603 2.913.414 2.414.673 10.030.975

Lakosok aránya [%] 16,8 23,9 6,2 29,0 24,1 100.0

A település szerkezeti tábla alapján a szennyvíztelepi biogáz üzemek lehetséges és célszerű számát nehéz meghatározni. Egy másik, gyakorlatiasabb megközelítésben az ország nagyobb városainak listáját vesszük alapul. 31. Táblázat: Szennyvízgáz üzemek Magyarország városaiban

Sorszám

város

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21.

Budapest Debrecen Szeged Miskolc Pécs Győr Nyíregyháza Kecskemét Székesfehérvár Szombathely Szolnok Tatabánya Érd Kaposvár Sopron Veszprém Békéscsaba Zalaegerszeg Eger Nagykanizsa Dunaújváros

lakos szám 1.757.618 203.506 162.593 159.554 145.985 129.372 118.125 111.836 98.673 77.866 72.786 66.791 63.993 63.742 61.780 60.761 60.334 58.959 54.609 48.241 46.052

terület [km2] 525,09 461,66 281,00 236,66 162,77 174,62 274,54 322,57 170,89 97,50 187,24 91,42 60,54 113,59 169,01 126,90 193,93 102,41 92.21 148,40 52,67

biogáz üzemek száma 3 1 1 1 1 1 1 1 1 (üzemen kívül) 1 Ø 1 1 Ø (Cukorgyár) 1 1 1 1 Ø 1 Ø

1.7 LNG lehetséges hazai előállításának biogáz forrásai 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. 51. 52.

Hódmezővásárhely Dunakeszi Cegléd Salgótarján Baja Szigetszentmiklós Ózd Vác Szekszárd Mosonmagyaróvár Gödöllő Hajdúböszörmény Pápa Gyula Gyöngyös Kiskunfélegyháza Ajka Orosháza Esztergom Budaörs Szentes Kiskunhalas Kazincbarcika Jászberény Szentendre Siófok Hajdúszoboszló Nagykörös Tata Komló Sátoraljaújhely

44.795 41.846 35.885 35.811 35.718 35.656 33.493 33.169 33.032 32.752 32.720 31.224 31.190 30.658 30.109 29.153 28.487 28.356 28.102 28.045 27.898 27.741 27.487 26.372 25.542 25386 23.882 23.694 23.612 23.604 16.299

487,98 31,06 244,87 100,83 177,61 45,65 91,65 61,60 96,28 84,11 61,92 84,11 84,11 255,80 55,31 256,30 96,05 202,22 98,95 23,59 353,25 227,58 36,67 221,35 43,82 124,66 238,70 227,93 78,16 78.16

104 1 1 (csak hőhasznosítás) Ø Ø Ø Ø → Budapest Ø 1 (csak hőhasznosítás) Ø 1 1 (csak hőhasznosítás) Ø Ø Ø → K.-Maros Biofarm Kft. Ø 1 Ø 1 Ø Ø → Budapest Ø Ø (szolár szárítás) 1 (csak hőhasznosítás) Ø 1 (csak hőhasznosítás) 1 (üzemen kívül) Ø Ø → Konzervgyár (?) Ø → Tatabánya 1 (csak hőhasznosítás) 1 (csak hőhasznosítás)

A táblázatban az 50 ezernél kevesebb lakosú városok is szerepelnek olyan megfontolás alapján, hogy a szennyvíziszap kezelő berendezések agglomerációs központként működve gazdaságossá tehetők, különösen akkor, ha egyéb forrásokból származó szerves hulladékokat is fogadnak. A felsorolt 52 település közül 29-nek van saját szennyvíztelepi biogáz üzeme – ebből 2 jelenleg üzemen kívül van és csak nagyobb rekonstrukció után működtethető újból. 8 biogáz üzem a termelt szennyvízgázt csak hőenergia forrásként (fűtésre, meleg víz) előállítására használja.


105

6 településnek nincs szennyvíztelepi biogáz üzeme, de az ott keletkező szennyvíziszap – bizonyos feltételek teljesülése esetén – a közeli településeken működő ipari- vagy mezőgazdasági biogáz üzemekben anaerob fermentációval kezelhető. Az elemzésben szereplő települések közül 16 helyen egyáltalán nincs megoldva a szennyvíziszap anaerob fermentációja. (1 településen megvalósították az iszap szárítását, nem valószínű, hogy ezt üzemen kívül helyezik és beruháznak egy anaerob fermentációs berendezésbe.) A fenti levezetés következtetése az, hogy indokolt és szükséges lenne 15-20 új szennyvíztelepi biogáz üzem létesítése, amelyekben évente mintegy 400-600 TJ biogázt lehetne előállítani. A tanulmány tárgyát illető lényegi kérdés azonban az, hogy figyelembe vehetők-e ezek az új biogáz kapacitások biometán forrásként is, vagy – a működő szennyvíztelepi biogáz üzemek gyakorlatát követve – reálisabb célkitűzés a villamos- és hőenergia termelés a szennyvíztelep saját energiafogyasztásának (részbeni) kielégítésére. A válasz nem függetleníthető a biometán (mint közlekedési hajtóanyag) felhasználás remélhető jövőbeni támogatásától, amelyre a javasolt intézkedésekről szóló fejezetben térünk ki. Műszaki szempontból is megkérdőjelezhető az, hogy az új szennyvíztelepi biogáz üzemek várható teljesítményét figyelembe véve a legjobb műszaki megoldás-e a biogáztisztító és széndioxid leválasztó technológia telepítése, hiszen viszonylag kis biogáz kapacitásokról van szó. A gazdaságpolitikai- és műszaki megfontolások mellett fontosak a megtermelhető biometán önköltségére vonatkozó gazdaságossági számítások eredményei is. A potenciális új üzemek méretét 150-200 m3/óra nyers biogáz nagyságrendben feltételeztük (ez megfelelne például Szolnok, Eger, Dunaújváros, Cegléd adottságainak) és erre a méretre készítettük el a beruházási- és üzemeltetésiköltség számításokat. Az anaerob fermentációs üzem tekintetében a Flávy Kft kofermentációs technológiáját vettük alapul, a biogáztisztító üzemrészre vonatkozóan itt is a BiomethaneCalculator-t használtuk. A szennyvíztisztító telepi kofermentáció során az elsődleges cél a szennyvíztelepi iszap anaerob lebontással történő hasznosítása, ez határozza meg a rothasztási technológiát. A szennyvíztisztító telepi biogáz üzem teljesítménye növelhető szervesanyagban gazdag, biológiailag könnyen bontható anyagok, biohulladékok feldolgozásával. A szennyvíztisztítótelepi rothasztók általában anaerob mezofil fermentorok 15-25 napos tartózkodási idővel. Általában a műtárgyakat is az iszapok tartózkodási idő szükséglete alapján méretezik. A szennyvíztisztító telepi kofermentációhoz célszerű olyan anyagokat, biohulladékokat keresni, amelyek lebontási ideje közel azonos a szennyvíz iszapéval, lehetőleg magas szervesanyag tartalommal rendelkeznek, és nem tartalmaznak inhibitor jellegű, fermentációs folyamatot gátló anyagokat. Rothasztási technológiára nézve pedig a


106

megfelelő előkészítés után feladhatóak a rothasztókba. A biológiailag könnyen lebontható szerves anyagokban gazdag biohulladékok fogadásával a termelt biogáz mennyisége – a csak szennyvíziszapból elérhető szinthez viszonyítva – jelentősen megnövelhető. A Flávy Kft. által kidolgozott kofermentációs eljárás magában foglalja a biohulladékok fogadásától az előkészítésen át a pontos beadagolásig a komplett technológiai sort. A kofermentációs biogáz üzem eltér a hagyományos szennyvíziszap rothasztóktól abban is, hogy az alapanyag összetételnek megfelelően kialakított és hatékony keverő rendszerrel ellátott fermentorokat alkalmaz. A szerves anyagban gazdag, biológiailag lebontható hulladékok feldolgozásának és kezelésének ideális helye a kommunális szennyvíztisztító telep, minthogy:  rendelkezik nyers és biológiai fölös iszappal a beszállított hulladékok hígításához és keveréséhez (sok esetben a hulladékban lévő szervesanyag önmagában nem alkalmas rothasztásra, de összekeverve a szennyvíziszappal hasznosítható),  a nyers és biológiai fölös iszap tartalmazza az anaerob fermentációhoz szükséges mikroés nyomelemeket,  vagy már üzemeltet meglévő anaerob mezofil rothasztót (T=35-38oC), amely kofermentációs célra átalakítható, vagy egy új építésű anaerob mezofil kofermentációs célú rothasztó jól beiktatható a szennyvíztelepi iszapkezelési technológiába,  a keletkező iszapok kezelésre szükséges technológiák (iszapvíztelenítés, stabilizálás) működnek,  a hígításhoz, mosáshoz, tisztításhoz szükséges nagymennyiségű víz szűrt vagy biológiailag tisztított technológiai víz formájában biztosítható,  a telepi szennyvíz technológián belül a csurgalékvízek kezelése is megoldott,  a szakképzett kezelő személyzet számára nem jelent nehézséget a hulladékkezeléssel kapcsolatos munkálatok elvégzése,  ideális esetben a hulladékfogadó állomás szagtalanítása is könnyen megvalósítható. A keletkezett fermentációs maradék minősége és mennyisége gyakorlatilag változatlan marad, a kofermentáció megvalósítása nem igényel változtatást a folyadék fázisú maradék kezelését és elhelyezését illetően. Minta település iszap- és hulladék mennyiségei A minta település nagyságrendjét 80.000 fő nagyságban határoztuk meg (pl. Szombathely). Ilyen nagyságú város esetében a napi keletkező kommunális szennyvíz mennyisége mintegy 13 000 – 15 000 köbméter.


107

Szennyvíziszap mennyiségek Ilyen nagyságú település szennyvíziszap mennyisége, feltételezve, hogy a szennyvíztisztítási rendszer rendelkezik előülepítővel és hagyományos eleveniszapos szennyvíztisztítási technológiával. 32. Táblázat: Rothasztóba kerülő anyagösszetétel Rothasztóba kerülő anyagok Saját szennyvíz iszap, elősűrített kevert iszap, EWC 190805 Mennyiség (bruttó)

m3/d

230

Szárazanyag Összes szárazanyag

(%) (kg/d)

2,8 6 440

Víztartalom Szerves szárazanyag Bonthatóság

m3/d (%) (%) (kg/d) (t/év) (kg/d)

223 70 46 4 830 1 763 1 610

Összes szervesanyag Összes inert

Kofermentációs hulladék mennyiségek A megjelölt nagyságrendű városban és környezetében kiinduló feltételezésünk szerint a szennyvíztisztító telepi kofermetációhoz az alábbi mennyiségű és minőségű hulladékok beszállítása tervezhető: 33. Táblázat: Szennyvíztisztító üzemek lehetséges kofermentációs alapanyagösszetétele Rothasztóba kerülő anyagok

EWC kódjuk

Külső szennyvíz iszap

Húsipari szennyvíz

Húsipari maradék

ATEV

Éttermi hulladék

Cefremoslék

Lejárt szavatosságú élelmiszerek

190805

020201

020203

020202

200108

020704

020304

Mennyiség (bruttó)

3

m /d

5,05

11,8

2,05

5

5,05

2,6

2,1

Szárazanyag

(%)

17,6

5

15

20

15

20

10

Összes szárazanyag

(kg/d)

889

590

307,5

1 000

758

520

210

Víztartalom

m3/d

4,2

11,2

7

4

4,3

2,1

1,9

Szerves szárazanyag

(%)

65

80

80

90

80

60

80

Bonthatóság

(%)

40

60

60

85

80

60

80

Összes szervesanyag

(kg/d)

578

472

246

900

606

312

168

(t/év)

211

173

89

329

221

114

61

Összes inert

(kg/d)

311

118

61,5

100

152

208

42


108

Minta település iszap- és hulladék mennyiségeiből termelhető biogáz mennyiség és minőség A minta település ko-fermentációs rendszerében éves átlagban az biogáz mennyiség állítható elő. 34. Táblázat: Minta település szennyvíziszap rothasztójában termelhető biogáz mennyiség Hulladék Mennyiség Biogáz kihozatal 3 [bruttó, m /nap] [Nm3/nap] Saját iszap

230,00

1.999

Külső szennyvíz iszap

5,00

208

Húsipari szennyvíz

11,80

254

Húsipari maradék

2,05

133

ATEV

5,00

689

Éttermi hulladékok

5,00

436

Cefremoslék

2,60

168

Lejárt szavatosságú élelmiszerek

2,10

121

263,55

4.008

Összesen

Forrás: Flávy Kft. Megjegyzésként, a különböző hulladékok esetén az alábbi feltételezésekkel éltünk:

-

külső szennyvíz minősége: 17 % DS, 65 % VS, 40 % bonthatóság; húsipari szennyvíz: 5 % DS, 80 % VS, 60 % bonthatóság; húsipari maradék: 15 % DS, 80 % VS, 60 % bonthatóság; ATEV: 20 % DS, 90 % VS, 80 % bonthatóság; éttermi hulladék: 15 % DS, 80 % VS, 80 % bonthatóság; cefremoslék: 20 % DS, 60 % VS, 60 % bonthatóság; lejárt szavatosságú élelmiszerek: 10 % DS, 80 % VS, 80 % bonthatóság.

A minta település ko-fermentációs rendszerében termelt biogáz éves átlagban kb. 60-65 %ban tartalmaz metánt. A rendszer elemei – műszaki tartalom A minta település szennyvíztisztító telepén a hatékony iszap és biohulladék rothasztás érdekében az alábbi kialakítás javasolt. Szennyvízvonal: feltételeztük, hogy a meglévő rendszerben módosítás, bontás nem szükséges. Iszapvonal rothasztási technológiával:  Iszap sűrítés  Rothasztó műtárgyak - nagyterhelésű, fűtött egylépcsős mezofil rothasztási technológia, - a rothasztók kialakítása: hengeres, felül lapos, fix tetős kialakítású,


   



109

- hőszigetelt vasbeton szerkezetű műtárgy, - a rothasztó térfogata V = 5 000 m3 - a rothasztóba az iszap feladása és betáplálás kvázi folyamatos - a megfelelő fűtési hatásfok érdekében iszaprecirkulációt biztosítása Külső hőntartó recirkulációs rendszer: cső-a-csőben hőcserélős rendszerrel Rothasztó keverője: függőleges tengelyű propeller keverés Kigázosító műtárgy Biogáz rendszer - biogáz kondicionálás mosással - biogáz kondenzvíz leválasztása - vas-klorid adagoló rendszer a biogáz kéntartalmának csökkentésére - membrános biogáz tároló - kompresszoros nyomásfokozás - biometán előállító egység (aminos mosás) - földgáz hálózatba történő betáplálás - folyamatos online kapcsolattal rendelkező mérőkonténer - propán adagoló állomás - földgáz és biogáz égőfejjel szerelt kazán - biogáz fáklya Iszap-, hulladékfogadó-, előkészítő és feladó rendszer - gépesített hulladék fogadó állomás, mely elvégzi a darabolás, pépesítés, feltárás feladatát, Q = 30 T/h - homogenizáló rendszer fűtéssel, V = 70 m3 - pasztörizáló rendszer V = 10 m3

Iszapvíztelenítés: a meglévő rendszert teljes cseréje, vagy részleges felújítása és egy újabb nagyobb teljesítményű gépegység beüzemelése. Iszapvonal: feltételeztük, hogy a meglévő rendszerben módosítás, bontás nem szükséges, kivétel a fentiekben leírt ko-fermentációs rothasztási- és biogáz technológia meglévő rendszerbe iktatása. Iszaphaszosítás: feltételeztük, hogy a meglévő iszaphasznosítási mód megváltoztatása nem szükséges. Csurgalékvíz kezelés: feltételeztük, hogy kialakítása nem szükséges. Költségek A minta település szennyvíztisztító telepén a 4. pontban meghatározott műszaki tartalom beruházási- és üzemeltetési költségeit az alábbiakban részletezzük. Beruházási költségek A minta település szennyvíztisztító telepén a fent részletezett műszaki tartalom mellett a beruházási költségek az alábbiak szerint alakulnak:


110

35. Táblázat: Minta település szennyvíziszap rothasztójának beruházási költségei Beruházási költség Rendszer elem [EUR] Szennyvíztisztítási vonal 0 Iszapvonal rothasztási technológiával 2.187.300 Biogáz rendszer 298.400 Hulladék fogadás 355.600 Egyéb rendszerek (udvartér, erősáramú rendszerek, folyamatirányítás, tereprendezés, 943.700 kiviteli tervezés) Összesen: Forrás: Flávy Kft.

3.785.000

Indokolt a szennyvíz tisztítási vonal beruházási költségeit figyelmen kívül hagyni, minthogy ezek függetlenek attól, hogy az iszap kezelésére/hasznosítására épül-e biogáz üzem. 36. Táblázat: Minta település szennyvíziszap rothasztójának üzemeltetési költségei Rendszer elem Villamos energia Hőenergia Vegyszer fogyasztás (FeCl3, Polielektrolit) Karbantartások, kis javítások Személyi költségek Hulladékfogadás során keletkező inert anyagok elszállítási és elhelyezési költsége Többlet iszap elszállítási és elhelyezési költségek Összesen Forrás: Flávy Kft.

Üzemeltetési költség EUR 33.000 32.000 24.000 45.000 0 4.000 0 138.000

A rendszer megfelelő üzemeltetése során kétféle vegyszerre van szükség. Az egyik a vasklorid, amely a rothasztóban keletkező biogáz kén-hidrogén tartalmának csökkentése miatt kell adagolni. A magas kén-hidrogén tartalom káros a gázmotorok üzemére. A másik vegyszer a polielektrolit a fölös iszap gépi sűrítése során kerül felhasználása az iszap kondicionálása céljából. A karbantartások, kisebb javítások soron a gépészeti berendezések kopóalkatrész cseréi és olajcsere költségei szerepelnek. A rothasztó és hulladékfogadó rendszer üzemeltetéshez nem szükséges a meglévő üzemeltetői létszám bővítése, mivel a rendszerek teljesen automatizáltak, csak felügyeletet igényelnek, és csak a hulladék fogadásnál szükséges a kezelő jelenléte. A fogadható hulladék


111

mennyiségéből adódó hulladékfogadási gyakoriság nem teszi szükségessé a kezelő személyzet növelését. Figyelembevettük a hulladékfogadás során keletkező inert anyagokat, amelyek rácsszemétként helyezendők el. Ilyen anyag keletkezik a csomagoló anyagokból pl. fólia, műanyag dobozok, stb. A telepre azonban jellemzően konyhai és csomagolás nélküli hulladék beszállítása tervezett, ezért csak minimális inert anyag keletkezésével számoltunk. A rothasztás során az iszap mennyiség csökken, mivel a szervesanyag biogázzá alakul át. Így a víztelenítés után az iszap mennyisége kevesebb lesz. Mivel az átalakított rothasztás során a szervesanyag lebomlása nagyobb hatásfokkal megy végbe, ezért az eredeti állapothoz viszonyítva is kevesebb lesz a rothasztott és így a víztelenített iszap mennyisége is. Azonban a hulladékfogadás (más szennyvíztisztító telepek iszapja és könnyen bontható szerves anyagok) miatt a mennyiség ezzel egyidejűleg megnövekszik. A két mennyiség eredőjét nullának vettük. Így a kalkuláció során nem számoltunk az iszap mennyiségének csökkenésével és az ebből eredő megtakarításból. Az iszap minősége, mivel eddig is rothasztási technológia üzemelt szignifikánsan nem fog változni, ezért a meglévő iszaphasznosítási mód (komposztálás) továbbra is alkalmazható. A beszállított iszapok és biohulladékok kapcsán úgynevezett hulladék-átvételi és hasznosítási díjjal az un. „kapupénzzel” nem számoltunk. A gyakorlat szerint a legjellemzőbb, hogy a szennyvíztisztító telepi ko-fermentáció esetén is a hulladék tulajdonosa az anyagokat térítésmentesen leszállítja és átadja energiatermelés céljára. Egyes esetekben a biohulladék kezelésért a piaci viszonyok függvényében lehet díjat kérni és szedni, más különös anyagok esetében (pl. ATEV anyagok) a szennyvíztisztító telepi ko-fermentáció üzemeltetője/tulajdonosa kénytelen fizetni. A „kapupénzek” eredője általában a gyakorlatban nulla vagy csak elenyésző mértékben növeli a bevételt, a számítás során ezt a költség/bevétel tételt indokolt nullának vettük.

