Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Kar Gázmérnöki Intézeti Tanszék A biogáz hasznosítása villamosenergia termelés, földgázhálózati betáplálás és hajtóanyag célú hasznosítás Előadó: Dr. Szunyog István okl. gázmérnök, egyetemi adjunktus FARMAGAS Szakmai Továbbképzési Konferencia Kecskemét, 2010. szeptember 23.
Bevezetés 1. rész
Tények 2007-ben az Európai Unió primer energia fogyasztásának mindössze 0,34%-át tette ki a biogázból megtermelt energia (247,1 PJ). Ugyanez az energiamennyiség az Európai Unió teljes éves földgázfogyasztásának 1,6%-át jelenti. Az Európai Unióban és Magyarországon a biogáz jelenleg nem lehet alternatívája sem a fosszilis primer energiahordozóknak, sem a földgáznak. 2007-ben Magyarországon 0,85 PJ volt a megtermelt biogáz mennyisége. Ekkor az uniós átlagnak 7,9 %-át sikerült elérnünk. A 0,85 PJ megtermelt biogáz mennyiség Magyarország teljes éves primer energia felhasználásnak a 0,082%-át, a teljes éves földgázfelhasználásnak pedig, a 0,204%-át tette ki 2007-ben. 3
Fogalmak tisztázása Biogáz Szénhidrát-, illetve cellulóz- tartalmú, valamint fehérjéket és zsírokat tartalmazó szerves hulladékok anaerob szervezetek hatására végbemenő bomlásának gáznemű, rendszerint éghető terméke, amely ammónia, kén-hidrogén, szénmonoxid és szén-dioxid mellett legnagyobbrészt metánból áll. Biometán vagy bioföldgáz Földgáz minőségűre tisztított biogáz. Bio-CNG Bio- Compressed Natural Gas a biogáz tisztításával és komprimálásával előállított, üzemanyag minőségű éghető gáz. 4
Biogázok jellemzői decentralizált energiaforrások, a földgáznál jelentősen kisebb az energiatartalmuk, összetételük nem felel meg a közszolgáltatású földgázokénak, jelentős mennyiségben tartalmazhatnak inert komponenseket (N 2, CO 2 ), a depóniagázokban kis mennyiségben oxigén is előfordulhat (kockázati faktor), kis mennyiségben tartalmaznak egyéb, általában nem kívánatos komponenseket (H 2 S, NH 3, halogén vegyületek, sziloxánok, stb.) összetételük és a képződés mennyisége időben változó lehet, atmoszférikushoz közli, kis nyomáson képződnek. 5
A biogáz felhasználási lehetőségei BIOGÁZ kéntelenítés gázfeldolgozás átalakítás komprimálás kazán CHP üzemanyag-cella tartályban tárolás szagosítás hő hő villamos hálózatra hő villamos hálózatra üzemanyag gázhálózatba 6
Tisztítási igény A biogáz tisztítási igénye a következő felhasználási sorrend szerint fokozódik: eltüzelés kazánban (H 2 S leválasztása, vízmentesítés), eltüzelés gázmotorban vagy mikroturbinában (H 2 S és sziloxánok leválasztása, vízmentesítés), felhasználás tüzelőanyag-cellában (H 2 S, halogének, sziloxánok és CO 2 leválasztása, vízmentesítés), betáplálás a földgázhálózatba (H 2 S, halogének, sziloxánok, CO 2 és NH 3 leválasztása, vízmentesítés), vagy gépjármű üzemanyagként történő felhasználás. 7
