5. BIOBRIKETT, PELLET ÉS APRÍTÉK ELŐÁLLÍTÁSA ÉS FELHASZNÁLÁSA Chlepkó Tamás Kőszegi Tímea

Átírás

1 5. BIOBRIKETT, PELLET ÉS APRÍTÉK ELŐÁLLÍTÁSA ÉS FELHASZNÁLÁSA Chlepkó Tamás Kőszegi Tímea A biomassza 1 az energetikailag hasznosítható növények, termések, melléktermékek, növényi és állati hulladékok legegyszerűbb és legősibb hasznosítási módja az égetés. A felszabaduló hőt eleinte csak fűtésre, melegítésre és főzésre használta az ember, majd a technika fejlődésével a szén mellett gőzgépek hajtására és a legújabb korban villamos áram termelésére is. Ezzel párhuzamosan megjelentek a biomassza energetikailag egyre hatékonyabb hasznosítását lehetővé tevő nagyobb hatásfokú kályhák és kazánok. Fejlődésnek indultak a hasznosítható alapanyagok körét kiszélesítő előkészítési műveletek, az aprítás, pelletálás és brikettálás, valamint megjelentek az alapanyag intenzív előállítását lehetővé tevő fás és lágy szárú energiaültetvények 2. E fejezet célja a közvetlenül vagy feldolgozás után tüzelőanyagként hasznosítható szilárd tüzelőanyag-féleségek bemutatása azok fizikai és energetikai tulajdonságai alapján, különös tekintettel a mezőgazdasági melléktermékek és hulladékok energetikai hasznosíthatóságára. A szilárd bio-tüzelőanyagok fajtái A szilárd biomassza eredetű anyagok hőértéke a barnaszénével közel azonos, tehát egymillió tonna barnaszén 1,3 millió tonna biomassza elégetésének felel meg, azzal a különbséggel, hogy a barnaszénben lévő 30 1 Lásd bővebben az 1. fejezetben. 2 Lásd bővebben a 6. fejezetben. 132

2 ezer tonna kén nem kerül ki a légtérbe, valamint a CO 2 -kibocsátás is alacsonyabb. A hazai viszonyok között energetikai céllal hasznosítható biomassza esetén a következő tüzelőanyagokkal lehet számolni: Tűzifa A fa mint energiahordozó különböző formákban állhat rendelkezésre: tüzelőfa, vastag tűzifa (1 m hosszú, cm átmérőjű), vékony tűzifa (1 m hosszú, 5 12 cm átmérőjű), kandallófa (25 40 cm hosszra darabolt tűzifa), energiafa (2 6 m hosszú tűzifa, erőművek részére) [1]. Tüzelőfát általában családi házak fűtésére használnak. Fával fűtött kazánokat 100 kw-ig használnak, ennél nagyobb teljesítményű fatüzelésű berendezések ritkák. A fatüzeléses fűtés munkaigénye nagy. Faapríték A faapríték gyufásdoboz méretig terjedő darabokból áll, és alkalmas a teljesen automatikus rendszerek működtetéséhez. Nedvességtartalma 20 25%, ezért tárolása a lehetséges befülledés miatt odafigyelést igényel. Nagyobb, MW-os berendezések esetén használják inkább. Fajtái: Erdei apríték (az egész fa vagy farész géppel történő aprításával előállított választék, melynek zöld, barna és fehér apríték változatát különböztetjük meg, és minőség szerint lehet finom, normál és durva, valamint osztályozott apríték) Ültetvényapríték (energetikai ültetvények anyagának aprításával állítják elő) Faipari apríték (az elsődleges fafeldolgozás közben fűrészipar keletkezett hulladékok) [1] 133

3 Tömörítvények A nagyobb méretű, kézi tüzelésre alkalmas biobrikett és a kisebb méretű, automatizált kazánokban is eltüzelhető biopellet készítésekor az aprítékot nagy nyomás alatt tömörítik. Az ekkor keletkező hő és vízgőz hatására a növényi részek kötőanyag felhasználása nélkül összeállnak. A művelet célja az, hogy olyan nagy energiasűrűségű tüzelőanyagot hozzunk létre, melynek szállítása gazdaságosan megoldható, alkalmas arra, hogy a nagyfogyasztók mellett a lakosság energiaigényét is kielégítse, s mindemellett használata kényelmes, automatizálható. A brikettet annak méretétől függően kandallóban, illetve szilárd tüzelésű kályhákban lehet elégetni. Az EU egyes tagállamaiban (Németország, Ausztria, Svédország, Dánia), valamint Észak-Amerikában a pelletgyártás és -kereskedelem külön iparággá fejlődött, és használata is rendkívüli mértékben felfutott [1]. A pellet apró, henger alakúra préselt 6 12 mm átmérőjű tömörítvény fás és lágy szárú hulladék, faforgács vagy fakéreg feldolgozásával készül. A nedvességtartalma általában 10% alatti. Drágább, mint a sima tüzelőfa, de könnyebb szállítani, tárolni, és teljesen automatizált hőtermelő berendezésekben alkalmazható. Általában kw-os berendezésekhez alkalmazzák. A brikett az 50 mm vagy ennél nagyobb átmérőjű kör, négyszög, sokszög vagy egyéb alakú tömörítvény mező- és erdőgazdasági melléktermékekből állítható elő. A nedvességtartalma általában 15% alatti. Tűzhelyek tüzelőanyagaként vagy kandallókban alkalmazható. Bálázott szalmajellegű anyagok Ide tartoznak a gabonatermesztés melléktermékeiként keletkező szalmabálák, az energiafű és energianád bálái. A bálázott anyagokat jellemzően szalmatüzelésű erőművekben égetik el. Az 5.1. ábra összefoglalja az ismertetett biotüzelőanyagok útját a forrástól a felhasználásig. 134

4 5.1. ábra A biomassza energetikai hasznosításának lehetséges útjai (EREC konferenciakiadvány alapján [2]) 135

5 Ezeket az anyagféleségeket kell az elérhető felhasználói csoportokhoz és a felhasználási technológiákhoz illeszteni. A tipikus lehetőségek némiképp leegyszerűsítve az 5.1. táblázat szerint foglalhatók össze. Ma Magyarországon meghatározóan a széntüzelésről átálló erőműveknél van meg a felhasználói igény, de ez várhatóan a kisebb bioerőművek és fűtőművek létesítésével párhuzamosan az ország minden területén jellemzővé válik. Ezért az erőműi felhasználásra alkalmas anyagok iránt növekvő kereslet várható, ami magával vonja az energiaültetvények egyre nagyobb területen való telepítését. A gáz alacsonyabb ára miatt néhány éve még nem volt érdemes a lakossági felhasználókat megcélozni az otthoni, kényelmes felhasználást lehetővé tevő pellettel és brikettel, azonban a gáz árának emelkedésével a lakossági piacon is egyre nagyobb az érdeklődés a szilárd bio-tüzelőanyagok iránt. Ezek mellett az ipari fogyasztók és az önkormányzatok intézményei jelentik az értékesítés lehetőségét. Az önkormányzatok energetikai fejlesztései különösen fontosak, mert az ebből fakadó költségmegtakarítással, tisztább környezettel, esetleg munkahelyteremtéssel a helyi közösségek, a lakosság érdekeit közvetlenül és közvetve szolgálják. Mindemellett helyi felvevőpiacot jelent a biofűtőanyagot előállító helyi gazdáknak. Ugyanakkor legtöbbször itt a legnagyobb a tőkehiány, és általános a földgázzal való ellátottság. A bio-tüzelőanyagokra való átállást magas támogatási arány mellett lehetne elvégezni, és ez hosszú, szívós pályázati és szervezőmunkát igényel. A tipikus projektek az önkormányzati intézmények (hivatalok, iskolák, kollégiumok stb.) központi fűtése; településközpontok hőellátása (falufűtés) egy központi hőtermelő berendezéssel és néhány száz méteres távvezetéki kapcsolattal települések biotávfűtésének kialakítása. A kis- és közepes teljesítményű kazánok jellemző tüzelőanyaga az apríték és a pellet. Ez a feltétel kihat a termelés módjára, hiszen aprítékot legegyszerűbben fás 136