1.7.8.3. Mezőgazdasági és élelmiszeripari vállalkozások Első lépésben becslést készítettünk arról, hogy mekkora a biogáz/biometán termelési potenciál Magyarországon mezőgazdasági alapanyagokból. A biogáz termelésre felhasználható alapanyagokat 5 csoportra osztottuk: a) b) c) d) e)

Hagyományos szántóföldi növények energetikai célra Másodvetések (többlet területigény nem jelentkezik) Szántóföldi melléktermékek (pl. kukoricaszár, borsószalma) Zöld területek gondozásából származó biomassza (fű, széna) Állati trágya (hígtrágya, almos trágya)


112

1.7.8.3.1. Hagyományos szántóföldi növények energetikai célra A biogáz üzemek számára fő terményként elsősorban silókukorica és cukorcirok, valamint cukorrépa/takarmányrépa jöhet számításba. A biogáz potenciál becsléséhez a rendelkezésre álló összes szántóterületből (4,520,000 hektár) indulunk ki és azt vizsgáltuk, hogy mekkora biogáz termelés lenne lehetséges a szántóföld meghatározott százalékán: 37. Táblázat: Biogáz potenciál elsődleges energianövényekből

Szántóterület részarány

Biogáz célra használt

Metán potenciál*

Metán potenciál**

[%] [Ha] [1000 m3/év] [PJ/év] 1,0 45.200 159.131 6,33 3,0 135.600 477.394 18,98 5,0 226.000 795.657 31,63 7,0 316.400 1.113.920 44,28 10,0 452.000 1.591.315 63,25 * 35 tonna/hektár zöldmassza hozammal számolva, térfogat 0°C, 1,023 bar mellett ** 39,75 MJ/m3 felső fűtőértékkel számolva 1.7.8.3.2. Másodvetések Az alábbi táblázatban bemutatjuk azokat a növényeket, amelyek másodvetésként biogáz alapanyagként szolgálhatnak. Az ezekből számított átlagos szárazanyag- és szerves szárazanyag tartalom értékeket használtuk a számításokban: 38. Táblázat: Biogáz termelésre alkalmas másodvetések, Forrás: Első Magyar Biogáz és Szolár Kft. Latin név DM oDM Metán Metán Metán Hozam Metán 3 3 [%] [%] [%] [m /t [m /t [t/ha] [ezer oDM] FM] m3/ha] Helianthus annuus 20 88 55 300 52.8 20 1,056 Secale cereale 25 88 54 325 71.5 25 1,788 Sinapis alba

18

84

56

315

47.6

17

810

Hordeum vulgare

34

93

53

280

88.5

17

1,505

Secale cereale Triticum x Secale Raphanus salivus Phacelia tanacetifolia Átlag

25 28 15 11

92 93 90 90

53 53 52 55

285 280 330 300

65.6 72.9 44.6 29.7

25 22 35 40

1,639 1,604 1,559 1,188

22

90

25

1,394

ahol: DM – dry matter content – szárazanyag tartalom oDM – organic dry matter content – szerves szárazanyag tartalom FM – fresh mass – friss zöld massza


113

A biogáz potenciál becsléséhez itt is a rendelkezésre álló összes szántóterületből indultunk ki és azt vizsgáltuk, hogy mekkora biogáz termelés lenne lehetséges a szántóföld meghatározott százalékán. Hangsúlyozni szükséges, hogy a másodvetéssel (nevéből fakadóan) ugyanabban az évben betakarítanak más, fővetésű növényt, ezért a másodvetésnek nincs külön területigénye. Következésképpen, a becslés alapja nem a területigény, hanem annak feltételezése, hogy a növénytermesztéssel foglalkozók a rendelkezésre álló szántóterület milyen hányadán valósítanának meg másodvetést abban az esetben, ha ez gazdaságos volna. 39. Táblázat: Biogáz potenciál másodvetésekből

Szántóterület Részarány [%]

Biogáz célra használt [ha]

Metán potenciál [1000 m3/év]

Metán potenciál [PJ/év]*

1,0

45.200

62.988

2,50

2,5

113.000

157.470

6,26

5,0 226.000 314.941 12,52 7,5 339.000 472.411 18,78 10,0 452.000 629.882 25,04 3 * térfogat 0°C, 1,023 bar mellett, 39,75 MJ/m felső fűtőértékkel számolva

1.7.8.3.3. Szántóföldi melléktermékek A szántóföldi melléktermékek mennyiségét illetően Dr. Tóth Péter, Dr. Bulla Miklós, Dr. Nagy Géza cikkét vettük alapul, amely az Energetika folyóiratban 2011-ben jelent meg. A hasznosítási részarányok feltételezésénél abból indultunk ki, hogy a biogáz célú hasznosítás a kukoricaszár esetében a legkézenfekvőbb, ezért ennél az anyagnál magasabb hasznosítási részarányt feltételeztünk, mint a gabonaszalma vagy a repceszalma esetében. A táblázatban megnevezett anyagokon túlmenően ebbe a kategóriába tartozik még például a borsószár, a csemegekukorica feldolgozásából származó maradék és sok más hasonló növényi eredetű anyag. 40.Táblázat: Biogáz potenciál növénytermesztési melléktermékekből

Termény Gabonaszalma Kukoricaszár Napraforgószár Repceszalma Összesen

Technikai potenciál [Millió m3/év] 1.687 1.964 428 48 4.127

Technikai potenciál [PJ/év] 67,05 78,06 17,01 1,90 164,03

Hasznosítható részarány [%] 12,0 25,0 2,0 10,0

Fenntartható metántermelés [PJ/év] 8,05 19,52 0,34 0,19 28,11


114

1.7.8.3.4. Zöld területek gondozásából származó biomassza Ide tartozik a természetvédelmi területekről, parkokról, gátak felületéről, útmenti felületekről, temetőkből, sportpályákról (benne golfpályákról) és hasonló helyekről betakarítható fű, széna. A friss zöld anyag tekintetében átlagosan hektáronkénti 20 tonna hozammal, 20% szárazanyag-, illetve 93% szerves szárazanyag tartalommal számolva hektáronként 1.960 m3 metánhozam érhető el. 41.Táblázat: Biogáz termelés zöld területek gondozásából

Gázhozam Zöld massza hozam Szárazanyag tartalom Szerves szárazanyag tartalom Biogáz hozam

Egység to/ha % %

Mennyiség 20,0 35,0 93,0

m3/to oDM

580,0

%

52,0

m3/to oDM

301,6

Metán tartalom Metán hozam Metán hozam

3

m /ha

1.960,0

A potenciál becslését itt is terület arányosan közelítettük meg. 42.Táblázat: Biogáz termelés zöld területek gondozásából

Hasznosított terület Metán potenciál Metán potenciál 3 [ha] [1000 m /év] [PJ/év]* 10.000 19.600 0,78 20.000 39.200 1,56 30.000 58.800 2,34 40.000 78.400 3,12 50.000 98.000 3,90 3 * térfogat 0°C, 1,023 bar mellett, 39,75 MJ/m felső fűtőértékkel számolva

1.7.8.3.5. Állati trágya A technikai potenciál hasznosítási mértékét az egyes állatfajták esetében eltérően becsültük.


115

43.Táblázat: Biogáz potenciál állati trágyákból

Állomány

Metán Metán Hasznosított Fenntartható potenciál potenciál részarány metántermelés [db] [1000 [PJ/év] [%] [PJ/év]* 3 m /év] Szarvasmarha 733.000 550.000 21,86 35,0 7,65 Sertés 2.900.000 67.000 2,66 20,0 0,53 Baromfi 38.300.000 45.000 1,79 40,0 0,72 Összesen 662.000 26,31 8,90 3 * térfogat 0°C, 1,023 bar mellett, 39,75 MJ/m felső fűtőértékkel számolva 

  

Egyedszám

A hasznosítási részarány becslésénél a következő szempontokat vettük figyelembe:bármennyire is kívánatos lenne klimavédelmi szempontból, a hasznosítás nem lehet teljes körű, mert a kisebb állattartó telepeken képződő trágya mennyiségek nem teszik lehetővé biogáz üzem telepítését, a szarvasmarha tenyésztésben az almos trágya részaránya magasabb, mint a sertéstelepek esetében, a hígtrágya összevonása egy biogáz üzembe több állattartó telepről – a magas fajlagos szállítási költségek miatt – általában nem célszerű, a baromfitrágya – a magas szárazanyag tartalom révén – nagyobb távolságokra, akár 25 km-re is, szállítható.

A potenciál összegzésénél 3 változatot alakítottunk ki: alsó, közepes és felső. Az alsó változatban a primer energianövényeket csak a szántóterület 1%-án, a másodvetéseket pedig a szántóterület 2%-án vettük figyelembe, minden egyéb alapanyag hulladék, vagy melléktermék jellegű. A mezőgazdasági melléktermék kategóriában az alsó változatban csak a kukoricaszár feldolgozásával számoltunk, mégpedig a potenciál 10%-ával. A közepes változat a primer energianövények tekintetében a szántóterület 3%-ának, a másodvetéseket illetően pedig a szántóterület 5%-ának hasznosításán alapul. A mezőgazdasági melléktermék kategóriában a kimutatott hasznosítható potenciál 1/3-át vettük figyelembe. A felső változat még mindig nem a maximumot tartalmazza, itt a primer energianövények biogáz célú termesztésére a szántóterület 5%-át, a másodvetéseket pedig a szántóterület 7,5%-át vettük alapul, a mezőgazdasági melléktermék kategóriában a kimutatott hasznosítható potenciál fele szerepel a számításban.


116

44.Táblázat: Biogáz termelési potenciál a mezőgazdaságban

Energianövények

PJ/év

Potenciál Alsó Közepes 6,33 18,98

Másodvetések Melléktermékek Zöld terület Trágya

PJ/év PJ/év PJ/év PJ/év

6,26 7,81 0,78 8,90

12,52 9,37 2,34 8,90

18,78 14,06 3,90 8,90

Összesen

PJ/év

30,07

52,10

77,26

Felső 31,63

Hangsúlyozni szükséges, hogy a fent kimutatott potenciál a környezetvédelmi szempontok alapján, hosszútávon fenntartható biogáz termelés kereteit adja meg. A mezőgazdasághoz kapcsolódó biogáz és biometán termelés határait nyilvánvalóan nem a technikai potenciál és a fenntarthatóság, hanem a gazdaságosság szabja meg (amelyet a gazdaságpolitikai prioritások a támogatási rendszereken keresztül döntően befolyásolnak. Figyelembe véve a biogáz tisztítási (széndioxid leválasztási) technológiák elemzéséből levonható következtetéseket a mezőgazdasági biogáz üzemek tekintetében 2 üzemmérettel számoltunk:  500 m3/óra nyers biogáz,  1.000 m3/óra nyers biogáz. Mindkét üzemmérethez 3 különböző alapanyag összetételt rendeltünk, az így kialakított 6 változat számítási részleteit a 4. és 5. Mellékletek tartalmazzák. A 6 változat az átlagos alapanyag költségek tekintetében az alábbi táblázatban bemutatott összesített eredményeket adta. Az alacsony költségszintű változatokban primer energianövények feldolgozása egyáltalán nem szerepel, a magas költségszint már primer energianövények feldolgozását is magában foglalja. 45.Táblázat: Alapanyag összetétel szerint számított változatok új mezőgazdasági biometán üzemekre

Változat

Költségszint

A

Biogáz [m3/óra] 1.000

Átlagos

Alapanyag költség [EUR/GJ] 5,47

B C D E F

1.000 1.000 500 500 500

Alacsony Magas Átlagos Alacsony Magas

4,16 6,23 5,48 3,37 6,10


117

Az átlagos alapanyag költségszint az 1.000 és az 500 m3/óra üzemméretek esetében gyakorlatilag azonos, minthogy a az egyes alapanyag féleségek egymáshoz viszonyított részaránya receptúrákban azonos. A kisebb üzemméret esetében az alacsony költségű alapanyagok (elsősorban trágyák) részaránya magasabb lehet, mint a nagyobb üzemméretnél, ez indokolja azt, hogy a különbség (3,37 m3/óra – 4,16 m3/óra) jelentős. Ugyanez a hatás már nem figyelhető meg a magas költségszint kategóriában, mert az alacsony költségű alapanyagok kedvező részaránya a méret növekedés miatt nem tartható fenn. A 6 mezőgazdasági biogáz üzem változat műszaki koncepcióját és beruházási költségbecslését a Biogáz Unió Zrt. cégtől kapott adatok alapján készítettük. A Biogáz Unió Zrt. piacvezető Magyarországon a mezőgazdasági biogáz üzemek területén. A cég saját mérnök- és szerelőcsapattal rendelkezik, innovatív fejlesztési tevékenysége révén komplett technológiát tud kínálni, megvalósítja egyes technológiai egységek magyarországi gyártását saját gyártmánytervek alapján, így a hazai hozzáadott érték magasabb, mint a hasonló tevékenységet folytató többi cég esetében. A Biogáz Unió Zrt. végigkíséri az egész projektet az ügyfél egyedi igényeinek figyelembevételével a tervezés-engedélyezéstől kezdve a kivitelezésen és közvetlenül utána a használatba vételi engedélyezésen keresztül az üzem szervizelése és biológiai felügyeletéig. A különböző méretű és adottságú biogáz üzemek helyszínrajzait a 6. Melléklet tartalmazza. A 6 változat beruházási költségbecslése EUR-ban a következő: 46.Táblázat: Új mezőgazdasági biogáz üzemek beruházási költségei, Forrás: Biogáz Unió Zrt. A B C D E

F

Építés

1.800.000

1.676.190

1.800.000

1.498.413

1.431.746

1.552.381

Gépészet

1.387.302

1.387.302

1.387.302

1.149.206

1.149.206

1.149.206

Csővezetékek

241.270

241.270

241.270

200.000

200.000

200.000

Irányítástechnika

282.540

282.540

282.540

228.571

228.571

228.571

Energiaellátás

260.317

260.317

260.317

225.397

225.397

225.397

Higienizálás

403.175

403.175

339.683

339.683

339.683

292.063

Egyéb*

437.460

425.079

431.111

364.127

357.460

364.762

4.812.063

4.675.873

4.742.222

4.005.397

3.932.063

4.012.381

Összesen

Egyéb tételek: telek, projektfejlesztés, engedélyezés, tereprendezés, kerítés, őrzés-védelem, biztosítás, A fenti táblázatban szereplő költségelemek részletezésé: Építés: - Előtároló és fermentorok alapozás és vasbeton munkái - Silótér: saválló aszfalt + előregyártott betonelemek

1.7 LNG lehetséges hazai előállításának biogáz forrásai - Szeparált anyag tér: saválló aszfalt + előregyártott betonelemek - Üzem körüli aszfalt út - Földmedrű bélelt laguna (HDPE vagy Firestone) - Földmedrű bélelt tüzivíztározó - Gépészeti egységek vb alapjai és aknái - Biofilter - Mérlegkonténer (Szoc. helyiség) - Kerékmosó Gépészet: - Hídmérleg - Aktív szenes szűrő - Gázfáklya - Fermentorok gépészete, gáztároló kupolák - Szivattyúház gépészete - Pneumatikus és kézi tolózárak - Hőközpont - Szilárd alapanyag adagoló - Szeparátorállomás - Laguna gépészet Csővezetékek: - Szubsztrátum vezetékek (PVC, KPE) - Fűtési vezetékek (rozsdamentes acél) - Gázvezetékek (rozsdamentes, KPE) - Csurgalékaknák vezetékei Irányítástechnika: - Vezérlőszekrény - Szoftver - Gyengeáram kábelezés, műszerezés - Tűzjelző rendszer Energiaellátás: - Biogázkazán (olaj és biogáz égőfejjel), gázsűrítő és gázhűtő - Fogyasztói transzformátorállomás, csatlakozóvezeték - Erősáramú kábelezés Higienizáló: - Könnyűszerkezetes vagy konténeres épület - Daráló fogadógarattal - Szivattyú - Higienizáló tartályok keverőkkel - Műszerek, irányítástechnika, áramellátás

118


119

1.7.9. Villamos energiát termelő hazai biogáz üzemek átállítása biometán termelésre 1.7.9.1. Villamos áramot termelő depóniatelep átállítása biometán termelésre A KÁT rendszerben villamos áramot termelő depóniagáz hasznosító létesítmények átállítását biometán termelésre csak egyedi esetekben tartjuk elképzelhetőnek. A legfontosabb akadályok a következők:  a depóniagáz földgáz minőségre tisztítása műszakilag nehezen (és csak jelentős többletköltségekkel) megoldható feladat: problémát jelent a mennyiség és az összetétel gyakori, rendszertelen változása,  depóniagáz tisztító üzem telepítése kis méretben (a fent jelzett nehézségek figyelembe vételével) nem lehet gazdaságos,  a depóniagáz mennyiségének jövőbeni alakulása bizonytalan, így a tisztító üzem beruházás finanszírozása nehezen oldható meg. A jelenleg villamos áramot termelő depóniatelepek közül 1 helyen, Tatabányán látunk olyan depóniagáz mennyiséget, amelynél a tisztító üzem beépítése megfontolható, mégpedig olyan időponttól, amikor vagy megszűnik a KÁT jogosultság, vagy a gázmotor cseréje szükségfessé válik. A Tatabányán telepíthető depóniagáz alapú biometán várható önköltségére vonatkozó kalkuláció kiinduló pontja a biogáz használati értékének kiszámítása a KÁT árbevétel alapján. A biogáz használati értékére vonatkozó számítást a 47.Táblázat tartalmazza. 47.Táblázat: Depóniagáz használati értéke KÁT alapú villamosenergia termelésnél Tétel Egység Névleges villamos kapacitás MWel Éves üzemóra szám (100%-ra számolva) Éves bruttó áramtermelés MWh Saját fogyasztás + veszteség % Éves nettó áramtermelés MWh Villamos áram KÁT átlagos árbevétel HUF/kWh HUF/EUR árfolyam HUF/EUR Villamos áram KÁT átlagos árbevétel EUR/MWh Gázmotor beszerzés EUR/kW EUR/év Gázmotor tőkeköltség (8 év, 8,24%)* Gázmotor karbantartás Gázmotor karbantartás Villamos energia árbevétel

EUR/MWh EUR/év EUR/év

Mennyiség 1,0 7.500,0 7.500,0 10,0 6.750,0 31,0 315,0 98,4 800,0 108.240,0 12,0 90.000,0 664.285,7

1.7 LNG lehetséges hazai előállításának biogáz forrásai Áramtermelés költségei Villamos energia nettó jövedelem Biogáz metántartalom Biogáz alsó fűtőérték Átalakítási hatásfok Fajlagos villamos áram termelés

120

EUR/év EUR/év % kWh/Nm3 % kWh áram/kWh biogas m3

Biogáz éves felhasználás Zöld villamos áram fajlagos (egységnyi biogázra eső) jövedelme

EUR/m

3

198.240,0 466.045,7 55 5,47 40 2,189 3.426.222 0,136

*Megjegyzés: A tőkeköltséget a “Javaslat a magyarországi KÁT – Kötelező Átvételi Tarifa – rendszer Green-X alapú átalakítására 2011-12 évre” című PYLON Kft tanulmány levezetését elfogadva 8,24% értékben állítottuk be a számításokba, amely 1,6 (magyarországi megújuló energia) ágazati béta értéket tartalmaz. A beruházási összeget a gázmotor esetében 8 éves időszakra osztottuk el. A depóniatelepek esetében a kapcsoltan termelt hőenergia helyi hasznosítására általában nincs lehetőség, ezért ezt figyelmen kívül hagytuk. A depóniagázban lévő széndioxid leválasztására a membrános technológiát vettük figyelembe. A membránok előtt a gázt kénteleníteni és szárítani kell, valamint több lépcsőben, adszorpciós tornyokban meg kell tisztítani a szennyező komponensektől (sziloxánok, halogének, stb.). A beruházási- és üzemköltségek tekintetében a BiomethaneCalculator adatait adaptáltuk olyan módon, hogy azokat – a depóniagáz sajátosságait figyelembe véve – 30 %-al megemeltük. A depóniagázból Tatabányán (vagy hasonló adottságú más depóniatelepen) villamos energia helyett előállítható biometán önköltségének becslését a 48.Táblázat foglalja össze. 48.Táblázat: Biometán termelése depóniagázból villamos energia helyett Tétel Egység Technológia: membrán

3

Mennyiség

m depóniagáz/óra

500,0

Beruházás (benne gázátadó állomás) Tőkeköltség (10 év, 8,24%)* Üzemköltség Vegyszerek Biogáz számított értéke

ezer EUR ezer EUR/év ezer EUR/év ezer EUR/év EUR/m3

2.160,6 233,9 370,5 80,0 0,136

Biogáz Összesen Biometán termelés

ezer EUR/év ezer EUR/év ezer m3/év

466,0 1.150,5 1.865,6

Biometán égéshője (felső fűtőérték)

MJ/m3

39,75

Biometán önköltség

EUR/GJ

15,52


121

Megjegyzés: A tőkeköltséget a “Javaslat a magyarországi KÁT – Kötelező Átvételi Tarifa – rendszer Green-X alapú átalakítására 2011-12 évre” című PYLON Kft tanulmány levezetését elfogadva 8,24% értékben állítottuk be a számításokba, amely 1,6 (magyarországi megújuló energia) ágazati béta értéket tartalmaz. A beruházási összeget 10 éves időszakra osztottuk el.

1.7.9.2. Működő szennyvíztelepi biogáz üzemek átállítása villamosenergia termelésről biometán termelésre Tekintettel arra, hogy a szennyvíztisztító telepeken lehetőség van mind a kapcsoltan termelt villamos-, mind a hőenergia hasznosítására, a helyi kogenerációra alapozott decentralizált energiaellátás leállítása és az átváltás biometán termelésre nem valószínű. Ennek ellenére elvégeztük a számításokat arra vonatkozóan, hogy milyen biometán önköltség adódna abból, ha  részben kiesne a helyi villamos- és hőenergia termelés és  a biogáz egy részét földgáz minőségre tisztítanák. Abból indultunk ki, hogy a biogáz egy részének biometán termelésre történő felhasználása csak a kifejezetten nagy kapacitású szennyvíztelepeken (Dél-Pest, Észak-Pest, Csepel, Debrecen) képzelhető el, ezért 2 változatban, 1,0 és 2,0 MW elektromos teljesítménnyel számoltunk. A biometán termelésre felhasználható biogáz használati értékének kiszámításánál 30 HUF/kWh villamos energia, illetve 80 HUF/m3 földgáz árat vettünk alapul. 49.Táblázat: Biogáz használati értéke termelés meglévő szennyvíztelepen Tétel Egység Mennyiség Névleges villamos kapacitás MWel 1,0 2,0 Éves üzemóra szám (100%-ra számolva) 8.000,0 8.000,0 Éves bruttó áramtermelés MWh 8.000,0 16.000,0 Saját fogyasztás + veszteség % 10,0 10,0 Éves nettó áramtermelés MWh 7,200,0 14.400,0 Villamos áram használati értéke HUF/kWh 31,0 31,0 Villamos áram használati értéke EUR/MWh 98,4 98,4 Villamos áram használati értéke EUR/év 708.571,0 1.417.143,0 Áramtermelés költségei EUR/év 204.400,0 322.750,0 Villamos energia nettó értéke EUR/év 504.171,0 1.094,393,0 Hőenergia értékesítés MWh 5.500,0 11.000,0 Hőenergia értéke EUR/év 137,500,0 275.000,0 Biogázból termelt energia értéke EUR/év 641.671,0 1.369.393,0 3 Éves biogáz termelés m 3.350.000 6.700.000 Energiatermelés fajlagos (egségnyi biogáz mennyiségre számított) értéke

EUR/m3

0,192

0,204


122

A szennyvíztelepi biogáz üzemek és a későbbiekben bemutatott mezőgazdasági biogáz üzemekre vonatkozó számításokban van egy lényeges különbség: a szennyvíztelepeken a villamos árammal kapcsoltan termelt hőenergia (technológiai célokra) hasznosul; ezzel szemben a mezőgazdaságba illesztett telephelyeken általában nincs lehetőség a többlet hőenergia értékesítésére. 50.Táblázat: Biometán termelés villamos energia helyett meglévő szennyvíztelepen Tétel Egység Mennyiség m3 biogáz/óra

450,0

900,0

ezer EUR

1.727,0

2.579,0

Tőkeköltség*

ezer EUR/év

183,5

274,0

Üzemköltség

ezer EUR/év

296,0

533,0

Vegyszerek Biogáz számított értéke

ezer EUR/év EUR/m3

14,0 0,192

27,0 0,204



643,0 1.136,5 1.989,9

1.368,1 2.202,1 3.979,8


MJ/m3

39,75

39,75

Biometán önköltség

EUR/GJ

14,37

13,92

Technológia: aminos abszorpció Beruházás (benne gázátadó állomás)

*Megjegyzés: A tőkeköltséget a “Javaslat a magyarországi KÁT – Kötelező Átvételi Tarifa – rendszer Green-X alapú átalakítására 2011-12 évre” című PYLON Kft tanulmány levezetését elfogadva 8,24% értékben állítottuk be a számításokba, amely 1,6 (magyarországi megújuló energia) ágazati béta értéket tartalmaz. A beruházási összeget 10 éves időszakra osztottuk el.

