AZ ENERGETIKAI CÉLÚ HULLADÉKGAZDÁLKODÁS JÖVŐJE, avagy hulladékból konnektorba

Átírás

1 AZ ENERGETIKAI CÉLÚ HULLADÉKGAZDÁLKODÁS JÖVŐJE, avagy hulladékból konnektorba március 27. Molnár Szabolcs XXII. Kapcsolt hő- és villamosenergia-termelési konferencia

2 ELŐADÁS TARTALMA I. Hulladékgazdálkodás energetika - gazdaság II. Fejlődő és a fejlett országok energetikai célú hulladékgazdálkodása III. Európai helyzetkép 2

3 HULLADÉKBÓL ENERGIA Homo Recyclicus éve Nottingham, UK 1874 Hamburg, D 1895 évek 3

4 GDP/fő [USD] HULLADÉKGAZDÁLKODÁS ENERGETIKA - GAZDASÁG Japán Kanada Írország USA Dánia Németo Kína India Etiópia ,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 TSZH keletkezés [kg/fő/nap] 4

5 HULLADÉKGAZDÁLKODÁS ENERGETIKA - GAZDASÁG GDP (index) Hulladék (index) Hulladék mennyisége 5

6 HULLADÉKGAZDÁLKODÁS ENERGETIKA - GAZDASÁG 6

7 HETEROGÉN ELOSZLÁS A VÁROSOK ENERGIA ELLÁTÁSA Fogyasztási súlypontok regionális elhelyezkedése 7

8 HETEROGÉN ELOSZLÁS A VÁROSOK ENERGIA ELLÁTÁSA Delhi Kánpur Kolkota Ahmadábád Szúrat Mumbai Haidarábád Púna Bengaluru 8

9 TSZH mennyisége [millió tonna/év] FEJLŐDŐ ORSZÁGOK A fejlesztések meghatározója: MENNYISÉGI KÉRDÉSEK Nincs, vagy nem elégséges egyéb hulladékfeldolgozási technológia Lerakók szigetelésének nem megfelelő kialakítása Évek Mo. 3,7 mt/év 9

10 Égetéssel feldolg. TSZH mennyisége [millió tonna/év] TSZH-t égető művek száma [db] FEJLŐDŐ ORSZÁGOK A fejlesztések meghatározója: MENNYISÉGI KÉRDÉSEK Nincs, vagy nem elégséges egyéb hulladékfeldolgozási technológia Lerakók szigetelésének nem megfelelő kialakítása Évek 0 10

11 FEJLŐDŐ ORSZÁGOK AFRIKA 1,35 mrd fő ,53 mrd fő ,47 mrd fő 2100 évek 11

12 E T I Ó P I A A D D I S A B A B A 2 kazán Tüzelőanyag: TSZH Kapacitás: t/év H a [MJ/kg] Kapacitás [t/nap] Rostély telj. [kg/s] Min 5, ,69 Átlag ,81 Max 9, ,90 Az előállított gőz paraméterek: T=420 C p=60 bar ṁ=2 x 54,1 t/h η kazán, termikus =80,94% Turbina: P=2 x 25 Mw e P=185 GWh/év A kiszolgált terület népessége 4,6 millió fő felett van 2300 m tengerszint feletti magasságban Az égetőmű területe m 2 Átlagos középhőmérséklet: Min: 14 C Max: 25 C Füstgáz tisztítás: SNCR, félszáraz, karbamid vizes oldata, aktív lignit koksz beadagolás, zsákos szűrő Tervezéskor a EU emissziós határértékeket vették figyelembe Keletkező salak: ~ t/év R E P P I E H U L L A D É K É G E T Ő 12

13 FEJLŐDŐ ORSZÁGOK AFRIKA Alapos bolygatást tesz lehetővé: Nagy hamutartalmú, Alacsony hamu olvadáspontú hulladékok eltüzelésének kedvez Aláfúvással és a levegő zónás eloszlásával nagy teljesítmények érhetőek el Az égési levegőt vízszintes irányba a rostélypálcákon keresztül vezetik be, ami a rostélyhullást csökkenti 13

