Faalapú tüzelőanyagok alkalmazása Magyarországon
78 2013. 09. I Magyar Asztalos és Faipar
faenergetika
Magyarországon – csakúgy, mint Európában
– látszólagos ellentét van a kitermelt
fa alapanyag ipari célú (fatermékben történő)
és az energetikai célú felhasználás
között, amely a valóságban szimbiózist
jelent. Az ellentétek természetesen tovább
is gyűrűznek, hiszen a termék-előállítás
közben is keletkezik olyan hulladék/
melléktermék, melynél felvetődhet, hogy
abból újabb terméket készítsünk, vagy
éppen energetikailag hasznosítsuk. Szintén
érdekes kérdés a termék életútja végén
jelentkező újrahasznosítás és az energiaelőállítás
közötti dilemma. Egy biztos, és
egyértelmű állításunk azonban az, hogy az
energiahasznosítás nélküli eltüzelés, megsemmisítés
az egyik legrosszabb lehetőség
az anyag- és energiagazdálkodás, valamint
az üvegházhatás szempontjából, ezért
minden lehetséges gazdasági megoldást,
technológiát, terméket vizsgálnunk, elemeznünk
kell, amellyel a végső megsemmisítést,
az elégetést, energetikai hasznosítást a
lehető legkésőbbre tudjuk kitolni. Legros�-
szabb esetben a fát hulladékként kezelik
és lerakják, esetleg elégetik anélkül, hogy
energiaforrásként hasznosítanák, tehát
kikerül az úgynevezett biomassza-szén
körforgásból. A másik három alaplehetőségre,
a termék-előállításra, az újrahasznosításra
és az energetikai hasznosításra
hatalmas piac épült már ki, bár vannak
korlátozó tényezők. Ilyen például, hogy a
veszélyes anyagokkal kezelt fák esetében
nehezen, vagy egyáltalán nem megoldható
az újrahasznosítás lehetősége.
A faiparban nagy mennyiségben keletkezik
olyan összetételű melléktermék,
melynél alapvető célként kínálkozik, hogy
abból energetikai alapanyag legyen. Ilyen
a por-forgács elszívó hálózatokkal összegyűjtött
laza halmazállapotú anyag, vagy
éppen a különböző méretű eselékek, melléktermékek.
A kisebb szemcse-összetételű
alapanyagok (por, forgács) esetén a szállítás
és a jobb tüzeléstechnikai paraméterek
miatt sok esetben előtérbe kerül, hogy
azokat brikettáljuk vagy pelletáljuk. Az oka
ezen energetikai előkészítésnek elsősorban
az, hogy a szállítási, tárolási (pl. nyári
időszak áttárolása) költségeit csökkentsük,
valamint a tüzelés automatizálhatósági
fokát javítsuk. A nagyobb méretű eselékek,
szélanyagok esetén elsősorban a direkt –
Faalapú tüzelőanyagok
alkalmazása Magyarországon
csakúgy, mint a közvetlen erre a célra az
erdőből kitermelt tűzifa esetén –, illetve
az aprítást követő energetikai hasznosítás
jelent racionális megoldást.
Az energetikai célú dendromassza
csoportosítása
I. Közvetlenül az erdőgazdaságból
származó dendromassza
a) Közvetlenül tűzifa céljára erdőből
kitermelt hengeres faanyag
b) Apadék
I Vékony rönk (gyérítés során az
erdőben maradt faanyag)
I Egyéb: csúcs- és áganyag, levél,
tűlevél, tönk és gyökér (főként energetikai
hasznosításra alkalmas)
I Erdőgazdasági kéreghulladék
II. Fafeldolgozási hulladék/
melléktermék
Jelentős kiegészítő, energetikai hasznosításra
is alkalmas faanyag a fa és
melléktermékei ipari feldolgozásának
maradéka, amely lehet
I tömör faanyag eselék, lécdarab
I faalapú lapok hulladéka (rétegelt
lemez, faforgácslap és farostlemez
megmunkálásakor keletkezik)
I forgács
I fűrészpor
I csiszolatpor és egyéb apró hulladék
I fafeldolgozó-ipari kéreghulladék (elsősorban
kérgezési eljárás során).
A faipari termékek előállításakor
hatalmas mennyiségben keletkeznek
hulladékok/melléktermékek (jelenleg
Magyarországon a 3,0 millió nettó m3
ipari célú fa feldolgozása során mintegy
1,2–1,5 millió m3 melléktermék keletkezik).
Országos szintű számszerű adatról nem
beszélhetünk, ugyanakkor felméréseink
és vizsgálataink alapján az 1. táblázat értékeivel
tudjuk jellemezni faiparunkat.
Fűrészipar (I., II., és III. osztályú
anyagok figyelembevételével)
30–40%
Bútoralkatrész-gyártás 60–80%
Ajtó-ablak gyártás 55–70%
Furnérgyártás 50–60%
Rétegelt lemez gyártás 55–65%
1. táblázat: 1 m3 hengeres élőfára vetített
hulladék [Németh G., 2009]
A faiparban jellemzően a faalapú
hulladékok hasznosítására az alábbi
1. ábra: faipari termékek, hulladékok/melléktermékek életútjának modellje [Németh G.
