AZ ENERGETIKAI CÉLÚ HULLADÉKGAZDÁLKODÁS JÖVŐJE, avagy hulladékból konnektorba 2019. március 27. Molnár Szabolcs XXII. Kapcsolt hő- és villamosenergia-termelési konferencia
ELŐADÁS TARTALMA I. Hulladékgazdálkodás energetika - gazdaság II. Fejlődő és a fejlett országok energetikai célú hulladékgazdálkodása III. Európai helyzetkép 2
HULLADÉKBÓL ENERGIA Homo Recyclicus 200-250000 éve Nottingham, UK 1874 Hamburg, D 1895 évek 3
GDP/fő [USD] HULLADÉKGAZDÁLKODÁS ENERGETIKA - GAZDASÁG Japán Kanada 70000 60000 50000 40000 Írország USA Dánia Németo. 30000 Kína India Etiópia 20000 10000 0 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 TSZH keletkezés [kg/fő/nap] 4
HULLADÉKGAZDÁLKODÁS ENERGETIKA - GAZDASÁG GDP (index) Hulladék (index) Hulladék mennyisége 5
HULLADÉKGAZDÁLKODÁS ENERGETIKA - GAZDASÁG 6
HETEROGÉN ELOSZLÁS A VÁROSOK ENERGIA ELLÁTÁSA Fogyasztási súlypontok regionális elhelyezkedése 7
HETEROGÉN ELOSZLÁS A VÁROSOK ENERGIA ELLÁTÁSA Delhi Kánpur Kolkota Ahmadábád Szúrat Mumbai Haidarábád Púna Bengaluru 8
TSZH mennyisége [millió tonna/év] FEJLŐDŐ ORSZÁGOK A fejlesztések meghatározója: MENNYISÉGI KÉRDÉSEK Nincs, vagy nem elégséges egyéb hulladékfeldolgozási technológia Lerakók szigetelésének nem megfelelő kialakítása 200 150 100 50 0 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Évek Mo. 3,7 mt/év 9
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 250 300 200 150 65 74 93 104 109 138 169 188 220 240 250 200 150 100 100 50 50 0 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Évek 0 10
FEJLŐDŐ ORSZÁGOK AFRIKA 1,35 mrd fő 2019 2,53 mrd fő 2050 4,47 mrd fő 2100 évek 11
E T I Ó P I A A D D I S A B A B A 2 kazán Tüzelőanyag: TSZH Kapacitás: 420.000 t/év H a [MJ/kg] Kapacitás [t/nap] Rostély telj. [kg/s] Min 5,5 678 15,69 Átlag 7 640 14,81 Max 9,5 471 10,90 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 53.120 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: ~100.000 t/év R E P P I E H U L L A D É K É G E T Ő 12
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
FEJLETT ORSZÁGOK A fejlesztések meghatározója: MINŐSÉGI KÉRDÉSEK A salak, hamu kezelés fejlesztése Energiahatékonyság Káros anyag kibocsátás csökkentése 7-8,6 t füstgáz 20-40 kg pernye 1 t TSZH 6,2-7,8 t levegő Mozgó rostélyos tüzelés 250-350 kg hamu 5-15 kg kazán salak 5-15 kg semlegesítő sók 14
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
ELGÁZOSÍTÁS A szerves anyagok hőbontása 850 1800 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 400-500 C szárító zóna 600-800 C termikus bontás 1800 C égési olvadás 16
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
ELGÁZOSÍTÁSI FOLYAMAT Shin-Moji (Japán) 18
EURÓPAI HELYZETKÉP 90 [%] 80 70 60 50 40 A cél 2030-ra: 10% alatt tartani a lerakott hulladékok arányát! 30 20 10 0 19
LENGYEL PÉLDA térség (kiszolgált lakosság száma [fő]) kapacitás [t/év] elégetett hull. mennyisége kazán kapacitás [t/h] rostélyteljesítmény éves üzemórák száma [h] Bydgoszcz (358.600) Krakow (769.500) Bialystok (297.300) Szczecin (403.274) Konin (74.800) Poznan (537.600) 180.000 220.000 120.000 150.000 94.000 210.000 2 x 11,5 2 x 14,1 1 x 15,5 2 x 10 1 x 12,05 2 x 13,5 7800 8100 8050 7500 7800 7800 fűtőérték [MJ/kg] 8,5 8,8 7,5 10,5 8,5 8,4 kiadott hőenergia [MWth] kiadott villamos energia [MWe] 27,7 35 17,5 32 15,5 34 15 16,2 8,68 14,1 6,77 15 20
FEJLESZTÉSI LEHETŐSÉG WTE és GT kombinációja Bruttó Bruttó kiadott kiadott 120 vill. 120 vill. energia P P e[mw e[mw e] e] 100 100 80 80 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% 60 40 20 0 Milánó WTE átlag (43 bar, 390 C: P th =55 MW th P e =15,7 MW e 0 100 200 300 Termikus teljesítmény P [MW ]] th th th th η=15% 21
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
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
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
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, 1998. decembere) 25
KÖSZÖNÖM SZÉPEN MEGTISZTELŐ FIGYELMÜKET! PÖYRY ERŐTERV ZRt. 1117 Budapest Infopark sétány 3. szabolcs.molnar@poyry.com 06-20 / 43 98 351 Consulting. Engineering. Projects. Operations. www.poyry.com
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 1979-1994, China Statistic Year Book 1995-2010 Prof. Dr. Lévai András: Magenergia hasznosításának lehetőségei Magyarországon, 1957. október Advanced waste-to-energy steam cycles, Energy Procedia 45 (2014) 1205-1214, Bianchi M., Branchini L., De Pascale A., Falchetti M., Fiore P. Atomenergetika és a fenntartható fejlődés, NUKLEON, Molnár Sz., 2019, https://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tkt/kornyezettechnika-eloszo/ch06s10.html Olessák Szabó: Energia hulladékból, Budapest 1984 www.mavir.hu 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