1.7.9.3. Működő mezőgazdasági biogáz üzemek átállítása villamosenergia termelésről biometán termelésre Egy helyi kapcsolt villamos- és hőenergia termelésre tervezett biogáz üzem átállítása biometán előállítására értelemszerűen csak akkor fontolható meg, ha a beépített fermentációs kapacitásnak megfelelő mennyiségben áll alapanyag áll rendelkezésre. Az átállás biometán termelésre elsősorban a következő többlet beruházásokat igényli:  biogáz tisztító üzemcsoport (benne kéntelenítés, széndioxid leválasztás, stb.)  biometán csővezetéki betáplálásához szükséges rendszer (mennyiségi mérés, minőség-ellenőrzés, nyomásfokozás, szükség esetén propán adagolás a fűtőérték növelésére, szagosítás).


123

14. ábra: biogázüzem Szarvason

A beruházási költségek BiomethaneCalculator számításához membrános széndioxid leválasztási technológiát választottuk, amely min. 99,0 % metántartalmat biztosít. Hangsúlyozzuk, hogy a BiomethaneCalculator nem aktuális kereskedelmi ajánlatokon alapszik, ezért csak tájékoztató jellegű adatforrásként kezelhető. 10 éves amortizációval és 8,24% tőkeköltséggel számoltunk. A biogáz értékét a Magyar Biogáz Egyesület piaci információi alapján 0,2 EUR/m3 szinten vettük figyelembe. 51.Táblázat: Mezőgazdasági biogáz üzemek átállítása villamos energiáról biometán termelésre Tétel Egység Mennyiség m3 biogáz/óra

260,0

450,0

700,0

ezer EUR

1.211,0

1.662,0

2.175,0

Tőkeköltség (10 év, 8,24%) Üzemköltség Vegyszerek Biogáz önköltsége

ezer EUR/év ezer EUR/év ezer EUR/év EUR/m3

131,1 184,0 8,0 0,20

179,9 285,0 14,0 0,20

235,4 415,0 21,0 0,20



426,7 749,9 1.119,3

711,1 1.190,2 1.865,6

1.066,7 1.738,3 2.798,4


MJ/m3

39,75

39,75

39,75

Biometán számított ára

EUR/GJ

16,85

16,05

15,63

Technológia: membrán Beruházás (benne gázátadó állomás)


124

Megjegyzés: a biogáz iparban alkalmazott gyakorlatnak megfelelően: a m 3 térfogat 0 °C hőmérsékleten és 1,0325 bar nyomáson értendő. Az alábbi grafikon szemlélteti azt a tényt, hogy a biogáz tisztító üzem kapacitásának növelésével – a hatékonyság javulása révén – a termelt biometán önköltségében nő a biogáz és csökken a tisztítás költségeinek részaránya. 19.Grafikon: Biometán önköltség tényezők részarányának változása az üzemmérettel


125

1.7.10. Biometán önköltség kalkulációk új üzemekben 1.7.10.1. Depóniatelepek Pusztazámor A pusztazámori lerakó az ország legnagyobb regionális hulladékkezelő központja. A 2000 nyarán végzett próbaüzem óta a hulladéklerakás folyamatosan történik. Itt helyezik el a főváros és néhány környező település hulladékának egy részét. A lerakó megfelel a hazai jogszabályi előírásoknak és az Európai Unió szigorú környezetvédelmi normáinak.

15. ábra: a hulladéklerakó I. ütem

Néhány adat a hulladékkezelőről: - Területe 90,7 ha, melyet 4500 m kerítés vesz körül. - A lerakótér területe összesen 55 ha (I., II., III. ütem) - A lerakómedence teljes térfogata 20,3 millió m3 - A beszállítható laza hulladék mennyisége 66 millió m3 - A hulladékdomb legnagyobb magassága 55 méter lehet - Üzemelési idő várhatóan 48 év - Keletkező depóniagáz 8 millió m3/év (becslés)


126

16. ábra: a lerakó első ütemének vázlata (1. csurgalékvíz medence, 2. nyomásfokozó konténer, 3. ipari víztermelő kutak, 4. depóniagáz telep)

A lerakót a környező településektől 3-5 km-re alakították ki. A telephez kiépítették a teljes közműhálózatot (ivóvízvezeték, elektromos távvezeték, telefon). A lerakó megközelítésére közvetlen kapcsolatot építettek ki az M7-es autópályával, így a hulladék szállítása nem zavarja a környező települések lakosságát. A területről eltávolították, és a közelben felhalmozták a termőtalaj réteget, melyet majd a rekultivációhoz használnak fel. A fejlesztés nem valósult meg maradéktalan eredménnyel, így a lehetséges depónia gázhozamra vonatkozóan mindössze becslések állnak rendelkezésre, kedvező és kedvezőtlen gázhozam görbével becsülve az adatokat a 17. ábrán. Az összegyűjtött gázmennyiség hasznosítására két 1 MW teljesítményű generátor került beruházásra. Az ábrából láthatóan jelentős szabadon hasznosítható gázkapacitás áll rendelkezésre.


127

17. ábra: becsült depóniagáz hozam I.ütem

A lerakótér fenéksíkját ezután ferde bevágással alakították ki. A kitermelt anyagból építették a lerakóteret körülvevő szorítótöltést, melyet folyamatosan magasítanak majd a feltöltés ütemében. A belső teret két osztótöltéssel négy részre (szektorokra) választottak el.

18 ábra: Pusztazámor, a 4. szektor még üres (Megfigyelhető a szigetelés és a gázgyűjtő kutak.)

A lerakót biztonságos műszaki védelemmel látták el. A szennyező anyagok a talajba és a felszín alatti vizekbe szivárgását a kettős szigetelőréteg akadályozza meg. Az első réteg az 50 cm-es alacsony vízáteresztő képességű ásványi réteg. E fölött helyezkedik el a második réteg, a 2,5 mm vastagságú polietilén szigetelőlemez, mely alá 10x10 méteres hálóban érzékelő hálózatot építettek ki. Az első ütem esetében ez mintegy 1.000 db érzékelőt jelent. Ezek jelzik az esetleges lemezsérüléseket. Ezután a lemezszigetelésre geotextilia védőréteg került, melyre 50 cm vastag durva homokból szivárgó réteget terítettek. 60 méterenként osztályozott kavicsból kiépített szívótestekbe csurgalékvíz gyűjtő dréncsöveket telepítettek, melyek a gravitációsan összegyűjtött vizet a szorítótöltés külső oldalán kialakított csurgalékvíz-gyűjtő csatornán át a 30 000 m3-es csurgalékvíz gyűjtő medencébe vezetik. A lerakótelep felszíni vizeinek valamint a háttérvizek elvezetésére 250 m hosszú burkolt elvezető árkot építettek. Az elvezető vizeit befogadó Kerekdombi árkon mederfelújítást végeztek és új átereszeket hoztak létre.


128

A hulladékból keletkező gázok elvezetésére 25 db alsó elszívású deponiagáz-gyűjtő kutat építettek, páronként önálló kivezetéssel és szabályozási lehetőséggel. A lerakót az uralkodó széliránnyal ellentétes oldalon védőhálóval vették körül, mely megakadályozza a hulladék szél által történő széthordását. Kiépítették a telep fogadóterminálját és a működtetést kiszolgáló létesítményeket. (Irányítóépület, hídmérlegek, szociális és irodai épület, alvállalkozói épület, építmény fenntartási épület, raktár és kazánház, PB-gáz tartálytelep, gépjármű karbantartó, üzemanyagtöltő állomás, jármű- és munkagépmosók, tűzi- és iparivíz tároló, meteorológiai állomás, infrastrukturális és közműhálózatok, monitoring rendszer, automatikus beléptető és nyilvántartórendszer.) A depóniatelepen évi kb. 40 millió m3 depóniagáz kerül összegyűjtésre melynek körülbelül a 50-60%-a hasznosított kogenerációs erőműben (2x1MW). A maradék szabad kapacítást fel lehetne üzemanyag célra használni, bio LNG előállítására és mivel földrajzilag közel van az M1-M7-M0-ás autópályákhoz így logisztikailag is megfelelő helyen van.

19. ábra: Pusztazámor, becsült depóniagáz hozam

Kriogén technológia alkalmazása Pusztazámorban Az LNG iránti igény várható jelentős növekedése előtérbe helyezte a kriogén technológiára vonatkozó fejlesztéseket, minthogy így egy folyamatban lehet megvalósítani a nyers biogáz tisztítását és cseppfolyósítását. Különösen vonzó lehet ez az eljárás olyan helyeken, ahol a nyers biogáz sziloxánokat (és egyéb nem kívánatos összetevőket) is tartalmaz vagy tartalmazhat, ezek biztonságos és teljes eltávolítása a többlépcsős, fokozatos kifagyasztással garantáltan megvalósul. A kriogén technológia előnyei közé tartozik az is, hogy mellékterméke az ipari felhasználásra alkalmas minőségű cseppfolyósított széndioxid 99,9% tisztasággal.


129

A szakirodalom számos információt tartalmaz a kriogén technológia fejlesztése során tapasztalt múltbeli nehézségekről és kudarcokról. A közelmúltban viszont áttörésről számolt be a Cryo Pur vállalkozás, amelyben több tekintélyes francia vállalat és szervezet (köztük az ENGIE) is részt vesz. A 2001-ben elkezdett kutatások és fejlesztések eredményeként, a BioGNVAL project keretében, a valentoni szennyvíztisztító telepen 2014-ben üzembe helyezték a 120 m3 nyers biogáz /óra kapacitású demonstrációs üzemet, amely 2015 évben folyamatosan, eredményesen működött. A demonstrációs üzemre alapozva a Cryo Pur cég 70-2.000 m3 nyers biogáz /óra tartományban ajánlja komplett berendezések szállítását az alábbi mutatók mellett:  víz, kénhidrogén, illékony szerves vegyületek, oxigén, nitrogén, sziloxánok, halogének teljes eltávolítása,  cseppfolyósított metán koncentrációja 99,4% (max. 0,6% széndioxid tartalom),  cseppfolyósított széndioxid koncentrációja 99,9%,  0,5 kWh/ m3 nyers biogáz nagyságrendű villamosenergia fogyasztás abban az esetben, ha a cseppfolyósított biometánt -120 °C hőmérsékleten és 15 bar nyomáson adják ki (-160 °C biometán hőmérséklet is lehetséges, de a villamosenergia fogyasztásra nincs adat). Szakirodalmi információk, tapasztalati adatok és kereskedelmi ajánlatok hiányában csak megközelítő becslést tudunk arra adni, hogy mekkora lenne a biometán önköltsége depóniatelepen ahol,  kiépített depóniagáz kinyerő rendszer áll rendelkezése,  depóniagáz hasznosítás nincs, a gázt fáklyán égetik el,  a depóniagáz nulla értéken számítható. Piaci információnk van arról, hogy egy 500 Nm3/óra nyers biogáz kapacitású komplett Cryo Pur üzem ajánlati ára 2,9 millió EUR. Teljes beruházási költségként ezt 50 %-kal növeltük meg tekintettel az egyéb, kiegészítő tételekre (mint tárolótartályok, villamos energia és vízellátás, stb.). A tőkeköltséget 10 éves megtérüléssel, évi 8,24 % megtérülési mutatóval számoltuk. A villamosenergia fogyasztást 50 % tartalékkal vettük figyelembe (a Cryo Pur prospektusban szereplő 0,5 kWh/m3 nyers biogáz értéket megemelve), a villamos energia árát 0,1 EUR/kWh szinten tételeztük fel. Az eredményeket a 42. Táblázat foglalja össze. 52.Táblázat: Cryo Pur kriogén technológia költségbecslése Egység m3/év Depóniagáz Metántartalom Beruházás Tőkeköltség Villamos energia

% EUR EUR/év EUR/év

Mennyiség 4.000.000 55 4.350.000 470.844 260.000

Megjegyzés

10 év, 8,24%/év 0,1 EUR/KWh

1.7 LNG lehetséges hazai előállításának biogáz forrásai Karbantartás Depóniagáz kinyerés Egyéb működési költségek Összesen Metántermelés Biometán számított ára

EUR/év EUR/év

217.500 200.000

EUR/év EUR/év m3/év

50.000 1.198.344 2.178.000

EUR/GJ EUR/kg

13,842 0,782

130 beruházás 5%-a 0,05 EUR/m3 becslés 99% kihozatal

A fenti számokhoz három lényeges megjegyzés tartozik: a) A számítás csak egy durva becslésként kezelhető, mivel nem tételes kalkulációkon alapszik. b) A megközelítés óvatos, a gyakorlatban ennél jobb mutatók várhatók, különösen az üzemméret növelése esetén (a Cryo Pur által jelenleg szállított legnagyobb üzemméret - 2.000 Nm3/óra nyers biogáz – is megvalósítható lenne). c) A Cryo Pur nem az egyetlen potenciális technológia szállító depóniagáz tisztítására, a gyakorlatban a versenyeztetés során feltehetően kedvezőbb bekerülési költségek is elérhetők.

1.7.10.2. Szennyvíztisztító üzemek Az 1.7.8.2. pont alatt részletezett feltételezések mellett a minta település új szennyvíziszap rothasztójában termelt biogáz, illetve biometán önköltsége az alábbiak szerint várható: 53.Táblázat: Biometán termelés önköltsége minta település új szennyvíziszap rothasztójában Egység Mennyiség Beruházás EUR 3.785.000 Tőkeköltségek (12 év, 6,23%) EUR/év 335.067 Üzemeltetési költségek EUR/év 138.000 Biogáz termelés költsége EUR/év 473.067 3 Biogáz mennyiség m /év 1.336.000 Biogáz önköltség

EUR/m3 biogáz

0,354

Biogáz önköltség

3

EUR/m metán

0,571

3

EUR/m metán

0,301

Biometán önköltség összesen

3

EUR/m metán

0,872

Biometán önköltség összesen Biometán mennyiség

EUR/GJ m3/év

21,932 824.200

Biometán számított ára

EUR/GJ

15,52

Biogáz tisztítás

*Megjegyzés: A tőkeköltséget a “Javaslat a magyarországi KÁT – Kötelező Átvételi Tarifa – rendszer Green-X alapú átalakítására 2011-12 évre” című PYLON Kft tanulmány levezetését elfogadva 6,23% értékben állítottuk be a számításokba, amely 1,6 (magyarországi megújuló energia) ágazati béta értéket tartalmaz. A beruházási összeget 12 éves időszakra osztottuk el.


131

1.7.10.3. Mezőgazdasági alapanyagokat feldolgozó biogáz üzemek Az önköltség számításokat a 1.7.2. alfejezetben (5. Táblázat) bemutatott 6 változatra készítettük el. A biogáz üzemek beruházási kalkulációi azt mutatják, hogy a fajlagos (10 éves metántermelésre) számított beruházási költségek jelentős mértékben függnek az üzemmérettől. Az 1.000 m3/óra nyers biogáz kapacitású mérettartományban a fajlagos beruházási költségek 0,110-0,113 EUR/m3/10 év határok között vannak, ezzel szemben a kisebb, 500 m3/óra nyers biogáz méretben elérik a 0,184-0,187 EUR/m3/10 év értéket. Meg kell jegyeznünk, hogy a szóban forgó biogáz üzem méretek meghaladják a legtöbb Magyarországon eddig megépített mezőgazdasági biogáz üzem kapacitását. A gyakorlatban 1.000 m3/óra nyers biogáz kapacitás csak jelentős méretű mezőgazdasági vállalkozásba integráltan valósítható meg. Az alkalmazott feltételezések (alapanyag összetételek, alapanyag költségek, beruházási- és üzemeltetési költségek) mellett a biogáz termelés önköltsége az alábbi fő elemekből tevődik össze EUR-ban: 54.Táblázat: Biogáz termelés számított önköltsége új mezőgazdasági biogáz üzemekben A B C D E

F

Tőkeköltség

520.858

506.116

513.298

433.544

425.607

434.300

Karbantartás

144.362

140.276

142.267

120.162

117.962

120.371

Munkabér

76.190

76.190

76.190

76.190

76.190

76.190

Energia

76.190

76.190

76.190

47.619

47.619

47.619

Maradék kihordás Egyéb*

86.349

86.032

86.825

43.333

40.794

43.810

15.873

15.873

15.873

12.698

12.698

12.698

928.000

705.000

1.050.200

466.500

287.000

516.400

1.847.823

1.605.678

1.960.844

1.200.047

1.007.870

1.251.389

Alapanyag Összesen

*Egyéb: biztosítás, könyvelés, bankköltség stb. (a biztosítás a beruházási költség, a bankköltség a forgalom függvénye. A tőkeköltséget a “Javaslat a magyarországi KÁT – Kötelező Átvételi Tarifa – rendszer GreenX alapú átalakítására 2011-12 évre” című PYLON Kft tanulmány levezetését elfogadva 8,24% értékben állítottuk be a számításokba, amely 1,6 (magyarországi megújuló energia) ágazati béta értéket tartalmaz. A beruházási összeget 10 éves időszakra osztottuk el. Az egyszerűség érdekében nem számoltunk helyi villamosenergia termeléssel (a termelt biogáz egy részének felhasználásával). A villamos energia ellátás költségét 0,1 EUR/kWh, míg a hőenergia költségét 0,025 EUR/kWh értéken vettük figyelembe. Ez az egyszerűsítés nincs


132

hatással az eredményekre, minthogy a 0,1 EUR/kWh villamos energia érték megfelel a jelenleg érvényes KÁT-nak. Fentiekből a következő biogáz termelési önköltségek adódnak: 55.Táblázat: Biogáz termelés önköltsége új mezőgazdasági biogáz üzemekben A B C D Biogáz

ezer m

Biogáz

3

E

F

8.029,8

8.028,6

8.032,7

4.027,2

4.029,1

4.024,0

HUF/m3

72,5

63,0

76,9

93,9

78,8

98,0

Metán*

ezer m3

4.268,8

4.268,2

4.243,6

2.140,8

2.141,8

2.130,2

Metán*

HUF/m3

136,4

118,5

145,6

176,6

148,2

185,0

Metán*

EUR/GJ

10,9

9,5

11,6

14,1

11,8

14,8

Metán* - metántartalom a nyers biogázban A vizsgált 6 változat átlagában a biogáz önköltsége 73,7 HUF/m3, a benne lévő metánra számolva ez 138,8 HUF/m3. A nyers biogáz tisztítására vonatkozó beruházási- és üzemeltetési költségek számításához az aminos mosás technológiát választottuk, kiindulva abból, hogy ez adja a legmagasabb metán tartalmat (99,5%) és a legkisebb metán veszteséget (a metán kihozatal 99,6%). Amint a biogáz tisztítási/széndioxid leválasztási technológiák bemutatásánál erre rámutattunk, a tisztítási (upgrading) technológia megválasztásának nincs meghatározó hatása a gazdaságossági számításokra, minthogy a különböző korszerű technológiák a szóban forgó üzemméret tartományban (500-1.000 m3 nyers biogáz/óra) közel azonos mutatókkal rendelkeznek. A biogáz önköltségét a fent ismertetett számításoknak megfelelően állítottuk be. 56.Táblázat: Biometán termelés költségei új mezőgazdasági üzemekben A B C D Beruházás

E

F

2.740.500

2.740.500

2.740.500

1.811.400

1.811.400

1.811.400

Tőkeköltség

296.632

296.632

296.632

196.066

196.066

196.066

Működési költségek Vegyszerek

583.900

583.900

583.900

583.900

583.900

583.900

30.000

30.000

30.000

30.000

30.000

30.000

Biogáz

1.847.823

1.605.678

1.960.844

1.200.047

1.007.870

1.251.389

Egyéb

137.918

125.811

143.569

86.631

77.022

89.198

2.896.272

2.642.021

3.014.945

2.096.644

1.894.858

2.150.553

Összesen

Egyéb: 5%, biztosítás, könyvelés, stb.


133

57.Táblázat: Biometán termelés számított önköltsége új mezőgazdasági üzemekben A B C D E

F

Biometán

ezer m3

4.252

4.251

4.227

2.132

2.133

2.122

Biometán

HUF/m3

214,6

195,8

224,7

268,8

238,8

278,1

Biometán

EUR/m3

0,681

0,621

0,713

0,853

0,758

0,883

Biometán

EUR/GJ

16,6

15,1

17,4

21,0

18,6

21,7

A biometán termelés költségeinek megoszlását a fő kategóriák (tőkeköltség, működési költségek, alapanyagok) között az alábbi grafikon (20.Grafikon) szemlélteti (értékek EUR/GJban). 20.Grafikon: Biometán termelés költségeinek megoszlása

A fő önköltség elemek százalékos megoszlásának vizsgálata (21.Grafikon) arra mutat rá, hogy 2 tényezőnek van meghatározó jelentősége:  

alapanyag összetétel – alapanyag költségek, üzemméret.

