A Nádas réti hulladéklerakó biogáz termelésének állapotfelmérése. 2. kötet

A miskolci távhőszolgáltatás kiterjesztésének és a tisztán földgáz alapú hőtermelés megújuló energiahordozókkal történő részbeni helyettesítésének vizsgálata A Nádas réti hulladéklerakó biogáz termelésének állapotfelmérése 2. kötet

Miskolci Egyetem Műszaki Anyagtudományi Kar Energia és Minőségügyi Intézet Tüzeléstani és Hőenergia Intézeti Tanszék A MISKOLCI TÁVHŐSZOLGÁLTATÁS KITERJESZTÉSÉNEK ÉS A TISZTÁN FÖLDGÁZ ALAPÚ HŐTERMELÉS MEGÚJULÓ ENERGIAHORDOZÓKKAL TÖRTÉNŐ RÉSZBENI HELYETTESÍTÉSÉNEK VIZSGÁLATA 2. kötet A Nádas réti hulladéklerakó biogáz termelésének állapotfelmérése Készült az UNI FLEXYS Egyetemi Innovációs Kutató és Fejlesztő Közhasznú Nonprofit Kft. és a Miskolci Hőszolgáltató Kft. részére Miskolc, 2011. 2

TARTALOM 1 A MEGBÍZÁS ISMERTETÉSE 5 2 HULLADÉKLERAKÓKBAN KELETKEZŐ BIOGÁZ 7 2.1 A BIOGÁZTERMELÉS LEHETŐSÉGEI 7 2.2 A DEPÓNIAGÁZ KÉPZŐDÉS FÁZISAI 9 2.2.1 I. FÁZIS 9 2.2.2 II. FÁZIS 9 2.2.3 III. FÁZIS 10 2.2.4 IV. FÁZIS 10 2.2.5 V. FÁZIS 10 3 A BIOGÁZ HASZNOSÍTÁSÁNAK LEHETŐSÉGEI 13 4 BOGÁNCS UTCAI REKULTIVÁLT HULLADÉKLERAKÓ DEPÓNIAGÁZÁNAK HASZNOSÍTÁSA 15 4.1 KEOP FINANSZÍROZÁSÚ BERUHÁZÁS MEGVALÓSÍTÁSA 16 4.2 A BERUHÁZÁS MEGTÉRÜLÉSI ADATAI 22 5 GÁZKUTANKÉNTI ADATFELDOLGOZÁS, ÉRTÉKELÉS 23 5.1 DEPÓNIAGÁZ ÖSSZETÉTEL 23 5.2 A DEPÓNIAGÁZ HŐMÉRSÉKLETE 43 6 KÖVETKEZTETÉSEK, MEGÁLLAPÍTÁSOK 51 6.1 ÖSSZEFOGLALÁS, JAVASLATOK 58 6.1.1 A TELEP ÖSSZEFOGLALÓ HELYZETÉRTÉKELÉSE 58 6.1.2 A DEPÓNIAGÁZ MINŐSÉGÉNEK JAVÍTÁSA ÉRDEKÉBEN ELVÉGZENDŐ JÖVŐBENI FELADATOK 58 7 IRODALOM 60 8 MELLÉKLET: A GÁZTELEP RÉSZLETES TÉRKÉPE 62 3

4

1 A MEGBÍZÁS ISMERTETÉSE A Megbízó Miskolci Hőszolgáltató Kft. 2011. március 24 én kelt szerződés keretében megbízta az UNI FLEXYS Egyetemi Innovációs Kutató és Fejlesztő Közhasznú Nonprofit Kft t, illetve rajta keresztül a szakmai munkát végző Miskolci Egyetem Energia és Minőségügyi Intézetének Tüzeléstani és Hőenergia Intézeti Tanszékét, hogy végezzen szakértői vizsgálatokat a következő témában: A Nádas réti hulladéklerakó biogáz termelésének állapotfelmérése A téma feldolgozása során az alábbi részfeladatokat végeztük el: Helyszíni bejárások és a megbízó adatszolgáltatása alapján elemeztük a meglévő gázkutak gáztermelési állapotát, a képződött depóniagáz minőségének változását egy éves visszatekintésben. A depóniagáz CH 4, CO 2 és O 2 tartalmának változása a kutak valamint a gyűjtővezeték állapotára enged következtetni. Vizsgáltuk a kútlezárások alakulását, amely szoros összefüggésben van a kutak ill. az összekötő vezetékrendszer állapotával. A depónia gáztelep térképén bejelöltük azokat a kutakat, amelyek az elmúlt egy év adatai alapján tartósan jól üzemeltek. Ennek alapján behatárolhatók azok a területek, ahol a gázfejlődés és gázkivételezés zavartalan. Megvizsgáltuk azokat a lehetőségeket, amelyek az adott energetikai rendszer folyamatos és zavartalan működését hosszabb távon is biztosíthatják. A projekt résztvevői Miskolci Egyetem Energia és Minőségügyi Intézet Tüzeléstani és Hőenergia Tanszék: Dr. Palotás Árpád Bence intézetigazgató, témavezető Woperáné dr. Serédi Ágnes Dr. Póliska Csaba Orosz Fórizs Nóra 5

