MEGÚJULÓ MEZŐGAZDASÁG

MEGÚJULÓ MEZŐGAZDASÁG

MEGÚJULÓ MEZŐGAZDASÁG TANULMÁNYOK A ZÖLDENERGIA TERMELÉSÉRŐL ÉS HASZNOSÍTÁSÁRÓL GAZDÁLKODÓKNAK MAGYAR KATOLIKUS RÁDIÓ 2008

A könyv megjelenését támogatta: Szerkesztette Chlepkó Tamás Szakmailag ellenőrizte Kálmán András Borítóterv Kisantal Tibor Tipográfia Katulic László Tördelés Zimler Tamás Magyar Katolikus Rádió Zrt., 2008 ISBN 978-963-06-4971-1 Magyar Katolikus Rádió 1062 Budapest, Délibáb u. 15 17. Telefon: +36 1 255 3333 www.katolikusradio.hu Nyomda

TARTALOMJEGYZÉK Üdvözlet az olvasónak!... 13 Előszó... 15 1. HAZAI ÉS NEMZETKÖZI TRENDEK A MEGÚJULÓ ENERGIAFORRÁSOK TERÜLETÉN CHLEPKÓ TAMÁS TAKÁCS SÁNDOR A megújuló energiák alkalmazásának hazai és nemzetközi trendjei... 18 A megújuló energiaforrások alkalmazásának technológiái... 23 Hazai és nemzetközi szabályozási és támogatási környezet... 33 Irodalom... 49 2. A BIOGÁZ ELŐÁLLÍTÁSA ÉS FELHASZNÁLÁSA KŐRÖSI VIKTOR A biogázról általában... 52 A biogázüzemben feldolgozható alapanyagok... 56 A biogázgyártás technológiái... 60 A biogázüzemben képződő fő- és melléktermékek felhasználási lehetőségei... 67 A biogáz-előállítás és -felhasználás bemutatása egy gyakorlati példán keresztül... 70 A biogázüzemek létesítésére, működtetésére, a biogáz felhasználására vonatkozó jogszabályok jegyzéke... 78 Irodalom... 80 3. A BIOETANOL ELŐÁLLÍTÁSA ÉS FELHASZNÁLÁSA KISS ISTVÁN MLINARICS EDINA Mi a bioetanol, mire lehet felhasználni?... 82 A bioetanol története... 84 A bioetanol-gyártás alapanyagai... 85 A bioetanol-előállítás mikrobiális háttere... 87 A bioetanol-előállítás technológiája... 90 Kapcsolódás más alternatív energiaforrásokhoz... 95 5

Összehasonlítás más biomassza-alapú energiaforrásokkal... 97 Bioüzemanyagok és az azokkal szemben támasztott kívánalmak... 100 Társadalmi, politikai megítélés vélemények, ellenvélemények... 101 Törvényi szabályozás, rendeletek... 103 Irodalom... 104 4. A BIODÍZEL ELŐÁLLÍTÁSA ÉS FELHASZNÁLÁSA MAGYAR BALÁZS DRASKOVITS PÁL A biodízel jellemzése; helye a megújuló energiák között... 106 A biodízel előállításának elvei és lehetőségei... 112 A biodízel alkalmazásának előnyei... 117 A biodízel alkalmazásának eddigi tapasztalatai... 118 A biodízel hazai bevezetésének állapota... 122 Biodízelgyártás Magyarországon... 126 Irodalom... 130 5. BIOBRIKETT, PELLET ÉS APRÍTÉK ELŐÁLLÍTÁSA ÉS FELHASZNÁLÁSA CHLEPKÓ TAMÁS KŐSZEGI TÍMEA A szilárd bio-tüzelőanyagok fajtái... 132 Bio-tüzelőanyagok előállítása a gazdaságban... 137 A bio-tüzelőanyagok felhasználása a gazdaságban... 147 Gazdaságossági szempontok... 156 Vonatkozó szabályozás... 164 Irodalom... 165 6. ENERGIANÖVÉNYEK TERMESZTÉSE, TERMŐHELYI ALKALMASSÁG, FELHASZNÁLHATÓSÁG BLASKÓ LAJOS Az energianövény-termesztés általános kérdései... 167 Fás szárú energetikai ültetvények... 178 Évelő lágy szárú növények... 186 Egyéves, lágy szárú növények... 195 Irodalom... 206 6