Potenciális veszélyforrások Termék Forrás Veszélyes összetevő Veszély az életvédelem területén Veszély a szállítás, elsztás és felhasználás területén Ellenintézkedés Erjesztőkből (biogáz fermentorokból) Sziloxánok Szilícium-dioxid képződés eltüzeléskor Biológiai anyagok Biológiai kórokozók jelenléte Biokorrózió a gázhálózatokban Eltávolításuk a biogázból A szubsztrátum higienizálása; Hosszabb tartózkodási idő a fermentorban; Mikroorganizmusok leválasztása szűrővel (<1 µm) Ammónia Mérgező Korrozív Leválasztás a biogázból Halogénezett szénhidrogének Elégetéskor dioxionok és furánok képződése Korrozív Az ismert halocarbonok kizárása az alapanyag forrásokból Biogáz Halogénezett szénhidrogének Elégetéskor dioxionok és furánok képződése Korrozív Az ismert halocarbonok kizárása az alapanyag forrásokból Szeméttelepi gázok Biológiai anyagok Biológiai kórokozók jelenléte Biokorrózió a gázhálózatokban Mikroorganizmusok leválasztása szűrővel (<1 µm) Sziloxánok Szilícium-dioxid képződés eltüzeléskor Eltávolításuk a biogázból Ammónia Mérgező Korrozív Leválasztás a biogázból Poliaromás szénhidrogének (PAHs) Mérgező, karcionogén rákkeltő anyagok Kihat a műanyag és elsztomer anyagokra; elégetéskor kormoz Állandó figyelés és leválasztás Hidrogénben gazdag gázok Szintézisgáz (biomasszából) Poliaromás szénhidrogének (PAHs) Mérgező, karcionogén rákkeltő anyagok Kihat a műanyag és elsztomer anyagokra; elégetéskor kormoz Állandó figyelés és leválasztás Szén-monoxid Mérgező Állandó figyelés és leválasztás Hidrogén Veszély az eltüzeléskori viselkedés megváltozása miatt Korrozív; biztonságtechnikai veszély gázkészülékeknél (lángterjedési sebesség); behatás ipari folyamatoknál Forrás: MARCOGAZ: Injection of Gases from Non-Conventional Sources into Gas Networks; WG-Biogas-06-18, Brussels, 2006. Gázminőség ellenőrzés 8
Veszély és kockázat (1) A tisztítatlan biogázok veszélyt jelenthetnek a gázvezetékekre, szerelvényekre és tüzelőberendezésekre: CO 2 : csökkenti az égéshőt, rontja a gyulladási paramétereket, elősegíti a korróziót, vízzel szénsavat képez; N 2 : csökkenti az égéshőt, rontja a gyulladási paramétereket; H 2 : lángterjedési sebessége miatt kockázat a tüzelőberendezésekben; O 2 : nedves környezetben korrozív; H 2 S: korróziót okoz, SO 2 emisszió elégetéskor, az égéstermék víztartalmával kénessavat alkot; NH 3 : rontja a gyulladási paramétereket; NO x emisszió eltüzeléskor, az égéstermék víztartalmával ammóniumiont és hidroxidiont képez; 9
Veszély és kockázat (2) A tisztítatlan biogázok veszélyt jelenthetnek a gázvezetékekre, szerelvényekre és tüzelőberendezésekre: CO: erős vérméreg, erős redukáló hatású; Halogénelemek (Cl és F ): fémekkel sószerű vegyületekké egyesülnek, az égéstermék víztartalmával savat képeznek; BTX: erős korrózió műanyag vezetékekben és berendezésekben; Sziloxánok: elősegíti a gázmotorok és gázturbinák intenzív kopását; H 2 O: elősegíti a korróziót, fagyveszélyes; Por: eltömíti a fúvókákat; Szerves mikroorganizmusok: biokorróziót okozhatnak; PAHs: mérgező, rákkeltő anyagok, károsítják a PE vezetékeket, elégetésükkor korom képződik. 10