6

2 HULLADÉKLERAKÓKBAN KELETKEZŐ BIOGÁZ 2.1 A BIOGÁZTERMELÉS LEHETŐSÉGEI A biogáz előállítás hazánkban is elterjedt területe a települési hulladékok lerakóinál keletkező gáz (depónia gáz) termelése, a lerakott hulladékba telepített gázkivételi kutak segítségével. Magyarországon jelenleg mintegy 23 millió m 3 (4,5 5 millió tonna) települési szilárd hulladék keletkezik évente. Ennek 62% a lakossági eredetű, a többi az intézményeknél, szolgáltató egységeknél és vállalkozásoknál keletkező háztartási hulladékokkal együtt kezelhető hulladék. Ez a mennyiség a gazdaság fejlődésével párhuzamosan évente 2 3% kal nő. A települési szilárd hulladéklerakókban, a depóniákban, a tapasztalatok azt mutatják, hogy 6 7 hónap elteltével megindul a gázképződés folyamata, amely 6 7 év után éri el a maximumát, majd fokozatosan csökken és 15 20 év múlva már nem gazdaságos. A kommunális hulladékok 40 50% a szerves anyag, amely anaerob módon biológiailag lebomlik gázfejlődés mellett. A hulladéklerakók depóniagáz termelése jelentősen elmarad a biogáz fermentorokétól. Kedvező esetben egy tonna hulladékból 7 12 m 3 gáz keletkezik. A gáz kinyerése történhet kompresszoros elszívásos módszerrel egy gyűjtő vezetékbe juttatva, majd víztelenítés és tisztítás után kerülhet felhasználásra. A depónia gázt a keletkezés helyén, vagy annak közelében hasznosítják. Fűtőértéke általában 14 17 MJ/m 3 között ingadozik. Amennyiben a depóniagáz metán tartalma 50 65% között van, jól hasznosítható gázkazánokban és gázmotorokban. A 30% nál kisebb metán tartalmú gáz stabil tüzelésre már nem alkalmas, földgázzal keverve hasznosítható [1]. A hulladék ártalmatlanítás jellemző formája a lerakás (83%), mely célra általában természetes mélyedéseket, vagy bányászati tevékenység után visszamaradó üregeket használnak fel. A mélyedések feltöltése során az egyes hulladékrétegek egymásra helyezve, fokozatosan elzárják a mélyebben fekvő hulladékrétegeket a levegőtől, egészen addig, amíg a hulladékréteg vastagságának növekedése elő nem idézi a levegőmentes anaerob körülményeket. A lerakás után mintegy fél esztendővel indul be a depóniagáz elterjedése, addig tart az anaerob baktériumoknak megfelelő környezeti feltételek kialakulása. A prizmák nyári kiszáradása a levegő beáramlása miatt, a depóniagáz kitermelésének hosszabb szüneteltetése pedig a mező elsavanyodása miatt a gáztermelő képesség csökkenésével jár. A gázképződés javításának lehetőségei [2]: Szelektív hulladékgyűjtés, iszap elhelyezése. A hulladék tömörítése. A folyamatos termékfelhasználás lehetőségeinek megteremtése. 7

A gázkutak két esetben is telepíthetők: újonnan létesített lerakók esetén a lerakás során folyamatosan, meglévő lerakó esetén új gázkutak létesítésével. A gázkinyerésre többféle megoldás használható, amelyek azonban két fő csoportra, függőleges és vízszintes elrendezésű rendszerekre oszthatók. Megkülönböztetünk passzív rendszereket, ahol a gáz saját nyomása következtében lép be a gázgyűjtő kutakba és aktív rendszereket, ahol a gáz összegyűjtésére megszívást alkalmaznak. Az üzemeltetési mód a kitermelés hatásfokát jelentősen befolyásolja. A kutakat 30 80 m távolságra telepítik úgy, hogy a felszínhez közeli szakaszt a levegőbeszívás és ezzel robbanásveszélyes gáz levegő arány kialakulása elkerülésére körbeszigetelik. A gyakorlatban a hatásfok növelése céljából, kombinált függőleges és vízszintes elrendezésű gázkutakat is alkalmaznak. A kitermelt gáz optimálisan 55 60% metánt és 40 45% szén dioxidot tartalmaz. A metán/szén dioxid arány a hulladék összetételétől, tömörítésének fokától és a lerakóhely szigetelésétől függ. Gyakran a levegő által felhígulva 4 6% oxigént és 15 30% nitrogént is tartalmazhat az említett két komponens rovására. Friss lerakónál a gáz 4 6% hidrogént tartalmazhat. A hulladék nedvességtartalma miatt mindig vízgőzzel telített. Ezt hasznosítás előtt kondenzálni kell és a kondenzátumot vissza kell juttatni a lerakóhelyre. A hulladék nyomelemeinek egy része is bekerül a kondenzátumba. A hulladékból nyert biogázban esetenként előfordulnak: kénhidrogén és szerves vegyületek, főként szén hidrogének. A hulladéklerakókban lerakott biológiailag lebontható szerves anyagok a lakosságtól és az intézményektől származnak. Pl. a Budapesten összegyűjtött szemét átlagos összetételét a 2.1. táblázat mutatja be [3]. 2.1. táblázat. Átlagos hulladék összetétel (Budapest) Hulladék fajta % papír 15,4 konyhai zöldhulladék 35,3 textil 3,0 egészségügyi hulladék 2,0 műanyag 13,4 üveg 2,4 fém 1,8 finom frakció 26,3 8

