A biogáz ökoenergetikai és környezeti jelentősége az energiatermelésben Előad adó: : Oláh h Gábor G Zsolt Ph.D. student NYME EMK EMKI Energetikai Tanszék, Sopron KKK Sopron, Ökoenergetikai Kutatási FőirF irány Szerzőtársak: Prof. Dr. Marosvölgyi Béla, D.Sc. Di. Ing. SzijBálint engineering consulting organisation
A téma jelentősége Hazánk és s a világ g energia ellátása jövőben Csökken kkenő primer energiahordozó készletek A környezet k szennyezés s csökkent kkentése A fenntartható fejlődés és s biológiai sokféles leség g garantálása
A biogáz-termelés környezetvédelmi és energetikai vonatkozásai I. Szerves hulladékok ártalmatlanítása Hulladéklerak klerakók k tehermentesítése se A káros k emisszió csökkent kkentési lehetősége a fosszilis energiahordozókhoz képestk Hulladékb kból l energiatermelés
A biogáz-termelés környezetvédelmi és energetikai vonatkozásai II. Energiatermelés decentralizációjának lehetősége Környezetbarát (kapcsolt) hő-, és elektromos energia előállítás Gazdasági pénzügyi hatások
A növekvn vekvő légköri CO2 koncentráci ció és s a klímav maváltozás s közötti k kapcsolat A légkl gkör CO 2 koncentráci ciója 350 C O 2 k o n c. [p p m ] 325 300 275 250 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Év
Miért nem javasoljuk?
Fosszilis energiahordozók
Magyarország Terület : 9 303 E ha Vegetáci ció: : 7 596 E ha Erdő: : 1,760 E ha Megművelt terület: 5 744 E ha Szánt ntó terület: 4 500 E ha EU csatl.. Után n támogatott: t 3 488 E ha 17 Ak alatti min. termőt.: t.: 1 790 E ha
Érvek a biogázhasznosítás mellett I. Csökken az üvegházhatást okozó mennyisége gázok Növekszik a vidék gazdasági tevékenysége Az anaerob kezelés javítja a hígtrágya minőségét A környezeti szagártalom csökken
Érvek a biogázhasznosítás mellett II. A biotrágya hatékonyabb talajjavító szer A fermentáció csökkenti a patogén baktériumok mennyiségét és a gyommagok kicsírázását Kevesebb műtrágyára és növényvédő szerre van szükség Vonzóvá teszi a területet a letelepedésre.
Értékesített m 3 Érvek a biogázhasznosítás mellett Technológiai potenciál I. Földgáz Technológiai potenciál II. jelen Biogáz Idő
Ország Európai példa Biogáz gázhálózatba vezetése (megvalósult projekt db) Hollandia 4 Svédország 1 Svájc 3 Laholm (Svédország) : kapacitás 400 m 3 /h CO 2 szűrés abszorpciós technológiával Beérkező nyers gáz 70% metán tartalom kilépő gáz 97% metán tartalom Wobbe szám javítás miatt 8% propán gázt adnak a biogázhoz betáplálás előtt. A teljes tisztítási berendezések beruházási költsége 1,2 M$ és a tisztítás fajlagos költsége 0,16 $/m 3