DE ne felejtsük el: Megújuló energia termelhető belőlük! Tárolhatóak! Sokféle alapanyagból előállíthatók! Akár földgáz minőségűre tisztíthatók! Törvényi kötelezettség vonatkozik a megfelelő minőségű biogázok földgázhálózati betáplálásának engedélyezésére! A vezetékek, szerelvények és tüzelőberendezések helyes anyag-megválasztásával a káros hatások kiküszöbölhetők! Bizonyos minőség mellett földgázra beszabályozott berendezésekben is eltüzelhetők! 11
Villamosenergia termelés 2. rész
A zöldáram kötelező átvétele Magyarországon 389/2007. (XII.23.) Korm. rendelet Szabályozza a hulladékokból nyert energiából termelt, a kapcsoltan termelt és a megújuló energiák felhasználásával termelt áram kötelező átvételi árát. Szigorú követelmény: a gázmotoros egységek éves energetikai hatásfoka min. 75% kell legyen. Nem tesz különbséget sem az üzemek méretében, sem az alapanyagok tekintetében. energiagazdálkodási célokat szolgál nem kedvez a kisebb üzemek létrehozásának 13
A zöldáram kötelező átvétele Németországban Jóval differenciáltabb megoldás a hazai szabályozásnál. Megkülönbözteti a mezőgazdasági, a szennyvíztelepi és a hulladéklerakó telepeken keletkező biogázokat ez az átvételi árban is érvényesül. Négy kategória az üzemek teljesítményének függvényében legnagyobb támogatás az új építésű, legkisebb teljesítményű üzemeknek. Az átvételi ár 20 évig kötelező, évente 1,5 %-al csökken. Felár fizetendő ha a biogáz energianövényekből, vagy állati ürülék és energianövény keverékéből származik. Ha kombinált áram- és hőtermelés valósul meg + 2 c kwh-ként. Ha új, innovatív technológia kerül alkalmazásra (tüzelőanyag cella, gázturbina, Stirling-motor, stb.) újabb + 2 c kwh-ként. 70 kw el teljesítménynél kisebb üzemek esetén további támogatás pályázható az építésre. 14
Kapcsolt hő- és áramtermelés CHP (Combined Heat and Power) BHKW (BlockHeizKraftWerk) Alapvetően elektromos áram termelésére és a keletkező hulladékhő hasznosítására alkalmasak. Fő elemei: gázmotor (gáz-ottómotor, gyújtósugaras motor (dízelmotor)) generátor (aszinkron- és szinkrongenerátorok) hőcserélő (égéstermék hőcserélő, kenőolajhűtés, motorhűtés, generátor vízhűtése) segédberendezések (szabályozók, katalizátor, zajcsillapító, motorkenőolaj ellátó rendszer) Fontos energetikai jellemző: az elektromos hatásfok! (az elektromos teljesítmény és a névleges hőterhelés aránya) 15
