Biomassza energetikai hasznosítása
2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 2 Tartalom Alapanyagok Feldolgozás, tárolás Aprítás Tömörítés Szárítás Energiatermelési technológiák Égetés Biogáztermelés Bioüzemanyagok
2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 3 Erdészeti alapanyagok Tűzifa 35-60% választékból Vágástéri apadék 20% választékból Árak: 11-15 eft/m 3 Jellemzők Nedvességtartalom Atro súly 0% nedvesség Lutro súly 15-20% nedvesség légszáraz ½ - 2 évig való tárolás után Nyers súly 50% nedvesség vágáskor Energiatartalom 19 MJ 15 MJ 7 MJ Atro 4,8 5,3 kwh/kg Lutro 4,0 4,4 kwh/kg Nyers 2,1 2,3 kwh/kg
2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 4 Fűz energiaültetvény Hozam 13-16 t/ha/év 4-6 háztartás ellátása Gazdaságosság Telepítési költség 400-550 eft/ha Művelési és anyagköltség 90-100 eft/év Támogatás Terület alapú 43 eft/ha Telepítési támogatás 40%, max. 200 eft/ha? Termény ára 18 eft/t Éves bevétel 238-294 eft/ha/év Megtérülés 4. évben élettartam 11-20 év Átlagos várható nyereség 100-150 eft/ha/év Környezeti hatások Élőhely megváltoztatása Genetikai problémák Műtrágya kimosódása Munkahelyteremtés, több lábon állás de, terület lekötés
2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 5 Betakarítás Erdészeti Energiaültetvény Szalma Source: CAPAX
2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 6 Biomassza feldolgozás Aprítás Energiaszükséglet: 8-325 kw Teljesítmény: 2-100 m 3 /h Hasítás Horizontális Vertikális Bálabontás tépő, vágó szerkezetek Brikettáló Biomassza feldolgozó és tároló Aprítás Háztartási-kisüzemi méret 160 eft 1,5 Mft Nagyüzemi méret 5-10 MFt Tömörítés Brikettálás 2-6 MFt Pelletálás Tárolás http://www.bridgegreenhouses.co.uk/images/h_biomass2.jpg http://brikettalo.hu/components/com_virtuemart/shop_image/product/hb_e_80_hidra uli_48fb235b549fd.jpg Környezeti problémák: zajhatás, szállításból eredő gondok http://www.dawnsdesktop.com/wp-content/uploads/wood-chipper.jpg http://t3.gstatic.com/images?q=tbn:qjglifk6lqjmkm:http://www.bestmachinery.hu/images/th-big/shredder-01_big.jpg&t=1 http://lasco.hu/images/aprito/sajat_motorral/sajmoci4.jpg
Tárolás 2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 7
2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 8 Éklétrás betároló szerkezet Forrás: VSB Energy Research Centre
2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 9
2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 10 Tömörítés Brikettálás Dugattyús prések egy, kettő, háromirányú Csigás nyomócsiga, őrlőcsiga 0,8-1,4 t/m 3 1000-1100 t/m 3 1 t/h anyagáram mellett 32,5-38,5 kw, 800-1600 bár, 98-99%-os hatékonyság Ø100-155 mm Pelletálás Hengermatricás és síkmatricás 0,7-0,9 g/cm 3, 600 kg/m 3 Jó adagolhatóság, kedvező felület/tömegarány Ø6-12 mm Fűtőérték: 4,8-5 kwh/kg, 18 MJ/kg
2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 11 Biomassza tüzelés Háztartási hasznosítás Hagyományos technológiák 50-200 eft Korszerű kazánok 500 eft 4 MFt Közösségi méretű hasznosítás Fűtőmű Fűtőmű 30-70 MFt Kiserőmű 300-1000 MFt Megtérülés 5-10 év Környezeti hatás Levegőtisztasági gondok Erőterületek túlhasználata Foglalkoztatási hatás Helyi beszállítás, üzemeltetés esetén jelentős http://www.rsbiomass.com/images/urbas/district-heating-bad-klien.png
2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 12 Környezeti hatások Erőforrások elhasználása O/I hányados Káros kibocsátások ÜHG Savasodás Toxicitás
Emissziók 2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 13
2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 14 Ökológiai hatáselemzés - alapanyag Forrás: Hartmann-Kaltschmitt 2002
2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 15 Ökológiai hatáselemzés - közvetlen égetés Forrás: Hartmann-Kaltschmitt 2002
2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 16 Hozamok Hazai viszonyok között átlagos körülmények esetén repcénél 1,8 ha, napraforgónál 1,3 ha szükséges 1000 l biodízel előállításához Tiszta szesz mennyisége a hazai alapanyagokból: Alapanyag Ipari szesz mennyisége lit/ha Cukorrépa 3248 Csicsóka 4230 Cukorcirok 3200 Kukorica 2115 Burgonya 1861 Búza 1767 Zab 927 Rozs 900
Bioüzemanyag hozamok 2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 17
2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 18