1.7 LNG lehetséges hazai előállításának biogáz forrásai 21.Grafikon: Biometán termelés költségeinek százalékos megoszlása

A költségeket érdemes másik 3 tényezőre bontani (22.Grafikon):   

Az alapanyagok részaránya 18-36 % határok között változik, A biogáz termelés részaránya 32-44 % között a legmagasabb, A biogáz részaránya tisztítás 34-40 % tartományban van.

22.Grafikon: Biometán önköltség összetevői

134


135

58.Táblázat: Biometán termelés költségelemei a számított változatokban

A

B

C

D

E

F

Alapanyagok

32,0%

26,7%

34,8%

25,6%

17,7%

27,6%

Biogáz termelés

31,5%

33,8%

29,9%

40,1%

44,3%

39,0%

Biogáz tisztítás

36,5%

39,5%

35,2%

34,3%

37,9%

33,5%

1.7.10.4. Összesítés A 23.Grafikonon összesítettük a biometán termelés önköltségére vonatkozó számítások eredményeit. Az Ábra szemlélteti az alábbi összefüggéseket: 

 

működő biogáz üzemek átállítása villamosenergia termelésről biometán termelésre – minden egyéb, a tanulmányban részletezett feltétel teljesülése esetén – alacsonyabb biometán önköltséget eredményezhet, mint a zöldmezős új beruházások; az üzemméret növekedésével a biometán önköltség lényegesen csökken; az anaerob fermentáció során feldolgozott alapanyagok beszerzési költségei meghatározó jelentőséggel bírnak a biometán önköltsége szempontjából.

23.Grafikon: Biometán önköltség a különböző változatokban, EUR/GJ-ban


136

1.7.11. Megvalósításra alkalmas projektek 1.7.11.1. Rövidtávon 1.7.11.1.1. Biometán termelés depóniatelepeken kriogén technológiával Amint azt az 1.7.8.1. alfejezetben részleteztük, 2 nagy depóniatelepen célszerű lenne nagy kapacitású biometán termelés megvalósítása korszerű kriogán technológiával, amelynek révén magas tisztaságú cseppfolyós metánt és cseppfolyós széndioxidot lehet előállítani. 3.000 m3/óra depóniagáz feldolgozási kapacitással évi mintegy 9.000 tonna bio-LNG, míg 2.000 m3/óra depóniagáz feldolgozási kapacitással évi mintegy 6.000 tonna bio-LNG termelése érhető el. Számításaink szerint ez a forrás adja a legalacsonyabb biometán önköltséget (45. Táblázat). 1.7.11.1.2. Szennyvíztelepi biogáz üzemek átállítása villamosenergia termelésről biometán termelésre Amint arra rámutattunk a szennyvíztisztító termelt biogáz a helyszínen, a kapcsolt villamosés hőenergia termelésen keresztül jól hasznosul. A szennyvíztelepeken létesített biogáz üzemek vonatkozásában minden esetben felmerül az a kérdés, hogy célszerű, illetve indokolható-e az energia (villamos energia, biometán) termelés külső fogyasztók számára a magas helyi energiaigények kielégítésének terhére. Mindazonáltal a villamosenergia árának vérható csökkenésre révén vonzóvá válhat a nagy telepeken (Észak-Pest és Csepel) termelt biogáz egy részének földgáz minőségre tisztítása és így telepenként és évenként 2-4 millió m3 biometán előállítása. (Lásd 1.7.6.3.). A vonatkozó számítások eredménye szerint (36. Táblázat) az így termelt biometán önköltsége – az egyéb alternatívákhoz képest – kedvező.

1.7.11.2. Középtávon 1.7.11.2.1. Kaposvári biometán termelés hazai felhasználása A Magyar Cukor Zrt. kaposvári biogáz üzeme biometán forrásként csak hosszabb távon, a megkötött külföldi biometán értékesítési szerződés(ek) lejárta után tudna évi 5,82-5,87 millió m3 mennyiséget a hazai üzemanyag piacon értékesíteni.


137

1.7.11.2.2. Mezőgazdasági biogáz üzemek átállítása villamosenergia termelésről biometán termelésre (Nyírbátor példáján) Közép- és hosszútávon a hazai biometán termelésben részt vehetnek azok a mezőgazdasági biogáz üzemek is, amelyek – a KÁT támogatás lejárta után – villamos energia helyett a biometánt tekintik célterméknek. Számos alapfeltétele van azonban annak, hogy egy jelenleg működő mezőgazdasági biogáz üzem megbízható és versenyképes biometán termelővé váljon:   

 

az anaerob fermentációs blokk eredményes, szakszerű üzemeltetése (évi 8.000 csúcskihasználási óraszám elérése), megfelelő biogáz termelési szint a biogáztisztító üzem gazdaságos méretének eléréséhez, biztosított alapanyag ellátás, elsősorban alacsony költségekkel beszerezhető szubsztrátumokkal (trágyák, állati eredetű hulladékok, növénytermesztési és élelmiszeripari hulladékok), földgáz vezetéki betáplálás műszaki lehetősége és elfogadható költségszintje, pénzügyi stabilitás, hitelképesség.

Indokolt elvárás, hogy a biogáz-biometán üzemcsoport saját energia fogyasztását megújuló forrásból (és nem fosszilis energiahordozókkal) fedezze. Ez a legegyszerűbben úgy érhető el, hogy továbbra is működtetnek egy vagy két gázmotort, mégpedig olyan teljesítménnyel, amely megfelel az üzemcsoport villamos- és hőenergia igényének. Fenti szempontok együttes figyelembe vételeután csak alig néhány meglévő biogázüzem jöhet számításba, közülük is elsősorban az ország első korszerű biogáz üzeme Nyírbátorban. Egy megközelítő számítással kíséreljük meg megbecsülni, hogy milyen önköltséggel lehetne előállítani biometánt Nyírbátorban a villamos energiatermelés nagyobb részének részleges helyettesítésével. A számításban abból indulunk ki, hogy az 1.685 m3/óra biogáz termelés az alábbiak szerint oszlik meg:  

1.300 m3/óra tisztításra (biometán termelésre), 385 m3/óra 0,8 MW kapcsolt villamos- és hőenergia termelésre.

A biogáz 55%-os metántartalmát feltételezve évi 5,72 millió m3 99%-os metán tartalmú terméket lehetne előállítani a következő becsült költségekkel: 59.Táblázat: Mezőgazdasági biogáz üzem átállítása biometán termelésre

Beruházás Tőkeköltség Üzemeltetési költségek Biogáz (0,20 EUR/m3) Összesen

Egység ezer EUR ezer EUR/év ezer EUR/év ezer EUR/év ezer EUR/év

Mennyiség 3.500,0 315,7 820,0 2.060,0 3.195,7

1.7 LNG lehetséges hazai előállításának biogáz forrásai Biometán termelés Biometán termelés Biometán számított ára Biometán számított ára

ezer m3/év m3/óra EUR/m3 EUR/GJ

138 5.660,0 707,5 0,56 14,20

* Megjegyzés: a biogáz figyelembe vett értéke 0,20 EUR/m3, 55% metán tartalom mellett, ez felette van annak a szintnek, amelyen jelenleg a biogáz – KÁT alapú villamos energiatermelés mellett – hasznosul. Összefoglalóan megállapítható, hogy közép/hosszú távon (a KÁT rendszerből kikerülés után) a nyírbátori biogáz üzem számára elképzelhetővé válik a biometán termelés (közlekedési hajtóanyag célra) abban az esetben, ha ezt megbízható formában (adókedvezmény, földgáz feletti felár, stb.) és a beruházás megtérüléséhez szükséges időtartamra pénzügyileg is ösztönzik. Ez a megoldás – a meglévő biogázüzem átállítása villamosenergiáról biometánra alacsonyabb biometán önköltséget eredményezhet, mint egy új, zöldmezős biogáz/biometán beruházás. A kedvezőbb eredmény Nyírbátor esetében elsősorban arra vezethető vissza, hogy itt a fermentációs blokk már áll, annak alapanyag ellátására és üzemeltetésére vonatkozóan évtizedes értékes tudás és tapasztalat áll rendelkezésre. Félreértések elkerülésére hangsúlyozzuk, hogy a fenti levezetés elméleti jellegű és annak következtetései nincsenek egyeztetve a biogáz üzem tulajdonosával. 1.7.11.2.3. Meglévő mezőgazdasági biogáz üzemek hasznosítása regionális szerves hulladékkezelő telepként Konkrét helyszínekre vonatkozó, egybehangzó piaci információk szerint egy-egy Magyarországon megépített (0,6-1,0 MWel) biogáz üzem fermentációs kapacitását a szükséges mennyiségű és minőségű alapanyagok hiánya miatt nem lehet kihasználni. Ezeket a berendezéseket – a mezőgazdasági termékek árainak akkori szintjéből kiindulva – jelentős részarányban energianövények (silókukorica, cukorcirok, stb.) feldolgozására tervezték, amelyeknek jelenlegi piaci ára mellett a villamosenergia termelés (az érvényes KÁT rendszerben) veszteséges lenne. A nehéz helyzetbe került mezőgazdasági üzemeknek megoldás lehetne az átalakítás regionális hulladék feldolgozó létesítménnyé annak érdekében, hogy az alapanyag ellátás költségeit lényegesen csökkenteni lehessen. Az átalakítás szükségessé teszi a következő változtatásokat:   

be kell építeni a külső forrásból származó szerves hulladékok fogadására, közbenső tárolására, aprítására és hőkezelésére szolgáló berendezéseket, be kell szerezni a hulladékkezelő üzem működtetéséhez szükséges hatósági engedélyeket, biztosítani kell a megváltozott alapanyagokból keletkező fermentációs maradék elhelyezését.


139

A fenti átalakításokhoz feltehetően csak akkor lehet finanszírozást szerezni, ha a szerves hulladékok beszállítása hosszú távon, stabilan biztosított. Az ehhez szükséges szelektív hulladékgyűjtés és hulladékkezelés egy központi, kormány ellenőrzés alatt működő országos szervezet keretében sokkal jobban megvalósítható, mint magán vállalkozásként. Az országos szerves hulladék gyűjtő- és hasznosító rendszer kidolgozása meghaladja jelen tanulmány kereteit. Itt csak azt indokolt hangsúlyozni, hogy egy ilyen országos rendszerben a lebontható szerves hulladékok, különösen a magas víztartalmú hulladékok hasznosításának nincs célszerűbben módja, mint regionális funkciójú biogáz üzemek működtetése.

1.7.11.3. Hosszútávon A biometán projektek megvalósíthatóságát hosszú távon alapvetően a kőolaj- és földgáz világpiaci árak alakulása határozza meg. A földgáz és a biometán közötti árkülönbségnek olyan mértékre kell csökkennie, amely mellett a biometán kedvező tulajdonságai már elfogadhatóvá teszik a felárat.

1.7.11.3.1. Új mezőgazdasági biogáz üzemek létesítése biometán termelésre. Az erre vonatkozó technikai potenciálbecslést az 1.7.8.3. alfejezetben, az önköltség számításokat az 1.7.10.3. alfejezetben mutattuk be. Megítélésünk szerint ilyen méretű beruházásokat csak a legnagyobb mezőgazdasági vállalkozások tudnak majd megvalósítani és ebben természetesen csak akkor lesznek érdekeltek, ha a biometánt a finanszírozáshoz és megtérüléshöz szükséges árszinten értékesíteni tudják. A világpiaci kőolaj- és földgáz árak hosszú távú alakulása döntő mértékben befolyásolja majd az ilyen – és ehhez hasonló – új megújulóenergia termelő kapacitások létrehozását. Kedvező gazdaságpolitikai- és piaci feltételeket feltételezve a 2020 utáni időszakban 20 nagyobb (évi 4 millió m3) és 30 kisebb (évi 2 millió m3) biometán projekt megvalósítását mindenképpen elképzelhetőnek tartjuk. 1.7.11.3.2. Power-to-Gas A Power-to-Gas technológia létjogosultságát az adja, hogy lehetővé teszi az átmeneti, időszakos villamos energia többletek átalakítását lényegesen kedvezőbben tárolható gáz halmaállapotú energiahordozóvá. Ilyen értelemben a Power-to-Gas hatékonyan hozzá tud járulni új kapacitások létrehozásához az időjárástól függő megújuló energia iparágakban (szél, szolár, vízienergia). Az elektrolízis során termelt hidrogént – meglévő műszaki határok között – közvetlenül is hasznosítani lehet, de tanulmányunk szempontjából a metántermelő változat érdekes, annál inkább, minthogy a hidrogén tárolására és szállítására ma még nem állnak rendelkezésre gazdaságos, ipari léptékű technológiák Az Európai Biogáz Szövetség álláspontja szerint a Power-to-Gas úton előállított metánt akkor lehet (és kell) biometánként kezelni, ha  a metán szintézis biológiai technológiával valósul meg,


140

és/vagy a széndioxid biológiai eredetű (azaz a biogázból kerül leválasztásra).

Számos érv szól amellett, hogy a Power-to-Gas üzem a metánt (és ne a hidrogént) tekintse céltermékként:  a metán korlátlanul és bármikor betáplálható a földgáz hálózatba, amely nagy rugalmassággal és puffer kapacitással rendelkezik,  azonos energiamennyiség tárolása 3,5-szer kisebb térfogatot igényel metán esetében a hidrogénhez viszonyítva,  a metán már ma széles körben bevezetett és használt üzemanyag, a hidrogén felhasználása közlekedési hajtóanyagként még fejlesztés alatt áll,  a Power-to-Gas folyamatban keletkező hőenergia nem vész el, azt a biogáz tisztítása során hasznosítani lehet.

20. ábra: az Audi PtG üzemének katalizáló egysége, előtérben a CNG diszpenzerrel

A Power-to-Gas és biogáz/biometán technológiák összekapcsolásának (kapcsolt villamos- és hőenergia termelő egységgel együtt) legfontosabb előnyei:  a nyers biogáz tisztítása során keletkező széndioxid nem kerül ÜHG gázként a levegőbe,  a folyamatok energetikai integrációja révén az energia átalakítási hatásfok lényegesen javítható,  az üzemcsoport rugalmasan tud alkalmazkodni a villamosenergia piac kereslet/kínálati ingadozásaihoz.


141

A fent körvonalazott komplex megközelítés szép példája az Audi AG (és német partnerei) által Wertle-ben megvalósított, 2013-ban indított üzemcsoport. Az üzemcsoport 4 fő elemből áll össze:  Power-to-Gas: elektrolízis + metánszintézis,  Biogáz/biometán üzem aminos tisztító technológiával,  Metán alapú kapcsolt villamos – és hőenergia termelő egység (CHP),  Biogáz üzemű kazán. A biogáz és biometán termelő egységek egész év során folyamatosan üzemelnek, miközben hőenergia ellátásuk forrása a villamosenergia piaci ingadozásokhoz igazodva változik. Amikor villamosenergia kínálati többlet van (például a szélenergia és/vagy szolár erőművek nagy teljesítménnyel működnek):  a Power-to-Gas egység a villamos energiát metánná alakítja át,  a CHP egység nincs üzemben,  a Power-to-Gas metánszintézis üzemrésze magas hőmérsékletű hőenergiát biztosít a biogáz tisztító üzemegységnek, míg az elektrolízis során keletkező alacsony hőmérsékletű hőenergiát a biogáz fermentorok fűtésére használják,  az üzemcsoport biometánt ad ki. Ellenkező helyzetben (amikor villamosenergia igény jelentkezik):  a Power-to-Gas egység nem működik,  a CHP egység felhasználja a biogázból előállított biometán egy részét, villamos energiát termel és alacsony hőmérsékletű hőenergiát biztosít a biogáz fermentorok fűtésére,  a nyers biogáz egy részét kazánban égetik el a biogáz tisztító üzem magas hőmérsékletű hőenergia igényének fedezésére  az üzemcsoport biometánból termelt (azaz megújuló forrásból származó) villamosenergiát ad ki. A különböző technológiák integrálásával azt érik el, hogy a felhasznált villamos energia kb. 70%-a hasznosul.


142

21. ábra: az Audi Werlte üzeme és mellette a biogázüzem fermentorai [96] Reinhard Otten előadása, „Power-to-Gas – key technology for the energy turnround joining biomethane” EBA Biomethane Workshop, Brüsszel 2015. szeptember 3.

A Power-to-Gas egységre vonatkozó fő számok: 60.Táblázat: Power-to-Gas – Wertle (DE) projekt, [96] Reinhard Otten előadása, „Power-to-Gas – key technology for the energy turnround joining biomethane” EBA Biomethane Workshop, Brüsszel 2015. szeptember 3.

Egység

Mennyiség

MW

3x2

Villamos energia felhasználás (előrejelzés)

GWh/év

26 – 29

Max. hidrogén termelés

m3/óra

1.300

Perc

60

m3/óra

325

Óra

4.000

to/év

1.000

Elektrolízis kapacitás

Max. hidrogén tárolási idő Max. e-gas (metán) termelés Éves üzemóra szám (előrejelzés) E-gas (metán) termelés (előrejelzés)

Meg lehet itt említeni, hogy a Szegedi Tudományegyetem Biotechnológia Tanszékén folyó legújabb kutatások szerint a technológia tovább fejleszthető és gazdaságossága javítható, ha a biometán termelő egysége nem egy külön bioreaktor, hanem a biogáz üzem fermentációs maradékának tároló berendezése. Így lényeges külön beruházás nélkül a biogáz technológia részeként már megépített (eddig csak a fermentációs maradék átmeneti elhelyezésére szolgáló) tároló kapacitást új feladattal tudja hasznosítani, ami a biogáz technológia számára az egész megújuló áramtermelés és hasznosítás szempontjából jelentős központi szerepet biztosít. Az innováció révén érdemben lehet javítani a Power-to-Gas technológia és a biogáz üzemek gazdaságosságát.


143

1.7.12. Javasolt intézkedések keretfeltételek megteremtésére a biometán közlekedési hajtóanyagként való hasznosítása érdekében Annak érdekében, hogy a biometán közlekedési hajtóanyagként Európában mindenütt rendelkezésre álljon számos adminisztratív feladatot is meg kell oldani, ezeket itt csak vázlatosan soroljuk fel:  lehetővé kell tenni az ÜHG értékek átlagolását különböző biogáz alapanyagok együttes feldolgozása esetén,  lehetővé kell tenni az ÜHG értékek átlagolását földgáz-biometán keverékek értékesítése esetén,  meg kell oldani a fenntarthatósági mutatók határokon átnyúló továbbítását az európai földgáz szállító rendszer igénybevételénél,  létre kell hozni az európai biometán mérlegkört (az európai földgáz rendszerbe betáplált biometán tekintetében).

1.7.12.1. Biometán nyilvántartási rendszer (biometán mérlegkör) létrehozása A biometán termelés és felhasználás elterjedésének egyik alapfeltétele az, hogy a termék elosztásához igénybe lehessen venni a hazai földgáz vezeték rendszert – ennek segítségével biztosítható az, hogy biometán elérhető legyen bármely (földgáz vezetékhez kapcsolt) üzemanyag töltőállomáson. A földgázellátásról szóló 2008.évi XL. évi törvény 3.§ 33. pontja szerint a „Földgáztermelő: az a gazdálkodó szervezet, amely Magyarország területén földgázbányászati tevékenységet végez, vagy biogáz és biomasszából származó gázok, valamint egyéb gázfajták előállítását üzletszerűen végzi.”. A fenti jogszabályi rendelkezés alapján a biometán termelő jogállása azonos a földgáztermelő jogállásával, melynek értelmében lehetővé válik a biometán betáplálása és kivétele a földgázvezetéken keresztül. A megújuló biometán molekula a földgázvezetékbe történő betáplálását követően nem különböztethető meg a fosszilis földgáztól, tehát a kivétel helyén fizikailag már nem azonosítható. Azonban ahhoz, hogy a biometánnak a földgázhoz viszonyított környezetkímélő „bio” többletértékét a piacon realizálni lehessen, szükség van annak azonosításra. Erre a célra szolgálnak az elektronikus biometán nyilvántartási rendszerek (regiszterek), amelyek jelenleg már 8 európai biometán termelő országban10 működnek. Egy ilyen nyilvántartási rendszer lényegében egy virtuális biometán mérlegkör, amelyben előre meghatározott szabályok szerint

10

Ausztria, Dánia, Egyedült Királyság, Finnország, Franciaország, Hollandia, Németország, Svájc

1.7 LNG lehetséges hazai előállításának biogáz forrásai     

144

rögzítik a földgáz szállítórendszerbe betáplált biometán adatait, tételenként eredetigazolásokat állítanak ki, nyilvántartják az eredetigazolások átruházásait, rögzítik a tételek kivételét a földgáz szállítórendszerből és a betáplálás-kivétel egybevetése révén törlik a felhasznált eredetigazolásokat.

A jogi alapokat az Európai Parlament és a Tanács 2009/28/EK IRÁNYELVE, a RED Irányelv, valamint az Európai Parlament és a Tanács 2009/30/EK IRÁNYELVE, az FQD Irányelvek képezik, melyek előírják a megújuló energiaforrás valamint a bioüzemanyag felhasználásának nyomon követését egészen a termelőtől a felhasználóig. A biometán nyilvántartási rendszerek azon alapulnak, hogy az egyes országok a hazai földgáz szállítórendszert egy zárt logisztikai egységként kezelik, amelyeken keresztül megvalósítható a betáplált és kivett biometán mennyiségek egybevetése és nullszaldós mérlegének képzése. Az országos biometán nyilvántartási rendszer egyúttal lehetővé teszi azt is, hogy adminisztratív úton, virtuálisan a földgáz szállítórendszeren keresztül a biometánt el lehessen juttatni az ország bármely pontjára. A magyarországi biometán nyilvántartási rendszer létrehozásához a Magyar Biogáz Egyesület (MBE) javasolja a már működő hasonló országos nyilvántartási rendszerek tapasztalatainak felhasználását, amelyekről az MBE a BIOSURF EU projekt révén részletes információkkal rendelkezik. Az MBE véleménye szerint a hazai rendszer kidolgozásához a dániai biometán nyilvántartási rendszer alapul szolgálhatna, ahol a nyilvántartási rendszert a kormányellenőrzés alatt álló Energinet.dk 11 hozta létre 2012-ben. Kezdetekben a nyilvántartást egyszerű módon, alacsony költségekkel, személyi számítógépen valósították meg és külön szerver beállításával csak akkor kezdtek el foglalkozni, amikor a biometán betápláló üzemek száma meghaladta a 10 darabot. A hazai biometán nyilvántartási rendszer megalkotásához az MBE megítélése szerint a legcélszerűbb az lenne, ha a virtuális biometán mérlegkört a Magyar Energetikai és KözműSzabályozási Hivatal Elnöke Elnöki Rendelettel hozná létre.