6 ültetvényekből lehet készíteni, ezért a fás ültetvények élveznek elsőbbséget táblázat A szilárd bio-tüzelőanyagok felhasználási lehetőségei fogyasztói csoportonként [1] Fogyasztói csoport Lakások, családi házak hőellátása Intézmények, épületcsoportok hőellátása Mezőgazdasági, ipari üzemek Távhőszolgáltatás, hőerőművek Tüzelőanyag Tűzifa, pellet, brikett, esetleg apríték Apríték, pellet Apríték, esetleg bálázott anyag Apríték, nagybála Berendezések Kazánok (20 60 kw), kandallók Kiskazánok ( kw) Kazánok (melegvíz, kw) Kazánok (melegvíz, hő, forró víz, termoolaj) (0,2 10 MW) Kazánok Bio-tüzelőanyagok előállítása a gazdaságban A kifejezetten energetikai céllal termesztett növények, a tűzifa és az erdészeti melléktermékek mellett számos kertészeti és növénytermesztési melléktermék is felhasználható szilárd bio-tüzelőanyagként. Az égetésre szánt biomassza a betakarítás után átalakítási folyamatokon mehet keresztül akár több lépcsőben is, amelyek javítják szállíthatóságát, eltarthatóságát, az égéstérbe való adagolhatóságát és égési tulajdonságait. Mint az eddigiekből is kiderült, ezek feldolgozásának mértéke a felhasználás céljától és ebből adódóan a tüzelőberendezés fajtájától függ, ami a kandallótól az automatizált kazánokon keresztül az erőművekig terjed. Amennyiben csupán otthoni felhasználásban gondolkodunk, és nem bánjuk, hogy folyamatosan gondoskodni kell a kályha vagy kazán megrakásáról, úgy termé- 137

7 szetesen a legkevesebb energiát kell a tüzelőanyag előkészítésébe fektetnünk, csupán megfelelő nagyságúra kell darabolnunk a tüzelőnket, akár kézi erővel. Ha kényelmesebb megoldást szeretnénk, és automatizált kazánt választunk, vagy a biotüzelőanyag-piacra termelünk, akkor valamilyen mértékben fel kell dolgoznunk, de legalábbis bálázás formájában elő kell készítenünk az alapanyagot. Természetesen minden egyes művelet energiaráfordítással, vagyis költséggel jár, tehát törekedni kell olyan fűtési megoldás kiválasztására, amelynek kiszolgálásához minimális előkészítés is elegendő. A fás anyagok feldolgozásának legegyszerűbb módja és egyben a további feldolgozáshoz szükséges előkészítés az aprítás. Ennek során a célnak megfelelő darabokból álló aprítékot nyerünk, ami az 5.1. táblázatból láthatóan a legszélesebb körben felhasználható biotüzelőanyag. A brikett és a pellet előállítása gazdaságilag és nem utolsósorban környezetvédelmileg abban az esetben indokolt, ha eladásra kívánunk bio-tüzelőanyagot előállítani, vagy saját felhasználás esetén, ha olyan kazánunk van, amit kevésbé feldolgozott anyaggal nem lehet üzemeltetni. Milyen anyagokból állítható elő bio-tüzelőanyag? A gazdálkodás során nagy mennyiségű tüzelési célra hasznosítható mezőgazdasági melléktermék és hulladék keletkezik, melyek közül a jelentősebbeket az alábbiakban mutatjuk be. 3 A területre vetített mennyiségüket és az adott kultúra főtermékéhez viszonyított arányukat az 5.2. táblázat mutatja. Az 5.3. táblázat alapján pedig összehasonlíthatóvá válik néhány melléktermék és energianövény-fajta terméshozama és energiahozama. 3 Fejezetünk a lágy- és fás szárú energiaültetvényeket és a mezőgazdasági melléktermékeket tárgyalja alapanyagforrásként, tekintve, hogy az erdőgazdálkodás és fafeldolgozás nem mezőgazdasági tevékenység. 138

8 A gabonafélék szalmája az energetikai biomasszapotenciál egyik legmeghatározóbb eleme Magyarországon. Alkalmazásához kiforrott, megbízható, azonban aránylag költséges technológiák állnak rendelkezésre (csaknem kizárólag dán berendezések), elsősorban az óriásbálák tüzelésére. A kukoricaszár tüzelésre való hasznosítását magas, 40 65%-os nedvességtartalma nagyon megnehezíti. A nedvességtartalom mértéke nagyban függ a betakarítás időpontjától és a betakarításkori időjárástól. Sajnos még nem sikerült olyan technológiát találni, amellyel a kukoricaszár nedvességtartalmát nagyobb ráfordítások nélkül, természetes úton, 15 20%-ra lehetne csökkenteni. Jelenleg a kukoricaszárat egyéb tüzelőanyagokkal keverve tüzelik a legtöbb helyen. Újabban a szár megszárításával és brikettálásával is próbálkoznak, így nemesített, jó minőségű tüzelőanyag nyerhető, de még igen drágán [3]. A napraforgószár és -tányér is jelentős mennyiséget képvisel a mezőgazdasági melléktermékek között. Jelenleg a teljes szármennyiséget összezúzzák és beszántják, holott a napraforgószár a betakarítás után aránylag alacsony nedvességtartalmú. Technológiája lényegében megegyezik a kukoricaszár betakarítási technológiájával. A jelenlegi módszerekkel a szárnak és a tányérnak kb. 50%-a lenne visszanyerhető, és ez jelentős hőenergia-forrást képviselne [3]. A szőlővenyige energetikai felhasználásának megoldása nagyon fontos lenne. A venyige viszonylag magas fűtőértéke miatt jól tüzelhető. A venyigeapríték, illetve a venyigebálák kazalban jól tárolhatók. Jelenleg azonban nincsenek gazdaságos begyűjtési technológiák. Korszerű berendezésekben történő tüzelése sem megoldott. A gyümölcsfanyesedék felhasználása a fás anyagokkal együtt technikailag megoldott. Problémát a begyűjtése és az aprítása jelent. A száraz körülmények között készített apríték kazalban jól tárolha- 139

9 tó. A további vizsgálatoknál csaknem teljes felhasználását irányozzák elő. A feldolgozási technológiák melléktermékeit jelenleg is főként a helyszínen használják fel (napraforgóhéj, kukoricacsutka stb.). Ezek részben ipari és takarmányozási alapanyagok is. Nem várható, hogy az energetikai felhasználás a feldolgozóipar köréből kilép táblázat A jelentősebb mezőgazdasági kultúrák melléktermékeinek területi egységre vetített mennyisége és a főtermékhez viszonyított aránya (2002-es adatok) [4] A növény t/ha Melléktermék a főtermékhez viszonyítva (t/ha) Árpa (tavaszi) 2,6 0,8 Árpa (őszi) 2,9 1,1 Búza (őszi) 3,5 0,8 Kukorica 5,0 1,8 Napraforgó 1,8 2,0 Rozs 1,9 1,8 Repce 1,6 1,4 Tritikálé 2,7 1,2 Zab 2,1 1,3 Szőlő 1,5 Gyümölcsös 2,5 Az energiafű és -nád szilárd tüzelőanyagként történő hasznosítása megfelelő előkezelési eljárások után pl. bálázás, darabolás és aprítás, tömörítés (brikettálás, pelletálás) történhet. Bálás tüzelésre elsősorban a nagyobb hőhasznosítóknál, hőerőműveknél, távfűtőműveknél kerülhet sor, ahol a speciálisan kifejlesztett tűztér, illetve betápláló rendszer lehetővé teszi e költségkímélő eljárás alkalmazását. 140