14 FEJLETT ORSZÁGOK A fejlesztések meghatározója: MINŐSÉGI KÉRDÉSEK A salak, hamu kezelés fejlesztése Energiahatékonyság Káros anyag kibocsátás csökkentése 7-8,6 t füstgáz kg pernye 1 t TSZH 6,2-7,8 t levegő Mozgó rostélyos tüzelés kg hamu 5-15 kg kazán salak 5-15 kg semlegesítő sók 14

15 A HAMU KEZELÉS FEJLESZTÉSI LEHETŐSÉGEI ÉGETÉS + HAMU OLVASZTÁS hamu olvasztással olvasztás salak szálló hamu hasznosítás másodnyersanyagként végleges lerakás (~2%) TSZH égetés összes hamu energia elõállítás és hasznosítás hamu olvasztás nélkül végleges lerakás (>20%) ELGÁZOSÍTÁS + OLVASZTÁS salak hasznosítás másodnyersanyagként TSZH égetés szálló hamu végleges lerakás (~2%) energia elõállítás és hasznosítás 15

16 ELGÁZOSÍTÁS A szerves anyagok hőbontása C között zajlik, segédanyagok (levegő, oxigén, vízgőz) segítségével megy végbe, a cél a legnagyobb gázkihozatal, az energiát a szerves anyagok parciális égése biztosítja. hulladék koksz és mészkő szintézisgáz Előnyei a technológiának: Kisebb tisztítandó gázmennyiségek, dioxinok és furánok kedvező keletkezési mérlege, könnyebben hasznosítható végtermékek kinyerése, tiszta gáztermékek előállítása. Oxigénben gazdag levegő salak és fém C szárító zóna C termikus bontás 1800 C égési olvadás 16

17 ELGÁZOSÍTÁSI FOLYAMAT Shin-Moji (Japán) Hulladék daru Levegõ befúvó ventillátor Koksz és mészkõ Gõzturbina 3 kazán: 3 x 10 t/h P termikus =23,5 MW th Gőz paraméterek: 40 bar, 400 C Generátor Kémény Ca(OH) 2 NH 3 SCR Platós teherautóval beszállított hull. tárolója Elgázosító reaktor Kazán Gázhûtõ Ventillátor Pernye siló N 2- PSA (veszély esetén) Hulladék bunker Tûztér Mágnes szeparátor Stabilizáló anyag Ventillátor O - PSA 2 Fém Salak Újrahasznosítás Végleges lerakás Elgázosítás / nyersanyag kinyerés Füstgáztiszítás / energia kinyerés 17

18 ELGÁZOSÍTÁSI FOLYAMAT Shin-Moji (Japán) 18

19 EURÓPAI HELYZETKÉP 90 [%] A cél 2030-ra: 10% alatt tartani a lerakott hulladékok arányát!

20 LENGYEL PÉLDA térség (kiszolgált lakosság száma [fő]) kapacitás [t/év] elégetett hull. mennyisége kazán kapacitás [t/h] rostélyteljesítmény éves üzemórák száma [h] Bydgoszcz ( ) Krakow ( ) Bialystok ( ) Szczecin ( ) Konin (74.800) Poznan ( ) x 11,5 2 x 14,1 1 x 15,5 2 x 10 1 x 12,05 2 x 13, fűtőérték [MJ/kg] 8,5 8,8 7,5 10,5 8,5 8,4 kiadott hőenergia [MWth] kiadott villamos energia [MWe] 27, , , ,2 8,68 14,1 6,