2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 19 Bioüzemanyagok környezeti teljesítménye MJ/MJ; kgco2- ekv/10mj 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 Energiamérleg - WTT, MJfosszilis/MJüzemanyag 0 Búza Cukorrépa Cukorcirok Kukorica Repce-ME Biometán Benzin Dízel ÜHG emissziók - WTT, kg CO2-ekv./10MJ Alapanyag és energiaforrás
2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 20 Integrált hasznosítás Crofter minierőmű Forrás: http://cropell.hu
2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 21 Fenntarthatósági sorrend szántón 1. Fás szárú energianövények 2. Kettős, köztes és vegyes termesztés 3. Extenzív művelést igénylő lágyszárúak 4. Gabonafélék teljes növény, szemtermés 5. Ipari növények olajnövények, burgonya, cukorrépa
2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 22 Biogáz eljárás Anaerob erjesztés Feltételei Azonos hőmérséklet Légmentesen elzárt tér knowledge.allianz.com/.../cow-biogas_z.jpg Keverés Magas nedvességtartalmú tápanyagban gazdag alapanyag Éghető metán termelése Hőtermelés Villamos energia termelés + hőtermelés
2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 23 Biogázüzem felépítése - I Erjesztő Trágyatárolók Gáztartály Gáztisztító Gázmotor
2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 24 Előnyei Jól illeszthető a biológiai körfolyamatokba Sterilizál - gyommagvak, kórokozók Növeli a N/C arányt a trágyában Vitaminokat, növekedésserkentőket, mikroelemeket tartalmaz a biotrágya hozamnövelő hatású Energiatermelés Hulladékfeldolgozás
Biogázüzem felépítése - II Saját képek 2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 25
Biogázüzem felépítése - III Saját képek 2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 26
Biogázüzem felépítése - IV Kierjesztett trágya Hőenergia Villamos energia Saját képek Szagmentesítés 2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 27
Hozamok Forrás: Pölz 2005 Forrás: KTBL 2005 2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 28
2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 29 Energiatermelés Energiatartalma 21 MJ/m 3 1 m 3 biogáz (60% CH 4 tartalom) 0,6 l fűtőolajjal vagy 0,6 m 3 földgázzal egyenértékű A kogenerációban termelt hő 20-30%-a a fermentorok fűtésére megy A kogenerációban termelt elektromos áram 8%-a az üzem saját energiafelhasználása biogáz blokkfűtőerőművek elektromos oldali átalakítási hatásfoka 40%
Napenergia potenciálok 2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 30
2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 31 Szélenergia potenciál A szél kinetikai teljesítménye: A rotor teljesítménye: Az elméleti teljesítményérték: c p,gyak =0,3-0,4 közé esik cp elm Hasznos teljesítmény: Szélenergia műszaki potenciál: Rotorfelület*szélsebesség*teljesítményérték*hat ékonyság*szélenergia fizikai potenciál Pszél 1 2 S - átáramlás felülete ρ levegő sűrűsége m v 2 m S v P F v m ( v v ) v rotor r szél1 szél 2 r Pszél 2 rotor szél 2 szél 2, 2 Pszél 2 vszél1 vszél1 1 S v 2 P 1 v v 1 1 P c P haszn p mech elekt szél 3
2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 32 Szélenergia műszaki potenciál számítása P m S c W WKA W p 1 mw v W m 2 1 3 PW v S W 2 3 2 / P E P t W WKA P c WKA W P
2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 33 Magyarország szélviszonyai http://www.met.hu/eghajlat/magyarorszag_eghajlata/altalanos_eghajlati_jellemzes/szel/images/abra1.png
2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 34 Szélturbinák típusai Horizontális tengelyű Magas torony Felhajtóerő működteti Bernoulli elv Kapacitásuk 80kW-7MW között Indulási sebesség 2-7 m/s Vertikális tengelyű Erő-ellenerő alapján működnek 3 lapát! Alacsonyabb c p érték, de kisebbek Típusaik Darrieus Giromills Savonius http://rcmodell.files.wordpress.com/2008/10/repules.jpg
2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 35 Vertikális szélkerekek Darreius http://lifekills.files.wordpress.com/ 2009/04/vawt3.jpg Giromills Savonius http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/97/hornblower-hybrid_ %2814%29.jpg/800px-Hornblower-Hybrid_%2814%29.jpg http://www.manufacturer.com/cimages/buyleads/www.alibaba.com/0927/c/small_vertical_wind_generators.jpg
2013. február 28. VM Energiastratégia www.essrg.hu 36 Kapcsolat Dr. Kohlheb Norbert, egyetemi docens Szent István Egyetem, KTI - ESSRG 2103 Gödöllő, Páter K. u. 1 Kohlheb.norbert@kti.szie.hu +36309295447