7. TECHNOLÓGIÁK KAPCSOLÓDÁSI LEHETŐSÉGEINEK BEMUTATÁSA CSŐKE BARNABÁS BOKÁNYI LJUDMILLA A biogáz melléktermékek komposztálása, talajpótlás biztosítása... 208 Biogáz előállítása melléktermékekből... 217 A komposztálás energetikai alkalmazása biogáz előállításához (3A technológia)... 220 Decentralizált energiatermelés biomassza felhasználásával... 222 Irodalom... 229 8. KIEGÉSZÍTŐ MEGÚJULÓENERGIA-RENDSZEREK SIMON GÁBOR NAGY JÓZSEF A napenergiáról általában... 231 A szélenergiáról általában... 237 A geotermikus energiáról általában... 248 Inernetes források... 255 ÁBRÁK JEGYZÉKE 1.1. ábra. A biomassza energetikai hasznosításának folyamatai... 24 1.2. ábra. A víz energetikai hasznosításának folyamatai... 28 1.3. ábra. A földhő energetikai hasznosításának folyamatai... 28 1.4. ábra. A napsugárzás energetikai hasznosításának folyamatai... 29 1.5. ábra. A szél energetikai hasznosításának folyamatai... 31 2.1. ábra. Az egy főre jutó biogáztermelés Magyarországhoz viszonyítva... 55 2.2. ábra. A biogáz keletkezésének biológiai háttere... 60 2.3. ábra. A biogázüzem általános felépítése... 61 2.4. ábra. Anyag- és energiaáramok a biogázüzemben... 62 7

3.1. ábra. A β-d-glükopiranóz szerkezeti képe... 86 3.2. ábra. Egy diszacharid (β-maltóz) szerkezeti képlete... 86 3.3. ábra. A cellulóz szerkezete... 87 3.4. ábra. A keményítőalapú etanol-előállítás technológiai vázlata... 93 3.5. ábra. A bioetanol-gyártás lehetséges kapcsolatai más iparágakkal... 97 4.1. ábra. Azonos tömegű, különböző növényi magokból kinyerhető nyers növényi olaj mennyisége... 112 4.2. ábra. Különböző növényfajok esetén a hektáronként kinyerhető nyers növényi olaj mennyisége... 113 4.3. ábra. A biodízel előállításának folyamata... 115 4.4. ábra. A repceolaj tonnánkénti ára Németországban 2006. január és 2007. november között... 121 5.1. ábra. A biomassza energetikai hasznosításának lehetséges útjai... 135 7.1. ábra. A forgatásos prizma szelvénye... 213 7.2. ábra. Az agitált ágyas komposztálási rendszer területi elrendezése... 214 7.3. ábra. A levegőztetett prizmás (statikus ágyas) komposztálási rendszer... 217 7.4. ábra. A biogáztermelés és az energianövénytermesztés kapcsolódása... 217 7.5. ábra. Biodízel előállítása és melléktermékeinek hasznosítása... 218 7.6. ábra. Fapellet és fabrikett hulladékainak hasznosítása biogáz és biotrágya előállítására... 219 7.7. ábra. A bioetanol és a biogáz előállítási technológiáinak kapcsolódási pontjai... 219 7.8. ábra. A Herhof-féle kombinált technológia... 221 8

7.9. ábra. A 3A (aerob anaerob aerob) biogáz és biotrágya, valamint a fapellet, fabrikett, bioetanol és biodízel előállításának technológiai kapcsolódása... 222 8.1. ábra. A hőszivattyú működésének körfolyamata... 253 TÁBLÁZATOK JEGYZÉKE 1.1. táblázat. A megújuló energiaforrások 2005. évi részesedése a belföldi fogyasztásban, az EU-25 országaiban... 34 1.2. táblázat. A megújuló villamos energia aránya az Európai Unió tagországaiban, 2005-ben.. 36 1.3. táblázat. Az egyes tagországok által 2020-ra vállalt értékek a megújuló energiaforrások felhasználásának arányára... 39 1.4. táblázat. Magyarország célértékei a megújuló energiaforrások egyes területein... 41 2.1. táblázat. Biogáztermelésre alkalmas nyersanyagforrások csoportosítása... 57 2.2. táblázat. Biogáztermelésre alkalmas nyersanyag-források beltartalmi értékei... 58 2.3. táblázat. Anyagcsoportok biogázhozama és metántartalma... 59 2.4. táblázat. A biogáz és a földgáz energiaértékének összehasonlítása... 63 2.5. táblázat. Biogáz-technológiák csoportosítása a nyersanyag szárazanyag-tartalma szerint 64 2.6. táblázat. Biogáz-technológiák csoportosítása az erjesztés során alkalmazott hőmérséklet szerint... 65 2.7. táblázat. A példában szereplő alapanyagokból termelhető biogáz és villamos energia mennyiségének meghatározása... 72 2.8. táblázat. A biogázüzem költség- és jövedelemviszonyai... 73 9

