2017. október
H
K
Sz
CS
P
Szo
V
 
 
 
 
 
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31

Összes program megtekintése ›

Erdészeti biomassza

Az erdészeti biomassza energetikai célú átalakítására szolgáló technológiák

Jelenleg az alábbi négy, az erdészeti biomassza energetikai célú átalakítására szolgáló technológiai megoldást különböztetjük meg:

Égetés

A technológiák sorában ez az eljárás a legrégebbi. Előnye, hogy nem kell az erdészeti hulladék lerakását biztosítani, helyette a termelt energia fűtésre és áramtermelésre használható. Az erőmű közeli telepekre általában több fafajtát, különösen zöld forgácsot (45-50% nedvességtartalom vizes alapon) szállítanak. Az elégett forgácsból származó hőt gőz- vagy forró vizes kazánhoz szállítják, ahol a termelődő gőzt turbinák alakítják árammá. Ez az energiaforma megfelelő csőhálózat kialakításával fűtési célra is hasznosítható.

Gázosítás

A folyamat során oxigénszegény környezetben égetik el az erdészeti hulladékot, mialatt az égési gázokat (CO és H) kibocsátja. Ez az általában alacsony kalóriaértékű (5,6 MJ/m3) fa alapú gáz a teljes égés elérése érdekében és a végső felhasználástól függően keverhető levegővel, vagy tiszta oxigénnel, majd az így keletkező hőt egy kazán teszi energia-elosztásra alkalmassá. A gázokból a folyamat melléktermékeként keletkezett kátrány (a gázosítási folyamat során keletkező legfőbb környezetkárosító anyag) és a mikroszemcsék hűtéssel, szűréssel és tisztítással távolíthatók el. A folyamat végterméke belsőégésű motorokban, mikroturbinákban és gázturbinákban is hasznosítható üzemanyagként.

Kogeneráció

A folyamat során hő és áram egymással párhuzamosan termelődik egyazon üzemanyagból. Bár hagyományosan az áramot egy gőzturbina termeli, a fa gázosító- belső égésű egység szintén működhet kogenerációs megoldással. Ennek a technológiának a gazdaságosságát számos tényező - a fahulladék lerakása, magas áramköltségek és az egész éves gőzhasználat - befolyásolja. Mindazonáltal megállapítható, hogy kogenerácíó alkalmazása esetén több áram és hő termelhető, mint külön áram- és hőtermelő egységek működtetésével.

Vegyes tüzelés

A maradványfa alacsony költségű felhasználásának egyik módszere, tulajdonképpen a biomassza , mint kiegészítő energiaforrás alkalmazását jelenti erőműi széntüzelésű kazánokban. A biomassza energetikai célú hasznosítása nagyipari körülmények között fűtőművekben és villamos erőművekben valósítható meg. Az utóbbi technológia a legelterjedtebb, így érdemes részletesebben tárgyalni. Mivel a biomassza közvetlen eltüzelése alacsony hatásfokú villa mos energiatermelést eredményez (20-25%), célszerű azt az energiatartalomra vonatkoztatott maximum 15%-os mennyiségig adagolva eltüzelni, amivel lényegesen kedvezőbb felhasználás nyerhető. A vegyes tüzelés előnye, hogy rövid átfutási idővel megvalósítható és technológiai szempontból lényeges kockázatra nem kell számítani. Jó hatásfokú erőműi berendezések esetében, 1% hatásfok növekedéshez mintegy 2,5% CO2 kibocsátás csökkenés tartozik. Ez a csökkenés különösen fontos az EU CO2 emisszióra vonatkozó előírásainak tekinteté n: 15-30%-os csökkentés 2030-ig. A biomassza égetése és szén együttes eltüzelésekor során jelentkező, a környezetkárosító anyagok kibocsátásában megnyilvánuló eltérések, a tüzelőanyagok jellemzőiben kimutatható különbségekre vezethetők vissza. Bár a biomassza elemi összetétele jelentősen változhat a felhasználás során, valamint hamujának szilíciumdioxid, kálium és egyéb alkálifém tartalma magas lehet, kéntartalma kisebb, csakúgy, mint a hamu, pernye, alumínium, vas és egyéb nehézfém összetevői. Fűtőértéke, a nedvesség tartalom és összetétel függvényében változó lehet. A szennyező kibocsátás a biomassza hozzáadás mértékével csökkenhet a szénportüzelésre jellemző gázok NOx, SOx esetében. A legtöbb biomassza tüzelőanyag elhanyagolható mennyiségű ként tartalmaz, ehhez adódik az a többlethatás, amelynek eredményeként a kén a biomassza szervetlen alkotóival szulfátokat képezve a hamuba rakódik le. A biomassza tüzelőanyagok jelentős részének a szénhez viszonyítva alacsony a nitrogéntartalma. Ezekkel jelentős (max. 30%) NOx-csökkenés érhető el. Hazánkban jelenleg a Vértesi, a Pécsi és a Borsodi Erőmű kazincbarcikai erőműve végez szén-biomassza tüzelést.

