Transcript Biomassza tüzelése - BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék

BIOMASSZA TÜZELÉSE
Krizsa Teréz
Műszaki Menedszer MsC
2010
MI A BIOMASSZA?
Biológiai eredetű szervesanyag-tömeg, a szárazföldön és vízben
található élő és nemrég elhalt szervezetek (növények, állatok,
mikroorganizmusok) testtömege; biotechnológiai iparok termékei; és a
különböző transzformálók (emberek, állatok, feldolgozó iparok stb.)
összes biológiai eredetű terméke, hulladéka, mellékterméke.
növényi biomassza (fitomassza); állati biomassza (zoomassza)
Környezetvédelmi Lexikon

A termelési-felhasználási láncban elfoglalt helyük alapján a biomassza
lehet: elsődleges, másodlagos, harmadlagos

A biomassza hasznosításának fő iránya:
- élelmiszertermelés,
- takarmányozás,
- energetikai
hasznosítás (eltüzelés, brikettálás, pirolizálás,
gázosítás, biogázelőállítás)
- agráripari termékek alapanyaggyártása
A BIOMASSZA TÖRTÉNETE

17. századig a biomassza volt az egyetlen hőforrás a Napon kívül

Az ipari forradalom elején a fát felváltotta a szén.

A korszerű nagyüzemi biomassza tüzelési rendszerek széles körben
elterjedtek
technológiák kifejlesztése azonban megtorpant

A megújuló energiaforrásokat hasznosító technológiák újbóli előtérbe
kerülésének, fejlesztésének oka:
- az egyre nagyobb gondot okozó környezetvédelmi problémák
- Nyugat-Európában termelésből kivont termőterületek
hasznosítása és a falusi lakosság helyben tartása
SZILÁRD BIOMASSZA ENERGETIKAI
HASZNOSÍTÁSA

Hazánkban is egyre nagyobb hangsúlyt kap a biomassza energetikai
hasznosítása.

Energetikai szempontból a szilárd biomasszák csoportosítása:
AZ ELTÜZELHETŐ BIOMASSZÁK
ERDÉSZETI HULLADÉKOK


a bruttó termelés ~20%-a hulladék
A hazai erdőállomány átlaghozama fafajtáktól függően:
3-5 t/ha/év
ennek ~25%-a (0,75-1,25 t/ha/év) begyűjtési okok
miatt a vágástéren marad
ez faapríték formájában juthat el a
hasznosítási helyre
(Ez egy 10 000 ha-os erdészet esetében tehát 7,5-12,5 ezer t/év)
Átlagosan 10 MJ/kg-os fűtőértékkel számolva ez a mennyiség 2-3 MWth
csúcsteljesítményű fűtési rendszer üzemeltetésére elegendő.
TERMESZTETT ENERGIANÖVÉNYEK

Nemzeti Megújuló Stratégia (megújuló energia felhasználásra vonatkozó
célok)
mezőgazdasági struktúraváltást igényel (energetikai célú
növénytermesztés)

a jelenleg is megtermelődő, de még nem hasznosított nyersanyagok energetikai
célú felhasználása után
mekkora szántóföldi területet kell az energetikai
célú növénytermesztésbe bevonni
MEZŐGAZDASÁGI HULLADÉKOK



Termesztés során keletkező hulladék:
- a termesztett növények szára (szalma, kukoricaszár)
- kertészeti nyesedékek
Ipari feldolgozás folyamán: a maghéj, ocsú és az olajpogácsa
A kalászosok szalmájának hozama: 2,5- 4 t/ha/év, a kukorica szár hozama:
~3,5 t/ha/év
ez a mennyiség bálázva juthat el a hasznosítás helyére.
(Ez egy 1000 ha-os szántóföldről 2500-4000 t/év)
Átlagosan 14,8 MJ/kg-os fűtőértékkel számolva ez a mennyiség egy ~1-1,5
MWth csúcsteljesítményű fűtési rendszer üzemeltetésére elegendő.
A BIOMASSZA ELTÜZELÉSE