10 Biomassza szilárd tüzelőanyag 5.3. táblázat Várható termés- és energiahozamok [5] Jellemző éves hozam (víztart. =15%; t/ha) Fűtőérték (víztart. =15%; MJ/kg) Bruttó éves tüzelőanyag hozam (GJ/ha) Apadék 1 15,6 16 Gabonamagvak 7 14,0 98 Gabonaszalma 6 14,3 86 Teljes gabonanövény 13 14,1 183 Repcemag 1,5 17, Repceszár 3,5 14, Teljes repcenövény 4 5,5 16, Széna 4 14,4 58 Miscanthus (3 év) 15 14,6 219 Takarmányfüvek 8 13,6 109 RVF faültetvények 12 15,4 184 Energiafű 13 15,0 195 Kender 12,5 15,7 196,3 A különböző alapanyagok a betakarítás és betárolás után legtöbbször még nem tüzelhetők el közvetlenül a tüzelőberendezésekben, hanem különböző előkészítő műveleteket igényelnek, amelyeket a következő fejezetek mutatnak be. Bálázás és aprítás Bálázás: A bálázás a szalma és esetleg szárzúzott fiatal fás szárú növények esetében alkalmazható technológia. Kis és nagy hasábbálák, valamint körbálák készíthetőek, amelyek hozzávetőleges sűrűsége kg/m 3, a kis hasábbála súlya kg, a nagy hasábbáláé kg, a körbáláé pedig kg. A kisbálá- 141

11 zó gép 25 kw teljesítményigényű, teljesítménye pedig: 13 t/h. A körbálázó teljesítményigénye 40 kw, teljesítménye szalmában 25 db/óra, vagyis kb. 15 t/h szalma [6]. Aprítás: A tüzelésre kerülő alapanyag aprítása rönkfa esetében hasítással, darabolással és forgácsolással történhet. A forgácsolással aprító gépek szeletelő, dob vagy csiga rendszerben apríthatnak. A legkeményebb alapanyag aprítására a csigás aprítók alkalmasak, de ezek készítik a legnagyobb méretű forgácsot (20 80 mm) és igénylik a legtöbb energiát is ( kw), teljesítményük m 3 /h. A dobforgácsolók 5 80 mm hosszú forgácsot készítenek kw teljesítményigény mellett m 3 /h teljesítménnyel. A szeletelő forgácsolók a legpuhább fafajok forgácsolására alkalmasak, energiaszükségletük és teljesítményük 2 60 m 3 /h. A tüzelőanyag még apróbb szerkezetűre történő aprítását kalapácsos darálók és különböző őrlőszerkezetek végzik. A szalmatüzelés esetében a pontos és folyamatos adagolás érdekében a bálákat különböző bálabontókkal (tépődob, szeletelő, kaparóaljzat) szétbontják. Az így újra laza szerkezetűvé vált szalmát futószalag továbbítja a tűztérbe [6]. Brikett és pellet előállítása Brikettálás: A biobrikettet rendszerint kötőanyag nélkül készítik melléktermékekből. Gyakran célszerű különböző melléktermékek összekeverése, illetve bekeverése. Adalékanyagok hozzáadásával fűrészpor, fenyőfakéreg, vinasz lehet javítani a biobrikett szilárdságát, de az adalékanyagnak kondicionáló (nedvességtartalom-beállító) szerepe is lehet. A brikettálás az aprított állapotban lévő növényi részek préselése általában dugattyús vagy csigás prések segítségével történik. A présben a 800 kg/cm 2 feletti nyomás és az annak révén kialakuló C hőmérséklet hatására összetapadnak az aprítékré- 142

12 szecskék és megjelenik a gépből kijövő C hőmérsékletű biobrikett, mely természetes úton hűl le [3]. A tömörítés következtében az anyag sűrűsége nő, ami a brikettálás esetében 0,8 1,4 t/m 3 sűrűségnövekedést jelent. Különösen hatékony a tömörítés a porszerű faipari hulladékok esetében, ahol a hulladék térfogata hetedére-tizedére csökkenhet. A brikettek átmérője mm között ingadozik. A folyamat hatásfoka 98-99%-os, ami azt jelenti, hogy a tömörített anyag energiatartalmának 1-2%-a használódik el a brikettáláskor, vagyis a teljes előállítási folyamat hatékonysága további 1-2%-kal romlik. A brikett fűtőértéke MJ/kg, magasabb a hasábfa fűtőértékénél. Nagyban befolyásolja azonban az energiaigény alakulását a brikettálandó alapanyag nedvességtartalma, amelynek következtében a folyamat hatékonysága 70-80%-ra is csökkenhet [6]. A melléktermékek éppen a különböző fizikai tulajdonságaiknál (aprítéknagyság, sűrűség, térfogatsúly, súrlódási tényező stb.) és anyagösszetételüknél (rost-, cellulóz-, nedvességtartalmuknál) fogva különbözőképpen viselkednek a brikettálás során. A brikettprések funkcionális szerkezeteit ezen ismeretek birtokában gyártják [3]. Pelletálás: A pelletálás a brikettáláshoz hasonlóan a tömeg/térfogat arány javítására szolgál, és hengermatricás vagy síkmatricás pelletáló berendezésekben történhet. Az elérhető maximális sűrűség 0,7 0,9 t/m 3. A pellet átmérője 6 12 mm között lehet, fűtőértéke 17,3 18 MJ/kg. A pelletálás energiaigényére vonatkozóan eltérő adatok állnak rendelkezésre. MAROSVÖLGYI szerint 32,5 38,5 kwh/t, ami 0,138 MJ/kg értéket jelent a pelletált anyag 10 14%-os nedvességtartalma esetében. A tüzelési célra alkalmas biobrikett vagy tűzipellet legfőbb jellemzője a nagy sűrűség, tömörség (1 1,3 g/cm 3 ), melyet 800 barnál (800 kg/cm 2 -nél) nagyobb nyomással lehet elérni. 143

13 A brikettálás és a pelletálás akkor mondható hatékonynak, ha egyébként nem hasznosított hulladékok energetikai felhasználását eredményezi, hiszen ilyenkor az aprítás és esetleg a szárítás energiaszükséglete is elmaradhat [6]. Présgépek A présgépek legfontosabb részegységei a présfej, a tömörítést végző szerkezeti elemek (a csiga, görgő vagy dugattyú) és a préshüvely, melynek kiképzése, kúpossága és a présfej hűtése vagy fűtése meghatározó az optimális préselési nyomás és hőmérséklet kialakulása szempontjából. A préshüvely kialakításán kívül az alapanyag nedvességtartalma befolyásolja jelentősen az elvárható adhéziós tapadás kialakulását. Néhány alapanyag-féleség jellemző nedvességtartalmát az 5.4. táblázat mutatja be. Adott alapanyaghoz meghatározott préselési nyomás, optimális nedvességtartalom és hőmérséklet tartozik táblázat Néhány erdészeti és mezőgazdasági melléktermék jellemzői ([3] alapján saját szerkesztés) 144 Melléktermék Nedvességtartalom (%) betakarításkor tárolás után Fűtőérték MJ/kg (18% nedv. tart.) Szalma (bálás) ,5 Kukoricaszár ,0 Kukoricacsutka ,5 Napraforgószár ,5 Nyesedék, venyige ,8 Fahulladék ,0 Külföldön igen sokféle biobrikett- (pellet-) gyártó gép kifejlesztése történt meg. Hazánkban dugattyús és csigás présgépek használatosak.

