MENÜ

Biomassza hasznosítás biogáz elõállításra

Oldalszám: 107
2014.03.19.

Napjainkban az éghajlatváltozással, a rapszodikusan változó olajárakkal és ellátásbiztonsággal kapcsolatos súlyos aggodalmak közepette a megújuló energiaforrások hasznosítása jelentheti a legjobb megoldást. A biomassza energiacélú felhasználásánál a biogáz elõállítás kiemelt jelentõségû, mert hatékonyan kapcsolja össze a környezetvédelmet az energiatermeléssel.

 





A biomassza energetikai célú felhasználásában jelentõs helyet foglal el a biogáz. A biogáz elõállítására gyakorlatilag valamennyi szerves anyag alkalmas, mint pl. a trágya, fekália, élelmiszeripari melléktermékek és hulladékok, elhullott állatok tetemei, valamennyi növényi rész a mellékterméktõl a fõtermékekig, háztartási szerves hulladékok, szennyvíziszap stb.



A biogáz üzemekben tehát feldolgozhatjuk mindazokat a szerves hulladékokat, amelyek másként energia célra nem hasznosíthatók, ugyanakkor a környezetükbe elhelyezve számos környezetvédelmi és egészségügyi problémát okoznának.



A biogáz elõállításánál ezen anyagok biológiai úton történõ fermentációjával az energiatermelés mellett ártalmatlanításukra is sor kerül, méghozzá anélkül, hogy az értékes szerves anyag megsemmisülne. A lebontás után visszamaradó anyag biotrágyaként tápanyag-visszapótlásra jól felhasználható, ezzel kiválthatjuk a környezetterhelést jelentõ mûtrágyafelhasználás jelentõs részét. A felhasználható alapanyagok többsége tulajdonképpen veszélyes hulladéknak számít, így olyan anyagokból is hasznos terméket (biogáz, biotrágya) állíthatunk elõ, melyek egyébként nagyon magas költséggel lennének kezelhetõk, illetve megsemmisíthetõk. A biogáz tehát egy olyan megújuló energiaforrás, melynél a környezetvédelem és az energiatermelés hatékonyan összekapcsolódik.



A tápanyag ellátásnál a hangsúlyt a melléktermékekre, a szerves hulladékokra, de mindenekelõtt az állati trágyára kell helyezni. Ugyanis köztudott, hogy a nitrátszennyezés elkerülése érdekében környezetvédelmi okokból, amúgy is meg kell oldani az állattartó telepeken keletkezõ trágya kezelését, zárt tárolását. Erre a leghasznosabb megoldást a biogáz termeléssel való összekapcsolás jelentheti. Kiegészítõ alapanyagként szóba jöhet az energianövény termesztés, amely általános vélemény szerint nem szabad, hogy veszélyeztesse az élelmiszer- és takarmányellátást, illetve ne jelentsen árfelhajtó konkurenciát azoknak. (A biohajtóanyag elõállítás oldaláról kedvezõtlen tapasztalatok jelentkeztek az elmúlt években.)



A mezõgazdasági biogáz üzemeknél a folyékony eljárás terjedt el, ahol az alapanyag szárazanyag tartalma 15% alatt van, célszerûen 6–8%. Így a biogáz üzemek fontos építménye a nagy térfogatú fermentor (vagy bioreaktor), amelyben oxigéntõl és fénytõl elzárva hõmérséklettõl függõen 10–30 napig tartózkodik az anyag (1. és 2. ábra).

 


 

 


 

 

A fermentorokba naponta betáplálható szerves anyag tömege 2–5 kg/ m3, a biogáz termelés 1–2 m3/m3. Az erjesztés történhet egy-, két- és többfokozatú, valamint termofil (50–60ºC) és mezofil (35–40ºC) eljárással. Az utóbbi években több szakaszos és folyamatos üzemû technológia is megjelent a 25%-nál magasabb szárazanyag-tartalmú szilárd biomassza kierjesztésére (száraz eljárás). Ez utóbbiakat elsõsorban az állattenyésztéssel nem foglalkozó gazdaságok részére fejlesztették ki. Itt kell említést tenni a legújabb ún. második generációs biogáz-elõállítási fejlesztésekrõl, melyeknél a nagy cellulóztartalmú melléktermékek kierjesztése hatékonyabban és gyorsabban megoldható (a cellulóz lebontását nagy nyomáson és magas hõmérsékleten, vagy enzimek segítségével végzik). Ez által a fõtermék helyett a nagy mennyiségû melléktermék (szalma, kukoricaszár stb.) használható fel alapanyagként.

A ma mûködõ biogáz üzemek nagy részénél a folyamatos felhasználás érdekében elektromos és hõenergia elõállítás történik, un. kogenerációs erõmûvekkel.



A biogázzal gáz- vagy átalakított dízelmotorokat mûködtetnek, melyek generátort hajtanak meg. A biogáz energiájának kb. 1/3-a hasznosul villamos energiaként, a fennmaradó részbõl, mint hõenergiából 20–30% a fermentorok fûtésére fordítódik és még így is jelentõs hasznosítható hõenergia marad. Ilyenkor a biogáz üzemek méretét a generátor elektromos teljesítményével adják meg. Egy 500 kW-al jelzett üzemben egy 500 kW-os generátor mûködik, amely óránként 500 kWh, egy év alatt 4 millió kWh villamos energia elõállítását teszi lehetõvé, de ugyanennyi a felhasználható hõenergia mennyisége is. A hõenergia egész évben történõ hasznosítása – különösen mezõgazdasági üzemekben – általában nem oldható meg, pedig ettõl függ a gazdaságos üzemeltetés. Új törekvésként említhetõ, hogy a biogázt tisztítás után betáplálják a gázhálózatba. Ennek törvényi feltételei Magyarországon is adottak, azonban tisztítással el kell érni az elõírt minõségi paramétereket. A kén-hidrogén, a széndioxid, valamint a vízgõz tartalom eltávolításával gyakorlatilag biometánhoz lehet jutni. A biometánt nagy nyomáson palackba sûrítve traktorok és jármûvek üzemeltetésére is felhasználhatjuk. Itt kell megjegyezni, hogy a világon már 2007-ben kb. 6,4 millió db metánnal mûködõ jármûvet használtak. Továbbá kevésbé ismert az a tény is, hogy az egy hektáron megtermelhetõ energianövénybõl elõállítható hajtóanyagok közül a biometánnal lehet a legnagyobb futásteljesítményt elérni (3. ábra).