veszélyes anyagok 0,4 Összesen 100,0 A települési hulladék átlagos kémiai összetételét a 2.2. táblázat foglalja össze. 2.2. táblázat. Hulladékok átlagos kémiai összetétele Hulladék fajta % cellulóz 44 lignin 13 pektin 8 fehérje 3 zsír, gyanta 2 hamu 15 egyéb 15 Összesen 100 2.2 A DEPÓNIAGÁZ KÉPZŐDÉS FÁZISAI A depóniagáz képződéseinek fázisai szakirodalmi osztályozás alapján öt fázisra bontható. [4] 2.2.1 I. fázis A hulladék elhelyezése után közvetlenül egy aerob fermentáció indul meg mikroorganizmusok jelenlétében. A folyamatot a mélyebb régiókban a hulladékkal csapdázódott levegő, a felszín közeli régiókban az atmoszférából bejutó oxigén táplálja. A keletkező biogázban széndioxid, a csurgalékvízben az ammónium, illetve az egyéb alkotórészek oxidációs termékei dúsulnak. A folyamat erősen exoterm, a hőmérséklet elérheti a 60 70 o C t. 2.2.2 II. fázis Az oxigén fogyásával anaerob körülmények alakulnak ki, a sötét, oxigénhiányos, oxigénmentes környezetben a gombák és erjesztő baktériumok végzik a szénhidrátok, fehérjék és a zsírok erjedési lebomlási folyamatait. A keletkező biogáz szén dioxidból és hidrogénből áll, a nitrogéntartalom erősen csökken. A csurgalékvíz ph ja lecsökken (ph = 4 5), nagy mennyiségű kalciumot, vasat, nehézfémeket és ammóniumot tartalmazhat. A fázis végére a 9

redoxpotenciál 1 csökkenésével a kezdeti magas szulfáttartalom is lecsökken, a keletkező szulfid kicsapja az addig oldatban lévő vasat, mangánt és nehézfémeket. 2.2.3 III. fázis A metanogén és a szulfátredukáló baktériumok megjelenésével és elszaporodásával megkezdődik az előző pontban leírt folyamat, majd a biogázban növekedni kezd a metán koncentráció, mialatt a hidrogén és a szén dioxid koncentrációja csökken. A csurgalékvíz ph ja növekedni kezd, ami a vas, mangán és nehézfémek további kiválásához vezet. Továbbra is jelentős a keletkező, és a csurgalékvízben elnyelődő ammónia mennyisége. 2.2.4 IV. fázis Az ún. metán fázisban stabilizálódik az előző fázisban megkezdődött metánképződési folyamat, a biogázban a metán koncentrációja 50 60 v/v % on állandósul. 2.2.5 V. fázis A lebontható szénhidrátok, fehérjék és zsírok elfogyásával csak az ellenálló szerves szén marad vissza a hulladékban. A metántermelés fokozatosan visszaesik a légköri diffúzió miatt. A 2.1. ábra a depónia térben lejátszódó folyamatokat szemlélteti [4]. 1 A redoxpotenciál (ORP, mv ) az oxidáló illetve redukáló képesség mértéke. 10

2.1. ábra. A depóniagáz képződésének folyamata Amint arról már volt szó, az Európai tapasztalatok szerint is 15 20 évet érdemes figyelembe venni, mint aktív időszakot. A gáz természetesen továbbra is képződik, a mennyisége azonban csökken. Probléma, hogy a gázképződés nehezen szabályozható. A szerves anyagok anaerob lebomlása során szén dioxid, metán és víz keletkezik. C 6 H 12 O 6 3CH 3 COOH 3CH 3 COOH 3CH 4 + 3CO 2 CO 2 + 4H 2 CH 4 + 2H 2 O Fermentorból és szeméttelepről származó biogázok összetételének határértékeit és tüzeléstechnikai jellemzőit egy hálózati földgázzal összehasonlítva a 2.3. táblázat foglalja össze [5]. 2.3. táblázat. Biogázok jellemző összetétele és tüzeléstechnikai tulajdonságai Biogáz Összetétel Mértékegység Földgáz (orosz) fermentorból szeméttelepi Metán (CH 4 ) mol% 97,9 65 (50 80) 45 (30 80) C 2 + szénhidrogének mol% 1,2 Hidrogén (H 2 ) mol% (0 2) 1,5 (0 2) 11