14 A présgépeket működési elvük szerint a következő csoportokba sorolhatjuk: dugattyús; csigás nyomócsigás, őrlőcsigás; kombinált kétirányú, háromirányú; pelletáló palástfelületű koller kerék, sík felületű mozgás. A présfej megkívánt állandó hőmérsékletét hűtő-, illetve fűtőfolyadék biztosítja. E konstrukciós megoldásokkal a dugattyús prés optimális beállítását a különböző melléktermékekhez üzem közben lehet elvégezni. A préshez az alapanyag 12 15% közötti nedvességtartalmát az előkészítő vonalon kell beállítani. Az ikercsigás présekbe cm hosszú szálas anyagokat szalmát, kukoricaszárat stb. táplálnak. Az alapanyagot az etetőgarat adagolócsigái húzzák be. A csigás préseknél az alapanyag nedvességtartalmától függően kell meghatározni azt, hogy hány fokozatból álljon a gép. A 20 30% nedvességtartalmú alapanyaghoz kétfokozatú csigás prést alkalmaznak. Az alapanyag leszáradása a présen belül a mechanikai munkából, a villamos motor hajtóenergiájából származó hő hatására jön létre, tehát a szárítás végeredményben villamos energiával történik. A présen belül az aprítást, szárítást, tömörítést végző csigák az alapanyagtól függően különbözőek lehetnek. A cserélhető csigák és a préshüvely típusát, méretét az adott tulajdonságú mellékterméknek megfelelően állítja be a gyártó cég. A pelletkészítő görgős prések az alapanyag nedvességtartalmára érzékenyek, és annak viszonylag pontos beállítását igénylik. A préscellák fixek, és a cella kúposságát az adott melléktermékre meghatározott méretben állítják elő. A jobb tapadás és tömörítés érdekében a száraz szalmaaprítékot a préselés előtt víz vagy gőz hozzákeverésével készítik elő. Az adalékanyag hozzáadása is javít a tömörségen, például nátronlúggal vagy hasonló szerrel is kezelhetik az alapanyagot. 145

15 Az alapanyagok előkészítése brikettáláshoz A szántóföldi melléktermékek hengeres bála formájában érkeznek a brikettüzem előtároló terébe. Az előtárolóban célszerű néhány napi brikettprés-kapacitásnak megfelelő mennyiségű bálát elhelyezni fedél alatt. A hengeres báláknak az előtárolóból a bálabontóba rakására traktoros villásemelőt, targoncát vagy munkabiztonsági szempontból a legjobban megfelelő liftet, illetve könnyű futódarut lehet alkalmazni. Az ipari feldolgozás során keletkező alapanyagok, például a fűrészpor előtárolására tároló silókat építenek, amelyekből szabályozható a mennyiségi adagolás a brikettpréshez. A présgépek védelmére különös gondot kell fordítani, hogy az alapanyag ne tartalmazzon szilárd idegen anyagokat: vasat, fémet, rögöt, követ stb. Ezek kiválasztását minden alapanyagnál meg kell oldani a rátáplálás előtt mágnessel, rostálással. Az alábbiak néhány példát sorolnak a különböző alapanyagok előkészítésére: Dugattyús présekhez mezőgazdasági melléktermékek (szalma és kukoricaszár) előkészítése: bálabontás (szecskázás), finomaprítás (0,3 1 cm szálhosszúság), homogenizálás (nedvességtartalom-beállítás), 12% nedvességtartalom alatt nedvesítés, 15% nedvességtartalom felett szárítás. Fűrészpornál homogenizálás, illetve 15% nedvességtartalom felett szárítás. Pelletáló présekhez mezőgazdasági melléktermékeknél: 14% alatti nedvességtartalomnál homogenizálás (víz, nátronlúg vagy gőz hozzáadása), 16% felett szárítás, homogenizálás, pelletálás után hűtés és a porlás visszavezetése a présbe. 146

16 Ikercsigás préshez a szalma és a kukoricaszár előkészítése: bálabontás, szálhosszúság cm között, 20% nedvességtartalom alatt nedves melléktermék hozzákeverése, például szalmához vinasz, nedves fűrészpor, kukoricaszár stb., az optimális alapanyag-nedvességtartalom 20 30% közötti. A 30% feletti nedvességtartalmú fakéreg brikettálásánál az alapanyagot meleg levegővel célszerű szárítani, mert egyébként a prés teljesítménye csökken, a fajlagos energiafelhasználás pedig a műveleti költségekkel együtt jelentősen megemelkedik. Magyarországon különböző típusú, működési elvű gépeket használnak. Ezeknek a gépeknek a préselési energiaigénye eltérő, a legkisebb energiaigényük a dugattyús préseknek, a legnagyobb fajlagos energiaigényük a csigás préseknek van, de a gyakorlat szerint ez a préselési megoldás érzékeny legkevésbé az alapanyag nedvességtartalmára. A gépektől függetlenül a préselvény tömörsége, pontosabban a fajlagos súlya alapvetően meghatározza a szükséges energiafelhasználást [3]. A bio-tüzelőanyagok felhasználása a gazdaságban Az erdő- és mezőgazdasági melléktermékek tüzelésére elsősorban a keletkező anyagok helyéhez közeli környezetben kerülhet sor. Ez azt jelenti, hogy mindenekelőtt olyan hőenergia-igények kielégítését lehet biztosítani, melyek ennek a kötöttségnek megfelelnek. Ilyen hőenergia-igény az erdőgazdasági kitermelés és fafeldolgozás során jelentkező technológiai hőigény, valamint a mezőgazdasági termékek szárításához szükséges energiaigény. Az ilyen jellegű igények azonban többnyire a keletkező hulladék egy kis részéből biztosíthatók, így lehetőség van a közelben jelentkező további hőenergia- 147

17 igények kielégítésére. Ilyenek a lakóház, irodaépület, állattartó épület, műhelyek stb. fűtése. A különböző tüzelőanyagok tüzeléstechnikai jellemzői A szilárd energiahordozók termelési, szállítási költségeit, tárolását, a tüzelés technológiáját és a hamu esetleges felhasználásának lehetőségeit fizikai és kémiai jellemzőik befolyásolják. A fizikai jellemzők közül a víztartalom és az energiasűrűség fontosságát hangsúlyoznánk. Kémiai szempontból a N, S, Cl, valamint az alkálifémek (K, Na) és a nehézfémek (Pb, Zn) átlagos koncentrációja, illetve a tüzelőanyag összes hamutartalma a meghatározó, tekintettel arra, hogy ezek a jellemzők jelentős mértékben befolyásolják a gázkibocsátást és a tüzelőberendezés üzembiztonságát. A mező- és erdőgazdasági melléktermékek több olyan sajátos jellemzővel rendelkeznek, amelyek eltérnek a hagyományos szilárd tüzelőanyagoktól. Ezek közül a külső tulajdonságok (térfogatsúly, szemcsenagyság, súlyspecifikus felület stb.) őrléssel, szecskázással, tömörítéssel stb. megváltoztathatók, de más tulajdonságok és ezek közé tartozik a legtöbb tüzeléstechnikai jellemző is állandónak tekinthetők. A melléktermékek fűtőértéke a kiinduló anyagtól és a környezeti befolyásoló tényezőktől (tárolási feltételek, nedvességtartalom stb.) függ. A kb. 20%-os nedvességtartalmú melléktermékek tüzeléstechnikai jellemzőit az 5.5. táblázat mutatja [3]. Általánosságban elmondható a melléktermékekről, hogy alacsony a karbontartalmuk (45 50%), és jelentős az oxigéntartalmuk (40 45%). Minél korosabbak, annál nagyobb a széntartalmuk és annál kisebb az oxigéntartalmuk. A mező- és erdőgazdasági melléktermékekben a hidrogén- és kéntartalom megközelítőleg azonos, de csekély mértékben van jelen. A kis kéntartalom környezetvédelmi szempontból kedvező, a kis hidrogéntartalom a fűtőérték szempontjából nem előny. 148