A szilárd tüzelőanyag éghető és meddő részből áll.
- éghető részek: C, H, S, P
- nem éghető rész: O, N, a nedvességtartalom (H2O) és a hamu
(ásványi anyagok)
A biomassza égése során égési szakaszok különíthetők el:
< 100oC szárad (nedvességtartalom különválik)
100oC< <200oC molekulák hasadása – gázképződés
225oC< megkezdődik a folyamatos égés
260oC< exoterm folyamat
1000oC körül az összes gáz már elég

A tüzelés veszteségei: - Füstgázzal távozó hőenergia
- A tökéletlen égés miatti veszteség
- A visszamaradt anyagok miatti veszteség
TECHNOLÓGIÁK CSOPORTOSÍTÁSA:

Közvetlen égetés (kazán):
• kondenzációs villamosenergia-termelés,
• kapcsolt villamosenergia-termelés,
– ellennyomású gőzturbinával megvalósítva,
– elvételes kondenzációs gőzturbinával megvalósítva,
• hőtermelés,

Tüzelőanyag átalakítás:
• üzemanyaggyártás (bioetanol üzemek),
• fizikai eljárással történő átalakítás:
– elgázosítás (gázmotoros hasznosítás),
– pirolízis (dízelmotoros hasznosítás)
• biológiai eljárással történő átalakítás
– biogáz üzemek (mezőgazdasági hulladékok gázmotoros hasznosítása)
– szennyvíztisztító üzemek (gázmotoros hasznosítás)
– hulladéklerakók (gázmotoros hasznosítás)
fűtési célú felhasználása
támogatás nélkül megvalósítható



villamos energia-ár támogatása +
egyéb támogatási formák
terjedésének akadálya: a gazdaságosság, a minimum hatásfokok
előírása
A minimum hatásfok előírása segíti:


villamosenergia-termelés
elavult, rossz hatásfokú villamosenergia-termelés ne legyen
megengedve
a megnövekedett beruházási költség a
gazdaságosságot rontja
A tiszta biomassza tüzelésre jelenleg előírt 30%-os hatásfokérték
biztosan csak hőkiadással együtt érhető el.
A hőigények vizsgálata fontos a biomassza tüzelésű erőművek
telepítési helyének kiválasztásában!
BIOMASSZA TÜZELÉSŰ PROJEKTEK
TERVEZÉSI FELTÉTELEI:

minél nagyobb földterület áll rendelkezésre, úgy nő a rendelkezésre álló
tüzelőanyag, és a hozzá rendelhető tüzelési teljesítmény

Tüzelőanyagokkal szembeni követelmények:
- minél alacsonyabb nedvességtartalom (magas fűtőérték)
- alacsony szennyező-anyagtartalom (kén, klór, fluor, nitrogén)
- minél kisebb méret, hogy a reakció könnyebben lejátszódjon

A biomasszából tüzeléssel történő villamosenergia-termelés vízgőz körfolyamatot jelent. (legnagyobb költségű a kazán)

Energetikai beruházások gazdaságosságára a tüzelőanyag árának
kiemelten meghatározó szerepe van.
A grafikon a becsült és megvalósult kulcsrakész erőművek adatai alapján készült.
JAVASOLT TÜZELÉSI TECHNOLÓGIÁK:



Tüzeléstechnikai szempontból: rostélyos tüzelés
A rendelkezésre álló tüzelőanyag minőségétől függően:
fluidágyas kazán - drága technológia
A tervezettől eltérő minőségű és méretű biomasszák
eltüzelésére: hidraulikus adagolóval ellátott mozgó rostély
tüzelés
BIOMASSZA ALAPÚ HŐENERGIA-TERMELÉS
„A biomassza alapú hőenergia-termelésnek elsősorban a földgáz alapú
hőenergia-termelés kiváltásában lehet létjogosultsága.”
A Magyar Villamos Művek közleményei

Új távhőrendszerek megvalósításához:
lakosság gazdasági szerepvállalása / jelentős támogatások