21 FEJLESZTÉSI LEHETŐSÉG WTE és GT kombinációja Bruttó Bruttó kiadott kiadott 120 vill. 120 vill. energia P P e[mw e[mw e] e] WTE növelt paraméter (80 bar; 480 C): P th =55 MW th P e =18 MW e T be, WTE =390 C T be,wte =480 C T be,wte+gt =480 C P WTE =14,9 MW P WTE =17,0 MW P e =P WTE +P GT =44,9 54,2 η=35% MW Brescia η=25% Milánó WTE átlag (43 bar, 390 C: P th =55 MW th P e =15,7 MW e Termikus teljesítmény P [MW ]] th th th th η=15% 21

22 EURÓPAI KITEKINTÉS Európai nagyvárosok, a hulladéktüzelésből villamos energiával kapcsoltan előállított hőenergia részarányával Brescia 70% Malmö 60% Párizs 50% Oslo 50% Koppenhága 30% Stockholm 30% Bécs 25% Milánó 20% Hamburg 20% 22

23 Hulladékból energia AZ ÉGETÉS ELŐNYEI ÉS HÁTRÁNYAI előnyök + Jelentős térfogat (80% - 90%) és tömeg csökkenés (70% - 80%) + Nagy mértékben csökkenti a végleges lerakásra (deponálásra) kerülő hulladékok mennyiségét + Magas fokú higiénizáció + A hulladékégetés a lerakás alternatívája, és nem csökkenti a szelektíven gyűjtött hulladékok arányát, mennyiségét! hátrányok - Magas (?) létesítési és üzemeltetési költségek - Káros füstgáz és maradékanyag (hamu, salak) kibocsátással kell számolni - Társadalmi elfogadottsága negatív jelleget mutat 23

24 KONKLÚZIÓK A jövő energetikája... Gondolatok: 1. Okos megoldások, smart technológiák terjedése 2. Importfüggőség, vegyes energiamix 3. Gazdaság, versenyképesség, tartalékkapacitások szerepe CO 2 árának bizonytalansága, mint befolyásoló tényező Honnan fogunk energiát venni? 5. Ellátásbiztonság, kiszámíthatóság 6. Megújuló energiák terjedése (két párhuzamos erőműrendszer kiépülése) 7. Szemléletformálási cselekvési terv 8. Környezetvédelmi kérdések 24

25 KONKLÚZIÓK A jövő energetikája... gondoljunk mindig arra, hogy egy országban a fennmaradásnak a lépcsőit mi képezi. A család képezi, a szeretet képezi, a tudás képezi. ( Dr. Lévai András, decembere) 25

26 KÖSZÖNÖM SZÉPEN MEGTISZTELŐ FIGYELMÜKET! PÖYRY ERŐTERV ZRt Budapest Infopark sétány / Consulting. Engineering. Projects. Operations.

27 FELHASZNÁLT FORRÁSOK Dr. Kiss Tibor előadásán készített jegyzetek, Pécs 2018 (PTE-MIK, Környezetgazdaságtan) Prof. Dr. Csőke Barnabás előadásain készített jegyzetek, Pécs 2017 (PTE-MIK, Hull. Gazd. Műszaki és informatikai eszközei) A természet enciklopédiája, Larousse, 1992, Glória kiadó, Budapest Szlávik János: Környezetgazdaságtan, 2012, Typotex kiadó, Budapest China Urban Developmnet Statistic Year Book , China Statistic Year Book Prof. Dr. Lévai András: Magenergia hasznosításának lehetőségei Magyarországon, október Advanced waste-to-energy steam cycles, Energy Procedia 45 (2014) , Bianchi M., Branchini L., De Pascale A., Falchetti M., Fiore P. Atomenergetika és a fenntartható fejlődés, NUKLEON, Molnár Sz., 2019, Olessák Szabó: Energia hulladékból, Budapest Reppie: Africa s First WTE Facility, Cambridge Industries Waste Management in the Metropolis of Istanbul, Senoi Yildiz, Vahit Balahorli, Fatih Hosoglu and Kadir Sezer 27