18 Kémiai összetevők Fűtőérték (MJ/kg) 5.5. táblázat A biomassza tüzeléstechnikai jellemzői [3] Búzaszalma Kukoricaszár Fa Kéreg Fa, kéreggel Miscanthus C H 6 6,3 5,4 6 6 O N 0,6 0,16 0,4 0,3 0,7 S 0,12 0,02 0,06 0,5 0,1 17,3 17,5 18,5 16,2 18,1 17,4 Hamu (%) Illóanyag (%) 6 3,5 0,5 9 0,8 3 Az anyagok nagy oxigéntartalma tüzeléstechnikai szempontból azt jelenti, hogy az égetés során az égési levegőigény és a keletkező füstgáz mennyisége csekélyebb, mint a szenek égetésénél. A nedvességtartalom mint arról az előzőekben már szó volt fűtőértékcsökkentő, de ezen túlmenően más szempontból is kedvezőtlen. A növekvő nedvességtartalom a keletkező füstgáz mennyiségét is növeli, és ez a füstgázok elvezetésénél problémát okoz a kondenzációs jelenségek miatt. Fontos tüzeléstechnikai jellemző a magas illótartalom. Ezek az illóanyagok az égés során C hőmérsékleten nagy mennyiségben szabadulnak fel. Ez azt jelenti, hogy célszerűen az eltüzelendő anyaghoz alkalmazkodó tűzteret kell kialakítani. A legmegfelelőbb tűztér az ilyen anyagok égetésénél kétzónás égetést biztosít. Az első zónában folyik le a primer égés, melynél a tüzelőanyag tulajdonképpen elgázosodik. A második fázisban a felszabadult gázokat mint gáznemű tüzelőanyagot égetik el szekunder levegő hozzávezetésével. 149

19 Az égési folyamat másik meghatározó tényezője a tűztérbe adagolt anyag formája is. Nagybálák esetében az égés első fázisában a viszonylag kismértékű tömörség következtében rendelkezésre álló fajlagos nagy felület hatására az illógázok könnyen felszabadulnak. Erősebben tömörített anyag esetén ez a reakcióképes felület kisebb, és ennek következtében az anyag meggyulladása lassabb, és nehezebben megy végbe, viszont az égés tökéletesebb lehet táblázat Különböző alapanyagból készült brikettek fizikai jellemzői [3] Alapanyag 150 Brikettsűrűség (g/cm 3 ) Nedvességtartalom (%) Fűtőérték (MJ/kg) Hamutartalom (%) Búzaszalma 1,13 1,37 6,3 15,42 8 Szójaszalma 1,31 1,35 8,7 14,87 6,5 Kukoricaszár Napraforgóhéj Fűrészpor, faforgács 1,29 1,31 6,2 15,49 6 1,01 1,3 7,1 17,22 3,6 0,92 1,11 6,1 16,84 1,4 A dugattyús préssel előállított brikett anyagának frakcióeloszlása gyakorlatilag megegyezik az alapanyag frakcióeloszlásával, utánaprítás nem történik, kellő állékonyságot 1,2-1,3 g/cm 3 sűrűség mellett mutat (morzsolódási tényezője itt 10% alatt van), vízfelvétellel alkotóelemeire esik szét. A nyomócsigával előállított brikett nedvszívása kisebb, mint a dugattyús géppel előállítotté. A frakcióeloszlás a brikettálás közben módosul (utánaprítás is folyik), a brikett azon részében, ahol a hőmérséklet elérte vagy meghaladta a 200 C-ot, vízzel nem bontható vegyi kötések is létrejönnek.

20 Az őrlés-préselés közben felszabaduló hő a brikettálandó anyagra jelentős hatással van, segíti a kötés létrejöttét. A végeredmény 1,30 1,40 térfogati sűrűségű brikett, melynek porozitási mutatója 3 7%. A brikettek állékonysága igen jó (morzsolódási mutató 3% alatt), nedvszívó képessége kicsi. Alkalmazható kazántípusok A biomassza közvetlen égetése sokféle módon történhet a kis háztartási kályháktól egészen a nagy kapacitású kazánokig. Hatásfoka elsősorban az égetés tökéletességétől és a hőcserélők teljesítményétől, valamint a keletkezett hő hasznosítási módjától függ. Ezt pedig az égetés és az égető berendezés típusa határozza meg. Két alapvető típust különböztethetünk meg: direkt tüzelőket és előtéttüzelőket, más néven elgázosító kazánokat. A háztartási tüzelőberendezéseknél a régi, egyaknás berendezéseket, melyek hatásfoka 40-50% és károsanyag-kibocsátásuk kedvezőtlen, fejlett országokban már nem használják. A korszerű berendezések kétaknásak és két légutasak, ventilátorokkal. A gázosítás vagy az első akna alján, vagy gázosító üstben (előtéttüzelők) folyik. A jó hatásfokú égésnél a szekunder levegő és a fagázok keveréke ég. Darabos anyag égetésekor a feltöltés szakaszos, faporok, faapríték, pellet égetésekor a betáplálás automatizált csigás behordóval történik. 80%-ot meghaladó hatásfokkal üzemelnek, de kereskedelmi forgalomban vannak már akár 90-95%-os hatásfokkal rendelkező, vezérelt égetést biztosító háztartási kazánok is, ahol hőszonda segítségével mesterséges úton biztosítják a tökéletes égéshez szükséges levegő bejuttatását az általában osztott tűztérbe. A hatékony hőelvonást keringető szivattyúval ellátott rendszer biztosítja. A közösségi/kisüzemi tüzelőberendezések felépítése hasonló a kis berendezésekhez, de előtárolóra és egyéb kiegészítő szerelvényekre is szükség van. 150 kw teljesítmény fölött a gázosító üstös előtéttüzelő hasz- 151