Sok esetben tartalék kazánként megmaradtak a régi földgáz kazánok (több
önkormányzat működtet 300-500 lakásos távhőrendszert elavult kazánnal)
biomassza tüzelésű kazánokra cserélik (ezen városok a biomassza
forráshoz közel találhatók)
Ilyen projektek tervezése esetén a következőkre kell figyelni:



a berendezés teljesítményét úgy kell megválasztani, hogy az minél nagyobb
kihasználtsággal legyen üzemeltethető
oda kell telepíteni, ahol a drágán termelő (földgáz tüzelésű) berendezést
lehet kiváltani
a CO2-kibocsátás csökkenéséből származó plusz bevételi források legyenek
SZILÁRD BIOMASSZÁT HASZNOSÍTÓ PROJEKT
PARAMÉTEREI:






kisebb teljesítményű (~3-5 MWth) kazán biomassza tüzelőanyag
igénye lokálisan fedezhető, a tüzelőanyag-ellátásnál logisztikai
problémák nem lehetnek
a beruházási költség viszonylag alacsony (500 millió HUF alatt)
a gázalapú hőszolgáltatás hődíjánál 20%-kal alacsonyabb hődíj
a megvalósítás időtartama: ~1-1,5 év
a beruházás önrésze: 5 éves hiteltörlesztés mellett, (gázalapú
hőszolgáltatás díjánál 20%-kal alacsonyabb hődíj esetén s, az
egész éves hőfogyasztás függvényében) 5-8 év alatt megtérül
a javasolt teljesítménynagyság alkalmas kisebb városok meglévő
távhőrendszerének korszerűsítésére, fafeldolgozó üzemek vagy
ipari parkok központosított hőellátására
A BIOMASSZA-POTENCIÁL KIHASZNÁLATLANSÁGA

MTA Megújuló Energetikai Technológiák Albizottságának számításai
szerint a hazai teljes biomassza-potenciál mintegy 204-328 PJ/év
(2006-ban a biomasszából előállított energia 46 PJ volt)


2015-re elérheti a 4500 GWh-t, 2020-ra pedig a 6000 GWh-t
A biomasszából előállított villamos energia értékesített mennyisége
az egy évvel korábbihoz képest 11%-kal (81 GWh-val) emelkedett.
 Bakonyi Bioenergia Kft. 27%-kal
 Borsodi Hőerőmű 11,5%-kal
 Bakonyi Erőmű értékesítése 21%-kal
ELÉGETJÜK AZ ERDŐKET?


Természetvédők, lakossági bejelentés
egészséges, jó minőségű
fák erőművekbe szállítása
2 millió hektár erdő élőfa készlete 340 millió köbméter
Az éves fanövekmény 13 millió köbméter, ebből viszont évente csak
közel 7 millió köbméter kitermelés (1,1 millió köbméter faanyag jut
az erőművekbe)
gyarapodik a faállomány.
„El szeretném oszlatni azt a tévhitet, hogy az erdészetek a
bútorgyártásra alkalmas faanyagot adnák el a biomassza-tüzelésű
erőműveknek. Szívesen értékesítenénk a fát a faiparnak is, de nincs
rá kereslet.” Mizik András (az Ipoly Erdő Zrt. innovációs és kereskedelmi
főmunkatársa)
Szőnyi János, a Mecseki Erdészeti Zrt. vezérigazgató-helyettese: ”piac
szabályozza ezt a problémát”
ÖSSZESSÉGÉBEN MEGÁLLAPÍTHATÓ:
A biomassza energetikai hasznosítása egy összetett
mező/erdőgazdasági, jogi-pénzügyi-műszaki feladat,
meglehetősen hosszadalmas időtartammal.
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!
Forrás:







A Magyar Villamos Művek közleményei
www.energiacentrum.com
www.biomasszaeromuvek.hu
www.muszakilapok.hu
www.umvp.eu
www.nyf.hu
www.eh.gov.hu