1.7.12.2. Biometán részarány a forgalmazott CNG/LNG-ben Tekintettel a biogáz technológia által nyújtott jelentős környezetvédelmi- és hulladékhasznosítási előnyökre és figyelembe véve azt, hogy a biogáz legértékesebb felhasználási területe a közlekedés, indokolt lenne egy olyan magyar gazdaságpolitikai döntés, amely (függetlenül attól, hogy erre köteleznek-e EU határozatok vagy nem), amely a CNG/LNG 11

Az Energinet.dk állami tulajdonban lévő non-profit alapon működő cég, amely a dániai villamos energia ás földgáz szállító rendszereket üzemelteti az Energia- Közműszolgáltatási ás Klímavédelmi Minisztérium közvetlen felügyelete alatt.


145

forgalmazók számára kötelezően előírja a biometán részarányát. Itt alacsony (kezdetben 5%) részarányra gondolunk, amely  egyrészt nem növeli érdemben a földgáz/biometán keverék bekerülési költségét,  másrészt elég ösztönzést ad biometán termelő kapacitások létrehozására.

1.7.12.3. Tender biometán üzemanyagtermelő kapacitások létrehozására Ismeretes, hogy a 2014–2020 közötti időszakban nyújtott környezetvédelmi és energetikai állami támogatásokról szóló Európai Bizottsági Iránymutatás a piaci alapú támogatási rendszerekre való fokozatos átállást követeli meg a költséghatékonyság növelése érdekében alapelvként kötelezővé teszi a versenyeztetéses ajánlattételi eljárások alkalmazását. Az EU Iránymutatással összhangban azt javasoljuk, hogy a MEKH 2017-ben írjon ki egy technológia specifikus pályázatot hazai - közlekedési hajtóanyag célú - biometán termelés létrehozására az alábbiak szerint: 

a biometán termelésnek a támogatás megítélésétől számított 2 éven belül meg kell kezdődnie, ellenkező esetben a támogatási jogosultság megszűnik,



a támogatás időtartama 15 év,



a támogatás prémium típusú (a biometán termelő a piacon maga értékesíti az üzemanyagot, a piaci árbevételen felül megkapja a pályázatban megítélt HUF/MJ prémiumot a támogatás időtartamára),



a pályázat mennyiségi kerete: 20 millió m3/év biometán,



amennyiben a mennyiségi kereten felül érkeznek be ajánlatok, a keret kitöltése a legalacsonyabb igényelt prémiumtól a magasabb felé haladva történik,



a pályázatot kiíró MEKH fenntartja magának a jogot, hogy a meghirdetett mennyiségi keretet ne használja ki abban az esetben, ha az igényelt prémium támogatási összegeket nem tartja elfogadhatónak,

Amennyiben a pályázat kiírása és elbírálása 2017 évben megvalósul, akkor a szóban forgó biometán forrással 2020. január 1-tól számítani lehet. Az első, 2017 évi biometán pályázatra vonatkozó mennyiségi keretet célszerű a PAN-LNG tanulmányban 2020-2030 időszakra előre jelzett alsó mennyiségekből kiindulva meghatározni. 20 millió m3/év biometán a 2025 évi alsó fogyasztási prognózis 12 %-ának, a 2030 évre jelzett volumen 4,7 %-ának felelne meg. Ezt a biometán mennyiséget 3-6 üzem meg tudná termelni.


146

RÖVIDÍTÉSEK ÉS FOGALMAK MAGYARÁZATA

AEBIOM - Európai Biomassza Szövetség Anaerob fermentáció – szerves anyagok mikroba közösség általi, több lépcsőben megvalósuló, biológiai lebontása lebontása oxigéntől elzárt körülmények között MBE – Magyar Biogáz Egyesület Biogáz – az anaerob fermentáció gázhalmazállapotú terméke, a gázelegy fő komponense metán (40-65%), további összetevők: széndioxid, vízgőz, kénhidrogén, ammónia, nitrogén. Biometán – biomasszából előállított min. 97% metánt tartalmazó gázelegy, amelynek egyéb összetevői lehetnek: széndioxid, oxigén, nitrogén. Előállításának leggyakoribb útja az anaerob fermentáció során keletkező biogáz többlépcsős (fizikai, kémiai, biológiai) tisztítása CNG – (Compressed Natural Gas) nagynyomású sűrített földgáz Depóniagáz – depóniatelepeken szabályozatlan körülmények között megvalósuló anaerob fermentáció gázhalmazállapotú terméke, összetétele hasonló a biogázhoz DBFZ – (Deutsche Biomasse Forschungszentrum) Német Biomassza Kutatóközpont EBA – (European Biogas Association) Európai Biogáz Egyesület Fachverband Biogas e.V. – német biogáz egyesület Fermentor – zárt bioreaktor, amelyben megvalósul a szerves anyagok anaerob fermentációja levegőtől elzárva, szabályozott hőmérséklet ls keverés mellett FIT – (Feed-in-Tariff) megújuló forrásokból termelt villamos energia vagy biometán kötelező átvételi ára FQD – (Fuel Quality Directive) EU Direktíva 2009/30/EC az üzemanyag minőségével és fenntarthatóságával szembeni követelményekről GET – földgázellátásról szóló 2008. évi XL. Törvény JRC – (Joint Research Centre) – az Európai Unió Közös Kutató Központja JEC konzorcium – JRC- EUCAR-CONCAWE konzorcium KÁT – megújuló forrásból termelt villamos energia kötelező átvételi támogatási rendszere KTBL – (Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft), mezőgazdaságban alkalmazott építkezésekkel és műszaki létesítményekkel foglalkozó németországi intézmény


147

Kofermentáció – több különféle alapanyag együttes anaerob fermentációja, a szennyvízgáz iparban a szennyvíziszap és külső forrásokból származó szerves hulladékok együttes feldolgozása LNG – (Liquefied Natural Gas) cseppfolyósított földgáz

MEKH – Magyar Energetikai és Közmű-szabályozási Hivatal NGVA-Europe – (Natural and bio Gas Vehicle Association for Europe) Földgáz (és biogáz) Üzemű Járművek Európai Egyesülete Power-to-Gas – villamos energia átalakítása gázhalmazállapotú energiahordozókra (hidrogén, metán). A többlépcsős folyamat jellemzően elektrolízissel indul, az így termelt hidrogént vagy felhasználják közvetlenül vagy abból (biológiai, kémiai úton) metánt állítanak elő PSA – (Pressure Swing Adsorption) – nyomásváltásos adszorpció gázok szétválasztására, például széndioxid leválasztására a biogáz tisztítása során RED – (Renewable Energy Directive) EU 2009/28/EC Direktíva a megújuló forrásokból származó energia támogatásáról SGC – (Swedish Gas Centre) – svéd gázipari kutató központ Szennyvízgáz – szennyvíziszap rothasztókban anaerob fermentációja révén termelt biogáz Szubsztrátum – biogáz termelés szerves alapanyaga Upgrading – biogáz tisztítása földgáz minőségre VET – 2011 évi XXIX. Törvény a villamos energiáról WTT – Well-to-Tank, üvegházhatású gázok kibocsátásának kimutatása a forrástól az üzemanyag tankig WTW – Well-to-Wheel, üvegházhatású gázok kibocsátásának kimutatása a forrástól a futómű meghajtásáig


DIAGRAM JEGYZÉK 1. Grafikon: Biometán termelés becsült önköltsége különböző változatokban 2. Grafikon: Biometán termelési lehetőségek önköltség határértékek függvényében 3. Grafikon: Biogáz üzemek részaránya források szerint 4. Grafikon: Biometán termelő üzemek számának alakulása 5. Grafikon: „Mechanisms for advancing biomethane production and use in Denmark” 6. Grafikon: FIT for biomethane-to-grid in France 7. Grafikon: Overview of biomethane in the transport sector in Europe 8. Grafikon: Overview of biomethane in the transport sector in Europe 9. Grafikon: Overview of biomethane in the transport sector in Europe 10. Grafikon: Overview of biomethane in the transport sector in Europe 11. Grafikon: Biogáz tisztítási technológiák gyakorisága 12. Grafikon: Biogáz tisztítási technológiák fajlagos beruházási költsége 13. Grafikon: Biogáz tisztítási technológiák fajlagos üzemköltsége 14. Grafikon: Biogáz tisztítási technológiák önköltsége 15. Grafikon: Biogáz tisztítási technológiák hatékonyságának javulása 16. Grafikon: Biogáz tisztítási technológiák metán hozama 17. Grafikon: Biogáz tisztítási technológiák fajlagos energiaigénye 18. Grafikon: Biogázokban előforduló halogén vegyületek 19. Grafikon: Biometán önköltség tényezők részarányának változása az üzemmérettel 20. Grafikon: Biometán termelés költségeinek megoszlása 21. Grafikon: Biometán termelés költségeinek százalékos megoszlása 22. Grafikon: Biometán önköltség összetevői 23. Grafikon: Biometán önköltség a különböző változatokban, EUR/GJ-ban

148


149

TÁBLÁZAT JEGYZÉK 1. Táblázat: Villamosenergia termelő üzemek Magyarországon 2. Táblázat: Biogáz termelési potenciál a mezőgazdaságban 3. Táblázat: Biometán termelés lehetőségei önköltség határértékek függvényében 4. Táblázat: Néhány jellemző példa az eltérő szervesanyagok biometán hozamára 5. Táblázat: Biometán termelés útjai 6. Táblázat: Biogáz termelés Európában 7. Táblázat: Biogáz termelési potenciál 2030-ban 8. Táblázat: Publikált adatok biometán termelés költségéről 9. Táblázat: Üzemanyagok ÜHG kibocsátása 10. Táblázat: „Biomethane in Italy” 11. Táblázat: Biometán termelés Európában 12. Táblázat: ÜHG kibocsátás tipikus értékei 13. Táblázat: Biogázból termelt villamosenergia kötelező átvételi árai 14. Táblázat: Széndioxid leválasztási technológiák mutatói, 1 15. Táblázat: Széndioxid leválasztási technológiák mutatói, 2 16. Táblázat: Biogázokban megjelenő sziloxánok 17. Táblázat: Különböző eredetű biogázok sziloxán tartalma 18. Táblázat: Megengedett halogén koncentrációk 19. Táblázat: Magyarország biogáz termelése európai összehasonlításban 20. Táblázat: Szilárd települési hulladék összetétele 21. Táblázat: Várható depóniagáz-hozam egy adott hulladéklerakó telepen 22. Táblázat: Depóniagáz és földgázparamétereinek összehasonlítása 23. Táblázat: Depóniagáz erőművek a KÁT rendszerben 24. Táblázat: Depóniagáz alapú villamosenergia termelés Magyarországon 2014-ben 25. Táblázat: MEKH által nyilvántartott szennyvízgáz üzemek 26. Táblázat: Szennyvízgázból termelt villamos áram kötelező átvétele 27. Táblázat: Szennyvíztelepi biogáz üzemek adatai 28. Táblázat: Mezőgazdasági biogáz üzemek 29. Táblázat: Mezőgazdasági biogáz üzemek kapacitásának kihasználtsága 30. Táblázat: Magyarország településszerkezete 31. Táblázat: Szennyvízgáz üzemek Magyarország városaiban 32. Táblázat: Rothasztóba kerülő anyagösszetétel 33. Táblázat: Szennyvíztisztító üzemek lehetséges kofermentációs alapanyagösszetétele 34. Táblázat: Minta település szennyvíziszap rothasztójában termelhető biogáz mennyiség 35. Táblázat: Minta település szennyvíziszap rothasztójának beruházási költségei 36. Táblázat: Minta település szennyvíziszap rothasztójának beruházási költségei 37. Táblázat: Biogáz potenciál elsődleges energianövényekből 38. Táblázat: Biogáz termelésre alkalmas másodvetések 39. Táblázat: Biogáz potenciál másodvetésekből


150

40. Táblázat: Biogáz potenciál növénytermesztési melléktermékekből 41. Táblázat: Biogáz termelés zöld területek gondozásából 42. Táblázat: Biogáz termelés zöld területek gondozásából 43. Táblázat: Biogáz potenciál állati trágyákból 44. Táblázat: Biogáz termelési potenciál a mezőgazdaságban 45. Táblázat: Számított változatok új mezőgazdasági biometán üzemekre 46. Táblázat: Új mezőgazdasági biogáz üzemek beruházási költségei, Forrás: Biogáz Unió Zrt. 47. Táblázat: Depóniagáz használati értéke KÁT alapú villamosenergia termelésnél 48. Táblázat: Biometán termelése depóniagázból villamos energia helyett 49. Táblázat: Biogáz használati értéke termelés meglévő szennyvíztelepen 50. Táblázat: Biometán termelés villamos energia helyett meglévő szennyvíztelepen 51. Táblázat: Mezőgazdasági biogáz üzemek átállítása villamos energiáról biometán termelésre 52. Táblázat: Cryo Pur kriogén technológia költségbecslése 53. Táblázat: Biometán termelés önköltsége minta település új szennyvíziszap rothasztójában 54. Táblázat: Biogáz termelés számított önköltsége új mezőgazdasági biogáz üzemekben 55. Táblázat: Biogáz termelés önköltsége új mezőgazdasági biogáz üzemekben 56. Táblázat: Biometán termelés költségei új mezőgazdasági üzemekben 57. Táblázat: Biometán termelés számított önköltsége új mezőgazdasági üzemekben 58. Táblázat: Biometán termelés költségelemei a számított változatokban 59. Táblázat: Mezőgazdasági biogáz üzem átállítása biometán termelésre 60. Táblázat: Power-to-Gas – Wertle (DE) projekt


ÁBRA JEGYZÉK 1. ábra: Chynorany, Szlovákia biogázüzem 2. ábra: Aiterhofen, Németország Schmack telepe 3. ábra: Helsinki mellett 1941 és 1949 között mintegy 100 „nehézgépjárművet”, azaz teherautót és autóbuszt láttak el üzemanyaggal a szennyvíztisztító üzemben 4. ábra: Biogáz tisztító Madrid mellett 5. ábra: Szennyvíztisztító alapú biometántermelés az Egyesült Királyságban 6. ábra: Membrán metán és széndioxid szétválasztására 7. ábra: lineáris és gyűrűs sziloxán vegyületszerkezetek 8. ábra: Rendezett hulladéklerakó lehetséges modellje 9. ábra: Szemétlerakó Magyarországon 10. ábra: Sheffield, UK szennyvíztisztítónál létesített biogáz üzem gáztisztítóval 11. ábra: Energiafűvel és tehéntrágyával táplánt fermentor 12. ábra: Zalavíz biogázüzemének gáztisztító berendezése 13. ábra: Madridban a szeparált szerveshulladék thermofil környezetben, ezekben a hengerekben válik biogázzá mintegy 19 nap leforgása alatt 14. ábra: biogázüzem Szarvason 15. ábra: a hulladéklerakó I. ütem 16. ábra: a lerakó első ütemének vázlata 17. ábra: becsült depóniagáz hozam I.ütem 18. ábra: Pusztazámor, a 4. szektor még üres 19. ábra: Pusztazámor, becsült depóniagáz hozam 20. ábra: az Audi PtG üzemének katalizáló egysége, előtérben a CNG diszpenzerrel 21. ábra: az Audi Werlte üzeme és mellette a biogázüzem fermentorai

151


152

1. MELLÉKLET A magyarországi hulladékgazdálkodás sajátosságai, jövőképe A hazai hulladékgazdálkodás jelenlegi helyzetét az elmúlt években egy erőteljes átalakulás jellemezte. Ezt az átalakulást a tágabb környezetből meghatározzák a globális gazdasági válság alatt lassuló európai gazdasági környezet, illetve a fenntarthatóság elvei mentén megfogalmazott új fejlesztéspolitikai irányelvek, amelyek egy új, környezettudatosabb, anyag- és energiatakarékosabb „magas forráshatékonysági szinttel működő, európai újrafeldolgozó társadalom” megteremtését vizionálják. Mindez segíti az élhetőbb, egészségesebb környezet megteremtését. A hosszú távú célkitűzések a hulladékhierarchia rendszerének pillérein nyugszanak. A jövőben a környezeti elemeket kímélő hulladékkezelés, a környezetbarát, innovatív technológiák alkalmazása kerül előtérbe, csökken a veszélyes anyagok használata. A hulladékra a társadalom, mint erőforrásra tekint majd. Az OHT-ban foglalt célok teljesülésének köszönhetően a hulladéklerakás csökken, a jövőben csak az a hulladék kerül lerakásra, amelynek a hasznosítása nem megoldható, valamint a települési hulladék részeként a jövőben biológiailag lebomló hulladék csak minimálisan kerül lerakásra. A jövőkép eléréséhez szükséges átfogó célkitűzések: 1. hasznosítási arányok növelése 2. hulladékképződés csökkentése 3. elkülönített gyűjtés kialakítása és fejlesztése 4. a hulladékká vált termékek újra használható összetevőinek elkülönítése, javítása és ismételt felhasználása. Az Európai Unió tagállamaiban a hulladékgazdálkodását átfogó szabályozását a 2008. december 12-én hatályba lépett HKI biztosítja. A HKI előírja, hogy 2020-ig a háztartásokból származó papír-, fém-, műanyag-, és üveghulladék, illetve egyéb, a háztartásokból származó, az említettekhez hasonló hulladék esetében az újra használatra való előkészítést és az újrafeldolgozást tömegében átlagosan minimum 50%-ra kell növelni. A nem veszélyes építési-bontási hulladék újra használatra történő előkészítését, újrafeldolgozását és az egyéb, anyagában történő hasznosítását 2020-ig tömegében minimum 70%-ra kell növelni. A hulladéklerakóktól történő eltérítését és a nagyobb arányú hulladékhasznosítást segíti elő az is, hogy 2015-ig elkülönített hulladékgyűjtési rendszert kell felállítani a háztartásokban képződő üveg-, fém-, műanyag- és papírhulladék vonatkozásában. A HKI előírja továbbá, hogy a települési hulladék részeként lerakásra kerülő biológiailag lebomló szervesanyag-mennyiséget az 1995-ben országos szinten képződött a települési hulladék részét képező biológiailag lebomló szervesanyag-mennyiséghez képest 2016. július 1-jéig 35%-ra kell csökkenteni. A hulladékgazdálkodás és ezen belül a hulladéklerakók tervezése, építése (depóniatechnika) jogi és műszaki szabályozottsága javítható lenne annak


153

ellenére, hogy a korábbi években több milliárd forintot fordítottak lerakók építésére, infrastruktúrájának javításra. Hulladéklerakás A hulladék jogszerű lerakására Magyarországon a Környezetvédelmi Természetvédelmi és Vízügyi Felügyelőségek által üzemeltetésre engedélyezett létesítményekben van lehetőség. Hazánkban 2009 júliusában bezártak azok a lerakók, amelyek nem feleltek meg az Európai Uniós előírásoknak. A KEOP pályázati rendszeren belül, EU-s projektek általi együtt finanszírozás során elindultak a régi lerakók rekultivációs programjai, amelyek a 2014-2020 fejlesztési időszakban is folytatódnak. A nem megfelelő lerakókat eredetileg 2007. október 31-ig vagy be kellett zárni, vagy megfelelő műszaki védelemmel ellátni. Ennek érdekében nagyszabású rekultivációs program indult, melynek akadozó előrehaladása miatt a nem megfelelő lerakók végleges bezárását 219 lerakó kivételével 2009. június 30-ra tolták ki. Az átmenetileg még üzemelő lerakók közül időközben 178-at bezártak, a maradék 41-et a hosszabbtávú használatnak megfelelő állapotba hozták. Mindezek mellett 29, az előírásoknak megfelelő új lerakó létesítése történt meg. Így jelenleg hazánkban 70, a környezetvédelmi előírásoknak megfelelő lerakó üzemel.

1. ábra: 2013. június 1-én működő települési hulladék lerakók


154

A hulladék lerakással történő ártalmatlanítása hazánkban sokáig a legolcsóbb és legelterjedtebb hulladékkezelési megoldásnak számított, különösen a települési hulladék kezelésében igen magas a 2012-es közel 65,4 %-os lerakási arány. Ezen a helyzeten kíván változtatni az egyes európai tagállamokban már bevett gyakorlat, a hulladéklerakási járulék 2013-ban hazánkban történő bevezetése.

2. ábra: A hulladéklerakással ártalmatlanított hulladék mennyiségének alakulása hulladékkategóriánként, (2009-2011). Forrás: VM-HIR Az országos illetve a fővárosi települési hulladék összetétele az elmúlt években nem változott jelentősen. A települési hulladék esetén a papír, a műanyag-, az üveg- és a fémhulladékok újrafeldolgozhatók, azonban ezen hulladékáramok külön gyűjtése a lakosság körében jelenleg nagyon alacsony mértékű.

3. ábra: a budapesti TH összetétele 2012. évben m/m%


155

A régi lezárt, valamint a közeljövőben működő és lezárásra kerülő hulladéklerakók esetében tisztázni kell az utókezelés módját (mi a célszerű megoldás). Mérlegelni kell az alábbi opciókat: 

Lezárni a lerakót, és időben elhúzódóan a képződő biogázt hasznosítani;



A lebomlási folyamatok felgyorsításával biológiailag stabilizálni a lerakót, esetleg a keletkező hő kinyerésével egybekötve;



Tisztázni kell − mintavételekre, kísérletei vizsgálatokra alapozva − hogy a régi lerakókat érdemes-e felszámolni (hulladékbányászat), visszanyerve az általuk elfoglalt terület jórészét, kinyerve a bennük lévő másodnyersanyagként hasznosítható fémeket, illetve a másodtüzelőanyagként hasznosítható biológiai úton nem lebomló szerves anyagokat.