Szén monoxid (CO) mol% Szén dioxid (CO 2 ) mol% 0,1 34,8 (15 50) 37,5 (05 40) Nitrogén (N 2 ) mol% 0,8 0,2 (0 5) 15 (0 50) Oxigén (O 2 ) mol% (0 1) 1,0 (0 10) Összesen: 100 100 100 Hidrogén szulfid (H 2 S) mg/m 3 < 600 <100 Ammónia (NH 3 ) mg/m 3 0 100 0 5 Összes klór (Cl) mg/m 3 0 100 0 5 Összes fluor (F) mg/m 3 0 100 0 800 Sziloxánok mg/m 3 0 50 0 50 Kátrány g/m 3 Tüzeléstechnikai jellemzők Égéshő MJ/m 3 37,8 24,6 17,2 Fűtőérték MJ/m 3 34 22,1 15,5 Wobbe szám (égéshőből) MJ/m 3 50,3 26 17,4 Relatív sűrűség Sűrűség 0,56 kg/m 3 0,73 0,89 1,16 0,98 0,27 12

3 A BIOGÁZ HASZNOSÍTÁSÁNAK LEHETŐSÉGEI A biogáz hasznosítása megegyezik a vezetékes földgáz, vagy a PB gáz felhasználásának lehetőségeivel, így az elsődleges területek: a háztartási fűtés, főzés, használati melegvíz előállítása, valamint mezőgazdasági tevékenységek esetében hűtőgépek, stabil munkagépek hajtása, villamosenergia termelése és felhasználása. A legegyszerűbb és leggyakoribb hasznosítás fűtési célokra történő elégetés, valamint villamosenergia termelés hőenergia ellátással kapcsoltan. Ez esetben elegendő a gáz víztartalmát kondenzálni, egyéb tisztítás általában nem szükséges. A villamosenergiát gázmotorokban állítják elő (gázmotor, generátor és hűtő egység). Teljesítményük általában 120 155 kw. Hatásfokuk kb. 25 45% (villamosenergia termelésre), azonban a motorok és a füstgázhűtő egység kihasználási fokától függően a lerakóhelyi gáz energiatartalmának max. 55% a is hasznosítható (villamos energiára számítva). A minél jobb összhatásfok elérése érdekében törekedni kell a hulladékhő lehetőleg teljes hasznosítására (épületek, kertészetek, terményszárítók stb.). A biogáz hasznosításának lehetőségeit a 3.1. ábra foglalja össze. 3.1. ábra. Biogáz hasznosításának lehetőségei A kapcsolt energiatermelési mutató (a megtermelt villamosenergia és hőenergia százalékos viszonya) gőzturbinák esetében 10 30%, gázturbináknál 15 35%, kombinált ciklusú berendezéseknél 30 40%, míg dugattyús gépek esetében 35 45% [6]. A kapcsolt hő és villamos energiatermelés előnyei: 13

A kogeneráció az energiaátalakítás egyik leghatékonyabb technológiája, ugyanis ez a tüzelőanyagban rejlő vegyi energia legnagyobb hányadát képes mechanikai munkává, ezen keresztül villamosenergiává és hőenergiává átalakítani. A kogeneráció a primer energiahordozók jelentős megtakarítását teszi lehetővé. Nem elhanyagolhatóak a társadalom/gazdaság egészét érintő környezetvédelmi előnyök a hagyományos villamosenergia és hőtermeléssel szemben. Alkalmazási területek: távhőszolgáltató rendszerek használati melegvizet előállító berendezései, kórházak, közintézmények irodaépületei, nagyobb szállodák, uszodák, gyógyfürdők, élelmiszeripari feldolgozó üzemek (tejipar, húsipar, stb.), vegyipari üzemek, mezőgazdaság: üvegházak (zöldség vagy virágtermesztés), temperált vizű haltenyészet. 14

