OPTIGÉP KFT BÉKÉS OM Környezetvédelmi Fórum 2003.03.31. FÜGGESZTETT APRíTÉKKÉSZíTŐ GÉP OMFB-02271/2000 számú szerződés kapcsán született eredmények 1. ábra 1. ELŐZMÉNYEK A világ energiaszükséletét a biomassza felhasználásából nyerte, a XIX. század elejéig. A technika fejlődése során a szén, az olaj, később a földgáz felhasználása egyre nagyobb méreteket öltött. A XX. század második felére a megnövekedtet CO 2 kibocsátás miatt nagy környezeti károk keletkeztek, melynek a csökkentése érdekében különböző programok születtek. Előtérbe kerültek a kisebb környezeti terheléseket adó megújuló energiahordozók, mint a nap-, a vízi-, a szélenergia, az évente megujúló biomassza energiaként való felhasználása. A mező-, és erdőgazdálkodás korszerű módszerei lehetővé tették, hogy a területük egy részét ne a hagyományos termelésre /élelmiszertermelésre / fordítsák, hanem energetikai célra termeljenek különböző termékeket, illetve az élelmiszertermelés mellett keletkező hulladékokat, melléktermékeket összegyűjtsék, és energetikai célokra hasznosítsák. A hazai energiaigény 1040 PJ körül alakul, melynek közel 60%-át külföldről szerezzük be. 1
A hazai fosszilis energiaforrások egyre szűkösebbek és drágábban termelhetők ki. Ezért a jövőben egyre kiszolgáltatottabbak leszünk energetikai értelemben. Természeti feltételeink az élelmiszer-előállításban egyedülállóan jók Európában. Számunkra a mezőgazdasági termékek túltermelése, a kereslet visszaesése, és az exporttermékek hátrányos pozíciója miatt korlátozott lehetőségeink vannak az élelmiszer termelési kapacitásunk kihasználására. Ezt a termelőkapacitást viszont jól hasznosíthatjuk energetikai célra biomassza előállítására! A hazai energiaszükségletnek 2000-ben kb 3%-át fedeztük biomasszából. Ezt az értéket tervezzük 2010-re 12%-ra növelni. Az EU-ban hasonló tervek vannak. A megújuló energiaforrások közül igen jelentősnek látszik az energiaerdő és az energiaültetvény szerepe. 1999.ben készült OMFB tanulmány /Az energianövények termesztésének és hasznosításának magyarországi helyzete / szerint 69,1 PJ/év energia nyerhető 300 ezer ha területen. Kísérletek szerint, fűz akác és nyár energetikai ültetvényeken 72-414 GJ/ha/év energia termelhető. Bohoczki F szerint hagyományos erdő: 12-16 GJ/ha/év Energia erdő 40-50 GJ/ha/év Energia faültetvény 180-220 GJ/ha/év. Ilyen magas értéket más termelési módokkal nem lehet elérni. Az energia faültetvény betakarításának gépesítése eddig nem volt gazdaságosan megoldva, ezért vállalkoztunk a feladat megoldására. Az energiai faültetvényeken folyó termesztéstechnológiai kísérleteket követően megindult egy olyan gép keresése, mely megfelelő lehet az ilyen ültetvények betakarítására. A kifejlesztendő géppel szemben támasztott követelmények az alábbiak szerint kerültek megfogalmazásra - Illeszkedjen az alkalmazott 1,5 m-es sortávhoz - Az aprítást tudja elvégezni a 3-4 éves bokrosan növő hajtásokkal (nyár, akác) is. - Elég nagy legyen a teljesítménye ahhoz, hogy megfelelő menetsebességet fenn lehessen tartani. - A hajtásokat menetközben a tőtől elválassza és a hajtásokat felaprítva egy párhuzamosan közlekedő szállító járműre rakja. - A apríték mérete feleljen meg a nagyteljesítményű aprítéktüzelésű kazánok igényének. - Masszív felépítés mellett a lehető legkisebb tömegű legyen. - Legyen viszonylag olcsó. 2
