Települési szilárdhulladékok energetikai hasznosítása hazai helyzetkép

XXI. Nemzetközi Köztisztasági Szakmai Fórum és Kiállítás Szombathely, 2011. május 3 - 5.

Települési szilárdhulladékok energetikai hasznosítása – hazai helyzetkép Prof.Dr.Csőke Barnabás Miskolci Egyetem, Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet

2007-2009 Az út, amin tovább kell haladni a teljes hulladék energetikai hasznosítását szolgáló komplex technológiai rendszer kidolgozása és megvalósítása, tekintettel a reálisan szóba jöhető felhasználókra

Szelektív gyűjtés Feldolgozás, válogatás

Más ipari hulladék

Innovatív Energetikai Fejlesztések Jedlik Ányos Program: NKFP –A3-2006-0024

Tárolás

III.

Mágneses szeparálás Örvényáramú szeparálás Fémek Nemesítés Inert Légáramú szeparálás Végtermék aprítása > 75...100 mm

I.

Mechanikai Aprítás-Szitálás elõkezelés

II.

3A fermentáció

Elektromos energia Biogáz

Gáz,V. koksz

Másodtüzelõanyag I.

30...100 mm 20...75 mm

<20...30 mm

Hasznosítás anyagában

2007-2009 Lom

Háztartási jellegû ipari hulladék

Háztartási hulladék

Háztartási és ipari hilladék

MBH

Pirolízos koksz, másod tüzelõanyg III.

CO 2 , víz

Vaskút

Biostabilát

Pirolízis

Cementgyár

Pelletálás

Mechanikai kezelés Másodtüzelõanyag II.

Fémek Inert

IV. Erőmű

Szilárd végtermékek tüzeléstechnikai jellemzői

(Innovatív Energetikai Fejlesztések (IEF), * Jedlik Ányos Program: NKFP –A3-2006-0024 ) Termék

Nedvesség tartalom* [%]

Klór [%]

C [%]

H [%]

Égéshő [MJ/kg]

RDF I/A

3,49

0,248

64,5

13,08

30, 2

27,4

11,5

RDF I/B

7,43

0,65

47,8

7,91

23,3

21, 4

10,5

10,52

0,79

40,1

6,41

18,0

16,3

19,7

RDF II

Fűtőérték Hamutar[MJ/kg] talom [%]

Másodtűzelőanyag nemesítésének eredménye ► Az előállított szilárd másodtüzelőanyagok összességében 20…30 % tömegarányt képviselnek, e termékek az éghető szilárd anyag 75…85 %-át hordozzák ► Nem szabad elfelejtenünk, hogy a nyershulladék 55….60 %-ából nagyfűtőértékű (22-24 MJ/kg) biogázt nyertünk. * Profikomp Kft-kordinátor, Vertikál Zrt.,. Szent István Egyetem (Gödöllő), Miskolci Egyetem

Megjegyzés: kéntartalom nem volt mérhető !

Települési szilárd hulladék – 2010., Nagy Gy Anyagában hasznosítás:

Hulladékképződés: 4950 et

Termikus hasznosítás: Lerakás: Házi komposztálás: 160 et

Vegyes gyűjtés: 3836 et Veszteség: 122 et

3112 et

Égetés: 420 et

+105 et

MBH: 304 et

Elkülönített gyűjtés: 954 et (19,3%)

Biológiai Kezelés: 407 et

Szelektív gyűjtésből anyagában haszn.-ra: 547 et

+76 et

Lerakás: 3293 t/év et (67%) Lerakás: 3293 (67 %)

Égetésre alkalmas: 79 et

A jövő ? A kidolgozott rendszer által gyártott termékek sorsa ?

A jövőt meghatározó tényezők ? - Piaci-gazdasági -Technológiai-technikai -Környezetvédelmi-társadalmi

Piaci-gazdasági viszonyok és technikai háttér 1) Égetőművek:

 Az 1 db hulladék-égetőmű kapacitása (420 kt/év) teljen le van kötve.  Új hulladék-égetőmű építése az elkövetkező 5…10 évben nem várható.