 


 

 

A gabonaalapú bietanolhoz, ill. a repce alapú biodízelhez viszonyítva a futásteljesítmény még akkor is több, mint kétszeres, ha a melléktermékeket (szeszmoslék, repcepogácsa és glicerin) biogáz üzemekben biometán elõállítására felhasználjuk.

Az EU-n belül jelentõs mértékben növekszik a biogáz elõállítás. A 2005-ös 5 millióról 2010-re várhatóan 9 millió tonna olaj egyenértékûre változik a felhasználás. A biogáz jelentõs része még ma is a depóniagázból és a szennyvíziszap feldolgozásából származik. Nagyütemû fejlõdés volt tapasztalható azonban, különösen az utóbbi öt évben a mezõgazdasági biogáz üzemi technológiák fejlesztése terén és az üzemek építési ütemében egyaránt.

A leglátványosabb fejlõdés Németországban tapasztalható, ahol nagyrészt trágyára alapozva kisebb, 100–150 kW-os berendezések létesültek kezdetben egy-egy üzemben, ma átlagosan 300–500 kW-osokat építenek társulások formájában. Az üzemek száma 2008-ra meghaladta a 3600-at, az átlagos teljesítmény elérte a 360 kW-ot. Hasonló fejlõdés látható Ausztriában is, ahol 2004 év végén 175, 2007-ben már 350 mezõgazdasági üzem mûködött.



Magyarországon említésre méltó biogáz elõállítás az elmúlt évekig elsõsorban a 12 szennyvíztisztító telepen történt. A szeméttelepek közül 14 helyen valósult meg a depóniagáz kinyerés évi mintegy 100-120 millió m3 mennyiségben, melynek jelenleg csak kis részét hasznosítják ténylegesen. A mezõgazdasági biogáz telepek közül az 1950-es években épült elsõgenerációs, nagyobb méretû, valamint az 1980-as években épített második generációs, elsõsorban kisebb méretû üzemek gyakorlatilag elavultak és leállításra kerültek. 2007. év végéig négy vegyes alapanyaggal üzemelõ, elsõsorban mezõgazdasági jellegû biogáz üzem átadására került sor. Ezek: Nyírbátorban, Pálhalmán, Kenderes-Bánhalmán és Klárafalván üzemelnek. Közülük a nyírbátori 2003-ban épült, a több éves üzemi tapasztalatok kedvezõek, a többinél az üzembe helyezés 2007 év második felében történt. A 2008-ban meghirdetett Új Magyarország Vidékfejlesztési Program keretében két év alatt 35 biogáz üzem megépítésére kerülhet sor, melyekhez 40–70% támogatás nyerhetõ. Bizakodásra adhat okot, hogy több helyen vetõdött fel az egész országban különbözõ méretû biogáz üzem létesítési gondolata, így várhatóan számuk 5 éven belül meghaladhatja a 100-at. Megvalósításukat a támogatási lehetõségek jövõbeni alakulása nagymértékben befolyásolja.



A biogáz, mint megújuló energiaforrás hozzájárulhat a nemzetközi kötelezettségeink teljesítéséhez, mind az energetika, mind a környezetvédelem területén. A biogáz elõállítás nagyon sok kedvezõ tulajdonsága ellenére a hazai gyakorlatban ma még kevésbé elterjedt. Ennek egyik oka, hogy a jelenlegi gazdasági viszonyok között a biogáz termelés kizárólag piaci alapon nem gazdaságos, elsõsorban a nagy beruházási költségek miatt. A biogáz beruházások terjedésének ez idáig nem kedvezett, hogy a megújuló energia alapú áramtermelésnél nem történt differenciálás az átvételi árnál. A villamos energia átvételi ára így átlagosan 25 Ft/kWh-ra adódott 2007-ben, de 2008-ban sem érte el a 30 Ft/kWh-át. Az új Villamosenergia Törvény felhatalmazást adott a kormánynak a differenciált átvételi árrendszer kialakítására, a probléma ezzel rendezõdhet. Egyes európai országokban differenciált átvételi ár volt érvényben a korábbi években is. Pl. Németországban az alapár közel 30 Ft/kWh, de további 22–30 Ft/kWh bónusz nyerhetõ, amelynél a méretet a hõenergia felhasználást, az alapanyagot illetve a technológiai színvonalat veszik figyelembe. Ausztriában az üzemméret alapján az átvételi ár a kisebb üzemeknek kedvezett. A 100 kW-osok 0,164 EUR/kWh, az 500 kW-osok 0,145 EUR/kWh átvételi árat kapnak, melyet hosszú idõre garantálnak, és napszakonkénti differenciálás sincs.



A növekvõ energiaárak és a törvényi szabályozás kedvezõbbé válásával hamarosan gazdaságossá válhat a biogáz elõállítás. Az elterjedéséhez hazánk jó biomassza potenciállal rendelkezik.



Dr. Kacz Károly