21 nálata már számos problémát okozhat. Hátrányként említhető az, hogy homogén, apró szemű tüzelőanyagot igényel (a csigás anyagmozgatás miatt), és a gázosító üstben főleg nagy kéntartalmú anyagnál gyakori a hamu megolvadása. Ipari vagy fűtőműi berendezéseknél arra törekszenek, hogy változó részecskeméretű (1 500 mm), nagy kéregtartalmú és nagy nedvességtartalmú (60%) anyagok is eltüzelhetők legyenek. A kisebb berendezések gázosító aknával, a közepesek (500 kw) alátoló fejjel és fix ferderostéllyal, a több megawatt teljesítményűek mozgó rostéllyal készülnek. A több ventilátorral szerelt légútrendszer természetesen tartozéka a berendezéseknek [7]. A biomassza-tüzelő berendezéseket különböző szempontok szerint csoportosíthatjuk: a működés folyamatossága szerint a felhasznált tüzelőanyag szerint 152 szakaszos üzemű, folyamatos üzemű berendezések, szalmatüzelők, fatüzelésű berendezések, aprítéktüzelők, brikett-tüzelők, pellettüzelők. Szalmatüzelő berendezések Tüzelés céljára az egyik legkézenfekvőbb mezőgazdasági melléktermék a szalma. A betakarítás olyan időszakra esik, amikor a szalma nedvességtartalma kicsi, így a közvetlen eltüzelése nagyon egyszerűnek látszik. A szalma eltüzelésének egyik lehetősége, hogy a betakarítás formájához igazodó tüzelőberendezést alkalmazunk. Ilyen tüzelőberendezések a nagy- és a kisbálatüzelők. A szalmabálák hagyományos rostélyos tüzelőberendezésben is eltüzelhetők, melyek tűztere akkora, hogy a bálák beleférjenek. Az ilyen ún. átégős kazánokkal és a speciálisan a szalmabálák eltüzelésére kialakított kazánokkal folyamatos hőtermelés valósítható

22 meg. A folyamatos hőtermelés mellett azonban a teljesítmény nem vagy csak igen kis mértékben változtatható. Ez azzal függ össze, hogy a biomassza összetételéből következően az égéshez szükséges oxigén nagy mennyiségben van jelen magában az anyagban, és így az égési folyamat a levegő mennyiségének változtatásával alig befolyásolható. A biomassza tüzelésénél a hőtermelés szabályozásának járható útja a tűztérbe bejuttatandó tüzelőanyag mennyiségének változtatása. Az ilyen biomassza-tüzelők elsősorban nem a kazánok tűzterének kialakításában különböznek egymástól, hanem a tüzelőanyag folyamatos, illetve automatikus beadagolásának műszaki megoldásában. A megfelelő levegő-hozzávezetést több huzatszabályozó felszerelésével teszik lehetővé. A jó hatásfok elérésére a legtöbb kazánt utóégető kamrával is ellátják. A szalmabálákat ilyen esetekben bontani kell, és legtöbbször csigás adagolóval juttatják be a felaprózott anyagot a tűztérbe. A szalmatüzelő berendezéseknél is kialakítottak ún. előtéttüzelőket. Ezek a berendezések kisebb teljesítményigénynél is sikeresen alkalmazhatók folyamatos, szabályozott üzemre, és a már meglevő tüzelőberendezés is hasznosítható. Aprítéktüzelő A biomassza eltüzelésének legígéretesebb területe az aprítéktüzelés. Az aprítéktüzeléssel megoldható a tüzelőanyag automatikus adagolása és a teljesítmény szabályozása is. Az aprítéktüzelő berendezések teljesítménytartománya nagyon széles az egyedi fűtőberendezések néhány kilowatt teljesítményétől a távhőellátás megawattos teljesítményéig. Az apríték tárolása kis teljesítményű berendezések esetén a tüzelőberendezések mellett, napi vagy több napra elegendő mennyiségben, nagyobb teljesítmények esetén aprítéktároló helyiségekben, az egész fűtési időszakra való mennyiségben történik. A tüzelőanyag betá- 153

23 rolásának ideje általában a nyári időszak, de ilyenkor is szükséges vagy célszerű az apríték szárítása. Ezt az aprítéktároló megfelelő szellőztetésével szokták elősegíteni. Az apríték általában csigás adagolóval kerül a tárolóból a tűztérbe. A beadagolást természetesen a teljesítményigényhez igazodóan, tűzvédelmi szempontokat figyelembe véve és a visszaégést megakadályozva kell biztosítani. Az aprítéktüzelés meglevő tüzelőberendezéseknél előtéttüzelőként is kialakítható. Ez a megoldás kisebb teljesítmények esetén szélesebb szabályozási tartományt tesz lehetővé, és ezen belül átlagosan jobb hatásfokot. Az ilyen berendezések azonban csak ritkán kifizetődőek. Inkább azt a megoldást választották, hogy az apríték közvetlen tűztérbe juttatása után történjen az anyag gázosítása. Pellettüzelők A pellettüzelők szerkezeti kialakításukat tekintve olyanok, mint az aprítéktüzelők. Általában azonban nagyobb teljesítmények esetén indokolatlan a tüzelőanyag pelletálása, ezért a pellettüzelőket kisebb teljesítmények esetén alkalmazzák. A pellet minőségi állandósága, nagy energiasűrűsége és jó csomagolhatósága a kis teljesítményű kazánok vagy egyedi fűtőberendezések számára kedvező tüzelőanyagot jelentenek [3]. Alkalmazási területek a mezőgazdaságban A hulladéktüzelés alkalmazási területe alapvetően ahhoz kötődik, hogy ne kelljen messzire szállítani a kis energiasűrűségű energiahordozót, és lehetőleg ne kelljen hosszú időn keresztül tárolni. Azt, hogy milyen messze érdemes még elszállítani a mellékterméket, több tényező befolyásolja, és nem köthető csak a melléktermék fajtájához. Minden esetben konkrét számításokat kell végezni. A melléktermékek elfogadható szállítási távolságát, tárolási körülményeit és költségeit jelentősen megváltoztatják a tömörítéses eljárások, a pelletálás és brikettálás. 154

24 A melléktermék-tüzelés alkalmazását azonban a szállítási távolságán és tárolási körülményeinek biztosításán kívül jelentősen befolyásolja az is, hogy a melléktermék-tüzelés technikailag és a megvalósítás költségeinek figyelembevételével milyen módon hozható létre. Technikailag fontos kérdés a hőigény megengedhető teljesítményingadozása. Ebből a szempontból előnyös a hőhordozó közeggel (például vízzel) üzemelő rendszerek építése, mert ily módon a hőtermelés teljesítményingadozásától függetleníthető a hőfelhasználás pontos teljesítményigénye. Ilyen megoldást célszerű választani szárításnál és állattartó épületek fűtésénél. Más esetekben, például műhelycsarnokok fűtésénél nincs szükség a hőhordozó közeg teljesítménykiegyenlítő hatására. Befolyásolja a felhasználást a melléktermék tűztéri beadagolásának kedvező megvalósíthatósága is. Néha azért nem a mellékterméket használják, mert az anyag tárolása és tűztéri beadagolása sokkal több odafigyelést követel meg a felhasználótól, mint más, hagyományos energiahordozó. Ebből a szempontból mindenképpen előnyös a több ház, esetleg egy falu fűtését biztosító melléktermék-tüzelésű távhőellátás. Önálló használati melegvíz-ellátás melléktermékek tüzelésével műszakilag megoldható, de erre sok példát mégsem találunk. Ennek egyszerűen az az oka, hogy a melléktermék-tüzelés nagy tűztérigénye, a melegvíztárolás és a szabályozott tüzelési megoldás többnyire csak költséges rendszerrel oldható meg. Ezért a használati melegvíz-termelést általában csak akkor biztosítják erdő- vagy mezőgazdasági melléktermékből, ha fűtési rendszert is ki kell építeni. Az alkalmazás felsorolt fontosabb szempontjai természetesen nem tértek ki minden felhasználási lehetőségre. Általában elmondható, hogy a tűzifa, pellet és brikett egyedi fűtő-, használati melegvíz-termelő vagy sütő-főző berendezésekhez használható, az apríték és pellet a központi, illetve távfűtési rendszerekben, míg a szalmatüzelők elsősorban a mezőgazdasági technológiai 155