Piaci-gazdasági viszonyok és technikai háttér 1) Égetőművek:

 Az 1 db hulladék-égetőmű kapacitása (420 kt/év) teljen le van kötve. Magyarország  Új hulladék-égetőmű építése az energiamérlegében elkövetkező 5…10 évben nem az várható.

import aránya: 70...75 %

Nemzetköz tapasztalat (Bánhidy J): Kezelési módok EU-ban, % Ország Németország

1

35

17

Újrahasznosítás 48

Hollandia

1

39

27

32

Svédország

3

49

13

35

Ausztria

3

27

40

29

Dánia

4

54

18

24

Belgium

5

36

25

35

19

36

20

25

5

39

23

33

Luxemburg Átlag

Lerakás

Égetés Komposztálás

Nemzetköz tapasztalat (Bánhidy J):

Kezelési módok EU-ban, % Ország

Lerakás

Égetés Komposztálás

Franciaország

36

32

15

Újrahasznosítás 18

Olaszország

44

11

34

11

Finnország

50

17

8

25

Egyesült Királyság

55

10

12

23

Spanyolország

57

9

20

14

Átlag

48

16

18

18

Nemzetköz tapasztalat (Bánhidy J):

Kezelési módok EU-ban, %

Az európai hulladékgazdálkodásban legfejlettebb országok tudatosan Ország Lerakás Égetés Komposztálás Újrahasznosítás egyidejűleg párhozamosan fejlesztik Franciaország 36 32 15 18 az egyes kezelési (égetés, Olaszország 44 11 34 11 újrahasznosítás, komposztálás) Finnország 50 17 8 25 módokat, a 55 lerakás minimalizálása Egyesült Királyság 10 12 23 Spanyolország 57 mellett. 9 20 14 Átlag

48

16

18

18

2) Cementipar: I.Cementipar:  Erősen ingadozó igény támaszt, Beremend, Vác kapacitása együttesen 60..70 kt/év.  Holcim: Lábatlani cementgyárat bezárták, a Hejőcsabai Gyár nem üzemel.  Már ma is túlkínálat jelentkezik a cementgyárak felé másodtüzelőanyagból.  Távlatban ártalmatlanítási díjat vezetnek be.  Kisebb mennyiség ma a környező országokba (Szlovákia, Románia) esetleg elhelyezhető.

Ezzel szemben igen nagy minőségi 2) Cementipar: követelményeket támaszt a cementipar I.Cementipar: másodtüzelőanyaggal Erősen ingadozó igény támaszt, Beremend, szemben: Vác kapacitása együttesen 60..70 kt/év. • Fűtőérték: MJ/kg bezárták, a  Holcim: Lábatlani>20 cementgyárat Hejőcsabai • Nedvességtartalom: Gyár nem üzemel. ≤15 %  Már ma is túlkínálat jelentkezik a mm • Szemcseméret: <25…30 cementgyárak felé másodtüzelőanyagból. • Klór: 0,4 %  Távlatban ártalmatlanítási díjat vezetnek be.  Kisebb mennyiség ma a környező országokba (Szlovákia, Románia) esetleg elhelyezhető.

Ezzel szemben igen nagy minőségi 2) Cementipar: Gáz ára: 130…140 Ft/ m3 (34 MJ/m3 és 4,06 Ft/ MJ) követelményeket támaszt a cementipar I.Cementipar: Gáz ár alapján a másodtüzelőanyag értéke: másodtüzelőanyaggal Erősen ingadozó igény támaszt, Beremend, szemben: 80 Ft/kg (szénár alapján 25…30 Vác kapacitása együttesen 60..70Ft/kg) kt/év. • Fűtőérték: MJ/kg bezárták, a  Holcim: Lábatlani>20 cementgyárat úgy tűnik tehát, hogy a cementipar nem Hejőcsabai • Nedvességtartalom: Gyár nem üzemel. ≤15 % kivánja megfizetni a másod-tüzelőanyagban  Már ma is túlkínálat jelentkezik a mm • Szemcseméret: <25…30 rejlő értéket cementgyárak felé másodtüzelőanyagból. • Klór: 0,4 %  Távlatban ártalmatlanítási díjat vezetnek be.  Kisebb mennyiség ma a környező országokba (Szlovákia, Románia) esetleg elhelyezhető.