Az első ilyen betakarító gépet Deimelstadtban (Németország, Hessen) gyártottak le, K. Döhrer és társai szabadalma alapján. 2. ábra A gépük működésének lényege, hogy egy függőleges tengelyű nagyméretű fűrésztárcsa tőben fűrésztárcsa kivágja a fát, majd a fűrésztárcsa fölött, azzal azonos tengelyen, több bekezdésű, élezett levelű szállítócsiga helyezkedik el, mely a fűrésztárcsa által kivágott fát a bevezető csatornába szorítja, és az élezett csigalevelek a folyamatosan a fatörzsbe mélyedve lehúzzák, és egyben felaprítják a menetemelkedés és a csiga bekezdések száma által meghatározott méretre. Az aprítékot a fűrésztárcsára szerelt lapátok a kifúvó csatornán és a kifúvó tornyon át a gépet követő szállító járműbe továbbítják. K É P! A Diemelstadtban készült és kipróbált gépet az FVMMI Kht, FVMMI Gödöllő hazai próbák végrehajtása érdekében a Tata-i kiséleti telepre szállította, ahol részvételünk mellett funkció vizsgálatnak vetettük alá a gépet, amely vizsgálaton K Döhrer úr is részt vett. 3
A modellel végzett vizsgálatok bizonyították az elv működő képességét. Azonban olyan problémákat is tapasztaltunk, melyek igazolták, hogy ezzel a géppel nem lehet jó minőségű aprítékot gyártani. Az észlelt problémák a következők voltak: A vágócsiga nagy terhelési csúcsokkal dolgozott, különösen a nagy átmérőjű fatörzsek esetében. - A kis átmérőjű egyedek esetében bizonytalan volt a vágás és az anyag behúzása, e miatt elfektette a szálakat. Az elfektetett szálakat azután csak a kidobó lapátok törték el a lapátok egymástól levő távolságú méretekre, 20-40cm-es darabokra. - A vágócsigák éle szerkezeti okokból nem érhetnek hozzá a támasztó falhoz, emiatt az aprítási műveletben lévő faegyedet sem vágja át teljes keresztmetszetében. Az át nem vágott csonkot a kidobó lapát töri le. - A modell által készített apríték - az előzőek miatt nem adagolható és ezért égetőberendezésbe nem használható. Ez a német gép alapul szolgált a gépünk tervezésénél, de az alábbi lényeges változtatásokat már induláskor végrehajtottunk. A függőleges tengelyű adagoló csiga átalakítását oly módon. hogy a fa átmérő-változásait követni tudja. Az adagoló-csigalevél élezését el kel hagyni, csak a fatörzs alakjához és méretéhez igazodó lehúzó funkciót kell hogy biztosítsa. A fa aprítását célszerűen kialakított, fűrésztárcsára szerelt kések végezzék a gép bevezető csatornájába szerelt állókés mentén. Az apríték kidobását a forgókések biztosítsák a dobólapát funkciót is ellátva. A fenti tapasztalatszerzés után megterveztük, és elkészítettük az OG-FA típusú gépünket. Melynek az elvi felépítését az 3sz ábra mutatja: 4
Az OG-FA típusú függesztett aprítékészítő gép felépítése, és működése. 3.ábra Az aprítógép a traktor hátsó, vagy elejére szerelt hárompont függesztő hidraulikus karokra szerelhető. Munka közben nem terheli teljes súlyával a traktort, mert elejére szerelt talajtkövetést is végző kerekek átveszik a súly egy részét. Ezeknek a kerekeknek a magassága állítható, ezzel állítható a két fűrésztárcsa magassága, vagyis a tarlómagasság. A gép hajtása a traktor TLTjéről 1000 1/p-en történik, a behúzó láncok, és a támasztó csigákat hidraulikus motorok hajtják melyek fordulatszáma állítható. A forgó fűrésztárcsák elvágják a fákat, melyek állva maradnak a fönt elhelyezett támasztócsigák miatt. Az álló fákat a fűrésztárcsák, és a bal oldali tárcsa fölött elhelyezett füleslánc és továbbító bütykök tolják a vágónyílláshoz. A baloldali fűrésztárcsán a fogókések fölött vannak szerelve a kiröpülő csigaszegmensek. Ezek a centrifugális erőhatására az ágaknak feszűlnek, a csigák élei belekapaszkodnak a fák törzsébe és a forgó késre, erőteljesen lefelé tolják azokat. A fűrésztárcsára szerelt kések felaprítják a fát, és az aprítékot a kifúvó csonkon a párhuzamosan haladó pótkocsiba dobják. 5