Gázturbinás CHP egységek A CHP egységekben energia-átalakítóként a gázmotor helyett gázturbina is alkalmazható A gázturbina fő szerkezeti elemei: a kompresszor az égőtér és a turbina Működése: 1. ütem: a kompresszor környezeti levegőt szív be 2. ütem: azt komprimálja (<10 MW <20 bar végnyomás) 3. ütem: ezt az égőkamrába vezetik, gázt kevernek hozzá, és közel állandó nyomáson elégetik. Az égéstermék hőmérséklete > 1000 o C. A hőmérsékletnövekedés hatására az égéstermék térfogata és áramlási sebessége megnő. 4. ütem: Az égéstermék a turbinában a környezeti nyomásra expandál, az égésterméket a környezetbe vezetjük. A forró füstgázok turbinában való expanziója során a gép tengelyén lényegesen több energia vehető le, mint amennyit a kompresszor a levegő komprimálásához igényel. 16
Tüzelőanyagcellás kapcsolt hő- és áramtermelés A tüzelőanyagcellák az áramot közvetlenül, elektrokémiai folyamatok révén állítják elő, ezért elektromos hatásfokuk nagyobb, mint egyéb CHP berendezéseké. A tüzelőanyagcella működése a víz elektrolízisének fordítottja: elektrolízis: O + áram H O tüzelőanyagcella: H2 2 + H 2 2 + O H O + áram A tüzelőanyagcella üzeméhez hidrogénre van szükségünk, mely legegyszerűbben a földgázból nyerhető. A tüzelőanyagcellák két elektrokémiailag aktív cellából állnak: anódból (hidrogén) és katódból (oxigén). Az anód és katód között elektrolit található, mely csak az ionokat engedi át, így az ionok számára vezetőként, az elektronok számára pedig szigetelőként viselkedik. 17
Földgázhálózati betáplálás 3. rész
Probléma felvetés 2008. évi földgázellátási törvény és végrehajtási rendelete értelmében biogáz betáplálás jogi kötelezettség a részletes jogi szabályozás a mai napig hiányzik kérdéses, illetve túlbonyolított a hatósági szerep a biogáz üzemek és betáplálási pontok engedélyezésében és felügyeletében; valós biogáz betáplálási igények jelentek meg a hazai piacon; a betáplálás hazai átfogó műszaki szabályozása hiányzik; hiányzik a betáplálandó gáz minőségére (fő- és mellékösszetevők) vonatkozó részletes előírásrendszer (más európai országokban már van ilyen); európai szinten hiányzik a a biogázok le nem választott kísérőanyagainak hatásából adódó kockázatok elemzése; Magyarországon nincs múltja biogáz betáplálási projekteknek. 19
2008. évi XL. törvény a földgázellátásról 3. E törvény alkalmazásában: 26. Földgáz minőségű biogáz és biomasszából származó gázok, valamint egyéb gázfajták: olyan mesterségesen előállított gázok, amelyek külön jogszabályban meghatározott feltételek mellett, környezetvédelmi és műszaki-biztonsági szempontból megfelelő módon az együttműködő földgázrendszerbe juttathatók (szállíthatók, eloszthatók és tárolhatók), a földgázzal keverhetők, és ez a keverék a földgázrendszerbe juttatáskor megfelel a földgáz szabványban meghatározott minőségi követelményeknek. 33. Földgáztermelő: az a gazdálkodó szervezet [Polgári Törvénykönyv 685. c) pont], amely a Magyar Köztársaság területén földgázbányászati tevékenységet végez, vagy biogáz és biomasszából származó gázok, valamint egyéb gázfajták előállítását üzletszerűen végzi. 