3)Szenes és biomassza tüzelésű villamos erőművek, együttégetésre: • Elvileg 500 kt/év megfelelő minőségű (alapvetően MBH) másodtüzelőanyag befogadására képesek a hazai villamos energia termelő szenes és/vagy biomassza tüzelésű üzemek; • Távlatban ártalmatlanítási díjat vezetnek be. • A tiszaújvárosi és a berentei szénerőművet az amerikai tulajdonos a közeljövőben bezárja.

3)Szenes és biomassza tüzelésű villamos erőművek, együttégetésre: Kétséges, a szénerőművek • Elvileg 500hogy kt/év megfelelő minőségű mindegyike (alapvetően MBH) megfelel-e másodtüzelőanyaga környezetvédelmi előírásoknak, és befogadására képesek a hazai villamos vállalják-e a többlet beruházást. energia termelő szenes és/vagy biomassza tüzelésű üzemek; • Fűtőérték: 11…17 MJ/kg •• Nedvességtartalom: Távlatban ártalmatlanítási díjat 20…30 % vezetnek be. <20 mm • Szemcseméret: •• Klór: A tiszaújvárosi és a berentei <2 % szénerőművet •Fémek: <1 % az amerikai tulajdonos a közeljövőben bezárja.

4)Termikus krakkoló üzem: Nincs ilyen kapacitás Megteremthető Igen biztató hazai fejlesztés, ami kisüzemben igazolta létjogosultságát. Az ALCUFER Kft. a közeljövőben 4000…5000 t/év üzemet valósít meg

A győri üzem Beruházási költség: (2 MW, 4000 t/év) 1 Mrd Ft, megtérülés 3..5 év

A jövőt meghatározó tényezők Összegezve:  Viszonylag kis piacra létrehozott és tervezett hulladékkezelési nagykapacitások (Győr, Gödöllő, Közép-Duna, Mecsek-Dráva…) között nagy feszültség húzódik.

Másoldalról A lakosság, a kis és közepes az márönkormányzatok fogyasztók, Létezik tehát ma is egy képtelenek kigazdálkodni a nagy jelentős és egyre növekvő gázárakat.

piaci igény a megfizethető  A kőolaj és gáz ára továbbra is energia iránt. növekedni fog. A helyzet számukra a jelenlegi megoldásokkal drasztikusan romlani fog.

Mitől lesz az energia ára megfizethető, azaz a gáz áránál lényegesen kisebb: I. Ha előállítási költsége kisebb:  szállítási költség (nyersanyag, végtermék);  beruházási költség (pénzforrás kamata, amortizáció);  a közvetlen gyártási költség (energia, anyag és bér).

• az energia decentralizált előállítás és hasznosítása •relatíve kisebb üzemekben

Mitől lesz az energia ára megfizethető, azaz a gáz áránál lényegesen kisebb: II. Ha az energetikai hasznosítás hatásfoka nagyobb (kevesebb tüzelőanyagot használunk fel fajlagosan):  hasznosítás módja: minél több energiaátalakítási lépcső, annál kisebb a végső hatásfok;  a hasznosító berendezés kialakítása.

Mitől lesz az energia ára megfizethető, azaz a gáz áránál lényegesen kisebb:

P e l l e t á l á s szárítás nélkül 40…80 kWh/t

II.η=98 Ha az % energetikai hasznosítás nagyobb (kevesebb P e l lhatásfoka e t á l á s szárítással 500…900 kWh/t tüzelőanyagot fel η=80használunk % η=82 % fajlagosan):

E l tü z e l é s hasznosítás módja: minél több energiaη=65 % η= átalakítási 81% lépcső, annál kisebb a végső hatásfok; V i l laam o s e n eberendezés rgia hasznosító kialakítása. η=33 % η=50 %

Másodtüzelőanyag-gyártás (apríték):azaz Mitől lesz az energia ára megfizethető, η = 85…87 % a gáz áránál lényegesen kisebb:

P e l l e t á l á s szárítás nélkül 40…80 kWh/t

II.η=98 Ha az % energetikai hasznosítás nagyobb (kevesebb P e l lhatásfoka e t á l á s szárítással 500…900 kWh/t tüzelőanyagot fel η=80használunk % η=82 % η = 84 % fajlagosan): E l tü z e l é s hasznosítás módja: minél több energiaη=65 % η= átalakítási 81% lépcső, annál kisebb végső η =a 68 % hatásfok; V i l laam o s e n eberendezés rgia hasznosító kialakítása. η=33 % η=50 %

Másodtüzelőanyag-gyártás (apríték):azaz Mitől lesz az energia ára megfizethető, η = 85…87 % a gáz áránál lényegesen kisebb:

Termikus krakkolás

P e l l e t á l á s szárítás nélkül 40…80 kWh/t

II.η=98 Ha az % energetikai hasznosítás η= 90… 95 %nagyobb η 500…900 = (kevesebb 79 %kWh/t P e l lhatásfoka e t á l á s szárítással tüzelőanyagot fel η=80használunk % η=82 % η = 84 % fajlagosan): E l tü z e l é s hasznosítás módja: minél több energiaη=65 % η= átalakítási 81% lépcső, annál kisebb végső η =a 68 % hatásfok; V i l laam o s e n eberendezés rgia hasznosító kialakítása. η=33 % η=50 %

Tüzelőanyagok összevetése 100 kW Tüzelőanyag Tüzelőanyag felhasználás Fűtőérték 3 MJ/kg; kWh/kg kg/h, gáz:m /h Másodtüzelőanyag TSZH-ból

20 MJ/kg; 5,6 kWh/kg

18 kg/h

Fapellett 18 MJ/kg; 4,4 kWh/kg

23 kg/h

Földgáz 34 MJ/m3; 9,4 kWh/kg

11 m3/h

Előállítási, beszerzési költség Ft/kg

100 kW h költsége

10 Ft/kg apríték 20 Ft/kg pelletálva

180 Ft

17 Ft/kg szárítás nélkül 40 Ft/kg szárítással

390 Ft

138 Ft/m3

1518 Ft

360 Ft

920 Ft

Tüzelőanyagok összevetése 100 kW Tüzelőanyag Tüzelőanyag felhasználás Fűtőérték 3 MJ/kg; kWh/kg kg/h, gáz:m /h Másodtüzelőanyag TSZH-ból

20 MJ/kg; 5,6 kWh/kg Fapellett 18 MJ/kg; 4,4 kWh/kg

18 kg/h

23 kg/h

Földgáz 3 3 34 MJ/m ; 11 m Olaj termikus krakkolás/h 9,4 kWh/kg

Előállítási, beszerzési költség Ft/kg

100 kW h költsége

10 Ft/kg apríték 20 Ft/kg pelletálva

180 Ft

17 Ft/kg szárítás nélkül 40 Ft/kg szárítással

390 Ft

138 Ft/m3

360 Ft

920 Ft

1518 Ft Ft 400…600

Tüzelőanyagok összevetése 100 kW

ÚJ lehetőségElőállítási, a 100 kW TSZHh beszerzési költsége másodtüzelőanyag energetikai költség Ft/kg hasznosítására: 10 Ft/kg Másodtüzelőanyag 180 Ft Tüzelőanyag Tüzelőanyag felhasználás Fűtőérték 3 MJ/kg; kWh/kg kg/h, gáz:m /h TSZH-ból

18 kg/h

apríték 20 Ft/kg pelletálva

- közepes kazánok 100-500 360 FtkW,

20 MJ/kg; 5,6 kWh/kg

Ft/kg - fűtőművek: 1-5 17MW,

Fapellett 18 MJ/kg; 4,4 kWh/kg

23 kg/h

szárítás nélkül 40 Ft/kg szárítással

- nagyobb fűtőművek 11 m /h 110 Ft/m - villamos energiatermelés

Földgáz 34 MJ/m3; 9,4 kWh/kg

3

3

390 Ft 920 Ft

?