4.ábra A gép munka közben 5. ábra 6
Teljesítményjellemzők. A szántóföldi vizsgálatok eredményei A különböző fajtájú és évjáratú energiaültetvényben mért teljesítményadatokat az 1.sz táblázatban foglaltuk össze. 1.sz táblázat Sorszám Betakarított ültetvény megnevezése Munkasebesség Betakarítási teljesítmény Mért jellemző Területteljesítmény az alapidőre Területteljesítmény az összes munkaidőre (km/h) (t/h) (ha/h) (ha/h) 1 2 éves nyár állomány 2,05 15,2 0,246 0,147 2 3 éves nyár állomány 1,60 17,2 0,192 0,115 3 3 éves akác állomány 1,50 16,1 0,180 0,108 FVMMI GM Kht adatai. Munkaminőségi jellemzők A teljesítményadatok meghatározása során mintát vettünk a készített aprítékból és a felaprított anyagot méretosztályba soroltuk. A vizsgálatok eredményeit a 2. táblázatban foglaltuk össze. A különböző energiaültetvényekből készített apríték méret szerinti tömegeloszlása százalékban kifejezve 2. táblázat Sorszám Betakarított ültetvény megnevezése Tömegarány (%) Méretosztály (mm) 0-25 25-50 50-75 75-100 100-125 125-150 150 < 1 2 éves nyár állomány 17,9 20,1 22,5 11,6 12,4 10,6 4,9 2 2 éves nyár állomány 18,1 19,9 23,6 10,4 13,4 11,6 3,0 3 3 éves akác állomány 19,2 20,1 22,0 11,6 14,1 9,6 3,4 FVMMI GM Kht adatai Vizsgáltuk a gép után visszamaradt rönkök magasságát, mely az újrasarjadás szempontjából fontos: a rönkök magassága 120-180 mm között változott. 7
Az apríték 6.ábra A faapríték méretszórása kölönböző aprítóknál. 7.ábra Dr. Marosvölgyi Béla mérése 8
Energetikai jellemzők A vizsgálat során meghatároztuk a NEW HOLLAND TM 160 traktor függesztő berendezésére szerelt és hátramenetben üzemeltetett két forgórészes gép energetikai jellemzőit, melyet a 3. táblázat szemléltet. A két forgórészes gép különböző ültetvények betakarításában mért energetikai jellemzői 3. táblázat Sor- Szám Betakarított ültetvény megnevezése Művelési idő Hajtóanyagfelhasználás Fajlagos hajtóanyagfelhasználás Motor teljesítmény igény (sec) (kg/h) (l/h) (kg/t) kw LE 1 2 éves nyár állomány 181,5 16,30 18,37 1,055 92,8 126,2 2 3 éves nyár állomány 170,8 16,65 18,77 0,913 95,4 129,7 3 3 éves akác állomány 255,3 16,85 18,99 0,955 73,4 133,08 FVMMI GM Kht adatai A hajtóanyag felhasználás változását a 8. ábra, a teljesítményigény alakulását a 9.ábra. ábra szemlélteti. 8. ábra FVMMI GM Kht mérése 9
9. ábra FVMMI GM Kht mérése Energiaültetvény egy évvel a vágás után: 10. ábra 10
Az aprítógép működtetéséhez 100kW nál nagyobb motorteljesítményű traktor szükséges. Munkasebesség 1,5-2,5 km/h közötti. Aprítékteljesítménye 15-25 t/h Apríték mérete. 50-80 mm közötti 80%-ban. A z OPTIGÉP Kft az elkészült géppel, a kezdő energiafaültetvényesek segítségére, az aprítást bérmunkában is vállalja. A gép kifejlesztésében folyamatosan nagy segítséget adott az FVMMI-GM Kht Gödöllő és a Nyugat-Magyarországi Egyetem Erdőmérnöki kara, Sopron a tatai kísérleti telep rendelkezésre bocsátásával, valamint az OM anyagi támogatása, amit ezúton is köszönünk! 11