Hazai trendek az uniós célkitűzések függvényében

2004-ben az EU elsődleges energiatermelése fa alapú energiából 2003-hoz képest 5,6%-kal nőtt. Kevéssé köztudott, hogy Európában a bioenergia-források közül a fa energetikai célú felhasználása a legjelentősebb. Az éves szinten kitermelt fa mennyiségének 45%-át energia előállítására használják fel. Ebben egyaránt benne foglaltatik a hagyományos tűzifa és a fafeldolgozó iparágak hulladékfája. Sajnálatos módon a megújuló energiaforrások statisztikai nyilvántartása hiányos. Az Unió jövőbeni tervei közt szerepel a biomassza-szektor súlypontjainak átstrukturálása; konkrétabban, a nagyobb mennyiségű hulladék és mezőgazdasági termény felhasználása a biomassza előállítás folyamatában. Jelenleg az EU energiájának 4%-át fedezi biomasszából. A Bizottság 2005. december 7-én elfogadott Biomassza Akció Terve (Biomass Action Plan) az elképzelések szerint 2010-ig megduplázza a bioenergia- (fa, hulladék, mezőgazdasági növény) források felhasználását az energetikában. Ez a meglehetősen optimista célkitűzés éves szinten 8%-os olajimport, valamint jelentős (209 millió toe) CO2 kibocsátás-csökkenést és 300 000 új munkahely megalakulását prognosztizálja. A Bizottság 2006-ban elfogadásra kerülő erdészeti cselekvési tervet készít elő; ez fogja tartalmazni a fa energiacélú felhasználására vonatkozó irányelveket. Fontos azonban szem előtt tartani, hogy az energiapiac ilyen irányú átalakulásához számos, társadalmi-gazdasági és környezetvédelmi elvárásnak kell megfelelni. Ezek közül a leglényegesebb, hogy a biomasszából származó energia, a jelenlegi technológiai háttérrel, a jelenlegi technológiát alkalmazva általánosságban még mindig drágább, mint a fosszilis üzemanyagokból származó. Kérdés ezen kívül, hogy milyen hatással lesz az ipari léptékű bioenergia-termelés a biodiverzitásra, a talaj- és vízhasználatra, valamint utánpótlásra? Uniós szinten, hasznosítás szempontjából a biomasszából nyert elsődleges energia legnagyobb része lakóházak, vagy a tercier szektor épületeink fűtésére szolgál. Abszolút termelés tekintetében Franciaország vezet 9,28 Mtoe-vel, amelyet Svédország és Finnország követ. Mindazonáltal, az egy főre jutó biomasszából előállított energia mennyiségét figyelembe véve, ebben a szektorban az utóbbi két ország vezet (a biomassza Finnország fűtésének 50%-át fedezi). Ezzel ellentétben, a hazai távhőszolgáltatás komoly alapanyag-ellátási gondokkal küzd. Ennek legfőbb oka, hogy az erdőgazdaságban évente jelentkező, megközelítőleg 1 millió tonna kitermelhető pluszkapacitást a három vegyes tüzelésű villamos erőmű teljes egészében leköti. Mindezek mellett: a távhőszolgáltatás logisztikai nehézségekkel is szembesül: a tűzifa-felhasználás ezen a területen maximum 50 km-es szállítási távolságon belül térül meg. 2001-2003-ig mind az EU tagállamok összességében, mind Magyarországon növekedett az energetikai célú tűzifatermelés. 2004-ben viszont a hazai termelés 5%-os visszaesése, míg az uniós termelés ugyanilyen arányú - tehát igencsak alacsony - növekedése figyelhető meg. Ennek a jelenségnek legfőbb oka az Unió megújulókkal kapcsolatos politikájának új irányvonala, amely az elsődleges biomassza energetikai célú felhasználásán kívül másod- és harmadlagos biomassza előállítását is támogatja. Ez hazánkban az energiaerdők telepítésének nagymértékű támogatásában nyilvánul meg. Ennek oka, a fa alapanyagú biomassza energetikai célú hasznosításának előrelátható növekedése során fellépő fakitermelési kényszer kiváltása.