MOSKOW PETROVSK GORKIY TAMPERE HELSINKI SAN PETERSB. TALLINN YELETS TORZHOK BAKU TEHERAN STAVROPOL KRASNODAR SOFIA ANKARA ATHENA DAMASKUS BEIRUT EL OSAR NOVOPSKOV MINSK RIGA KIEV GALATI SHEBELINKA VILNIUS KOBRIN WARSAW UZGOROD BUCHAREST SZEGED POLGÁR BELGRADO BUDAPEST PRAGUE PLZEN VIENNA GYÖR BRATISLAVA GRAZ ROME NAPLES PALERMO CAP BON MAZARA DEL VALO MESSINA BARI ST. SALVO BICCARI INSBRUCK MILAN NICE MARSEILLE FOS BARCELONA GENOA BOLOGNA TANGER LNG from Algeria ALGECIRAS CARTAGENA VALENCIA CORDOBA LISBOA LA CORUNA SANTANDER BILBAO MADRID VALLADOID BURGOS PAMPLONA SARAGOSSA LACQ ARZEW ALGIR SKIKDA SOUSSE TUNIS HASSI R MEL ISMIR LYON GRENOBLE DIJON BORDEAUX PARIS LA ROCHELLE BREST LE HAVRE TOULOUSE TURIN MUNICH STUTGART BERN STRASBOURG HAMBURG LIEGE METZ GRONINGA ROTTERDAM LONDON SOUTHAMPTON LEIPZIG ROSTOCK POZNAN BERLIN BREMEN FRANKFORT ALBORGROSTOCK OSLO MALMOE MANCHESTER BELFAST INVEMESS GLASGOW MANCHESTER MANCHESTER BIRMINGHAM GOTEBORG MOSKOW PETROVSK GORKIY TAMPERE HELSINKI SAN PETERSB. TALLINN YELETS TORZHOK BAKU TEHERAN STAVROPOL KRASNODAR SOFIA ANKARA ATHENA DAMASKUS BEIRUT EL OSAR NOVOPSKOV MINSK RIGA KIEV GALATI SHEBELINKA VILNIUS KOBRIN WARSAW UZGOROD BUCHAREST SZEGED POLGÁR BELGRADO BUDAPEST PRAGUE PLZEN VIENNA GYÖR BRATISLAVA GRAZ ROME NAPLES PALERMO CAP BON MAZARA DEL VALO MESSINA BARI ST. SALVO BICCARI INSBRUCK MILAN NICE MARSEILLE FOS BARCELONA GENOA BOLOGNA TANGER LNG from Algeria ALGECIRAS CARTAGENA VALENCIA CORDOBA LISBOA LA CORUNA SANTANDER BILBAO MADRID VALLADOID BURGOS PAMPLONA SARAGOSSA LACQ ARZEW ALGIR SKIKDA SOUSSE TUNIS HASSI R MEL ISMIR LYON GRENOBLE DIJON BORDEAUX PARIS LA ROCHELLE BREST LE HAVRE TOULOUSE TURIN MUNICH STUTGART BERN STRASBOURG HAMBURG LIEGE METZ GRONINGA ROTTERDAM LONDON SOUTHAMPTON LEIPZIG ROSTOCK POZNAN BERLIN BREMEN FRANKFORT ALBORGROSTOCK OSLO MALMOE MANCHESTER BELFAST INVEMESS GLASGOW MANCHESTER MANCHESTER BIRMINGHAM GOTEBORG Európa földgázellátása
Biogáz-berendezés főbb részei épület a fermentálókat kiszolgáló berendezések részére épület a gázmotorok, kazán, elektromos elosztók, stb. részére nyersanyag tároló daraboló iszap sűrítő előtároló-keverő hőcserélő csőfermentor utófermentor szeparátor víztisztító gáztároló gázmennyiség mérő biztonsági berendezések, gázérzékelők gázfáklya kéntelenítés gáz nyomásfokozó gázmotor szükség visszahűtő kazán kémények elektromos kapcsolószekrények transzformátor
A biogáz-termelés folyamatábrája
Kapcsolt energiatermelés
A mezőgazdasági hulladékok erjesztésekor keletkező biogáz összetétele 1% 1% 3% 3% 2% metán szén-dioxid hidrogén oxigén 35% 55% nitrogén szén-monoxid kén-hidrogén
Laboratórium eszközei
Az energiafű pellet vizsgálati eredményei 87,9 Minta neve OGfű2 OGfű1 referencia 87,9 91,35 91,35 TS [%] ots [%] 99 99 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 Szárazanyag tartalom (%)