4 BOGÁNCS UTCAI REKULTIVÁLT HULLADÉKLERAKÓ DEPÓNIAGÁZÁNAK HASZNOSÍ TÁSA Bár a megbízó a MIHŐ Kft., a teljesség kedvéért rövid áttekintést adunk a cégnél az utóbbi években megvalósult megújuló energiahordozó hasznosításon alapuló, pályázati támogatást is élvező, energetikai fejlesztésekről. Miskolcon a Miskolci Hőszolgáltató Kft. (továbbiakban: MIHŐ), látta meg a lehetőséget a Bogáncs utcai más néven nádasréti szemétlerakóban rejlő tetemes mennyiségű depóniagáz felhasználására. A hulladéklerakó területén az 1960 as évekig halastó működött. A hulladéklerakás 1973 ban indult, ettől kezdve gyakorlatilag a teljes város kommunális, ipari és intézményi hulladéka itt került lerakásra. A hulladék összetételére 1990. és 2000. években végeztek méréseket Miskolcon. Az eredményeket a 4.1. táblázat hasonlítja össze, összevetve egy átlagos kommunális hulladék öszszetétellel [7, 8]. Frakciók 4.1. táblázat. Hulladék összetételek Miskolc 1990 2000 Átlagos kommunális hulladék (országos) tömeg % (m/m%) Papír 10,06 20,9 30 35 Műanyag 12,28 18,4 9 10 Textil 1,41 9,9 5 6 Fém 1,01 4,6 5 6 Üveg, kerámia 1,23 12 5 6 Szerves, bomló 50,00 28,7 40 50 Törmelék, inert, egyéb anyag 24,1 5,5 Az 1990. évi adatokhoz viszonyítva már 2000 re is jelentősen csökkent a szerves/bomló frakció, nőtt a papír, a műanyag frakció. A Bogáncs utcai szemétlerakó 1973 2006 között üzemelt, az egyik legnagyobb rekultivált szemétlerakó hazánkban: területe 22 ha, 5 millió tonna kommunális hulladék. 15

2006. június 1 jén bezárták és megkezdték a szeméttelep rekultivációját, ezzel egyidejűleg megvalósították a keletkező depóniagáz fáklyázás útján történő ártalmatlanításának lehetőségét. 4.1 KEOP FINANSZÍROZÁSÚ BERUHÁZÁS MEGVALÓSÍTÁSA A cég 2008 ban depóniagáz hasznosítási céllal pályázatot nyújtott be a megújuló energiaforrások alkalmazásának tématerületén. A pályázat a nádasréti szemétlerakó depóniagázának felhasználására irányult (KEOP 4.1.0: Hő és villamosenergia előállítás támogatása megújuló energiaforrásból című pályázat benyújtása 2008. július 11. ). A képződött depóniagáz elfáklyázása helyett a pályázati támogatással megvalósult a légvonalban ~1,5 km re lévő HCM lakótelep hő és melegvíz ellátását biztosító Futó utcai kazánházban való hasznosítása, ahol eddig a hő előállítása földgáztüzelésű melegvíz kazánokban történt. Az üzembe helyezés 2009 januárjában megtörtént. Átlagos gázösszetétel [9] : CH 4 69,1 % CO 2 29,08 % O 2 1,63 % H 2 S 0,19% H u 22 MJ/m 3 A depóniagáz felhasználására a fűtőműbe egy biogáz tüzelésű villamosenergia termelésére alkalmas gázmotort is telepítettek a beruházás második ütemeként. A folyamatos biogáz fejlődés miatt nyáron kevés az energiaigény, csupán a használati melegvíz előállítása szükséges. A depóniagázt a gázmotorba vezetés előtt kéntelenítik, a berendezés és a környezet védelme érdekében. A villamosenergia termelés során keletkező hulladékhő a távhőszolgáltatásban is hasznosítható, amint azt a 4.1. ábra elvi rajza is szemlélteti. A második ütem részeként 67 db új kutat telepítettek, tovább fejlesztették a gázfogadó állomást, kiépítették a villamos hálózatra történő csatlakozás lehetőségét, valamint a kapcsolódást a gáz és távhőrendszerhez. A telephelyen egy Perkins típusú gázmotor üzemel, amely 2010. júliusától kereskedelmi üzemben dolgozik. 16

4.1. ábra. Kapcsolt energiatermelés gázmotorral A gázkivételi kutakat és a gyűjtővezetékeket a 4.2. ábra 4.5. ábra mutatja be. 4.2. ábra. Gázkivételi kutak kialakítása 17

A kúttestben a szívócső előre gyártott PE csőből épült, melyeken a perforáció gyárilag készült, a csövek toldása pedig hegesztett. A cső körül 300 mm átmérőjű kavicstest került kialakításra, a szívócső a kútcsőhöz flexibilisen csatlakozik. A kút vízzáró agyagmaggal csatlakozik a hulladéklerakó felső rétegrendjében kialakított agyag szigetelőréteghez. A kutak mélysége a telepítési hely függvényében 7 és 25 m között változik. Az egyes gázkutakat ágvezetékek kötik össze a gerincvezetékekkel, amelyek a gázfogadó állomáson keresztül csatlakoznak a főgyűjtő vezetékekhez. 4.3. ábra. Gázkutak képe A gázfogadó állomás 2 5 vezeték fogadására lett kialakítva, attól függően, hogy hány gázkút csatlakozik. A gázfogadó állomásban minden ágvezetékre szerelt elzáró szerelvénnyel lehet a gázkutakat szükség esetén kiiktatni. A vezetékek a rekultivációs rétegben, az agyagszigetelés fölötti homokos kavics szivárgó rétegben kerültek elhelyezésre oly módon, hogy a vezetékek nyomvonala követi a felszín esését. A jó lejtési adottságok miatt a gázkutak az ágvezetékek és a fővezetékek magaspontja mögötti szakaszának víztelenítését is ellátják. A kompresszor gépház melletti kondenzvíz akna előtt az oda érkező 2 db fővezeték T idom közbeiktatásával egyesül. A szivattyú gépházba 1 db D110 es gázvezeték halad tovább. 18