Jövőkép

Az Európai Bizottság 2010-re a 100 millió toe biomassza termelés elérését célozza meg. Ugyanakkor, ahhoz, hogy a szektor növekedése elérje a kívánt mértéket, alapvető fontosságú, hogy Európa legnépesebb, jelentős erdővagyonnal rendelkező országai (Franciaország, Németország, Spanyolország és Olaszország) a jövőben tovább növeljék biomassza felhasználásukat elsődleges energiafogyasztásukban. Hazai tekintetben a biomassza felhasználásának alapvetően két, jövő szempontjából perspektivikus módja különböztethető meg. Ipari szinten a vegyes tüzelésű erőműi kazánok alkalmazása, míg lakossági szinten a kis háztartások önállósodásának megteremtése saját, biomassza alapanyagú áram- és hőtermelő egységek kialakításával. A fenti táblázatot figyelembe véve fontos megállapítani, hogy hazánk középmezőnybeli pozíciója a fa alapú biomassza hagyományos felhasználásával, vagyis az elterjedt égetéssel magyarázható. Mindazonáltal ezen a téren is van mit javítani, különösen a környezetbarát, családi használatra kifejlesztett kazánok tekintetében. Összegzésként elmondható, hogy az erdőgazdálkodás célorientált működtetése mindenekelőtt ágazati válasz a küszöbön álló klímaváltozás előszelei által megkongatott vészharangok szavára. A fenntartható erdőgazdálkodás növeli a természet pufferkapacitását az egyéb, klímaváltozást kiváltó tényezőkkel mint amilyen a CO2 szintnövekedés szemben. Az említett fenntartható gazdálkodás során az erdőből kitermelt faanyag mellett energiaültetvényeken megtermelt biomassza is hozzájárul a fosszilis energiahordozók felhasználásának csökkenéséhez, ezáltal csökken a bennük évezredekre lekötött COX, NOX, SOX vegyületek visszajuttatása a légtérbe ami a klímaváltozást kiváltó tényezők mérséklését jelenti. Ma, a magyar erdőkből kitermelt faanyag közel fele tűzifa. Az erdőkből kitermelt faanyag gazdaságosabb felhasználásának lehetősége az erdőgazdálkodókat is érdekeltté teheti gazdálkodásuk célorientált, a társadalom számára sokszorosan és áttételesen is hasznos megtervezésére - az energiaültetvények a mezőgazdasági területek erdősítése mellett rövid távú alternatívát kínálnak a gazdaságtalanul hasznosítható mezőgazdasági területek kiaknázására.

Az uniós és a hazai adatok forrásai: Forestry Statistics 2001-2004, updated 12 January 2006, Eurostat, Unit E2, Agriculture Statistics - Production EurObserv'ER 2005, European Commission COM (2005) 628 végleges: A biomasszával kapcsolatos cselekvési terv. Az Európai Közösségek Bizottsága, Brüsszel, p. 47. GKM: A megújuló energiaforrások szerepe az energiaellátásban. -In: Az új magyar energiapolitika tézisei a 20062030. évek közötti időszakra 12. fejezet., Budapest, 2005. szept. p. 60. 2. ábra. Tűzifatermelés mértékének változása 2001-2004-ig az EU 25-ben és Magyarországon. (Forestry Statistics, 2006)

Felhasználási lehetősége Magyarországon

A biomassza energetikai célú hasznosítására elsősorban a hagyományos agrártermelési ágazatokban keletkezõ mezõ- és erdõgazdasági melléktermékek és hulladékok hasznosításának, az energetikai erdõgazdaság (energiaerdõk) és az energetikai célú növénytermesztés (energianövények) keretén belül van lehetõség. Ezen források hasznosítására hazánkban reális lehetõségek kínálkoznak. A fejlett ipari országokban az élelmiszer-túltermelés következtében felszabaduló földterületek igen jól hasznosíthatók energiaerdõk telepítésére, vagy energianövények termesztésére, és az adott térség munkanélküliségbõl adódó problémáit is enyhíti, egy megújuló energiaforrás termelése történik, valamint az energiahordozókra kiadott pénz a térségben marad és annak további fejlõdését szolgálja. Az élelmiszertermelésbõl kivont szántóterületek aránya a fejlett ipari országokban eléri a 20%-ot. Magyarország EU csatlakozása esetén 50 000 - 1 000 000 ha termelésbõl kivont termõfölddel lehet számolni. Az alternatív energiaforrások hasznosítása egyre fontosabb feladatunk lesz, hiszen hazánk is csatlakozott a Rioi Egyezményhez, amelyben tagországok arról nyilatkoztak, hogy a CO2 - emissziót 2000-ig az 1990. évi szintre csökkentik, majd szinten tartják.

Hazánkban a megújuló növényi biomassza mennyisége szárazanyagban kifejezve a fõ- és melléktermékekkel együtt 55-58 millió tonna. Energetikai célra megfelelõ körülmények között 6-8 millió tonna szerves anyag lenne hasznosítható (minimálisan pedig 3-4 millió t) a 25-26 millió t mezõgazdasági, valamint 1-2 millió t erdõgazdasági melléktermékbõl. Ahhoz, hogy ez a hasznosítás nagyobb arányú illetve hatékonyságú legyen, megfelelõ ökológiai, gazdasági és mûszaki feltételeknek kell rendelkezésre állniuk. A hasznosítható 6-8 millió t biomassza össz energia készlete kb. 1,5-2,0 millió tOE-re tehetõ.

500 000 ha energia erdõ 0,8-1,0 millió tOE bio-tüzelõanyagot, 300-400 000 ha bio-hajtóanyag termelõképessége hosszú távon 0,5-1,0 millió tOE-t is elérhet. Magyarországon az energia mérlegben a tûzifa 0,32 millió tOE értékkel, az egyéb biomassza energiaforrások kb. 0,1 millió tOE értékkel szerepelnek és az ország össz energiafelhasználásának alig több, mint 0,14%-át tették ki a 90-es évek elején. (KOCSIS et al., 1993).