Az energiafű pellet által termelt biogázmennyiség 700 600 500 400 300 200 100 0 referencia OGfű1 OGfű2 Fejlődő gázmennyiség (ml) 2005. 5. 27. 19:00 2005. 5. 28. 8:00 2005. 5. 28. 14:00 2005. 5. 29. 21:30 2005. 5. 30. 22:00 2005. 5. 31. 21:40 2005. 6. 1. 18:10 2005. 6. 2. 20:15 2005. 6. 3. 19:09 2005. 6. 5. 19:00 2005. 6. 9. 17:20 2005. 6. 14. 9:00 2005. 6. 20. 10:00 2005. 6. 28. 10:00
Az energiafűből keletkezett biogázmennyiség [ml] 700 600 500 400 referencia OGfű1 OGfű2 300 200 100 0 2005. 5. 23. 0:00 2005. 5. 28. 0:00 2005. 6. 2. 0:00 2005. 6. 7. 0:00 2005. 6. 12. 0:00 2005. 6. 17. 0:00 2005. 6. 22. 0:00 2005. 6. 27. 0:00 2005. 7. 2. 0:00
Komposztból keletkezett biogázmennyiség [ml] 800 700 600 500 vak vak MV komp1 MV komp2 400 300 200 100 0 2005.04.13 0:00 2005.04.18 0:00 2005.04.23 0:00 2005.04.28 0:00 2005.05.03 0:00 2005.05.08 0:00 2005.05.13 0:00 2005.05.18 0:00 2005.05.23 0:00
Termelt biogáz-mennyiség [ml] 140 120 120 110 100 95 100 arundo1 0 310 40 50 80 60 80 70 75 60 arundo2 0 310 40 50 nyár1 0 310 40 50 nyár2 0 190 0 0 fűz1 0 270 5 0 fűz2 0 290 20 0 Mischantus1 0 275 125 - Mischantus2 0 270 150-40 20 0 30 30 30 20 20 20 20 10 10 0 0 0 0 0 2006.03.13. 1 2 IX.Biomssza 3 és I. Ökoenergetikai 4 5
C,N 50 45 40 43,09 43,23 44,41 43,99 35 30 25 20 C N% C% 15 10 5 0 1,366 1,419 0,682 0,792 Anundo Anundo Mischantus Mischantus
TS % 60 50 51 51 40 30 34,2 34,2 31 31 39 39 30,4 30,8 m inta [g] TS [%] 20 18 18 19,4 19,4 15,2 15,2 10 0 AnundoMB1 AnundoMB2 Nyár1 Nyár2 Fűz1 Fűz2 Mischantus1 Mischantus2
A baktériumok szaporodása
A baktériumok szaporodása
A hőmérséklet hatása az elérhető gázhozamra Relatív gázhozam % 130 100 50 0 0 10 20 30 40 50 60 Rothasztótér hömérséklet C
A gázhozam alakulása N/C arány függvényében Kigázosodott szánhnyad % 100 80 60 40 0,04 0,06 0,08 0,1 0,15 0,2 0,3 N / C arány
Gázfejlődés a rothasztási idő és hőmérséklet függvényében Fejlödött gáz (l/kgszerv.anyag) 800 700 600 500 400 300 200 30 C 25 C 20 C 15 C 10 C 100 0 0 10 20 30 40 50 60 Rothasztási idö (nap) 70 80 90
A biogáz-termel termelés s az egyetlen olyan lehetőség, mely szerves anyagok biológiai úton törtt rténő lebontásával állít t elő energiahordozót!
Vizsgálati eredmények irodalmi adatok alapján Biogázkihozatal különféle hulladékokból Hulladékfajta Zöld növények Piaci hulladék Zsírleválasztó hulladéka Burgonyacefre Repcezúzalék Étkezési maradék Biogázkihozatal (l/kg) száraz anyag 500-600 550-600 600-1000 400-700 400-900 800-1000 CH 4 százalék 55-60 55-65 70-75 60-65 65-70 60-65
A legfontosabb metántartalmú gázok egyes tulajdonságai Jellemző CH 4 és egyéb szénvegyületek CO 2 N Egyéb gázok Fűtőérték Sűrüség (15 0 C) Robbanási határkoncentráció CO 2 -kibocsátás Oktánszám M.e. MJ/N m 3 kg/m 3 kg/kg 5-15 2,8 120-130 % % % % % Földgáz 94-98 0,0-3 0,3-4 0,0-0,2 32-40* 0,8-0,9 Biogáz 50-70 27-42 0-1 0-3 18-25 1,10-1,15 2,5 105-120 Deponiagáz 45-55 30-35 15-25 0-3 15-17 1,15-1,20 9-23 n.a. n.a.