3.1. táblázat. Bioetanol-előállításra alkalmazott alaptechnológia... 90 4.1. táblázat. A biodízel magyarországi követelményei (MSZ/T 2056 sz. szabvány)... 107 4.2. táblázat. A fosszilis és a biodízel néhány paraméterének összehasonlítása... 108 4.3. táblázat. Az Európai Unió célkitűzése a bioüzemanyagok kívánatos felhasználásáról... 109 4.4. táblázat. A repce vetési és betakarítási adatai az utóbbi években... 110 4.5. táblázat. A napraforgó vetési és betakarítási adatai az utóbbi években... 111 4.6. táblázat. A biodízel termelése és fogyasztása Németországban... 118 4.7. táblázat. A németországi üzemanyag-felhasználás és előrejelzés 2025-ig (M t)... 119 4.8. táblázat. Bioüzemanyag-felhasználás az EU néhány tagországában 2003 2005 között.. 120 4.9. táblázat. A növényi olajokból nyerhető metilészterek energiamérlege... 123 4.10. táblázat. A hazai biodízel-előállítás tervezhető költségeinek és költségcsökkentő tételeinek változásai 2006 és 2008 között... 123 4.11. táblázat. A cukorrépa vetési és betakarítási adatai az utóbbi években... 124 4.12. táblázat. Az ugaron hagyott területek alakulása az utóbbi években... 125 4.13. táblázat. Hazai biodízelgyártó üzemek... 127 4.14. táblázat. Hazai tervezett biodízelüzemek, illetve -alapanyagot préselő üzemek... 128 5.1. táblázat. A szilárd bio-tüzelőanyagok felhasználási lehetőségei fogyasztói csoportonként... 137 5.2. táblázat. A jelentősebb mezőgazdasági kultúrák melléktermékeinek területi egységre vetített mennyisége és a főtermékhez viszonyított aránya (2002-es adatok)... 140 10

5.3. táblázat. Várható termés- és energiahozamok... 141 5.4. táblázat. Néhány erdészeti és mezőgazdasági melléktermék jellemzői... 144 5.5. táblázat. A biomassza tüzeléstechnikai jellemzői... 149 5.6. táblázat. Különböző alapanyagból készült brikettek fizikai jellemzői... 150 5.7. táblázat. A beruházási költség és a hatásfok változása a kazán teljesítményének függvényében... 160 5.8. táblázat. Adatok a kis teljesítményű fűtőművek üzemeltetési költségeinek becsléséhez.. 161 5.9. táblázat. A működési költség és a kazánteljesítmény összefüggése... 163 6.1. táblázat. Fás szárú ültetvények ökonómiai értékelésnek eredményei... 172 6.2. táblázat. Lágy szárú ültetvények ökonómiai értékelésének eredményei... 173 6.3. táblázat. Egyéves lágy szárú ültetvények ökonómiai értékelésének eredményei... 174 7.1. táblázat. Néhány biohulladék C/N aránya... 210 7.2. táblázat. A biomassza-eredetű energiahordozó-termelés energiaoutputinput jellemzői... 224 7.3. táblázat. A biomassza energiaátalakítási technológiáinak becsült létesítési és üzemeltetési költségei... 226 7.4. táblázat. Fűtésre való alkalmazás lehetőségei és berendezései... 228 7.5. táblázat. A biomassza energetikai célú hasznosításának lehetőségeit az előállított energiahordozó halmazállapota szerint célszerű csoportosítani... 229 11

12

ÜDVÖZLET AZ OLVASÓNAK! Nagy örömmel és reményteli izgalommal ajánlom szíves figyelmükbe legújabb kiadványunkat, amelyet a Tertia Kiadóval bocsátunk útjára. Rendhagyó vállalkozásnak tekinthetik kötetünk megjelenését mindazok, akik még kevéssé ismerik a Magyar Katolikus Rádió műsorait. Hűséges hallgatóink azonban jól tudják, hogy műsorkínálatunkban a tájékozódás gazdag lehetőségeit kínáljuk immár ötödik esztendeje: a közélet hírei, eseményei mellett a gazdaság, a kultúra, a gyermek- és felnőttirodalom, a zene, az ismeretterjesztő programok és az igényes szórakoztatás műfajai együttesen alkotják azt a közszolgálati műsorfolyamot, amelyet a 810 és az 1341 khz-es középhullámú frekvencián, valamint interneten (www.katolikusradio.hu) a határainkon túl élő magyarok is szívesen hallgatnak. Rádiónk 2004 pünkösdje óta napi huszonnégy órás programjával, igazságkereső és mértéktartó hangjával, a közszolgálati rádiózás legnemesebb hagyományait tovább éltetve szólítja meg hallgatóságát. Rádiónkban természetes, magától értetődő módon szerepelnek tehát az agrárvilág és a gazdaság szereplői éppen úgy, mint a fogyasztók, a felhasználók, vagyis mi mindnyájan, akik szeretnénk takarékosan, keresztény szemléletünkből adódóan önkorlátozóan és mások iránt szolidárisan élni. És természetesen gyarapodni, gyermekeinknek biztonságot és műveltséget adni, teremtett világunkat otthonossá tenni. Műsorainkban közösen keressük a jó megoldásokat környezetünk, gazdaságunk s így világunk gondjaira is. Ennek a tö- 13