25 hőigények esetén alkalmazhatók. Ma már a felhasználáshoz a tüzelőberendezések széles köre kereskedelmi forgalomban kapható a kandallótól a tűzhelyen keresztül a kazánok széles választékáig. A mező- és erdőgazdasági melléktermékek és hulladékok tehát minden hőenergia-igény kielégítésére felhasználhatók, ennek technikai megoldásai többnyire ismertek, és a konkrét alkalmazásról körültekintően, a gazdasági előnyök együttes mérlegelésével kell dönteni [3]. Gazdaságossági szempontok A növényi eredetű energiahordozók termesztésének, hasznosításának gazdaságosságát, versenyképességét mindenekelőtt azok agroökológiai, illetve energetikai jellemzői, valamint produktivitásuk mértéke alapján határozhatjuk meg. A bio-tüzelőanyagok mezőgazdasági felhasználásának gazdasági kérdései A nálunk használatos hazai fejlesztésű berendezések elfogadható hatásfokkal (70 75%) és még elfogadható emissziókkal üzemelnek. Legtöbb berendezésnél különösen az előtéttüzelőknél problémát jelent az eltüzelendő aprítékkal szembeni túlzott igény (homogén szemcsenagyság, túl kicsi méretű apríték), ami az alapanyag-előkészítést drágítja, és az előkészítés, betáplálás fajlagos energiaigényét indokolatlanul növeli. Ennek ellenére az eredmények ökonómiai és környezetvédelmi szempontból egyaránt kedvezőek. A füstgázok a széntüzeléshez viszonyítva rendkívül környezetbarátnak bizonyultak. Átlagosan 3,5 kg fahulladékkal lehet 1 kg tüzelőolajat kiváltani, ami azt eredményezi, hogy 1 kwh hőenergia ára fából mindössze 20 25%-a az olajjal előállítotténak [7]. A mező- és erdőgazdasági melléktermékek és hulladékok közvetlen eltüzelésének gazdaságossági kérdé- 156

26 se sokoldalú és összetett kérdés. Az ökonómiai értékelést alapvetően két körülmény teszi bonyolulttá: az alapanyag árának meghatározása, a nem közvetlenül jelentkező előnyök (földhasználat, munkahelyteremtés, környezetvédelmi előnyök stb.) számbavétele. Az alapanyag árának meghatározása azért nehéz, mert legtöbbször olyan melléktermékről van szó, melynek mindaddig nincs értéke, nincs ára, míg fel nem akarják használni tüzelésre, amint azonban ez az igény jelentkezik, jelentős értékként tüntetik fel. Általában a mezőgazdasági termelésből származó tüzelésre használható anyag felhasználása annak olcsó, akinél keletkezik. Kereskedelmi forgalomba az ilyen tüzelőanyagok nem is kerülnek, és ezek gazdaságossága a termelési folyamattal együtt (ahonnan a hulladék vagy melléktermék származik) vizsgálható. Ez a körülmény többnyire meg is határozza a felhasználási lehetőséget [3]. A biobrikett, pellet és apríték előállításának gazdasági kérdései Más a helyzet az aprítékkal, illetve a pellettel. Ezek az anyagok vidéki környezetben széles körű tüzelőanyagként számításba vehetők, és ezen anyagok kereskedelmi forgalma reális. Ezért a biomassza-tüzelés ökonómiai értékelésénél az aprítékból történő hőenergia előállításának lehetőségét vizsgáljuk. Az apríték energetikai hasznosításának gazdaságosságát számos tényező befolyásolja. Ezek egy része valós költségként, illetve eredményként kezelhető, egy részük viszont virtuális. A gazdaságosságot közvetlenül az apríték iránti igény, az energetikai apríték előállításának és rendelkezésre bocsátásának költségei, az apríték tömegegységéből előállítható energia mennyisége és ebből következően az előállított energia fajlagos ára, a kiváltott energiahordozó felhasználóhelyi ára, 157

27 a kiváltott energiahordozóval előállított energia fajlagos ára, az energiahordozók felhasználásával kapcsolatos járulékos költségek, a különböző energiahordozók felhasználásával kapcsolatos környezeti hatások gazdasági vonatkozásai (környezeti károk, hulladéklerakás stb.) határozzák meg. Az apríték árának vizsgálatakor legalább három kategóriát célszerű elkülöníteni. Ezek a következők: fafeldolgozási hulladékból előállított apríték, erdei apríték, célültetvényből származó apríték. A fafeldolgozásból származó hulladékokból előállított apríték a legolcsóbb. Elméletileg csak az aprítással és a belső anyagmozgatással összefüggő költségek terhelik, hiszen alapanyagának ára, valamint a fafeldolgozás költségei a fő termék árában kerül elismerésre. A gyakorlatban az árat általános költségek és becslés alapján elismertetni kívánt termelői haszon is növeli. Minden költség felszámolása mellett is ez a legolcsóbb aprítékfajta. Ára 35 50%-a az erdei aprítéknak. Az erdei aprítékként előállított energetikai apríték ára az aprítéktermeléshez felhasznált alapanyag árától, az aprítéktermelés technológiai költségeitől és járulékos költségektől (haszon, erdőfenntartási-felújítási kötelezettségek stb.) függ. Ez igen nagy mértékben változhat, attól függően, hogy az alapanyag nagyobb mértékben hagyományos választékot is tartalmazó teljesfa, értéktelen vágástéri hulladék (apadék), kis értékű fakorona vagy nevelővágásból származó (és egyéb célra alkalmatlan) teljesfa, energetikai hasznosításra kijelölt (rontott) erdők végvágásának faanyaga stb. Az aprítékból előállítható energia ára nyilvánvalóan a felhasználónál érvényesülő leadási ár és az egységnyi aprítékból kinyerhető energiamennyiség függvénye. 158

28 Szokásos, hogy az apríték árát névleges nedvességtartalomra (30%) határozzák meg, és az átadás átvétel tömegméréssel történik. Ez 2008-ban Magyarországon Ft/t aprítékárat jelent. A 30% nedvességtartalmú faapríték átlagos fűtőértéke 14,5 GJ/t, az energetikai hasznosulás mértéke 85%, így a számításba vehető hasznos energiatartalom 12,3 GJ/t. Annak meghatározása, hogy mekkora gazdasági előnnyel jár a fosszilis tüzelőanyagok kiváltása apríték tüzeléssel, egyszerű összefüggések alkalmazásával elvégezhető. A számítás lényege a még épp versenyképes aprítékár meghatározása, melyhez a gáz aktuális árára (az ún. helyettesítési mutatóra) és az alkalmazott tüzelőberendezés energetikai hatékonyságának ismeretére van szükség. A versenyképes aprítékár a 1000 A = G T következő összefüggésből adódik: H ahol: A = aprítékár H = helyettesítési mutató G = gáz piaci ára T = tüzelőberendezés energetikai hatékonysága. 100 forintos m 3 -enkénti gázárral számolva és 85%- os tüzelőberendezési hatékonyságot feltételezve: 1000 A = 100 0,85 = Figyelembe véve, hogy egy tonna faaprítékot ezer forintos áron lehet megvásárolni, könnyen belátható, hogy a biomassza alapanyagú üzem hozzávetőleg 50%-kal kisebb alapanyagköltséggel működtethető: / = 0,494. A beruházás összköltségének meghatározásához az alábbi tényezőket kell számításba venni. 159

29 a) Beruházási költség ingatlan: szükséges telek és épület beszerzési ára, illetve a meglévő épület átalakításának költsége, gép: jelen esetben maga a kazán, a fűtőmű ára engedélyeztetés, tervezés, projektmenedzsment: a létesítés kapcsán ezen a címen felmerülő költségek Szakértői információk, piaci árak és tapasztalatok alapján a mindennapi gyakorlatban kazánteljesítményre vonatkoztatott fajlagos értékek állnak rendelkezésre a fenti költségek megtervezéséhez. Ennek megfelelően egységnyi teljesítményt alapul véve az 5.7. táblázatban található értékek adódnak. Kazán teljesítménye (kw) táblázat A beruházási költség és a hatásfok változása a kazán teljesítményének függvényében 1 kw-ra jutó beruházási költség (E Ft) Hatásfok (%) Az 5.7. táblázat adatait felhasználva egy 140 kw körüli kazán beruházási költsége tehát 140 x forint. b) Éves működési költség Az éves működési költség összetevői: anyagköltség, személyi jellegű költség, működési (fenntartási) költség, amortizácós költség.