1210 Ft

Tüzelőanyagok összevetése 100 kW

ÚJ lehetőségElőállítási, a 100 kW TSZHh beszerzési költsége másodtüzelőanyag energetikai költség Ft/kg hasznosítására: 10 Ft/kg Másodtüzelőanyag 180 Ft Tüzelőanyag Tüzelőanyag felhasználás Fűtőérték 3 MJ/kg; kWh/kg kg/h, gáz:m /h

Kazánfejlesztés - közepes kazánok 100-500 360 FtkW,

TSZH-ból

20 MJ/kg; 5,6 kWh/kg

18 kg/h

apríték 20 Ft/kg pelletálva

Ft/kg - fűtőművek: 1-5 17MW, összhangban

a tüzelőanyaggal

Fapellett 18 MJ/kg; 4,4 kWh/kg

23 kg/h

szárítás nélkül 40 Ft/kg szárítással

- nagyobb fűtőművek 11 m /h 110 Ft/m - villamos energiatermelés

Földgáz 34 MJ/m3; 9,4 kWh/kg

3

3

390 Ft 920 Ft

?

1210 Ft

Tárolás > 75...100 mm

Mechanikai elõkezelés CO2 , víz

35...50 mm

3A fermentáció Biogáz Tüz.a.IV. 3

23 MJ/m

VILLAMOS ENERGIA

MBH

Nemesítés - I. - légáramkészülék - mágneses szep. - örvényáramú szep.

Tüzelõanyag- I.B 20...22 MJ/kg

Aprítás <20 mm

Biostabilát

Fémek

Nemesítés -II. Inert

Energianövényültetvény

Pirolízis PIROLÍZI, OLAJ, Tüzelõanyag-III.

Aprítás <20 mm VILLAMOS ENERGIA

Tüzelõanyag- II. 15...17 MJ/kg

<70 mm CEMENTGYÁR

CEMENTGYÁR vagy PIROLÍZIS és VILLAMOS ENERGIA

Fémek Inert

Tüzelõanyag - I.A > 25 MJ/kg

Aprítás Kompozitpellet Pelletálás FÛTÕMÛ

Összegezve 1) Tézis: kezelési módok fejlesztése - Az európai fejlett országokhoz hasonlóan Magyarországnak is tudatosan egyidejűleg párhozamosan kell fejlesztenie az egyes kezelési (égetés, újrahasznosítás, komposztálás) módokat.

2) Tézis: . Hosszabb távon (kb. 10 év) a jelenlegi helyzettel kell számolnunk, amelyet az alábbiak jellemeznek: a) az ártalmatlanítási–égetési kapacitások szűkek; ami fenntartja a hulladékgazdálkodók kiszolgáltatottságát; b) ártalmatlanító-hasznosító vállalatok díjat igényelnek, ami gazdaságilag ellehetetleníti a hulladékgazdálkodó vállalatokat.

3) Tézis: nagytömegben való hasznosítás, ártalmatlanítás • Termikus hasznosítás vonatkozásában – égetőművek hiányában - jobban ki kell használnia az villamos-erőműi együttégetési lehetőségeket. • Cementgyárak igényeinek kielégítése, mivel relatíve kisebb mennyiséget igényelnek, és ártalmatlanítási díjat várnak el, a közepes minőségű (durvább szemcsemérető, közepes fűtőértékű, pl. <70 mm, 15…17 MJ/kg) termékkel történjen.

4) Tézis: - A 2) tézisbe foglaltak miatt (pontosabban a kiszolgáltatottság csökkentése, az árbevétel növelése, azaz a gazdaságosság javítása érdekében) elkerülhetetlen a saját decentralizált energia-hasznosítás műszaki feltételeinek megteremtése, az alábbiak szerint: a) a hulladékáramból leválasztott biológiai úton lebontható részből biogáz előállítása, és a biogáz villamos energia és/vagy gépjármű tüzelőanyagként való hasznosítása;

4) Tézis folytatása: b) a hulladékáramból leválasztott kisebb tömegáramú, de nagytisztaságú (kis klórtartalmú, csaknem kőzet és fémmentes) műanyagdús tüzelőanyag-termék decentralizált (saját energia előállításra való) hasznosítása két úton: b/1)termikus krakkolással tüzelőolaj előállítása és villamos energiatermelésre való hasznosítása; b/2 pelletálást követően közepes kapacitású fűtőművekben való hasznosítás hőtermelésre.

A megvalósításához az eddigi hazai kutató-fejlesztő munkával az alapokat minden vonatkozásban leraktuk.

Köszönöm a figyelmet !