4.4. ábra. Rekultivált hulladéklerakó gázkutakkal 4.5. ábra. Gázkutak gyűjtővezetékei lezárási lehetőséggel A hulladéklerakóból egy 2050 méteres csővezeték szállítja a gázt a hejőcsabai kazánházba (4.6. ábra). Ma már 151 db gázkút és 3 db nagy teljesítményű szivattyú szívja, illetve nyomja 19

a kiépített vezetéken a biogázt a kazánházba, ahol a vezeték szétágazik a biogáz kazán és a gázmotor irányába. 4.6. ábra. Gázvezeték a hulladéklerakótól a felhasználóig A biogáz üzemű kazán Hejőcsaba 319 lakásának fűtését és használati melegvíz ellátását képes megoldani. A biogáz kazán Viessmann típusú, a gázégő Riello rs 130 as gyártmány (4.7. ábra). 4.7. ábra. Biogáz kazán és égő 20

A telephelyen egy Perkins típusú gázmotor üzemel, amelyet a 4.8. ábra szemléltet. A gázmotor 2010. júliusától kereskedelmi üzemben dolgozik. 4.8. ábra. Perkins típusú gázmotor A hejőcsabai lakótelep fűtésére és használati melegvíz ellátására éves szinten körülbelül 370 380 ezer m 3 földgázra van szükség. A hejőcsabai kazánházban ezt a gázmennyiséget tudják megtakarítani a depóniagázzal. Nyáron csak a villamos energiatermelésre alkalmas gázmotor üzemel, melyet az elektromos hálózatra csatlakoztatnak. A gázmotor is termel hőt működéséből adódóan. A többlet hőt csővezetéken a kazánkörbe juttatják, így a gázmotor hője használati melegvíz előállítása céljából hasznosul. 21

4.2 A BERUHÁZÁS MEGTÉRÜLÉSI ADATAI A beruházás megtérülési adatait a megrendelő adatszolgáltatása alapján az alábbi táblázat foglalja össze. 4.2. táblázat. A beruházás megtérülési adatai (Ft) Beruházás összesen 2008 2009 2010 2011 terv 2012 terv 2013 terv 2014 terv 2015 terv Beruházási költség [Ft] 464,953,947 59,131,900 72,814,402 329,598,802 3,408,843 0 0 0 0 Saját forrás [Ft] 268,226,584 Pályázat [Ft] 196,727,363 Üzemeltetési és karbantartási költség [Ft] 55,707,390 42,866,277 66,782,158 92,307,530 93,458,198 92,113,261 88,172,893 81,533,277 Távhőszolgáltatási árbevétel [Ft] 24,891,955 54,872,272 55,891,556 58,127,218 60,452,307 62,870,399 65,385,215 68,000,624 Villamos energia árbevétel [Ft] 0 0 43,585,633 74,718,228 77,706,957 80,815,235 84,047,845 87,409,759 Árbevétel összesen [Ft] 24,891,955 54,872,272 99,477,189 132,845,446 138,159,264 143,685,635 149,433,060 155,410,382 Nettó árbevétel [Ft] - 30,815,435 12,005,995 32,695,031 40,537,917 44,701,066 51,572,374 61,260,167 73,877,105 Halmozott nettó árbevétel - - [Ft] 30,815,435 18,809,440 13,885,591 54,423,507 99,124,573 150,696,947 211,957,115 285,834,220 22