Regionális hulladékgazdálkodási rendszerek Az országban új, korszerű nagytérségi települési hulladékkezelő és lerakó létesítmények megvalósítására van szükség, és ehhez kapcsolódóan az EU irányelveinek megfelelő hulladékkezelési rendszer kiépítése indokolt. Ennek teljes körű megvalósítására az önkormányzatok nem rendelkeznek saját forrással, tehát csakis hazai és nemzetközi pályázati formák elnyerésével teremtődik meg a lehetőség a települési szilárd háztartási hulladékkezelés EU konform megoldására. Az EU direktíváknak megfelelő komplex hulladékgazdálkodási rendszer kialakítása olyan mértékű projekt, mely egyrészről szükségesség teszi külső pénzforrások bevonását, másrészről – méreteinél fogva is – alkalmas arra, hogy az Európai Unió támogatási forrásaiból részesülhessen. Az Országos Hulladékgazdálkodási Terv, valamint a Nemzeti Fejlesztési Terv is számos, EU-s, valamint állami támogatással épülő korszerű, több százezer embert kiszolgáló hulladékgazdálkodási rendszer kialakításával számol. Ezek önkormányzati tulajdonban lesznek, működtetését viszont gazdasági társaságok vállalják. A regionális hulladékgazdálkodási rendszerek alapvető célja, hogy a néhány évvel ezelőtti szétszórt és gyakran nem kellően ellenőrzött hulladékkezelési tevékenység színvonalát, valamint a környezet minőségét javítsa. Magyarországon nem olyan régen még 2700 lerakó működött, amelynek mindössze 30%-a felelt meg az előírásoknak. Az e követelményeknek meg nem felelő hulladéklerakókat legkésőbb 2009-ig be kellett zárni. Ez, kormányzati számítások szerint a számuk a 2000-res 728 db lerakóról 2008-ban 100-ra, majd végül 38-ra csökken majd. Ez nyilván azt is jelenti,


156

hogy új, nagyobb lerakókat is kell építeni, amelyekre a hulladékot viszonylag nagy területről szállítják be. A hulladékkezelési közszolgáltatásba bekapcsolt háztartások aránya az utóbbi időben megnőtt, ez részben annak köszönhető, hogy szinte minden településen helyi jogszabályban kötelezővé tették a közszolgáltatás igénybevételét. Ezzel a nem megfelelően kezelt hulladék mennyisége is csökkent. ISPA, Kohéziós Alap, illetve egyéb EU-s forrásból a következő hulladékgazdálkodási rendszerek alakulnak Magyarországon:  Abaúj-Zempléni Szilárdhulladék-gazdálkodási Önkormányzati Társulás.  Dél-Balaton és Sió-völgye Hulladékgazdálkodási Program  Dél-Kelet-Alföld Regionális Hulladékkezelési Program (100 települést érint)  Duna-Tisza közi Nagytérség Hulladékgazdálkodási Program  Duna-Vértes köze Regionális Hulladékgazdálkodási Rendszer  Észak-Balatoni Regionális Hulladékkezelési Program (158 település)  Észak-Kelet Pesti Hulladékgazdálkodási Program  Hajdú-Bihar Megyei Hulladékkezelési Program  Heves Megyei Regionális Hulladékgazdálkodási Program (104 települést érint)  Homokhátság Hulladékgazdálkodási Program (82 települést érint)  Győr Nagytérségi Hulladékgazdálkodási Önkormányzati Társulás (112 települést érint)  Kapos-menti Hulladékgazdálkodási Program  Közép-Duna völgyi Hulladékgazdálkodási Program (169 települést érint)  Mecsek-Dráva Önkormányzati Társulás  Miskolci Regionális Hulladékkezelési Program  Mosonmagyaróvár Térségi Hulladékgazdálkodási Önkormányzati Társulás (70 települést érint)  Nyugat-Balaton és Zala-völgye Hulladékgazdálkodási Program  Sajó-Bódva völgyi Hulladékgazdálkodási Program  Sopron Térségi Hulladékgazdálkodási Önkormányzati Társulás (44 település)  Szabolcs-Szatmár-Bereg Megyei Regionális Hulladékgazdálkodási Program II. üteme  Szegedi Regionális Hulladékkezelési Program  Szolnok Térségi Hulladékgazdálkodási Rendszer  Tisza-tavi Hulladékgazdálkodási Program


157

4. ábra: regionális hulladéklerakók Magyarországon 2009. július 15-e után (Forrás: Köztisztasági Egyesülés, 2010) A települési szilárd hulladékgazdálkodási rendszerek működésének finanszírozása A hasznosítás alapfeltétele az egyes hulladékáramok elkülönített gyűjtése. Ennek megoldása a gazdasági szférában alapvetően a hulladék termelőjének kötelezettsége, a fogyasztói szférában pedig elsősorban az önkormányzatok (illetve az általuk szervezett közszolgáltatás), valamint a fogyasztási cikkeket gyártók és forgalmazók (illetve az általuk szervezett koordináló szervezetek) feladata, a lakossággal és a hulladék begyűjtő és hasznosító gazdálkodó szervezetekkel igen szoros együttműködésben. Igen fontosak a tájékoztató, szemléletformáló programok, melyekben a civil szervezetek részvétele szintén nagyon fontos tényező.


158

2. MELLÉKLET

Hulladéklerakók gázmentesítő és gázellenőrző rendszerei A hulladéklerakókba lerakott hulladék mennyiségétől, minőségétől (szerves anyag tartalmától), a lerakás módjától, technológiájától illetve a lebomláshoz szükséges környezeti viszonyok megléte mellett depóniagáz képződik. A 20/2006.(IV.5.) KvVM rendelet 1. sz. mellékletének 5.2. pontja szerint a képződött depóniagáz elvezetéséről és hasznosításáról kell gondoskodni kell, amíg a keletkezett mennyiségek lehetővé teszik. A depóniagáz gyűjtésével és ellenőrzött körülmények között zárt rendszerben való kitermelésével csökkenhető az üvegház hatású metán kibocsátása a légkörbe, elkerülhetők k a gázkitörések a hulladéklerakókból (tűz és robbanásveszélyes). Megakadályozzuk a talajba való mozgását így a növényzet és élővilág veszélyeztetését, a környezetre gyakorolt szaghatását. Megújuló energiaforrásként alkalmazható, az energetikai hasznosítás a beruházás gyorsabb megtérülését eredményezheti. A depóniagáz mozgása hulladékban és a talajban rendkívül összetett. A depóniatestben uralkodó nyomás a lebomlási folyamatok miatt magasabb, mint a légköri nyomás, az így kialakult nyomáskülönbségekből adódóan kidiffundál a hulladéktestből. Ezért az alkalmazott elszívó rendszer kalibrálása és megfelelő szinten való üzemeltetése elengedhetetlenül fontos tényező. További tényezők is befolyásolhatják a hulladéktestben a gáz mozgását: ilyenek a nedves felszín és a fagyott borítás. Nem engedi a légkörbe szökni a gázt, ezért az a talajba áramlik, az aljzatszigetelésnek ezt meg kell akadályozni. Raschke, 1987 kutatásai szerint a növekvő nyomás hatására behatolhat építményekbe, migrációval több 100 m-es távolságra is eljuthat a depóniagáz. A depóniagáz összetételét tekintve metán - ami energetikailag hasznosítható - és a szén-dioxid (inert gáz) keletkezik legnagyobb térfogatszázalékban. A migrációval távozó folyamatok a metánra jellemzőek, a széndioxid mozgása eltér a fizikai paramétereik különbségei miatt. Mivel a széndioxid sűrűsége 2,8-szorosa a metánénak, ezért összegyűlik a hulladéklerakó alján. A kitermelés hatékonyságát rontja, illetve a talajba kerülve a talajvízzel kölcsönhatásba lépve szénsavvá alakulhat, ami csökkenti a talajvizeink pH értékét, ezzel elsavanyítva azt. Ez a jelenség a gázkutak környékén is megjelenik, ezzel akadályozva a gáz kinyerését az üzemeltetés során. A hulladéklerakó telepi depóniagáz kinyerési eljárások lehetnek passzív és aktív gázellenőrző és mentesítő rendszerek. A passzív rendszer (1. ábra) legnagyobb hátrányaként említhető, hogy a depóniagáz a gáznyomás hajtóerejével nyerhető ki a gázkutakból, ennek a termelékenysége elég alacsony. Olyan hulladéklerakóknál lehet alkalmazni, ahol a metán és szén-dioxid is nagy mennyiségben keletkezik. Ezáltal elmondható, hogy a passzív rendszer a depóniagáz


159

légkörbe kerüléséhez nem nyújt kellő védelmet, ezért alkalmazása kevésbé ajánlott, illetve háttérbe szorul.

1. ábra: passzív gáz ellenőrző-mentesítő rendszer vázlata [Tchobanoglous et al., 1993] Az aktív gázmentesítő rendszerek függőleges gázkút alkalmazása esetében, a gázkutak hatásterülete minden irányba szétterjed, egy gázkút átlagos kitermelési hatósugara a szakirodalmi adatok alapján 8-20m. A gázkutaknak egymással fedésben kell lenniük, ezáltal a gázkitermelés a legoptimálisabb lehet. Gázkutaknál kialakulhat - a bomlási folyamatoktól függően- túlnyomásos állapot, ezt meg kell akadályozni az elszívó rendszer megfelelő szinten történő tartásával. A gázkutakból gázgyűjtő vezetékek a fővezetékhez csatlakoznak, majd a kompresszor állomáson keresztül tisztítva kerülhet energetikai hasznosításra [Déri et al., 2002].

2. ábra: gázgyűjtő kutak kialakítása, szigetelésen való átvezetése [Jessberger, 1994]


160

A vízszintes (horizontális) gázelvezető rendszer a 3. ábrán látható, amit újonnan épült hulladéklerakó telepek, illetve rekultiválandó regionális hulladéklerakó-telepek esetében lehet alkalmazni [Jessberger, 1994]. Mivel a meglévő gázmentesítő rendszerek kialakításának változtatását csak nagy költséggel lehetne megoldani. Többszintű vízszintes gázelvezető rendszer esetében egy kialakított árokban helyezkednek el a nyitott perforált csövek, az árkot kaviccsal töltik fel és a perforált cső egyik nyitott végéhez kapcsolódik a főgyűjtővezeték. A helyi adottságok döntik el az árkok kialakítását, távolságát és a gázelevezető rendszer elhelyezkedését (csillag, legyező, párhuzamos) [Szabó, 1999]. A dréncsövet és az átvezető csövet 10%-os eséssel kell kialakítani a hulladéktestben, így a képződött kondenzvíz akadálymentesen visszajut a depóniatestbe, ezáltal megakadályozva az eltömődését és vízzáró dugó kialakulását [Tchobanoglous et al., 1993]. A fals levegő bekerülését meg kell akadályozni, a nem perforált csőnek 5m hosszúnak kell lennie, a kivezetési szakaszon a szigetelőréteget vastagítani kell [Eörsi, 2006].


161

3. ábra: horizontális gázgyűjtő árok és gázgyűjtő cső kivezetés kialakítás A depóniagáz termelődés folyamatainak szabályzása nehéz feladat, mivel széles tartományban mozog a lerakott hulladék szerves anyag tartalma. Így nehezen határozható meg egy adott hulladéklerakóban a keletkezett depóniagáz mennyisége és minősége és ennek időbeli eloszlása. A depóniagáz mennyiségi és minőségi paramétereit így a hasznosítási lehetőségeket is nagymértékben befolyásolja egy adott régiónak a szerves anyag potenciálja, illetve a jellemző időjárási paraméterek. A szabályzás depóniagáz kitermelés szempontjából néhány paraméteren alapul, a többi változó a rendszerben. A szabályzási lehetőségek rendszerint a lerakási technológiája, a gázmentesítő rendszerek hatékonysága és kialakítása, tömörítés és az elszívó rendszer nyomásviszonyai [Barótfi, 1998]. A hulladék összetétel változásának az üzemeltető ki van téve, illetve törvényi előírások is szabályozzák a hulladéklerakó telepekre lerakható biológiailag lebomló szerves anyag mennyiséget, ami későbbiekben a depóniagáz mennyiségeket is nagymértékben befolyásolhatja. A folyamatok szabályzását, illetve a gázkutak szabályzását általában manuálisan végzik, van lehetőség számítógépes rendszerrel való távfelügyeletre is, ami viszont komoly beruházási költségeket jelent az üzemeltetőnek. A depóniagáz kinyerés és hasznosítás, mint gáztechnikai beruházás tűz- és robbanás veszélyes, ahol gázmentesítő rendszer elemeinek meg kell akadályozni, hogy a depóniagáz a rendszerből kijusson [Molnár, 2002]. A hulladéklerakó depóniában végbemenő folyamatok A települési szilárd hulladéklerakók esetében 6-7 hónap elteltével a gáztermelődés elindul, aminek a felfutását 6-7 év után éri el, a termelődés intenzitása utána rohamosan csökken,


162

15-20 év elteltével a kitermelése gazdaságtalanná válik. Magyarországi viszonylatban a kommunális hulladékok szerves anyag tartalma 40-50 % között változik, amely a deponálás során, anaerob módon biológiailag lebomlik és gáz fejlődik [Hajdú, 2009]. A települési hulladékok lerakása közben fizikai- kémiai- biológiai folyamatok zajlanak le. A deponált anyag a környezeti hatások és a hulladéktömeg konszolidációjának hatására változik, ezek lényegében megszabják a tervezés-üzemeltetés paramétereit. A heterogén összetételű hulladék, a homogenizálódási folyamatai során mechanikai és fizikai- kémiai értelemben is konszolidálódik. A konszolidáció során a deformációkat figyelembe kell venni a záró szigetelő rendszer, és a gázgyűjtő rendszer kialakítása miatt. Ezek alapján elmondható, hogy egy hulladéklerakó telep outputjai: a szivárgó víz és a keletkező gázfázisú anaerob bomlástermékek [Barótfi, 2000].

4. ábra: szilárd települési hulladék összetétele [Boros, 2003] Magyarországon egy lakosegyenértékre kb. 1,0-2,5 m3 szilárd hulladék jut évente, a szemétszállítás aránya a lakosság és a kommunális létesítmények esetében kb. 95% [Bai, 2007]. A '60-as években a hulladéksűrűség 300kg/m3 volt, ami mára Budapesten 180kg/m3re csökkent a hulladék összetétel változása miatt. A hulladék öntömörödése és a kémiai változások okozta roskadás ebben az időtávlatban körülbelül 1t/m3 sűrűséget eredményez. A szerves anyag tartalom (8. táblázat) Nyugat-Európában kb. 20-25%, míg a közép- keleteurópai országokban akár 40% is lehet. Egy tonna lerakott szerves anyagból 240-400 m3/t depóniagáz termelődése feltételezhető, a valóságban azonban ennek csak töredéke, 120250m3/t termelhető ki gazdaságosan. Az anaerob bomlás éves gáz termelésének becslésénél figyelembe kell venni, hogy a hulladék lebomlása, és így a gáz termelése időben nem egyenletes, hanem változó, több évig tartó hosszadalmas folyamat [Bai, 2005]. Az első években mintegy 10-12 m3/t termelődik, majd ezután kb. 20 éves periódusban évi mintegy 1-3 m3/t- ra csökken a termelés, melynek mintegy a fele metán, másik fele szén-dioxid. A biológiai úton előállított energiahordozók egyre jobban előtérbe kerülnek az ásványi eredetű energiahordozók, költségeinek és környezetszennyezésének szempontjából [Nagy, 2008].


163

A biogáz a megújuló energiaforrások közül a felhasználás szempontjából az egyik legtöbb lehetőséget kínáló energiahordozó [Woperáné Serédi - Tanka, 2011]. A villamos-energia és hőenergia előállítás mellett egyre növekvő érdeklődés övezi a biogáz tisztításával előállítható biometánt [Gémesi, 2009]. A biotüzelőanyagok felhasználásával lehetővé válik az energiaellátás biztonságának növelése is. A depóniagáz értékes energiahordozó, jelentős arányban tartalmaz energetikailag hasznosítható metánt, hasznosítás tekintetében mindig a helyi adottságok döntenek [Olessák-Szabó, 1984]. Az energiatermelő egység kiválasztásánál követelmény, hogy a rendelkezésre álló depóniagáz hasznosítása jó energetikai hatásfokkal valósuljon meg. A depóniagáz a földgázhoz képest eltérő tüzeléstechnikai és összetételbeli sajátosságokkal rendelkezik, ezért a földgáztüzeléshez képest eltérő feltételrendszert kíván [Kapros, 2009]. A depóniagáz-jellemzői a további felhasználás, hasznosíthatóság szempontjából meghatározóak. A depóniagáz fűtőértékét [Persson et al., 2006 in Gémesi, 2006] szerint a gázelegy metánkoncentrációja határozza meg. A felső fűtőérték az egy normál köbméter (Nm3) biogáz elégetésekor felszabaduló energia a képződő vízgőz kondenzációja után. Az alsó fűtőérték a vízgőz kondenzációja nélkül felszabaduló energia. Ezek alapján megkülönböztetünk alsó és felső Wobbeszámot [Gémesi, 2009], [Kovács- Meggyes, 2009]. A relatív sűrűség a gáz és a levegő sűrűségének hányadosa. A metán szám a gáz belső égésű motorban történő elégetésekor a kopogásnak való ellenállást jelző paraméter [Nagy, 2008]. Amennyiben a depóniagázt komprimálni akarjuk, vagy ha minőségileg a földgázhoz kívánjuk közelíteni, akkor elsődleges feladat a tisztítás [Fuchs, 2010]. A jelenleg használatos technológiák a következők: vizes mosás (kéntelenít, ammóniatartalmat eltávolítja), nyomásváltásos adszorpció (leválasztás alapja egy aktív szénszűrő, mely adszorpció során a szén-dioxidot előnyben részesíti a metánhoz képest), genoszorb mosás, vegyszeres abszorpció, membránszeparáció, kriogén eljárás [Gémesi, 2009]. A depóniagáz alaposabb tisztításával és a CO2 eltávolításával metándús gáz, biometán állítható elő [Barótfi, 2000]. A biometánt felhasználási területtől függően a földgázhálózatba betáplálva közvetlenül a fogyasztókhoz juttathatjuk el, mint tüzelőanyagot, vagy üzemanyagként CNG üzemű gépjárművekben is lehet alkalmazni [Vajda et al., 2008].


164

3. MELLÉKLET A jelentősebb vízügyi biogáz üzemek részletes adatai

FCSM Dél-Pesti Szennyvíztisztító Telep              

Az üzemeltető neve: Fővárosi Csatornázási Művek Zrt. Az üzemeltető címe: 1087 Budapest, Asztalos Sándor u. 4. A szennyvíztisztító telep címe: 1238 Budapest, Meddőhányó u. 1. A szennyvíztisztító kapacitása: 80.000 m3/d, 293.300 LE Az iszapkezelő üzembe helyezésének éve: 1967 Az iszapkezelő tervezője: MÉLYÉPTERV Az iszapkezelő kivitelezője: CSÉV, ALTERRA Kft. Napi iszaphozam: 4200 m3/d (nyersiszap+fölösiszap) Iszap szárazanyag koncentrációja: 22,3 g/kg Iszap szerves szárazanyag koncentrációja: 15,6 g/kg Sűrített iszap szárazanyag koncentrációja: 65,2 g/kg (gépi úton sűrített iszap ) Települési folyékony hulladék betáplálás: 40 m3/d, 4000-6000 KOI mg/l Ipari hulladék betáplálás: 286 m3/d (összes beszállított hulladék) Ipari hulladék átvételi engedélyek:

Hulladékok fajtái:

Hulladékok EWC-kód szerinti besorolása:

Beszállított iszap

EWC 190805 EWC 190809

Zsírok EWC 200125 EWC 020501 Tejipari hulladékok EWC 020502 EWC 020201 Állati eredetű hulladékok

EWC 020202 EWC 020204 EWC 200108

Élelmiszer hulladékok EWC 200301

1.7 LNG lehetséges hazai előállításának biogáz forrásai               

     

Alkalmazott előkezelési technológia: nincs A rothasztók szervesanyag terhelése: 39,6 t szervesanyag/d Fajlagos szervesanyag terhelés: 3,2 kg/m3/d A rothasztók térfogata: 12.400 m3 ( 4 db mezofil + 1 db termofil ) Hidraulikus tartózkodási idő: 18,7 d Működési hőmérséklet: 35-55 C° Betáplálás módja: számítógép-vezérelt, programozott, folyamatos betáplálás Keverés módja: függőleges tengelyű keverés pH: 7,3 illósav koncentráció: 450-750 (CH3COOH g/m3) NH4-ion koncentráció: 1.076 (g/m3) Lúgosság: 4.400-4.800 (CaCO3 g/m3) H2S koncentráció a biogázban: 65-110 ppm Gázhozam 21.897 Nm3/d Gázösszetétel: 57,7 CH4 tf. %, 31,3 CO2 tf.%, Gázhasznosítás: villamos teljesítmény 1,45 MW, hőteljesítmény 1,59 MJ, biometán hálózatba táplálás: tervezett Iszapvíz mennyisége: 4.500 m3/d Iszapvíz kezelés technológiája: eleveniszapos biológiai tisztítás A víztelenített iszap mennyisége: 96.840 kg/d A víztelenített iszap szárazanyag koncentrációja: 271 g/kg A víztelenített iszap szervesanyag koncentrációja: 161 g/kg, biogáz kihozatal: 62 % Az iszapelhelyezés módja: komposztálás

Adatszolgáltató: Barabás Győző telepvezető, e-mail: [email protected] 2010. július 23.