70. A bányászattal felszínre hozott földgázt, a földgáz minőségű biogáz és egyéb gázfajtákat előállító termelőknek a szállító- és az elosztóvezetékekhez történő csatlakozását kiemelten kell kezelni. A szállító- és az elosztóvezetékekhez való csatlakozás feltételeit, a betáplált gázok minőségi követelményeit, az átvételre és a mérésre vonatkozó előírásokat e törvény, valamint külön jogszabály rendelkezései határozzák meg. 132. Felhatalmazást kap a Kormány, hogy rendeletben állapítsa meg 9. a földgáz minőségű biogáz és egyéb gázfajták, valamint a bányászati tevékenységgel felszínre hozott földgáz együttműködő földgázrendszerhez történő csatlakozásának feltételeit, a betáplált gázok minőségi követelményeit, az 20 átvételére és a mérésére vonatkozó előírásokat,
19/2009. (I. 30.) Korm. rendelet a földgázellátásról szóló 2008. évi XL. törvény rendelkezéseinek végrehajtásáról 66. E rendelet alkalmazásában földgáznak minősül a GET 3. 26. pontjában leírt földgáz minőségű biogáz és biomasszából származó gázok, valamint egyéb, nem természetes úton előállított, éghető gázok és elegyeik. 71. (1) Részleges vagy teljes szigetüzem esetén a Hivatal engedélyezheti a megelőző gázévben forgalmazott földgáztól eltérő minőségű földgáz forgalmazását, ha az nem igényli a meglévő fűtőkészülékek átállítását. (2) A földgázelosztó köteles az elosztóvezetékbe betáplált eltérő minőségű földgáz felhasználói elszámolására módszert kialakítani és az üzletszabályzatában nyilvánossá tenni. (3) Az ÜKSZ-ben rögzíteni kell az eltérő földgázminőségnek a földgázkereskedők közötti elszámolási módszertanát és ügyrendjét. 72. A biogáz termelőre is a földgáztermelőre vonatkozó szabályokat kell megfelelően alkalmazni. 21
MSZ 1648: 2000 Gázcsoport 2H 2S Jellemzők Követelmények Wobbe-szám (1), MJ/m 3 (kwh/m 3 ) 45,66 54,76 (12,68 15,21) 36,29 41,58 (10,08 11,55) Névleges Wobbe-szám, MJ/m 3 (kwh/m 3 ) 50,72 (14,09) 39,11 (10,86) Felső hőérték, MJ/m 3 (kwh/m 3 ) 31,00 45,28 (8,61 12,58) Alsó hőérték, MJ/m 3 (kwh/m 3 ) 27,94 40,81 (7,76 11,34) A gázellátás távvezetéki regionális Oxigén tartalom, %(V/V) maximum 0,2 Vízgőz tartalom, g/m 3 maximum 0,17 1,0 Szénhidrogén harmatpont, o C, maximum 4 MPa-nál engedélyezési nyomásnál Nyomás a fogyasztóknál, (mbar) Kisnyomású rendszer névleges nyomás Növelt kisnyomású rendszer névleges nyomás 4 --- 18 33 25 75 100 85 --- 4 Jellemzők Összes illó kéntartalom, mg/m 3, legfeljebb Hidrogén-szulfid tartalom, mg/m 3, legfeljebb Szilárdanyag-tartalom, mg/m 3, legfeljebb Oxigéntartalom, tf%, legfeljebb Követelmények 100 A vizsgálati módszereket tartalmazó szabványok MSZ 989: 1985 2) MSZ ISO 6326-1: 1991 MSZ ISO 6326-2: 1991 2) MSZ ISO 6326-3: 1991 20 MSZ ISO 6326-2: 1991 2) 5 A szabvány 1. melléklete 0,2 MSZ ISO 6974-1 5: 2001 MSZ ISO 6974-6: 2003 22