5 GÁZKUTANKÉNTI ADATFELDOLGOZÁS, ÉRTÉKELÉS A MIHŐ Kft. kb. egy évre visszamenőleg rendelkezésünkre bocsátotta a többnyire havi rendszerességgel a kutanként elvégzett mérések eredményeit, valamint a gyűjtővezeték számítógépes adatgyűjtő rendszerének értékeit. 5.1 DEPÓNIAGÁZ ÖSSZETÉTEL A mérési eredmények egy része a gázkutak gázösszetételére vonatkozott, elsősorban a metán és szén dioxid tartalomra, de sok esetben mérték az oxigén tartalmat is. Néhány adatsornál a jelentéktelen mennyiségű kén hidrogén értéke is feltüntetésre került. A biogáz összetételét a cég egy Dräger típusú készülékkel mérte. Az adatok kétféle csoportosításban lettek feldolgozva, külön a régi 84 db kút és külön az új 67 db kút. A feldolgozás eredményeit az 5.1. ábra 5.12. ábra szemlélteti. Az egy éves összehasonlítás eredményei: 2010. 04. 12 i mérési eredmények szerint a régi és új kutak termelése (CH 4 tekintetében) közel egyforma volt, 2010. 09. 27 én az új kutak jobban és egyenletesebben termeltek, 2010. november végétől jelentősen megnőtt az oxigénes kutak száma a régi kutaknál, 2011. márciusától már az új kutaknál is tapasztalható az oxigénesedés, 2011. áprilisában és májusában az új kutak metán termelése rosszabb, 2010. novemberétől jelentősen csökkent a kutak metán tartalma, egyre kevesebb kúté érte el ill. haladta meg a gázmotor üzemeltetése szempontjából fontos 50% os metán tartalmat. 2011. márciusában egy hónapon belül végzett többszöri mérés eredményei is a tartósan 50% alatti metán tartalmat rögzítették (5.10. ábra és 5.11. ábra). Az összes mérési eredményt magába foglaló 5.12. ábra adataiból is jól látszik az áprilisi és szeptemberi nagy CH 4 tartalmú depóniagáz képződés utáni ingadozó gázfejlődés ténye. 23

80 70 60 2010.04.12 CH4 CO2 50 tf % 40 30 20 10 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 régi kutak száma a./ 80 70 60 50 2010.04.12 CH4 CO2 tf % 40 30 20 10 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 új kutak száma 5.1. ábra. A CH 4 és CO 2 tartalom változása az adott mérési napon b./ 24

80 70 2010.09.27 tf % 60 50 40 30 20 10 CH4 CO2 O2 0 1 3 5 7 9 11131517192123252729313335373941434547495153555759616365676971737577798183 régi kutak száma a./ 90 80 70 60 2010.09.27 tf % 50 40 30 20 CH4 CO2 O2 10 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 új kutak száma 5.2. ábra. A CH 4, O 2 és CO 2 tartalom változása az adott mérési napon b./ 25

80 70 60 2010.11.17 (a) CH4 CO2 O2 50 tf % 40 30 20 10 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 régi kutak száma a./ 80 70 60 50 2010.11.17 (a) CH4 CO2 O2 tf % 40 30 20 10 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 új kutak száma 5.3. ábra. A CH 4, O 2 és CO 2 tartalom változása az adott mérési napon b./ 26

80 70 60 2010.11.17 CH4 CO2 O2 50 tf % 40 30 20 10 0 80 70 60 50 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 régi kutak száma 2010.11.17 CH4 CO2 O2 a./ tf % 40 30 20 10 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 új kutak száma 5.4. ábra. A CH 4, O 2 és CO 2 tartalom változása az adott mérési napon b./ 27

90 80 70 60 2010.11.21 CH4 CO2 O2 tf % 50 40 30 20 10 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 régi kutak száma a./ 80 70 60 50 2010.11.21 CH4 CO2 O2 tf % 40 30 20 10 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 új kutak száma 5.5. ábra. A CH 4, O 2 és CO 2 tartalom változása az adott mérési napon b./ 28

80 70 60 2010.12.21 CH4 CO2 O2 50 tf % 40 30 20 10 0 1 3 5 7 9 11131517192123252729313335373941434547495153555759616365676971737577798183 régi kutak száma a./ 80 70 60 50 2010.12.21 CH4 CO2 O2 tf % 40 30 20 10 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 új kutak száma 5.6. ábra. A CH 4, O 2 és CO 2 tartalom változása az adott mérési napon b./ 29

70 60 50 2011.03.29 CH4 CO2 O2 tf % 40 30 20 10 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 régi kutak száma a./ 80 70 60 50 2011.03.29 CH4 CO2 O2 tf % 40 30 20 10 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 új kutak száma 5.7. ábra. A CH 4, O 2 és CO 2 tartalom változása az adott mérési napon b./ 30

70 60 50 2011.04.17 CH4 CO2 O2 tf % 40 30 20 10 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 régi gázkutak száma a./ 80 70 60 50 2011.04.17 CH4 O2 CO2 tf % 40 30 20 10 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 új kutak száma 5.8. ábra. A CH 4, O 2 és CO 2 tartalom változása az adott mérési napon b./ 31

70 60 2011.05.10 CH4 CO2 50 tf % 40 30 20 10 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 régi kutak száma a./ 60 50 2011.05.06 CH4 CO2 40 tf % 30 20 10 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 új kutak száma 5.9. ábra. A CH 4 és CO 2 tartalom változása az adott mérési napon b./ 32

80 70 60 2011.03.08 2011.03.15 2011.03.18 2011.03.29 50 CH 4, tf % 40 30 20 10 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 új kutak száma 5.10. ábra. Új kutak metán tartalma márciusban 33

80 70 60 50 2011.03.07 2011.03.15. 2011.03.18 2011.03.29 CH 4, tf % 40 30 20 10 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 Régi kutak száma 5.11. ábra. Régi kutak metán tartalma márciusban 34