FCSM Észak-Pesti Szennyvíztisztító Telep

o

              

165

Az üzemeltető neve: Fővárosi Csatornázási Művek Zrt. Az üzemeltető címe: 1087 Budapest, Asztalos S. u. 4. A szennyvíztisztító telep címe: 1044 Budapest, Timár u. 1. A szennyvíztisztító teljesítménye: - 200.000 m3/d, - 1.300.000 leé A biogáz üzem üzembe helyezésének éve: 2008 A biogáz üzem tervezője: Passavant-Roediger Az iszapkezelő kivitelezője: Passavant-Roediger Napi iszaphozam (sűrített): 500 m3/d Iszap szárazanyag koncentrációja: 50 kg/m3 Iszap szervesanyag koncentrációja: 35 kg/m3) Idegen iszap betáplálás: 5.000 m3/év, Ipari hulladék betáplálás: 50.000 t/év Ipari hulladékok EWC kódjai: 020102, 020202, 190809, 020403, 020407 Alkalmazott előkezelési technológia: termikus/ultrahangos/kémiai nincs A rothasztó(k) szervesanyag terhelése: 40.800 kg/d Fajlagos szervesanyag terhelés: 1,7 kg/m3/d

1.7 LNG lehetséges hazai előállításának biogáz forrásai             

166

  

A rothasztó(k) térfogata: 2x12.000 m3 Hidraulikus tartózkodási idő: 26 nap Működési hőmérséklet: 36,5 C° Betáplálás módja: oltó keverés(szakaszosan fermentoronként felváltva) Keverés módja: gázlándzsás + recirkuláció pH: 7,5 illósav koncentráció: 500-600 g/m3 CH3COOH NH4-ion koncentráció: (g/m3) nem mérik Lúgosság: 7.000 g/m3 CaCO3 H2S koncentráció(gázfázisban): 300 g/Nm3 Gázhozam: 21.000 Nm3/d, max. 35.000 Nm3/d Gázösszetétel( CH4 tf. %): 68 Gázkezelés: biológiai kénhidrogén mentesítés (H2S → H2SO4) 20 ppm-ig, kavicsszűrés, vízleválasztás, sziloxán eltávolítás aktívszén szűréssel 1 ppm alá Gázhasznosítás: villamos teljesítmény: 3 MW, (1 db. GE-Jembacher, 2 db. o Caterpillar gázmotorral), a szvttp fogyasztásának > 90 % -a, o hő teljesítmény: 3,4 MW, (kb. 65 % füstgáz, 35 % hűtővíz), o fermentorok fűtésének hőfogyasztása: 400-800 kW, o biometán hálózatba táplálás: (Nm3/d) nincs 31.) Gáztartály: 2.500 m3 (kettős membrán) 32.) Iszapvíz mennyisége: 600 m3/d Iszapvíz kezelés technológiája: visszavezetés a szennyvíztisztításba

   

A víztelenített iszap mennyisége: 48.000 t/év A víztelenített iszap szárazanyag koncentrációja: 40 % Szervesanyag lebontás: 50-60 % Az iszapelhelyezés módja: lerakás/égetés(Vác)/komposztálás



Adatszolgáltató: Román Pál telepvezető, e-mail: [email protected] 2010. július 19.

Budapesti Központi Szennyvíztisztító Telep 

Az üzemeltető neve: BKSZT Budapesti Szennyvíztisztítási Kft (BKSZT Kft)

  

Az üzemeltető címe: 1211 Budapest, Nagy-Duna sor 2. A szennyvíztisztító telep címe: mint fent A szennyvíztisztító teljesítménye: - hidraulikus 350 000 (m3/d) a biológiai tisztításra, 1 615 000 lakosegyenérték (a maximális hidraulikai terhelés 900 000 m3/d csapadéskos időben a higított szennyvízre. A többlet víz csak mechanikai tisztításon esik át.) A próbaüzem alatt a telepre vezetett max. szárazidei szennyvízmennyiség: 250 000 m3/d (A maximális fogadott hozam a próbaüzem alatt 700 000 m3/d volt, a tervezési maximális hozam hálózati visszaduzzasztással került kipróbálásra.) Az iszapkezelő üzembe helyezésének éve: 2009.



1.7 LNG lehetséges hazai előállításának biogáz forrásai                         

167

Az iszapkezelő tervezője: CSEPEL 2005 FH Konzorcium (Degremont S.A., OTV France, Hídépítő Zrt, Alterra Építőipari Kft) Az iszapkezelő kivitelezője: CSEPEL 2005 FH Konzorcium Napi iszaphozam: q= (5755+5200)* (m3/d) nyers + fölösiszap Iszap szárazanyag koncentrációja: c= 6,9/8,0* (kg/m3) nyers/fölösiszap Iszap szervesanyag koncentrációja: S0(kg/m3) Sűrített iszap szárazanyag koncentrációja: cs= 56,4* (kg/m3) kevert iszap a rothasztóba táplálás előtt, q= 1246* m3/d Települési folyékony hulladék betáplálás: 0 qtfh(m3/d), KOI(g/m3) Ipari hulladék betáplálás: 0 (kg/d) Ipari hulladék átvételi engedélyek: Nincs! Alkalmazott előkezelési technológia: termikus /ultrahangos/kémiai (pasztörizálás) A rothasztó(k) szervesanyag terhelése: Lb = qS0(kg/d) Fajlagos szervesanyag terhelés: Ls(kg/m3/d) A rothasztó(k) térfogata: V= 5800 (m3) 3 db. Összesen: 17 400 m3 Hidraulikus tartózkodási idő: t= 12 (d) (tervezett) Működési hőmérséklet: T= 55-56 (C°) Betáplálás módja: szivattyús feladás Keverés módja: mechanikus keverő pH: 7,7* (rothasztó) illósav koncentráció:(CH3COOH g/m3) NH4-ion koncentráció: (g/m3) Lúgosság: (CaCO3g/m3) H2S koncentráció: (g/m3) 7 – 100 ppm* (tervezett: < 150 mindig teljesült) Gázhozam 23 150* (Nm3/d) Gázösszetétel: CH4 61-65* tf. %, CO2 33-35* tf.%, Gázhasznosítás: villamos teljesítmény(MW), hő teljesítmény(MJ), biometán  hálózatba táplálás: (Nm3/d) Kapcsolt energiatermelés folyik, villamos áram termelés: 49 700* kWh/d

 Iszapvíz mennyisége: (m3/d)  Iszapvíz kezelés technológiája:  A víztelenített iszap mennyisége: 156* (m3/d)  A víztelenített iszap szárazanyag koncentrációja: 270* (kg/m3)  A víztelenített iszap szervesanyag koncentrációja: 52 % (3 db mérésből!)  Az iszapelhelyezés módja: Komposztálás után, pernyehányó takarása * próbaüzemi mért, átlagos adat Adatszolgáltató: Tóbiás Sándor projekt menedzser ENVIRODUNA Kft. [email protected]

Debreceni Szennyvíztisztító Telep    

Az üzemeltető neve: Debreceni Vízmű Zrt. Az üzemeltető címe: 4025 Debrecen, Hatvan u. 12-14. A szennyvíztisztító telep címe: 4002 Debrecen, Vértesi út 1-3. A szennyvíztisztító kapacitása: mechanikai: 80 em3/nap, biológiai: 60 em3/nap, átl. 45 em3/nap

1.7 LNG lehetséges hazai előállításának biogáz forrásai                

Biogáz üzem létesítésének éve: 1998 Iszapsűrítő: gravitációs, 2 db. 16 m átmérőjű pálcás kotró Iszaprothasztó: 2 db. 4500 m3/db. vasbeton Tartózkodási idő: 20 nap Hőmérséklet: 35 ˚ C Biogáz mennyisége: 7000 m3/nap Metán tartalom: 65 tf. % Konverzió: > 40 % Gáztároló: 1000 m3, P = 40 mbar Gázfáklya: Q = 100-220 Nm3/óra Kéntelenítő: átmérő 1,8 m, V = 12 m3, töltet SULPHUREN Gázkazán: 1 db. 300 kW és 1 db. 550 kW Gázmotor: 2 db 253 kW/db. és 1 db. 659 kW Villamos energia hasznosítás: szigetüzemben, csaknem önellátó Iszapvíz kezelés: a szennyvíztisztítási technológiában Rothasztott iszap kezelés: sűrítés gravitációsan(2 db. 16 m átmérőjű sűrítőben), víztelenítés centrifugákkal

Forrás : www.debreceni-vizmu@hu

Zalaegerszegi Szennyvíztisztító telep    

Az üzemeltető neve: Észsak-zalai Víz- és Csatornamű Zrt. Az Üzemeltető címe: 8900 Zalaegerszeg, Balatoni u. 8. A szennyvíztisztító telep címe: 8900 Zalaegerszeg, Zala u. (0940/7 hrsz.) A szennyvíztisztító telep teljesítménye: 17.000 m3/nap, 180.000 LE (tervezett)  12.800 m3/nap, 135.000 LE (tényleges)

                 

Az iszapkezelő üzembehelyezésének éve: 2009 Az iszapkezelő tervezője: UTB Envirotec Kft. Az iszapkezelő kivitelezője: Vegyépszer Zrt.-Hídépítő Zrt. konzorcium Napi iszaphozam: 860 m3/nap Az iszap szárazanyag koncentrációja: 8,0 kg/m3 Az iszap szervesanyag koncentrációja: 5,4 kg/m3 A sűrített iszap szárazanyag koncentrációja: 48 kg/m3 Települési folyékony hulladék betáplálás: nincs, a szennyvízzel együtt kerül tisztításra Ipari hulladék betáplálás: nincs Ipari hulladék átvételi engedély: nincs Alkalmazott előkezelési technológia: ultrahangos A rothasztók szervesanyag terhelése: 6880 kg/nap Fajlagos szervesanyag terhelés: 2,4 kg/m3 nap A rothasztók térfogata: 2x1440 = 2880 m3 Hidraulikus tartozkodási idő: 20,5 nap Működési hőmérséklet: 37˚ C Betáplálás módja: a fűtő recirkulációs nyomóvezetékbe Keverés módja: függőleges tengelyű mechanikus keverő a gázdómra építve

168


169

       

pH: 7,3 Illósav koncentráció(VFA): 30-600 CH3COOH NH4-ion koncentráció: 300-1.000 g/m3 Lúgosság: 1.000-3.500 g/m3 H2S koncentráció: 60-100 ppm Gázhozam: 1.500-2.000 Nm3/nap Gázösszetétel: 63-65 % CH4, 32-35 % CO2 Gázhasznosítás: 80 kW villamos teljesítmény,  170 kW hőteljesítmény(külön kazánban),  biometán hálózatra táplálás nincs, de biometán termelés és gépjárművekben hasznosítás van – gáztöltő állomás van, biogáz finomítás vizes mosással

     

Iszapvíz mennyisége: 120 m3/nap Iszapvíz kezelés technológiája: ammónia eltávolítás DEMON eljárással(SBR) A víztelenített iszap mennyisége: 23 m3/nap A víztelenített iszap szárazanyag koncentrációja: 270-290 kg/m3 A víztelenített iszap szervesanyag koncentrációja: 160-180 kg/m3 Az iszapelhelyezés módja: átmeneti deponálás és tárolás után mezőgazdasági elhelyezés

Adatszolgáltató: Arnhoffer András műszaki igazgató aa@zalavíz.hu Varga Tibor szv.tisztító telep vez. vargat@zalavíz.hu

Biogáz-Miskolc Kft.

A 2013-14-ben épített biogáz üzemet féléves próbaüzem után helyezték üzembe. Az üzem a Miskolci Vízművek Szennyvíztisztító Telepének elkerített részén van. Kb. 2,4 milliárd volt a beruházási költsége, amelyből 999 millió forint volt KEOP támogatás. Jelenleg kizárólag a szennyvíztisztító (30 em3/nap) iszapját(6-700 m3/nap 1,5 %-os nyers iszap és 700 m3/nap 0,7 %-os fölös iszap) fogadja, de kiépítésre került az ipari hulladékok fogadását lehetévő tevő berendezések is(fogadó-ürítő, pasztöröző, macerátor). A híg iszapot gravitációs ülepítéssel és szűrő asztalon 3-4 %-osra sűrítik, keverős tartályban homogenizálják majd gyakorlatilag folyamatosan adagolják be a 2 db. egyenként 3900 m 3-es fermentorba, amelyek 38,5 Cº-on működnek. A keletkezett biogázt(20mbar) 3.840 m3-es membrán tárolóban gyűjtik és 1 db. 500 kW-os gázmotorban égetik el- előtte 90-100 mbarra növelve nyomását, villamos energiát termelnek a telep számára, de hálózati betáplálásra is van engedélyük 12 Ft./kWh átlagáron. Ezenkívül van 1 db. 370 kW-s tartalék gázmotor. A gázmotorok hűtővizével fűtik a fermentorokat, de gázkazánt is használnak erre a célra.


170

Havária esetén elfáklyázzák a biogázt. A rothasztott iszapot(fermentlevet) visszadják a szennyvíztelepnek, ahol centrifugálással víztelenítik és Arnóton lerakják. Tervező: Flavy Kft. Biogas-Miskolc Kft. a Magyar Biogáz Egyesület tagja. Forrás: Sztari Gábor üzemeltetési műszakvezető([email protected])


171

4. MELLÉKLET Biogáz termelési változatok A változat: 1.000 m3 nyers biogáz/óra, átlagos alapanyag összetétel Alapanyag

Mennyiség

TS

oTS

Biogáz 3

t/év

%

%

m /t oTS

Biogáz

Metán

3

Metán

Biogáz

Metán

Költség

Költség

Költség

m3/év

m3/év

EUR/to

EUR/1000 m3 CH4

EUR/év

3

m /to FM

%

m /to FM

Szarvasmarha hígtrágya

30 000

8,0

85,0

360,0

24,48

55,00

13,464

734 400

403 920

1

74,3

30 000

Cukorcirok síló

8 000

32,0

93,0

680,0

202,37

52,00

105,2

1 618 944

841 851

36

342,1

288 000

Kukoricaszár

8 000

75,0

93,0

585,0

408,04

52,00

212,2

3 264 300

1 697 436

40

188,5

320 000

Másodvetések

10 000

22,0

89,8

620,0

122,42

52,00

63,7

1 224 190

636 579

25

392,7

250 000

Biohulladék

8 000

22,0

90,0

750,0

148,50

58,00

86,1

1 188 000

689 040

5

58,1

40 000

Összesen/átlag

64 000

8 029 834

4 268 826

217,4

928 000

53,16 átlag

átlag

B változat: 1.000 m3 nyers biogáz/óra, alacsony költségű alapanyag összetétel Alapanyag

Mennyiség

TS

oTS

Biogáz

Biogáz

Metán

Metán

Biogáz

Metán

Költség

Költség

Költség

m3/to FM

%

m3/to FM

m3/év

m3/év

EUR/to

EUR/1000 m3 CH4

EUR/év

t/év

%

%

m3/t oTS


30 000

8,0

85,0

360,0

24,48

55,00

13,464

734 400

403 920

1

74,3

30 000

Baromfitrágya

8 000

35,0

85,0

450,0

133,88

52,00

69,6

1 071 000

556 920

5

71,8

40 000

Kukoricaszár

10 000

75,0

93,0

585,0

408,04

52,00

212,2

4 080 375

2 121 795

40

188,5

400 000

Másodvetések

7 800

22,0

89,8

620,0

122,42

52,00

63,7

954 868

496 531

25

392,7

195 000

Biohulladék

8 000

22,0

90,0

750,0

148,50

58,00

86,1

1 188 000

689 040

5

58,1

40 000

Összesen/átlag

63 800

8 028 643

4 268 206

165,2

705 000

53,16 átlag

átlag


172

C változat: 1.000 m3 nyers biogáz/óra, magas költségű alapanyag összetétel Alapanyag

Mennyiség

TS

oTS

Biogáz

Biogáz

Metán

Metán

Biogáz

Metán

Költség

Költség

Költség

m3/to FM

%

m3/to FM

m3/év

m3/év

EUR/to

EUR/1000 m3 CH4

EUR/év

t/év

%

%

m3/t oTS


30 000

8,0

85,0

360,0

24,48

55,00

13,464

734 400

403 920

1

74,3

30 000

Silókukorica/cuk orcirok

15 700

32,0

93,0

680,0

202,37

52,00

105,2

3 177 178

1 652 132

36

342,1

565 200

Kukoricaszár

6 000

75,0

93,0

585,0

408,04

52,00

212,2

2 448 225

1 273 077

40

188,5

240 000

Másodvetések

7 600

22,0

89,8

620,0

122,42

52,00

63,7

930 384

483 800

25

392,7

190 000

Biohulladék

5 000

22,0

90,0

750,0

148,50

58,00

86,1

742 500

430 650

5

58,1

25 000

Összesen/átlag

64 300

8 032 687

4 243 579

247,5

1050200

52,83 átlag

átlag


173

5. MELLÉKLET D változat: 500 m3 nyers biogáz/óra, átlagos alapanyag összetétel Alapanyag

Mennyiség

TS

oTS

Biogáz

Biogáz

Metán

Metán

Biogáz

Metán

Költség

Költség

Költség

m3/to FM

%

m3/to FM

m3/év

m3/év

EUR/to

EUR/1000 m3 CH4

EUR/év

t/év

%

%

m3/t oTS


15 000

8,0

85,0

360,0

24,48

55,00

13,464

367 200

201 960

1

74,3

15 000

Cukorcirok síló

4 000

32,0

93,0

680,0

202,37

52,00

105,2

809 472

420 925

36

342,1

144 000

Kukoricaszár

4 000

75,0

93,0

585,0

408,04

52,00

212,2

1 632 150

848 718

40

188,5

160 000

Másodvetések

5 100

22,0

89,8

620,0

122,42

52,00

63,7

624 337

324 655

25

392,7

127 500

Biohulladék

4 000

22,0

90,0

750,0

148,50

58,00

86,1

594 000

344 520

5

58,1

20 000

Összesen/átlag

32 100

4 027 159

2 140 779

217,9

466 500

53,16 átlag

átlag

E változat: 500 m3 nyers biogáz/óra, alacsony költségű alapanyag összetétel Alapanyag

Mennyiség

TS

oTS

Biogáz

Biogáz

Metán

Metán

Biogáz

Metán

Költség

Költség

Költség

m3/to FM

%

m3/to FM

m3/év

m3/év

EUR/to

EUR/1000 m3 CH4

EUR/év

t/év

%

%

m3/t oTS


15 000

8,0

85,0

360,0

24,48

55,00

13,464

367 200

201 960

1

74,3

15 000

Baromfitrágya

6 000

35,0

85,0

450,0

133,88

52,00

69,6

803 250

417 690

5

71,8

30 000

Kukoricaszár

5 550

75,0

93,0

585,0

408,04

52,00

212,2

2 264 608

1 177 596

40

188,5

222 000

0

22,0

89,8

620,0

122,42

52,00

63,7

0

0

25

392,7

0

Biohulladék

4 000

22,0

90,0

750,0

148,50

58,00

86,1

594 000

344 520

5

58,1

20 000

Összesen/átlag

30 550

4 029 058

2 141 766

134,0

287 000

Másodvetések

53,16 átlag

átlag


174

F változat: 500 m3 nyers biogáz/óra, magas költségű alapanyag összetétel Alapanyag

Mennyiség

TS

oTS

Biogáz

Biogáz

Metán

Metán

Biogáz

Metán

Költség

Költség

Költség

m3/to FM

%

m3/to FM

m3/év

m3/év

EUR/to

EUR/1000 m3 CH4

EUR/év

t/év

%

%

m3/t oTS


15 000

8,0

85,0

360,0

24,48

55,00

13,464

367 200

201 960

1

74,3

15 000

Silókukorica/cuk orcirok

7 400

32,0

93,0

680,0

202,37

52,00

105,2

1 497 523

778 712

36

342,1

266 400

Kukoricaszár

3 000

75,0

93,0

585,0

408,04

52,00

212,2

1 224 113

636 539

40

188,5

120 000

Másodvetések

4 000

22,0

89,8

620,0

122,42

52,00

63,7

489 676

254 632

25

392,7

100 000

Biohulladék

3 000

22,0

90,0

750,0

148,50

58,00

86,1

445 500

258 390

5

58,1

15 000

4 024 012

2 130 232

242,4

516 400

Összesen/átlag

32 400

52,94 átlag

átlag

Másodvetések átlagos hozambecslése Latin név

DM

oDM

Metán

Metán

Metán

Hozam

Metán

%

%

%

Nm3/to oDM

Nm3/to FM

to/ha

Nm3/ha

Helianthus annuus

20

88

55

300

52,8

20

1 056

Secale cereale

25

88

54

325

71,5

25

1 788

Sinapis alba

18

84

56

315

47,6

17

810

Hordeum vulgare

34

93

53

280

88,5

17

1 505

Secale cereale

25

92

53

285

65,6

25

1 639

Triticum x Secale

28

93

53

280

72,9

22

1 604

Raphanus salivus

15

90

52

330

44,6

35

1 559

Phacelia tanacetifolia

11

90

55

300

29,7

40

1 188

22,0

89,8

25

1 394

Átlag


6. MELLÉKLET

175


176


177


178

7. MELLÉKLET Biogáz termelés növelésének lehetőségei, fejlesztési irányok A tanulmányban nem számolunk a biogáz ipar fejlesztését célzó beruházási- és működési támogatásokkal, mert ez torzítaná a biometán és a földgáz változatok összehasonlítását. (A távlati cél egyébként is az, hogy a megújuló energiaforrások termelése és felhasználása központi támogatások nélkül is lehetséges legyen.) A biogáz ipar több irányban keresi a lehetőségeket a hatékonyság és a versenyképesség növelésére, ez vonatkozik a szennyvíziszapra alapuló biogáz termelésre is. Új biogáz alapanyagok bevonása Magától értetődő, hogy a biogáz üzemeknek a legalacsonyabb költségekkel beszerezhető, a közelben elérhető, optimális C/N arányt és nagy metán hozamot biztosító alapanyagok feldolgozásában érdekeltek. A több különféle forrásból származó és különböző jellegű alapanyagok feldolgozását szokásos kofermentációnak nevezni. A szennyvíztelepek esetében a monofermentáció csak szennyvíziszapból valósul meg, míg a kofermentációs változatban a külső forrásból behozott szerves anyagokat a szennyvíziszappal együtt bontják le biogázzá. A szennyvíz iparágban elsősorban viszonylag magas szárazanyag tartalmú állati eredetű melléktermékek és hulladékok bevonására törekszenek, minthogy  

a magasabb szárazanyag tartalom kompenzálja az iszap magas víztartalmát és az alapanyag keverékkel a fermentor térfogatot hatékonyabban lehet kihasználni, Az állati eredetű hulladékok és melléktermékek (mint például vágóhídi hulladék, konyhai/éttermi/áruházi hulladék) elhelyezése a hulladák tulajdonosoknak problémát jelent és a szennyvíztelepek számára a hulladék fogadás engedélyezése könnyebb, mint a mezőgazdaságba integrált biogáz üzemek esetében.

