Biomassza tüzelése

1. Krizsa Teréz Műszaki MenedszerMsC 2010 Biomassza tüzelése

2. Biológiai eredetű szervesanyag-tömeg, a szárazföldön és vízben található élő és nemrég elhalt szervezetek (növények, állatok, mikroorganizmusok) testtömege; biotechnológiai iparok termékei; és a különböző transzformálók (emberek, állatok, feldolgozó iparok stb.) összes biológiai eredetű terméke, hulladéka, mellékterméke. növényi biomassza (fitomassza); állati biomassza (zoomassza) Környezetvédelmi Lexikon • A termelési-felhasználási láncban elfoglalt helyük alapján a biomassza lehet: elsődleges, másodlagos, harmadlagos • A biomassza hasznosításának fő iránya: - élelmiszertermelés, - takarmányozás, - energetikai hasznosítás (eltüzelés, brikettálás, pirolizálás, gázosítás, biogázelőállítás) - agráripari termékek alapanyaggyártása Mi a biomassza?

3. 17. századig a biomassza volt az egyetlen hőforrás a Napon kívül Az ipari forradalom elején a fát felváltotta a szén. A korszerű nagyüzemi biomassza tüzelési rendszerek széles körben elterjedtek technológiák kifejlesztése azonban megtorpant A megújuló energiaforrásokat hasznosító technológiák újbóli előtérbe kerülésének, fejlesztésének oka: - az egyre nagyobb gondot okozó környezetvédelmi problémák - Nyugat-Európában termelésből kivont termőterületek hasznosítása és a falusi lakosság helyben tartása A biomassza története

4. Hazánkban is egyre nagyobb hangsúlyt kap a biomassza energetikai hasznosítása. Energetikai szempontból a szilárd biomasszák csoportosítása: Szilárd biomassza energetikai hasznosítása

5. ERDÉSZETI HULLADÉKOK • a bruttó termelés ~20%-a hulladék • A hazai erdőállomány átlaghozama fafajtáktól függően: 3-5 t/ha/év ennek ~25%-a (0,75-1,25 t/ha/év) begyűjtési okok miatt a vágástéren marad ez faapríték formájában juthat el a hasznosítási helyre (Ez egy 10 000 ha-os erdészet esetében tehát 7,5-12,5 ezer t/év) Átlagosan 10 MJ/kg-os fűtőértékkel számolva ez a mennyiség 2-3 MWth csúcsteljesítményű fűtési rendszer üzemeltetésére elegendő. TERMESZTETT ENERGIANÖVÉNYEK • Nemzeti Megújuló Stratégia (megújuló energia felhasználásra vonatkozó célok) mezőgazdasági struktúraváltást igényel (energetikai célú növénytermesztés) • a jelenleg is megtermelődő, de még nem hasznosított nyersanyagok energetikai célú felhasználása utánmekkora szántóföldi területet kell az energetikai célú növénytermesztésbe bevonni Az eltüzelhető biomasszák

6. MEZŐGAZDASÁGI HULLADÉKOK Termesztés során keletkező hulladék: - a termesztett növények szára (szalma, kukoricaszár) - kertészeti nyesedékek Ipari feldolgozás folyamán: a maghéj, ocsú és az olajpogácsa A kalászosok szalmájának hozama: 2,5- 4 t/ha/év, a kukorica szár hozama: ~3,5 t/ha/év ez a mennyiség bálázva juthat el a hasznosítás helyére. (Ez egy 1000 ha-os szántóföldről 2500-4000 t/év) Átlagosan 14,8 MJ/kg-os fűtőértékkel számolva ez a mennyiség egy ~1-1,5 MWth csúcsteljesítményű fűtési rendszer üzemeltetésére elegendő.

7. A szilárd tüzelőanyag éghető és meddő részből áll. - éghető részek: C, H, S, P - nem éghető rész: O, N, a nedvességtartalom (H2O) és a hamu (ásványi anyagok) A biomassza égése során égési szakaszok különíthetők el: < 100oC szárad (nedvességtartalom különválik) 100oC< <200oC molekulák hasadása – gázképződés 225oC< megkezdődik a folyamatos égés 260oC< exoterm folyamat 1000oC körül az összes gáz már elég A tüzelés veszteségei: - Füstgázzal távozó hőenergia - A tökéletlen égés miatti veszteség - A visszamaradt anyagok miatti veszteség A biomassza eltüzelése

8. Közvetlen égetés (kazán): • kondenzációs villamosenergia-termelés, • kapcsolt villamosenergia-termelés, – ellennyomású gőzturbinával megvalósítva, – elvételes kondenzációs gőzturbinával megvalósítva, • hőtermelés, Tüzelőanyag átalakítás: • üzemanyaggyártás (bioetanol üzemek), • fizikai eljárással történő átalakítás: – elgázosítás (gázmotoros hasznosítás), – pirolízis (dízelmotoros hasznosítás) • biológiai eljárással történő átalakítás – biogáz üzemek (mezőgazdasági hulladékok gázmotoros hasznosítása) – szennyvíztisztító üzemek (gázmotoros hasznosítás) – hulladéklerakók (gázmotoros hasznosítás) Technológiák csoportosítása:

9. fűtési célú felhasználásavillamosenergia-termelés támogatás nélkül megvalósítható villamos energia-ár támogatása + egyéb támogatási formák • terjedésének akadálya: a gazdaságosság, a minimum hatásfokok előírása • A minimum hatásfok előírása segíti: • elavult, rossz hatásfokú villamosenergia-termelés ne legyen megengedve a megnövekedett beruházási költség a gazdaságosságot rontja • A tiszta biomassza tüzelésre jelenleg előírt 30%-os hatásfokérték biztosan csak hőkiadással együtt érhető el. • A hőigények vizsgálata fontos a biomassza tüzelésű erőművek telepítési helyének kiválasztásában!