Gázminőségi jellemzők Főösszetevők CH (metán, etán, ) Inert anyagok (szén-dioxid, nitrogén) Mellékösszetevők Éghetők (hidrogén, szén-monoxid) Egyéb (oxigén, hélium) Nyomösszetevők (ált. nem kívánatosak) Hidrogén-szulfid Merkaptánok Ammónia Por Stb. 23
Szennyezőanyagok sziloxánok, halogén elemek vegyületei, halogénezett szénhidrogének, aromás- és magasabb szénatomszámú szénhidrogének, mikroorganizmusok, BTX vegyületek, hidrogén-cianid, foszforhidrogén, ammónia hidrogén több, mint 200 féle kimutatható komponens! 24
Különböző forrásból származó földgázok és biogázok jellemzői Összetétel Metán (CH 4 ) C 2 + szénhidrogének Hidrogén (H 2 ) Szén-monoxid (CO) Szén-dioxid (CO 2 ) Nitrogén (N 2 ) Oxigén (O 2 ) Hidrogén-szulfid (H 2 S) Ammónia (NH 3 ) Összes klór (Cl - ) Összes fluor (F - ) Mértékegység mol% Földgáz Biogáz Biomassza kigázosítás északitengeri orosz holland magyar anaerob szemét- eltüzelés eltüzelés H H L S folyamatból telepi O 2 -vel levegővel 97,9 88,8 81,3 69,4 65,0 45,0 15,6 3,0 (86,8-88,8) (69-80) (50-80) (30-60) (0-18) (1-10) 1,2 8,3 3,5 8,6 5,8 (8,3-8,5) (0-5,8) (0-2) 1,5 22,0 20,0 (0-2) (0-2) (4-46) (10-25) 44,4 20,0 (13-70) (9-25) 0,1 1,8 1,0 16,7 34,8 37,5 12,2 7,0 (1,9-2,3) (14-17) (15-50) (15-40) (2-35) (7-16) 0,8 1,1 14,2 5,2 0,2 15,0 0,0 50,0 (0,9-1,1) (3-6) (0-5) (0-50) (0-7) < 0,01 < 0,01 1,0 (0-1) (0-10) Összesen: 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 mg/m 3-1,5 - - < 600 < 100 - - (0-5) (100-10000) (0-1000) - - - - 100,0 5,0 - - (0-100) (0-5) - - - - - - (0-100) (0-5) - - - - 0,5 - - (0-100) (0-800) 25 Sziloxánok - - - - 0-50 0-50 - - Kátrány g/m 3 - - - - - - 0-5 0,01-100
Legelterjedtebb földgázhálózati betáplálási megoldások Nyersgáz Durva kéntelenítés Kondenzáltatás Durva kéntelenítés Finom kéntelenítés Gázhűtés Finom kéntelenítés Kondenzáltatás Vizes mosás Kondenzáltatás Gázhűtés Opció: kéntelenítés Gázszárítás Nyomásváltó adszorpció (PSA) Gázszárítás Adott esetben: égéshő beállítás propánnal vagy levegővel Adott esetben: égéshő beállítás propánnal vagy levegővel Magyarországon MSZ 1648-nak megfeleltetve földgáz H illetve földgáz S minőség Adalékgáz KORLÁTOZOTT BEKEVERÉS! 26 Forrás: S. Ramesohl: STUDIE Analyse und Bewertung der Nutzungsmöglichkeiten von Biomasse, 2006.
Műszaki betáplálási lehetőségek a német előírások szerint 27 Forrás: DVGW G262
Ausztria Franciaország Németország Hollandia Svédország Korlátlan betáplálás Svájc Korlátozott betáplálás Metán (CH 4) > 96 % > 85 % > 97 % > 96 % > 50 % Szén-dioxid (CO 2) < 3 % < 2,5 % < 6 % < 6 % < 3 % < 4 % < 6 % Szén-monoxid (CO) < 2 % < 1 % Összes kén (S) < 10 mg/m 3 < 30 mg/m 3 < 30 mg/m 3 < 45 mg/m 3 < 23 mg/m 3 < 30 mg/m 3 < 30 mg/m 3 Kénhidrogén (H 2S) < 5 mg/m 3 < 5 mg/m3 (H 2S+COS) < 5 mg/m 3 < 5 mg/m 3 < 10 ppm < 5 mg/m 3 < 5 mg/m 3 Nem konvencionális gázok földgázhálózati betáplálásának követelményei Európában Merkaptánok < 6 mg/m 3 < 6 