80 70 metán, tf% 60 50 40 30 20 10 2010.04.12 2010.09.27 2010.11.30 2010.12.21 2011.03.15. 2011.04.17. 2011.05.10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 régi kutak száma a./ 90 80 metán, % 70 60 50 40 30 20 10 2010.04.12 2010.09.27 2010.11.30 2010.12.21 2011.03.15 2011.04.17 2011.05.06 0 0 10 20 30 40 50 60 70 új kutak száma 5.12. ábra. Régi és új kutak metán tartalma a vizsgált időszakban (2010. 04 2011. 05) b,/ 35

A cég a gázmotor biztonságos üzemeltetéséhez szükséges kb. 50% os metán tartalom biztosítása érdekében a rossz vagy kis metán tartalmú kutakat kizárja a rendszerből. Ha a vizsgált időszakra (2010. 04 2011. 05) ábrázoljuk az összes kút (régi és új csoportosításban) átlagos CH 4 tartalmát kútlezárás nélkül és kútlezárással, látható, hogy egyre több kutat kell lezárni a közel 50% os CH 4 tartalom biztosítása céljából. Az 5.13. ábra az összes kút (151 db) lezárási százalékának növekedését mutatja az elmúlt kb. egy évben. Megállapítható, hogy 60 70% közötti kútlezárással üzemel 2011. februárjától a biogáz telep. Az 5.14. ábra megmutatja a régi és új kutak metán tartalmának változása mellett a lezárási százalékokat is. Az ábrából kitűnik, hogy a régi kutak lezárási százaléka (2011. 05 havi mérést kivéve) nagyobb (esetenként 70 80%) mint az új kutaké. A gyűjtővezetékben mérhető (számítógépes adatgyűjtéssel rögzített) CH 4 tartalom változása is egyértelműen mutatja, hogy ilyen mértékű kútlezárás ellenére sokszor nem tartható az 50% os CH 4 tartalom, főként az utóbbi fél évben (5.15. ábra). A csökkenő tendenciát igazolják a nagyobb léptékű 5.16. ábra 5.18. ábra is, ahol a gyűjtővezetéki két utolsó hónap (május és június eleje) metán tartalmát láthatjuk 2010. szeptemberével összehasonlítva. A gyűjtővezeték oxigéntartalma 0 2,5% között ingadozik a kútlezárások eredményeként, annak ellenére, hogy az egyes kutakban 6 20% közötti oxigén tartalom is mérhető (5.19. ábra) lezárt kutak, % 80 70 60 50 40 30 20 10 0 időpontok 5.13. ábra. A összes kút (151 db) lezárási százalékának változása 36

90 80 70 60 CH4 lezárás nélkül CH4 lezárással % os lezárás % 50 40 30 20 10 0 5.14. ábra. Átlagos metán tartalmak és kútlezárások 37

5.15. ábra. A gyűjtő vezeték metán tartalmának ingadozása 38

2011.05.01 2011.05.31 (mérés 5 percenként) metán, tf% 60 50 40 30 20 10 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 mérések száma 5.16. ábra. A gyűjtővezeték metán tartalma májusban, öt percenkénti mintavételezéssel 39

5.17. ábra. A gyűjtővezeték metán tartalma június elején, öt percenkénti mintavételezéssel 40

80 70 60 50 40 30 20 10 0 metán, tf% 2010.09.04 0:00 2010.09.09 0:00 2010.09.14 0:00 2010.09.19 0:00 2010.09.24 0:00 2010.09.29 0:00 2010.10.04 0:00 2010.09.03 2010.09.30 5.18. ábra. A gyűjtővezeték metán tartalma 2010 szeptemberében, öt percenkénti mintavételezéssel 41

5.19. ábra. A gyűjtő vezeték O 2 tartalmának ingadozása 42

Az 5.20. ábra adataiból látható, hogy a depóniagáz telep ilyen nagymértékű kútlezárások mellett is tudja biztosítani a gázmotor igényét. Átlagosan kb. 220 m 3 /h gázfelhasználás mellett üzemelt. 5.20. ábra. A gázmotor pillanatnyi depóniagáz mennyiségének ingadozása 5.2 A DEPÓNIAGÁZ HŐMÉRSÉKLETE Irodalmi adatok alapján a depóniagáz hőmérséklete a képződési folyamat kb. 6. hónapját követően, a maximum érték (60 65 C) után a környezeti hőmérsékletnél nagyobb értéken állandósul. Egy 10 éves időtartamot vizsgálva az átlaghőmérséklet 15 30 C ra tehető, de ezt természetesen befolyásolja az éghajlat és a depónia kivitelezési módja. A gáztelep gyűjtővezetékében a szívó oldali gázhőmérséklet nem lépi túl a 25 C ot (5.21. ábra), több hónapos (2010. 09 2011. 05) áttekintésben sem. 43