Biogáz néhány további jellemzője 1t kommunális hulladékból a száraz szerves anyagot figyelembe véve 470 m 3 biogáz keletkezik, melynek 45 %-a CO 2 és 55%-a CH 4. 1 kg hígtrágyából naponta 0,25 m 3, 1 kg szerves anyagból pedig 0,4 m 3 biogáz nyerhető. 1 m 3 biogáz 0,5 kg tüzelőolajjal egyenértékű. 1 t hulladékból 6-35 m 3 biogáz keletkezik.
Szerves anyag megnevezése sertéstrágya szarvasmarha trágya baromfitrágya lótrágya birkatrágya istállótrágya búzaszalma kukoricaszalma repceszalma rizsszalma len kender Gázhozam l/kg szerves sz.a.-ra 340-550 90-310 310-620 200-300 90-310 175-280 200-300 380-460 200 170-280 360 360
Szerves anyag megnevezése fű nád lóhere zöldségmaradványok burgonyaszár cukorrépalevél napraforgólevél mezőgazdasági hulladékok növényi magvak földimogyoróhéj lomb vizijácintok algák csatornaiszap Gázhozam l/kg szerves sz.a.-ra 280-550 170 430-490 330-360 280-490 400-500 300 310-430 620 365 210-290 375 420-500 310-740
A biogáz-termel termeléshez hazánkban potenciálisan rendelkezésre álló biomasszaféles leségek Anyagféles leség Állati trágya Kommunális biohulladék Kommunális szennyvíz z iszap Vágóhídi hulladék Mennyiség (t) 31 millió 2,5 millió 200 ezer 400 ezer Biogáz (m 3 /év) 1,4 Mrd 1,2 Mrd 80 millió 50 millió Összesen 34,1 millió 2,73 Mrd
A schönkircheni biogáz-berendezés nyersanyagbázisa A nyersanyag megnevezés Saját termelésből származó zöldségfélék (sárgarépa, gyökér, burgonya, hagyma) Környező mezőgazdasági vállalkozóktól átvett zöldségfélék Szarvasmarha trágya Mennyisége (t/év) 4000 1000-2000 500 Vegyes konzervgyári hulladék (Inzersdorfer) 5000
A fermentor-tartály keverőberendezésének szerkezete
A biogázberendez zberendezések ikertermékének hasznosítási si lehetőségei energetikai ültetvényeken
Fás szárú energiaültetvények és betakarításuk
Egyéb b biomassza típusok t energetikai célra törtt rténő termelée
Szerves trágyaként Nagy tápanyagtartalom t (N:P 2 O 5 :K 2 O = 3:1:0,3 ; C/N = 10:1-15:1 15:1 istáll llótrágya 20-40:1) Gabona tápanyagigt panyagigénye nye 1,2:1:1,5; burgonya 1:1:1,8 Humuszképz pző tulajdonság Nagy víztartalomv (az állattenyésztő telepek hígtrágyájának átlagos tápanyag t tartalma: 0,3 kg/m 3 N; 0,1kg/m 3 P 2 O 5 ; 0,26 kg/m 3 K 2 O
Életképes technológia Következtetés Jövőbeni szerepe ígéretes A lehetőség megismertetése a döntéshozókkal elengedhetetlen Más technológiai iparággal (szűrés) való együttműködés szükségessége Leválasztott gázok ipari hasznosítása célszerű
Köszönöm m megtisztelő figyelmüket! Nyugat-Magyarorsz Magyarországi gi Egyetem EMK-EMKI EMKI Energetikai Tanszék olahg@emk.nyme.hu