30 1. anyagköltség Az anyagköltség meghatározásához a kazán teljesítményéből, annak hatásfokából és az éves üzemórából kell kiindulnunk. Éves szinten 5000 üzemórás működtetést feltételezve egy 140 kw-os (0,14 MW) kazán kapacitása: 0,14 MW 5000 h = 700 MWh = 0,7 GWh. A jellemző kazánhatásfokok alakulását az 5.7. táblázat tartalmazza. Ennek alapján: 0,7 GWh / 0,82 = 0,8537 GWh, az éves szinten igényelt hőmennyiség 0,8537 3,6 = 3,0733 TJ. A faapríték fűtőértéke 12,3 MJ/kg, tehát az éves szinten számított tüzelőanyagfelhasználás: 3, = 249,86 t = kg. 12,3 Tonnánként forintos aprítékárat kalkulálva 249, = forint anyagköltséggel lehet számolni (szállítási költség nélkül) táblázat Adatok a kis teljesítményű fűtőművek üzemeltetési költségeinek becsléséhez Kazán teljesítménye Alkalmazottak száma Műszakok száma Munkaerő-szükséglet a teljes idejű alkalmazás arányában 40 kw 0,3 0,3 0,09 80 kw 0,3 0,3 0, kw 0,3 0,3 0, kw 0,5 0,3 0, kw 0,5 0,5 0, kw 1,0 1,5 1,50 161

31 2. Személyi jellegű költségek A viszonylag kis teljesítményű fűtőművek (40 kw 800 kw) üzemeltetésének munkaerő-szükséglete alacsony. A számítások elvégzéséhez szükséges (szakértői becsléseken alapuló) adatok az 5.8. táblázatban találhatók. Az átlagos gépkezelői bért figyelembe véve (havi bruttó Ft), valamint 40%-os átlagos foglalkoztatói járulékkulcsot alkalmazva egy 140 kw-os kazán esetében a személyi jellegű költség: 0, ,4 = Ft. 3. Üzemeltetési költségek Az üzemeltetési költségek meghatározásához a nemzetközi gyakorlatban is használt (jelen esetben is alkalmazható) 3000 Ft/MWh összeg lehet az irányadó. Ennek megfelelően a példánkban szereplő 140 kw-os fűtőmű esetében 0,14 MW 5000 h 3000 Ft/MWh = Ft/év üzemeltetési költség adódik. 4. Amortizációs költségek Fenti költségtényező becsléséhez a kazán hasznos élettartamának ismeretére van szükség, amely 40, 80 és 140 kw-os kazán esetében 20 év, 180, 300 és 800 kw-os teljesítménynél 15 év. Az éves amortizációs költség (lineáris leírást alkalmazva, nulla maradványértéket feltételezve) egy 140 kw-os kazán esetében: Beruházási költség = = Ft. Hasznos élettartam 20 A bemutatott költségtényezőket az egyes kazánkapacitásokra vonatkozóan az 5.9. táblázat foglalja össze. 162

32 5.9. táblázat A működési költség és a kazánteljesítmény összefüggése Kazán Működési költség összetevői (E Ft/év) teljesítménye A B C D E F 40 kw , , ,7 68,9 80 kw , , ,1 66,3 140 kw , , ,7 64,2 180 kw , , ,7 63,2 300 kw , , ,0 62,8 800 kw , , ,3 63,5 A = Anyagköltség B = Személyi jellegű költség C = Üzemeltetési költség D = Amortizációs költség E = Éves működési költség összesen F = 1 kw-ra jutó működési költség A bemutatott összefüggések és táblázatok alkalmazásával egyszerűen meghatározhatók a kis teljesítményű fűtőművek különböző költségtételei, melyek jó kiindulási alapot nyújthatnak a döntés-előkészítésben részt vevő szakembereknek. Fentieket áttekintve megállapítható, hogy a költségtényezőket vizsgálva a legfőbb megtakarítási tételt az alapanyag költsége jelenti. Ezen a területen fajlagosan akár 50%-os költségcsökkentés is elérhető, míg a további változók gyakorlatilag megegyeznek a hagyományos fűtőanyaggal üzemelő tüzelőberendezések költségtételeivel, hisz azok mindenképp felmerülnek a beruházások során. Ez még akkor is így van, ha figyelembe vesszük, hogy a faapríték fűtőértéke elmarad a foszszilis tüzelőanyagok hasonló paramétereitől, melyen a különböző aprítéktípusok keverésével vagy egyéb komponensek (pl. fáradtolaj) adagolásával javítani lehet. 163

33 A mérlegelést segítendő további, nehezen számszerűsíthető, bár kétségtelen előnyöket hordozó szempontokat is figyelembe kell venni. Ezek közül az egyik az, hogy a faapríték gyakorlatilag hulladék, mely számos feldolgozóipar melléktermékeként áll elő. Amennyiben speciálisan erre a célra termelt ún. energiaerdőkből kerül ki az alapanyag, úgy össztársadalmi szinten mezőgazdasági haszonról is beszélhetünk, hisz az esetek döntő részében ezen ültetvényeket olyan területeken hozzák létre, mely más haszonnövény termelésére alkalmatlan, vagy az azokon megtermelhető egyéb kultúrnövények piaci lehetőségei szűkösek vagy az idők során ellehetetlenültek. A bemutatott gazdasági hasznon túl azonban van egy mindenki számára előnyt hordozó hozadéka is a fatüzelésű fűtőműveknek, ami a környezetvédelem területén jelentkezik. Nem szabad figyelmen kívül hagyni, hogy a faapríték jelen esetben fosszilis tüzelőanyagot vált ki, melynek korlátozott rendelkezésre állása köztudott. Tekintettel arra, hogy a fa gyakorlatilag megújuló energiaforrásnak tekinthető rendelkezésre állása folyamatosan biztosítva látszik, szemben a foszszilis (olaj, gáz, szén) energiahordozókkal, melyeknek korlátozott volta azok beszerzési árának állandó emelkedését eredményezi. Figyelembe véve a jelenlegi piaci folyamatokat ezen trend fordulására nem lehet számítani, így akár már rövid távon is komolyan kell számolni a jelen vizsgálatunk tárgyát jelentő, alternatív, biomassza-alapú energiatermelési módozatokkal. Vonatkozó szabályozás Jogszabályok 23/2001. (XI. 13.) KöM rendelet a 140 kw th és az ennél nagyobb, de 50 MW th -nál kisebb névleges bemenő hőteljesítményű tüzelőberendezések légszennyező anyagainak technológiai kibocsátási határértékeiről 164