10. minél nagyobb földterület áll rendelkezésre, úgy nő a rendelkezésre álló tüzelőanyag, és a hozzá rendelhető tüzelési teljesítmény Biomassza tüzelésű projektek tervezési feltételei:

11. Tüzelőanyagokkal szembeni követelmények: - minél alacsonyabb nedvességtartalom (magas fűtőérték) - alacsony szennyező-anyagtartalom (kén, klór, fluor, nitrogén) - minél kisebb méret, hogy a reakció könnyebben lejátszódjon A biomasszából tüzeléssel történő villamosenergia-termelés víz-gőz körfolyamatot jelent. (legnagyobb költségű a kazán)

12. Energetikai beruházások gazdaságosságára a tüzelőanyag árának kiemelten meghatározó szerepe van. A grafikon a becsült és megvalósult kulcsrakész erőművek adatai alapján készült.

13. Tüzeléstechnikai szempontból: rostélyos tüzelés A rendelkezésre álló tüzelőanyag minőségétől függően:fluidágyas kazán - drága technológia A tervezettől eltérő minőségű és méretű biomasszák eltüzelésére: hidraulikus adagolóval ellátott mozgó rostély tüzelés Javasolt Tüzelési technológiák:

14. „A biomassza alapú hőenergia-termelésnek elsősorban a földgáz alapúhőenergia-termelés kiváltásában lehetlétjogosultsága.” A Magyar Villamos Művek közleményei Új távhőrendszerek megvalósításához: lakosság gazdasági szerepvállalása / jelentős támogatások Sok esetben tartalék kazánként megmaradtak a régi földgáz kazánok (több önkormányzat működtet 300-500 lakásos távhőrendszert elavult kazánnal) biomassza tüzelésű kazánokra cserélik (ezen városok a biomassza forráshoz közel találhatók) Ilyen projektek tervezése esetén a következőkre kell figyelni: a berendezés teljesítményét úgy kell megválasztani, hogy az minél nagyobb kihasználtsággal legyen üzemeltethető oda kell telepíteni, ahol a drágán termelő (földgáz tüzelésű) berendezést lehet kiváltani a CO2-kibocsátás csökkenéséből származó plusz bevételi források legyenek Biomassza alapú hőenergia-termelés

15. kisebb teljesítményű (~3-5 MWth) kazán biomassza tüzelőanyag igénye lokálisan fedezhető, a tüzelőanyag-ellátásnál logisztikai problémák nem lehetnek a beruházási költség viszonylag alacsony (500 millió HUF alatt) a gázalapú hőszolgáltatás hődíjánál 20%-kal alacsonyabb hődíj a megvalósítás időtartama: ~1-1,5 év a beruházás önrésze: 5 éves hiteltörlesztés mellett, (gázalapú hőszolgáltatás díjánál 20%-kal alacsonyabb hődíj esetén s, az egész éves hőfogyasztás függvényében) 5-8 év alatt megtérül a javasolt teljesítménynagyság alkalmas kisebb városok meglévő távhőrendszerének korszerűsítésére, fafeldolgozó üzemek vagy ipari parkok központosított hőellátására szilárd biomasszát hasznosító projekt paraméterei:

16. MTA Megújuló Energetikai Technológiák Albizottságának számításai szerint a hazai teljes biomassza-potenciál mintegy 204-328 PJ/év (2006-ban a biomasszából előállított energia 46 PJ volt) • 2015-re elérheti a 4500 GWh-t, 2020-ra pedig a 6000 GWh-t • A biomasszábólelőállított villamos energia értékesített mennyisége az egy évvel korábbihoz képest 11%-kal (81 GWh-val) emelkedett. • Bakonyi Bioenergia Kft. 27%-kal • Borsodi Hőerőmű 11,5%-kal • Bakonyi Erőmű értékesítése 21%-kal A biomassza-potenciál kihasználatlansága

17. Természetvédők, lakossági bejelentés egészséges, jó minőségű fák erőművekbe szállítása 2 millió hektár erdő élőfa készlete 340 millió köbméter Az éves fanövekmény 13 millió köbméter, ebből viszont évente csak közel 7 millió köbméter kitermelés (1,1 millió köbméter faanyag jut az erőművekbe) gyarapodik a faállomány. „El szeretném oszlatni azt a tévhitet, hogy az erdészetek a bútorgyártásra alkalmas faanyagot adnák el a biomassza-tüzelésű erőműveknek. Szívesen értékesítenénk a fát a faiparnak is, de nincs rá kereslet.” Mizik András (az Ipoly Erdő Zrt. innovációs és kereskedelmi főmunkatársa) Szőnyi János, a Mecseki Erdészeti Zrt. vezérigazgató-helyettese: ”piac szabályozza ezt a problémát” Elégetjük az erdőket?

18. A biomassza energetikai hasznosítása egy összetett mező/erdőgazdasági, jogi-pénzügyi-műszaki feladat, meglehetősen hosszadalmas időtartammal. Összességében megállapítható:

19. Forrás: A Magyar Villamos Művek közleményei www.energiacentrum.com www.biomasszaeromuvek.hu www.muszakilapok.hu www.umvp.eu www.nyf.hu www.eh.gov.hu Köszönöm a figyelmet!