mg/m 3 < 15 mg/m 3 < 10 mg/m 3 Oxigén (O 2) < 0,5 % < 0,01 % < 0,5 % < 0,5 % < 1,0 % < 0,5 % < 0,5 % Hidrogén (H 2) < 4 % < 6 % < 5 % < 12 % < 0,5 % < 5 % < 5 % Vízgőz (H 2O) CH harmatpont Betáplálási hőmérséklet Wobbe-szám Felső hőérték vízharmatpont < -8 0 C/40 bar 0 0 C/OP vízharmatpont < -5 0 C/MOP < -2 0 C/ (1-70 bar) 3 13,64-15,70 kwh/m 13,3-15,7 kwh/m 3 (H gáz) 12,01-13,00 kwh/m 3 (L gáz) talaj hőmérsékleten talaj hőmérsékleten 12,8-15,7 kwh/m 3 (H gáz) 10,5-13,0 kwh/m 3 (L gáz) vízharmatpont < -10 0 C/8 bar vízharmatpont < -60 0 C < 60 mg/m 3 < 60 mg/m 3 és < 32 mg/m 3-20-+20 0 C 12,07-12,34 kwh/m 3 12,6-13,5 kwh/m 3 13,3-15,7 kwh/m 3 3 49,1-56,5 MJ/m 46,1-56,5 MJ/m 3 47,9-56,5 MJ/m 3 (H gáz) (H gáz) 43,2-46,8 MJ/m 3 37,8-46,8 MJ/m 3 43,46-44,41 MJ/m 3 45,4-48,5 MJ/m 3 47,9-56,5 MJ/m 3 (L (L gáz) gáz) 3 10,7-12,8 kwh/m 10,7-12,8 kwh/m 3 (H gáz) 9,5-10,5 kwh/m 3 (L gáz) 3 38,5-46,1 MJ/m 38,5-46,1 MJ/m 3 (H gáz) 34,2-37,8 MJ/m 3 (L gáz) 8,4-13,1 kwh/m 3 8,8-10,1 kwh/m 3 11,0-12,0 kwh/m 3 10,7-13,1 kwh/m 3 30,2-47,2 MJ/m 3 31,6-38,7 MJ/m 3 39,6-43,2 MJ/m 3 38,5-47,2 MJ/m 3 Relatív sűrűség 0,55-0,65 0,555-0,700 0,55-0,70 Szagosítás fogyasztónál érzehető szaghatás 15-40 mg THT/m 3 fogyasztónál fogyasztónál érzehető szaghatás érzehető szaghatás 15-25 mg THT/m 3 15-25 mg THT/m 3 Szennyezők "technically free" "technically free" "technically free" "technically free" < 1 µm "technically free" "technically free" Halogén összetvők < 1 mg Cl/m 3 < 50 mg Cl/m 3 < 10 mg F/m 3 < 25 mg F/m 3 Ammónia (NH 3) "technically free" < 3 mg/nm 3 < 20 mg/nm 3 Hidrogén klorid (HCl) 1 ppm Hidrogén cianid (HCN) 10 ppm Por "technically free" nem megengedhető nem megengedhető Higany (Hg) < 1 µg/m 3 Benzol, Toluol, Xilol (BTX) Aromás szénhidrogének 500 ppm 1% 28 Forrás: MARCOGAZ: Injection of Gases from Non-Conventional Sources into Gas Networks; WG-Biogas-06-18, Brussels, 2006. Sziloxánok < 10 mg/m 3 5 ppm% Mtánszám (MZ) > 80
Betáplálásra vonatkozó műszakiszabályozási feltételrendszer Nem konvencionális gázok földgázhálózati betáplálására vonatkozó minőségi előírások AT ÖVGW G31 G33; FR n 0 2004-555 Gaz de France; DE DVGW G260 G262; NL Dutch Distr. Netw. Comp.; SE SS15543 Standard; CH SVGW G13. A földgázra vonatkozó gázminőségi paraméterek európai követelményrendszere EN 437: 2003; DVGW G 260; Marcogaz 2006 A magyar földgázminőségi követelmények MSZ 1648: 2000 29
Működő betáplálási projektek Ausztriában 4, Németországban 29, Norvégiában 1, Hollandiában 6, Svédországban 8, Svájcban 14, összesen 62 helyszínen táplálnak be biometánt a földgázhálózatba Európa szerte 2010-ben. A legelterjedtebben alkalmazott technológia a PSA (28 helyszínen). 30
Földgázhálózati betáplálás és üzemanyag előállítás, Németország, 2009. február 31 Forrás: Krautkremer, B.: Biogas a mature and promising technology; ISET, Brussels, 2009.