rekvésnek egyik számunkra nagyon fontos dokumentuma ez a kötet, amelyet rangos tudományos műhelyek szakértői jegyeznek. S ez a könyv az alapja annak a rádióműsor-sorozatnak is, amelyet 2008 őszétől figyelembe véve az olvasók visszajelzéseit is az eddigieknél hangsúlyosabban szentelhetünk a megújuló energia témájának. Miközben köszönetet mondunk a tanulmányok szerzőinek, a kiadó munkatársainak és a kötet megjelenését támogató Nemzeti Kutatási és Technológiai Hivatalnak, kérjük kedves olvasóinkat, tiszteljenek meg bennünket véleményükkel. Műsorainkat szeretnénk az Önök témajavaslataival is gazdagítani. Érdeklődéssel várjuk leveleiket, telefonhívásaikat, üzeneteiket. Levélcímünk: Magyar Katolikus Rádió, 1062 Bp. Délibáb u. 15 17. Üzenetrögzítős telefonszámunk: 06-1-255-3333, SMS-számunk: 06-30-250-3333. Kérjük, kövessék nyomon műsorainkat és a hozzájuk kacsolódó háttérinformációkat rádiónk honlapján is. Figyelmüket valamennyi munkatársam nevében köszönöm: Juhász Judit vezérigazgató-helyettes 14

ELŐSZÓ Az európai egyesülési folyamat elmúlt ötven éve során többször változott a mezőgazdaságra osztott szerep, ami a kilencvenes évektől hazánkban is érezteti hatását. Az Európai Unió és elődjei által megfogalmazott agrárpolitika a kor gazdasági és társadalmi helyzetéhez idomulva az ötvenes és hatvanas években még a lakosság biztonságos élelmiszer-ellátását tűzte ki célul. Később, a nyolcvanas évektől, amikor az élelmiszer-túltermelés és következésképpen az agrárium jövedelmezőségének romlása miatt a vidéki térségek gazdasági és lakosságmegtartó ereje csökkent, az agrárpolitika mellett megjelent és fokozatosan előtérbe került a vidékfejlesztési politika. Egészen a legutóbbi évekig az élelmiszer-túltermelés okozta problémák megoldása volt a cél, leginkább az agrártermelés sokszínűsítésével, vagy a bevált kifejezéssel élve, diverzifikációjával, a művelésbe vont földek területének és az agrártermelők számának csökkentésével. Ennek a folyamatnak egyik újabb eszköze, a mezőgazdasági termékek energetikai hasznosítása a kilencvenes évek közepe óta terjed, amelynek egyre nagyobb lendületét a hagyományos energiaforrások beszűkülése és azok árának gyorsuló növekedése okozza. A biomassza 1 energetikai hasznosítása kiválóan szolgálja az agrártermelés jövedelmezőségének javítá- 1 A biomassza kifejezés alatt manapság az energetikailag hasznosítható, leginkább a mező- és erdőgazdálkodás, valamint ezek termékeinek feldolgozása során termelődő növényeket, terméseket, melléktermékeket, növényi és állati hulladékokat értjük. 15

sát és a termelés diverzifikációját, mivel új fizetőképes piacot jelent egyrészt a hagyományos agrártermékek és melléktermékek számára, másrészt pedig az újfajta felhasználásnak megfelelő új technológiák és fajok bevezetését hozza a termelésbe. Ennek megfelelően manapság a biomassza egyre nagyobb arányú energetikai célú felhasználásának lehetünk tanúi, amellyel a mai kor embere az agrárgazdasági szempontokon túl a környezetvédelem és az energiaimport-függőség aktuális kihívásaira próbál megoldást találni. A mezőgazdasági termelés egyre nagyobb mérvű átállása az élelmiszer-alapanyag előállításáról az energetikai alapanyag előállítására azonban mára világviszonylatban az élelmiszerek drágulásához és egyes körzetekben élelmiszerhiányhoz vezetett. Ezért nagyon fontos, hogy a termelők ismerjék a biomassza energetikai hasznosításának különböző módjait, alapanyagigényét, gazdasági összefüggéseit, és megfelelő hosszú távú döntést hozzanak, saját érdekükben is. A fentiek, valamint az agrárvállalkozók érthető tájékozatlansága a viszonylag új lehetőségekről indították a könyv szerzőit arra, hogy a biomassza energetikai hasznosítását az alapanyag előállításától kezdve a különböző átalakítási technológiákig, a támogatási és jogi háttér bemutatásával közérthető formában összefoglaló tanulmánykötet összeállítására vállalkozzanak. Chlepkó Tamás szerkesztő 16