A pellet mint megújuló energiahordozó előállítása, hasznosítása és energetikai értékelése

1. A pellet mint megújuló energiahordozó előállítása, hasznosítása és energetikai értékelése Prof. Dr. Marosvölgyi Béla – Papp Viktória az MTA doktora PhD hallgató pappviktoria@emk.nyme.hu Nyugat-Magyarországi Egyetem Kooperációs Kutató Központ Nonprofit Kft.

2. Bevezetés Fenyő alapú fapellet -Hazánkban az Európai Uniós elvárások miatt 2020-ra meg kell dupláznunk a megújuló energiák arányát(14,7 %-ra) -Magyarország lehetőségei a biomassza tüzelésben rejlenek -Erdészeti, faipari, mezőgazdasági melléktermékek nagy mennyiségben a rendelkezésünkre állnak -Az alapanyagok kis térfogati sűrűsége miatt szükség van az energetikai tömörítvényekre

3. Mit jelent a pelletálás? -nagy nyomáson(800-900 bar) előállított energetikai tömörítvény, henger alakú granulátum -jellemző a nagy sűrűség, tömörség (1-1,3 g/cm3) -átmérője változó 3-10mm,(ritkán 20 mm) hossza 3-5 cm -felhasználása automatizált módon történik, különböző pellettüzelő kályhákban és kazánokban -alapanyagtól függően megkülönbözetünk agri- és fapelletet

4. Miből készülhet a pellet? -Az Európai Unibóban a fapellet terjedt el- DIN és EN szabványok -faipari melléktermék, főként fenyőből faforgács -fás és lágyszárú energiaültetvények anyagából is készülhet pellet -hazánkban nagy mennyiségű mezőgazdasági melléktermék áll rendelkezése-az agripellet gyártás alapanyagbázisa adott energiafű energianyár energianád

5. A pellet elterjedése • A pellet tüzelőanyagként először Észak-Amerikában jelent meg. • Európában a kilencvenes évek elején kezdett komolyabbnak mondható terjedésbe Svédországban, Dániában és Ausztriában. • Napjainkban a megújuló fűtőanyagok között a pellet és a brikett komoly gazdasági jelentőséggel bír. • Az utóbbi 8-10 évben Európa-szerte újabb és újabb pelletgyárak épülnek (évente megduplázódik a pelletgyártók száma). • Magyarországon a pelletfűtés még nem elterjedt, a működő gyártó üzemek termelésük komoly hányadát egyelőre külföldi piacon értékesítik. Jelenleg nem támogatják a pelletfűtés kezdeti beruházásait, drága tüzelő berendezések, ez hátráltatja az elterjedést.

6. Pelletgyártás technológiája Forrás:http://www.pannonpellet.hu/publicistica.php?newsid=978

7. Pelletgyártás technológiája -A présgépekben történik a tulajdonképpeni pelletálás, ami 800-900 bar-os nyomáson, 130-160 oC-os hőmérséklet mellett megy végbe. A kör keresztmetszetű geometriai formát a présszerszám, az úgynevezett matrica alakítja ki, és a fenti nyomás és hőmérsékleti viszonyok mellett megolvadó természetes kötőanyag, a lignin „ragasztja”/ tartja össze a szemcséket a présből való kikerülés után. Gyűrűs matricák Síkmatrica

8. A Pellet csomagolása, szállítása A megrendelő igényektől függően a csomagolás történhet 15 kg-os zsákba, Big-bag zsákba(500-1000 kg), illetve ömlesztve Tartálykocsis szállítás esetén befúvással juttatják a pelletet a tároló tartályba

9. A pellet hasznosítása Pelletes mobil kandallók: Teljesítmény: 2-8 kW Befűthető helyiség: 20-60 m2 Légfűtés A pellet adagolása zsákos Autonómia idő: 10-30 óra Pelletkályhák: Teljesítmény: 3-14 kW Befűthető helyiség: 40-90 m2 Központi fűtésre köthető A pellet adagolása zsákos Autonómia idő: 10-30 óra • Kis pelletüzelő berendezések 80 %-os hatásfokkal működhetnek • Az óránkénti pellet fogyasztás 0,5-2,5 kg

10. Pellet kazánok • A kazánba a hátsó integrált tárolóból csiga szállítja a tüzelőanyagot a rostélyos tűztérbe. • A csiga össze van hangolva a kazánnal, mely az épület szükségletei alapján adagolja a tüzelőanyagot. • Lágyszárúak tüzelése esetén mozgó rostélyt alkalmaznak • A rostélyon végighalad az adott tüzelőanyag és hamuja lehullik a hamutárolóba, a hőcserélőn keresztül pedig leadja a hőenergiát. • A pellet kazánok hatásfoka 90% feletti