Könnern, Németország Üzembe helyezés: 2007. december Alapanyag: 35.000 t/év silókukorica, 15.000 t/év trágya, 1.500 t/év gabona Biogáz: 7,76 millió m 3 /év Beruházás: 7,5 (üzem)+2,5 (előkészítő) millió EUR Tisztítás: vizes mosás Biometán: 5,73 millió m 3 /év, 15.700 m 3 /nap Fűtőérték: 38,7 MJ/m 3 Metán tartalom >97%, CO 2 2%, nyomás tisztítás után: 7 bar Földgázhálózat: 200 méterre, PN16, Földgáz H, cseregáz, fűtőérték beállítása folyékony gázzal, nyomásfokozás 16 barra, fűtőérték a gázhálózatban 41,22 MJ/m 3 32 Forrás: agri.capital GmbH
Megállapítások Egységes, európai szintű követelményrendszer nem áll rendelkezésre a betáplálás műszaki feltételeiről. Minden egyes ország a saját, általában a nemzeti földgázminőségi előírásokat alapul vevő előírásrendszert dolgozott ki. Sok földgázra vonatkozó előírás alkalmazható a biogázok esetében is (mérés, elszámolás), azonban egyértelműen rögzíteni kell a betáplálás után, a rendszerben megjelenő gázkeverék minőségi korlátait. Jelenleg Európában hat országban vonatkozik előírás kifejezetten a földgáz hálózatba táplálandó biogázokra. A betáplált gáz minőségét egyértelműen az adott hálózatrészen szolgáltatott földgáz minőségéhez köti minden vizsgált szállítói- és elosztói engedélyes. Bizonyos biogáz összetevőkről és azok hatásairól még nincs 33 megfelelő információ az európai szakmai gyakorlatban.
Hajtóanyag célú hasznosítás 4. rész
Üzemanyagok jellemzői Hajtóanyag Benzin Gázolaj LPG CNG* Sûrûség 15 C-on kg/m 3 0,73 0,84 0,55 0,14-0,16 Energiasûrûség MJ/kg MJ/l 44,0 31,4 42,5 35,7 46,0 25,0 48,0 8,0 Forráspont 0 C +25/+110 +150/+360 0/-42-163 Gyulladáspont 0 C 220 340 500 540-600 Oktánszám 92-98 - 100-105 118-120 *CNG Compressed Natural Gas, azaz nagy nyomásra komprimált földgáz 35 Forrás: www.gazauto.hu
A CNG összetétele A CNG motor hajtóanyag közel azonos összetételű a háztartási földgázzal. Legnagyobb hányadban metánt tartalmaz, kevés százalékban magasabb szénhidrogéneket. A háztartási földgázhoz képest az autógázban pl. kevesebb szennyeződés lehet, kénhidrogént, vizet nem tartalmazhat. A biogázból is előállítható motor hajtóanyag, ha földgázhálózati minőségűre tisztítjuk (biometán), vagy a földgázhálózati minőségű gázzal keverjük (bio-cng). 36
A biometán és a bio-cng összetétele Biometán: földgázhálózati minőségűre tisztított biogáz Bio-CNG: általában 80 % földgáz és 20 % biogáz keveréke A biometánban a kén-hidrogén és a víz a legproblémásabb szennyezőanyag, ezek leválasztására megfelelő figyelmet kell fordítani Kicsi CO 2 emisszió annak köszönhető, hogy a hidrogénatomok aránya magasabb a szénatomokéhoz képest az LPG-vel, valamint a benzin és dízel üzemanyagokkal összehasonlítva. A benzinhez képest a biogáz CO kibocsátása 60-szor kevesebb! A biogáz alapú közlekedésben Svédország kiemelendő, hiszen a 9 millió lakosú országban kb. 800 autóbusz és 4500 gépkocsi, valamint 80 km vasútvonal (Linköping és Vastervijk között) biogáz hajtóanyaggal üzemel. 37
Követelményértékek biogázok gépjármű üzemanyagként történő felhasználásához Franciaország Svájc Svédország 38 Forrás: IEA Bioenergy
Köszönöm a figyelmet! Elérhetőség: Miskolci Egyetem Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Intézeti Tanszék 3515 Miskolc- Egyetemváros Tel: 06-46-565-078 Web: www.gas.uni-miskolc.hu