Szükséges megjegyezni, hogy a biogáz üzemek (adott esetben a szennyvíz ágazat keretében működő berendezések) gazdaságossági számításaiban mégsem indokolt hulladák átvételi díjjal számolni. Ennek oka az, hogy a biogáz üzemek egymással versenyeznek az ilyen anyagokért és egyre többen készek ezeket külön díjazás nélkül (gyakran még a szállítási költségeket is vállalva) átvenni. Fontos kérdés a települési szilárd hulladék (TSZH) biológiailag lebomló szerves frakciójának biogáz üzemi hasznosítása. A hulladékról szóló 2012. évi CLXXXV. törvény 92. § (2) bekezdése szerint „A települési hulladék részeként lerakásra kerülő biológiailag lebomló szervesanyagmennyiséget - a települési hulladéklerakóban évente lerakott hulladék mért összetételét és az összetevők tömeg szerinti megoszlását alapul véve - az 1995-ben országos szinten


179

képződött, a települési hulladék részét képező biológiailag lebomló szervesanyagmennyiséghez képest 2016. július 1-jéig 35%-ra, azaz 820 000 tonna alá kell csökkenteni.” Nyilvánvaló, hogy a fenntarthatóság követelményeinek leginkább az felelne meg, ha a települési hulladékokat már a keletkezés helyén szétválasztanák és szelektív hulladékgyűjtés keretében továbbítanák a biogáz üzemekbe. A szelektív hulladékgyűjtés kérdésére a mezőgazdasági biogáz üzemekre vonatkozó fejezetben visszatérünk, minthogy ez mindkét üzemtípust érinti (miközben lényegesen csökkenti a depóniatelepeken hosszú távon kinyerhető biogáz (depóniagáz) mennyiségét. A korszerű szelektív hulladékgyűjtés rendszerét úgy kell kialakítani, hogy külön keletkezzenek a könnyen elégethető (magas szárazanyag- és cellulóztartalmú) és az anaerob fermentációra alkalmasabb anyagáramok. Az alapanyagok előkezelése A biológiailag lebontható szerves anyagok fermentációjának feltétele a sejtek dezintegrációja, amely a fermentorban viszonylag lassan valósul meg. (A fermentorok mérete és ezzel beruházási költsége viszont értelemszerűen növekszik a szükséges tartózkodási idővel.). A dezintegrációt a fermentorok előtt is meg lehet részben vagy egészben (például mechanikus sejtroncsolással, termohidrolízissel vagy vegyszeres plazmolízissel oldani, azonban az ilyen általában költséges és energiaigényes eljárások gyakorlati alkalmazása nem mindig gazdaságos. Különösen igaz ez alacsony költséggel rendelkezésre álló alapanyagok (mint a szennyvíziszap) és viszonylag alacsony KÁT árak esetében. A vegyszeres sejtroncsolást a gyakorlatban nem alkalmazzák, de az ultrahangos sejtroncsolásnak és a termohidrolízisnek számos referenciája van a szennyvíziszap anaerob fermentációjában. Példaként említhető a Weber Entec GmbH & CO KG (www.weberentec.com) BioPush-DMS ultrahangos berendezése, amely egy 2.000 W-os csőreaktor. Hatása a biogáz alapanyagok dezintegrácójában és az exo-enzimek mobilizálásában jelentkezik. A dezintegrácó eredményképpen csökken a viszkozitás, javul a fermentációs massza keverhetősége, növekszik a baktériumok számára rendelkezésre álló felület. Az exoenzimek mobilizálásának eredményeképpen növekszik az enzim aktivitás, felgyorsul a hidrolízis és hatékonyabb lesz a szubsztrátumok lebontása. Az eljárás forgalmazói szerint mindezek eredményeképpen akár 30-50%-kal magasabb gázhozam is elérhető. A termohidrolízis (angol rövidítése: THP) terjedése leginkább a norvég Cambi AS. (www.cambi.com) tevékenységéhez kapcsolható a szennyvíziszap kezelésben. A THP sorba kapcsolt (de batch üzemmódban működtetett) nyomástartó edényekben történik. Az első a „pulper”, ahol a sűrített primer- és fölős iszapokat összekeverik és gőzzel előmelegítik. A második a termikus hidrolízis reaktor, amelyben megnövelik a nyomást és további gőzinjektálással az iszap hőmérsékletét 165 ºC-ra emelik. Az anyagot mintegy 30 percig tartják ilyen hőmérsékleten és nyomáson. A harmadik lépcső a „flash tank”, ahol a nyomást hírtelen elejtve a hőmérsékletet 105 ºC-ra csökkentik, a fejlődő gőzt pedig visszavezetik a


180

„pulper”-be. További hőcserélőn áthaladva az így előkezelt iszapot mintegy 40 ºC-on juttatják a fermentorokba. A THP eredményeképpen a sejtek szétesnek, az iszap teljesen elfolyósodik, a patogén mikroorganizmusok elpusztulnak, a fermentorban a lebontás sebessége megháromszorozódik és a fajlagos biogáz termelés akár 35%-kal is növekszik. Egy referenciaüzem technológiai adatai: - illékony szilárdanyag-terhelés 6,5 kg/m3/nap, - hidraulikus tartózkodási idő (HRT): 12 nap, - gázkihozatal 400 m3/t szárazanyag, - metántartalom 68%, - patogén csökkenés > 106. A THP, mint az anaerob fermentáció előtti kezelési eljárás terjed Európában, különösen az Egyesült Királyságban és Skandináviában, de más kontinenseken is. Fermentoron belüli hatékonyságnövelő eljárások Számos helyen foglalkoznak az anaerob fermentáció hatékonyságának növelésével. Itt két megközelítést ismertetünk: a) enzim(ek) adagolása, b) a fermentációs masszában található, a mikroba közösségek működését zavaró anyagok eltávolítása. a) a biogáz termelés növelése enzim(ek) adagolásával A DSM Food Specialties B.V. (www.dsm.com) Methaplus L 100 és AxiaseTM 100 enzim termékeit ajánlja a biogáz termelés fokozására. A gyártó szerint az így elérhető teljesítménynövekedés 15%. Továbbá előnyként mintegy 30%-kal csökkenhet a keverők villamos energia fogyasztása és a fermentációs folyamat stabilitása is növekszik.A Methaplus elsősorban lignocellulóz tartalmú szubsztrátok fermentációjában eredményes. Az Axiase ugyancsak növényi eredetű szubsztrátumok fermentációjánál ajánlott, tehát alkalmazásuk lehetőségei a szennyvíztelepi biogáz üzemekben korlátozott. Az enzim készítményeket rendszeresen adagolni kell, ezért beszerzésük költségei folyamatosan terhet jelentenek. A helyi adottságokra érvényes gondos kalkulációt igényel annak eldöntése, hogy a készítmények pozitív hatásainak értéke nem marad-e el a többletköltség mögött.

b) Az anaerob fermentáció folyamatában keletkező melléktermékek koncentrációjának szabályozása A szerves anyagok anaerob fermentációjában a metán mellett különböző folyamatgátló és korrozív anyagok is keletkeznek, mint pl. a kénhidrogén (H2S) és az ammónia (NH3). Mennyiségüket alapvetően meghatározza a feldolgozott alapanyagok kémiai összetétele, jelentős a fermentorban uralkodó pH értéktől függő egyensúlyok szerepe. A kénhidrogén és az ammónia kivonása a fermentációs masszából pozitív hatással van a lebontási folyamatban résztvevő mikrobák életkörülményeire. Ezen a felismerésen alapszik a Donau Chemie AG


181

(www.donau-chemie.com) Donau Bellamethan nevű terméke, amely a kénhidrogént tartósan és igen szelektíven leköti, így elősegíti azt, hogy minden szerves sav metánná alakuljon át, ugyanakkor savasságával akadályozza a pH emelkedését és így az ammóniaképződés növekedését. A termék a baktériumok számára fontos nyomelemeket is tartalmaz. Az eljárás költséghatékonyságáról nincs adatunk. Fermentációs maradék (fermentlé) egy részének recirkulációja A biogáz üzemekben elterjedt a fermentációs maradék (a fermentorokból távozó folyékony halmazállapotú anyag) fázisbontása, azaz szeparálása sűrű és híg fázisra bontása. Ilyen célra használják például a csigás szeparátorokat (UTS Biogastechnik GmbH, www.uts-biogas.com, FAN Separator GmbH, www.fan-separator.de), de vannak egyéb megoldások (mint centrifuga) is. A sűrű fázis szemcsés szerkezetű, kb. 25-30% szárazanyag tartalmú és szilárd anyagnak tekinthető. Ennek visszavezetése a fermentációs folyamatba akkor lehet indokolt, ha fennmaradó biogáz termelési potenciállal rendelkezik. A híg, folyékony fázist, amelynek szárazanyag tartalma 3-6% tartományban van, használják a friss alapanyagok bekeverésére, a betáplálás átlagos szárazanyag tartalmának csökkentésére. Ezek a megoldások a gazdaságosságra annyiban vannak hatással, amennyiben elősegítik a beépített fermentációs térfogat hatékony kihasználását. Fermentációs maradék (fermentlé) hasznosítása A fermentációs maradék (angolul digestate) kitűnően hasznosítható a mezőgazdaságban talajerő pótlásra, ipari műtrágyák részbeni vagy teljes helyettesítésére. Mind elvben, mind a gyakorlatban nagy hiba a fermentációs maradékot hulladékként kezelni, ez a biogáz üzem értékes mellékterméke. A biogáz ipar számára lényeges kérdés az, hogy a fermentációs maradékot termékként kezeljék és használati értéke árbevételben is megjelenjen. Ezzel szemben a fermentációs maradék kihordása és mezőgazdasági hasznosítása ma még számos adminisztratív akadályba ütközik (a mezőgazdasági hasznosítás engedélyköteles, a kihelyezés talajvédelmi terv készítését igényli, a szállítás csak hulladékszállítási engedéllyel végezhető, EWC 19 06 06 kód alá besorolva. Az Európai Bizottság által „Circular economy” néven kezdeményezett új munkaprogram keretében sor kerül a hulladékokra vonatkozó irányelv (Waste Directive) korszerűsítésére is, amelynek keretében várhatóan megteremtik a kereteket a biogáz üzemek fermentációs maradékának megfelelő hasznosítására is.


182

8. MELLÉKLET

Mikroalgák tenyésztése biogáz alapanyagként

Az algák energetikai hasznosításával világszerte széles körű kutatás foglalkozik. Az érdeklődés annak tulajdonítható, hogy az algák képesek pozitív válaszokat adni azokra a gondokra, amelyek az első- és második generációs biomasszával kapcsolatban jelentkeznek. Az első generációs bioüzemanyagokat emberi és állati fogyasztásra is alkalmas alapanyagokból (pl. kukorica, szója, repce, cukornád) állítják elő. A második generációs csoportba azokat a bioüzemanyagokat sorolják, amelyeknek termeléséhez hulladék anyagokat, illetve magas cellulóz tartalmú alapanyagokat használnak fel; utóbbiak termesztésénél mind mennyiségi, mind minőségi szempontból alacsonyabb területigény jelentkezik. Mindazonáltal, a lignocellulóz alapú bioüzemanyag termelés – az alapanyag lebontással szembeni magas ellenálló képessége miatt – ma még nem tekinthető gazdaságosnak. A harmadik generációs bioüzemanyagokat makro- és mikro algákból állítják elő- A makro algák egy hektárra eső biomassza hozama 2-20-szor nagyobb, mint a hagyományos energianövényeké és nem igényel termőföld minőséget. A mikro algák biomassza tömege 24 órán belül kétszereződik meg. Az algák előnyei:    

tenyésztésük nincs versenyben a szántóföldért az élelmiszer és takarmány termesztéssel, az algák növekedési üteme lényegesen gyorsabb, az alacsony lignin tartalom nem teszi szükségessé nagy energiafelhasználással járó előkészítési eljárások alkalmazását, az energetikai hasznosítás a biofinomító koncepció keretében jól összehangolható egyéb alkalmazásokkal.

Másrészről vannak kedvezőtlen adottságok is:    

az alga biomassza magas víztartalma, a kémiai összetétel időszaki változása, az anaerob fermentáció szempontjából kedvezőtlen C/N arány, magas tenyésztési költségek.

A jelenleg is folyó kutatási/fejlesztési tevékenység célja, hogy gyakorlati megoldásokat találjanak az említett kérdésekben, így például 

fejlődnek tovább a víztelenítési/koncentrálási eljárások,

1.7 LNG lehetséges hazai előállításának biogáz forrásai  

183

keresik a legalkalmasabb receptúrákat a C/N arány optimalizálására, az algatenyésztés hatékonyságának növelésével csökkentik az előállítási költségeket.

Az intenzív kutatás/fejlesztés előre láthatóan 5-10 éven belül azt fogja eredményezni, hogy az algatenyésztés biogáz céljára versenyképessé válik. Az eddigi kutatások azt mutatták, hogy biogáz alapanyagként elsősorban a mikro algákkal lehet számolni, az alkalmazás számos előnnyel jár:  



 

a mikro algák tenyésztéséhez nincs szükség tiszta vízre, a fermentációs maradék híg fázisa is felhasználható (miközben a tápanyagok megőrződnek), a mikro algák szárazanyag tartalmának fele szénatom, amely a széndioxid elnyeléséből származik (100 tonna alga biomassza kb. 183 tonna széndioxidot használ fel) – a széndioxid igény fedezésére kitűnően alkalmas a biogáz földgáz minőségre tisztítása során leválasztott széndioxid, emiatt a mikro algák felhasználásával a biogáz termelés negatív széndioxid mérleget eredményez, azaz a folyamat több széndioxidot von ki a környezetből, mint amennyit termel, a mikro algák fermentációja során keletkező biogáz metán tartalma 70% körül van, szemben a silókukorica esetében jellemző 52%-al, a fermentációs maradék kiváló minőségű talajjavító anyag.

Következtetésként megállapítható, hogy a mikro algák anaerob fermentációja egyike a legalacsonyabb energia igényű és leginkább környezetbarát bioenergia termelési módoknak. Biogáz célú hasznosítás esetében a mikro alga biomassza magas víztartalmát, valamint az anaerob fermentáció szempontjából alacsony C/N arányt úgy lehet kompenzálni, hogy az alga biomasszát magas szárazanyag tartalmú és magas C/N aránnyal rendelkező növényi szubsztrátumokkal (kukoricaszár, fű, széna) együtt dolgozzák fel. A tervezett receptúra szerint a bevitt szárazanyag mennyiség 20-40 %-át adják az algák, ilyen körülmények között az anaerob fermentálási biológiai rendszer képes alkalmazkodni az algák kémiai összetételének ingadozásaihoz. A mikro algák tenyésztése alapvetően 2 módon valósítható meg:  

versenypálya formájú sekély medencékben („raceway ponds”) vagy fényáteresztő falú fotobioreaktorokban.

Tekintettel a fotobioreaktorok magas költségeire – a jelenlegi ismereteink szerint – Zalaegerszegen az alacsonyabb beruházási- és üzemeltetési költségekkel járó, ovális kialakítású medencék alkalmazásával számolunk. Ezeknek működési elvét az alábbi sematikus ábra mutatja be:


184

1. Ábra alga tenyésztés sémája Forrás: A. Wellinger IEA Bioenergy Task 37 Algal Biomass ahol Water, Nutrients – víz, tápanyagok Motorized paddle – motorral hajtott lapátok Waste CO2 – hulladék széndioxid A 0,2-1,0 méter mély medencékben a folyadék zárt körben folyamatosan áramlik, a mozgatást a lapátok biztosítják. Az alga hozam függ a fény intenzitásától, a hőmérséklettől, a folyadék pH értékétől, a széndioxid és tápanyag ellátástól és természetesen arra is figyelni kell, hogy a medencében ne legyenek az algák életkörülményeit negatívan befolyásoló anyagok és élősködők. Az algatenyésztés megvalósítható olyan területen, amelyet egyébként más célokra nem lehet használni. A területnek nem kell egybefüggőnek lennie, kialakíthatók medence blokkok is. A létesítmény külső megjelenését az ábra illusztrálja.


185

2. Ábra Mikroalga farm távlati képe Forrás: A. Wellinger IEA Bioenergy task 37 Algal Biomass Kívánatos, hogy az alga medencék a biogáz üzem közelében helyezkedjenek el, hiszen nagymennyiségű vizet kell forgatni: a víz nagy részét a biogáz üzem fermentációs maradékának híg fázisából célszerű biztosítani. A közelséget az is indokolja, hogy ez által csökkennek a széndioxid szállítás költségei is. A mikro algák apró mérete miatt technológiai kihívásként jelentkezik a besűrítés, azaz a víztartalom csökkentése. A medencékből kikerülő biomassza víztartalma 94 – 99,5% között van. A biogáz üzem fermentoraiba betáplált anyagot 5% körüli szárazanyag tartalomra kell beállítani, ami viszonylag alacsony költséggel, ülepítéssel vagy flotálással elérhető. A betakarítás optimalizálására vonatkozóan is vannak kutatások/fejlesztések folyamatban. Az egyik ilyen lehetőség az alkalmas felületre csatlakozó biofilm kialakítása, ami természetes koncentrációt és könnyebb betakarítást eredményez, laboratóriumi körülmények között 1617%-os szárazanyag tartalmat értek el. Egy másik lehetőség olyan sejtmérettel rendelkező mikroalga fajok alkalmazása (pl. Arthrospira platensis), amelyek méretüknél és formájuknál fogva könnyen maguktól flokkulálódnak és egyszerűen „lehalászhatóak”. A medencékben eddig elért átlagos algahozam (szárazanyagra, 0,3 m medence mélységgel számolva) 10-25 g/m2/nap. 20 g/m2/nap mellett ez azt jelentené, hogy a zalaegerszegi üzemhez betervezett évi 90.000 tonna 5%-os szárazanyag tartalmú biomassza megtermeléséhez kb. 64 hektár nettó területre (utak nélkül) lenne szükség. Jövőbeni új kutatási eredmények a szükséges terület csökkentését hozhatják. Nyilvánvaló, hogy ezt a


186

méretet fokozatos növeléssel célszerű elérni, a helyi adottságoknak megfelelő optimális tenyésztési feltételeket csak a gyakorlati tapasztalatok alapján lehet majd kialakítani. A mikro algákra jellemző 6–10:1 C/N arány elmarad az anaerob fermentáció számára kívánatos 20–30:1 aránytól. Alacsony szén részarány mellett a nitrogén a fermentációs masszában ammónium ion (NH4+) formában dúsul fel, ami növeli a pH értéket és a metán termelő mikroorganizmusokra (metanogénekre) mérgező hatással van. A megfelelő C/N arány beállításának legegyszerűbb módja magas C/N aránnyal rendelkező más alapanyagok együttes feldolgozása. Mind laboratóriumi kísérletek, mind nagyüzemi gyakorlati tapasztalatok igazolják, hogy a biogáz fermentorok mikroba populációja bizonyos határok között képes alkalmazkodni a magasabb nitrogén terheléshez, amennyiben az fokozatosan növekszik. A C/N arány kézbentartása különösen fontos akkor, ha az anaerob fermentációt magasabb (termofil) hőmérséklet tartományban valósítják meg. A mikro algák sejtfala magasabb hőmérsékleten jobban hozzá férhetővé válik, ezért a termofil üzemhőmérsékleti szint tartása célszerű. A jelenlegi ismeretek szerint szükség van a mikro algák előkészítésére a fermentáció előtt, minthogy a sejtfal elzárja az utat a lebontó enzimek elől. Pozitív viszont az, hogy a mikro algák előkészítése lényegesen alacsonyabb költséggel és energia felhasználással jár, mint a lignocellulóz tartalmú anyagok esetében. Az egyik kutatási irány olyan algafajták kifejlesztése, illetve azonosítása, amelyeknek sejtfala protein alapú és így könnyen lebontható. A ma használatos előkészítési technológiák közül az ultrahangos kínálkozik a legjobb megoldásnak, minthogy a 80 °C hőkezelés a magas víztartalom miatt energetikai megfontolásokból nem célszerű. A mikro alga tenyésztés költségeire vonatkozóan kevés gyakorlati adat áll rendelkezésre. Ma még nem ítélhető meg, hogy a biogáz célra tenyésztett alga fajlagos (1 m 3 metánra eső) bekerülési költsége hogyan viszonyul majd a biogáz alapanyagként felhasználható primer energianövények (silókukorica, cukorcirok, cukorrépa, stb.) fajlagos bekerülési költségéhez, azonban az algák felbecsülhetetlen előnye mindenképpen abban lesz, hogy nem vesznek igénybe mezőgazdasági hasznosításra alkalmas területeket. Az LCA számításba olyan paramétereket is bele kell venni, hogy mennyi a növény vs. alga vízigénye, táplálékigénye (növényeknek műtrágya, algáknak gyakorlatilag semmi), éves biomassza hozama, tartósítás költségei (alga folyamatosan betakarítható, a növény nem), melyek az algák kapcsolt hasznosítási lehetőségei (olaj, hidrogén, magas hozzáadott értékű vegyületek kinyerése az élelmiszeripar és/vagy gyógyszeripar számára.)

PANNON LNG Projekt ACTION 1. TANULMÁNY

Recommend Documents