11. Fapellet füstgázelemzése • Különböző lángbeállításokon végeztünk vizsgálatokat egy kis pelletkályha esetén a NyME-KKK laborban • Fél órás mérések során vizsgáltuk: • - A füstgáz hőmérsékletét (Tfüst Co) • - A légfelesleg tényezőt (λ) • - A CO2 tartalmat %-ban • - A CO tartalmat ppm-ben • - A külső levegő hőmésékletét (Tlev Co) • - A hatásfokot %-ban (η%) Füstgázelemző berendezés

13. Agripelletek és fapellet tulajdonságai -Az agripelletek energetikai jellemzői alapanyagtól függően nagyon változók

14. Agripelletek hamutartalma -az agripelleteknek gyakran magas a hamutartalma, ezért speciális agripellet tüzelőkben égethetők -energiafű és szalma esetén salakolvadás problémák-a növények magas klór és kálium tartalma miatt -erőművi tüzelés esetén co-fireing technológiát alkalmaznak, vagyis szénnel együtt tüzelést Szalma pellet hamu Energiafű salak

15. Agripelletek alapanyagbázisa -sokféle mezőgazdasági melléktermék felhasználható: búzaszalma, kukoricaszár és csuta, repceszalma, napraforgó, árpa stb. -felhasználásuk az állattartásban, egy részük talajerő utánpótlásra -jelentős mennyiség energetikai célokra használható Szalma pellet Napraforgó mag pellet

16. Forrás: KSH adatai alapján -Az utóbbi 20 évben az állatállomány a felére csökkent-a búzaszalma iránt lecsökkent a kereslet-jelentős mennyiség energetikai célokra használható

17. Mezőgazdasági melléktermékekből kinyerhető energia Forrás: KSH adatai és saját becslések alapján -Az éves betakarítható szalmamennyiségek nagyon változók, a betakarításkor a nedvességtartalom és a fűtőérték is nagy eltéréseket mutat

18. Repceszár-pellet előállítása • A biodízel-gyártás következtében a repce termőterülete hazánkban jelentősen megnövekedett • A gyártás energiamérlegének javítása a repce szár felhasználásával • Jelentős mennyiségű 3-6 tonna szalma/hektár adagoló és pelletáló berendezés

19. A repceszár-pellet energetikai jellemzői Repceszárból készült pellet

20. A repcetermesztés és hasznosítás eredményességének változása a pelletálás hatására Egy hektáron áltag 2,5 tonna repce 60,25 GJ Egy hektáron min. 3 tonna szalma 48,6 GJ Egy hektáron átlag 4,5 tonna szalma 72,9 GJ Egy hektáron RME-vel lehozható energia 47 GJ Egy hektáron pelletálással lehozható energia, a minimum 3 tonna szalmával számolva 44, 8 GJ

21. A fapelletgyártás energiafelhasználása Vizsgáltuk: -az alapanyag és a termék energetikai jellemzőit -a villamosenergia-felhasználást a fontosabb műveleteknél valamint összesen, -a primer energiafelhasználást a műveleteknél és összesen, - meghatároztuk a fajlagos energetikai mutatókat, úgymint: -a termékre vonatkoztatott energetikai többszöröst, és -az energetikai hatásfokot. Pellet Product Kft petőházai üzeme

22. A fapellet energetikai jellemzői, laborvizsgálatok A Pellet Product Kft-nél előállított fenyő alapú pellet vizsgálata W= víztartalom, FÉ= fűtőérték (MJ/kg), AS= hamutartalom (%) Nedvesség tartalom mérő Kaloriméter Izzító kemence

23. - A diagramon feltüntetett adatok primer energiák

24. A legfontosabb fajlagos energetikai mutatók: - Az energia hatékonysági mérleg (a termék energiatartalma a bevitt primerenergia 1 t termékre vonatkoztatva) - Az energetikai hatásfok ( a termék energia bevitellel csökkentett energiatartalma / a termék energiatartalma *100) % Alap gyártási technológia energiahatékonysága Az energiahatékonysági mérleg: 1:13,1 Az energetikai hatásfok: 92,4% Szárítási energiaigény: 0-2,4 MJ/kg 35 %-os nedvességtartalom esetén 1 MJ /kg A szárítási technológia nagyban befolyásolja az energiamérleget

25. Összefoglalás • A megújuló energiák növelésével a pelletálás előtérbe kerülhet a jövőben • Alapanyagbázis bővítése, mezőgazdasági melléktermékekkel, energia ültetvények anyagával • A gyártás energiahatékonysága jó • Hazánkban kevés felhasználó, a pellet nagy részét külföldön értékesítik „ Ha nem cselekszünk időben- a globális felmelegedés jóslatával a háttérben – se gabona, se energia, csak a környezetszennyezés marad ”

26. Köszönöm a figyelmet! Nyugat-Magyarországi Egyetem Kooperációs Kutató Központ Nonprofit Kft.