2009]
Magyar Asztalos és Faipar I 2013. 09. 79
faenergetika
módszerek kínálkoznak, mint ideális
megoldások:
I újrafelhasználása (Reuse)
I újrafeldolgozása (Recycle)
I energia visszanyerése (Recovery).
III. Elhasznált fa hulladékai (nem
közvetlenül a faipari termelés során
keletkező hulladékok)
I Építési, bontási hulladék
I Bútorelemek
I Csomagolóanyagok és használatra
alkalmas tömör faanyag (pl. rakodólap,
láda, vasúti talpfa, stb.)
– nem szennyezett,
– szennyezett.
I Egyéb újra felhasználható faanyagú
termékek (furnérból, farostból, faforgácsból
készült lemezek, lapok)
– nem szennyezett,
– szennyezett.
Ki kell azonban hangsúlyoznunk, hogy
minden fahulladék és melléktermék
esetén szükséges meghatározni, hogy
tartalmaz-e veszélyes anyagot, és ha igen,
akkor milyet és milyen mennyiségben.
A hagyományos értelemben vett (biomassza)
tüzelőanyagmixben való szerepe
a használt fának éppen ezért várhatóan
rövid távon nem lesz jelentős.
IV. Fás szárú energetikai ültetvények
A fás szárú ültetvények esetén egy
időszerű témáról beszélünk, ennek ellenére
mégsem fejlődik igazán (néhány
kivételtől eltekintve).
Az erdőből energetikai célra kitermelt
fa, valamint a fafeldolgozás során keletkező
melléktermékek iránt – az utóbbi
időben – megnövekedett kereslet miatt
a rövid vágásfordulójú fás és lágyszárú
energianövények termelését jelentősen
szükséges növelni.
El kell oszlatni azon általános tévhitet,
miszerint a fás szárú energiaültetvények
erdőként kezelendők (több helyen találkozhatunk
a nagyon elterjedt „energiaerdő”
fogalmával, amely nem igazán jó
megfogalmazás). Ezen energetikai ültetvények
a mezőgazdasághoz tartoznak, így
az „Erdőtörvény” nem vonatkozik rájuk
(2009. évi XXXVII. törvény 4. § szerint:
„az energetikai célból termelt fás szárú
növényekből álló külön jogszabály szerint
létesített ültetvényre” az erdőtörvény
nem vonatkozik). Kivétel akkor adódik,
amikor szabályozott módon mezőgazdasági
területen létesítenek ültetvényt,
mely később „erdővé” válik. A terület a
művelési ág változtatása után már a 2009.
évi erdőtörvény hatálya alá tartozhat.
Sokan vitatják az energiaültetvények
létjogosultságát, melyet azzal indokolnak,
hogy jelentős területeket vesznek
el az élelmiszernövények termesztése
elől. Azonban Magyarországon jelentős
mennyiségű, mezőgazdasági szempontból
hasznosítható terület van parlagon1,
melyek alkalmasak többek között fás és
lágyszárú energiaültetvényezés céljára.
A fás szárú energiaültetvényekbe befektetett
energia a „termelt” végenergia
mintegy 10–15%-át teszi ki. Ez mindenképpen
kedvezőnek mondható, hiszen
számos biomasszából előállított energiahordozó
esetében elmondhatjuk, hogy a
befektetett energia a végenergia 90%-át
is elérheti (pl. bioetanol, biodízel).
Hő- vagy villamosenergiaelőállítás?
Ha röviden szeretnénk válaszolni: mindkettő!
Ez azonban egy ennél összetettebb
és szaktekintélyeket is megosztó kérdéskör.
Nem mindegy, milyen „méretekről”
beszélünk. Családi ház, falu, városrészek,
üzemek energiaellátásáról?
Napjainkban szélesebb körben is vitatott
téma a centralizált és a decentralizált erőműves
rendszerek létjogosultsága. Széles
körben elfogadott tény, hogy támogatni,
segíteni kell a decentralizált, kisebb méretű
kogenerációs erőműveket, amelyek egy-egy
kistérség alapanyagait, hulladékanyagait
használják fel, és ugyanennek a kistérségnek
szolgáltatnak energiát.
Alapvető probléma – a jelenlegi
„kapcsolt energiát” előállító biomassza-
erőműveinknél –, hogy elsősorban
villamos energiát állítanak elő, míg a
keletkező hulladékhőt részben, vagy teljes
egészében a környezetbe bocsátják ki és
nem hasznosul. Így jelenleg ezen nagy,
centralizált biomassza-erőművek 22–35%
körüli hatásfokkal működnek.
Ahhoz azonban, hogy megfelelő energiapolitikát
folytassunk és meg tudjuk
valósítani a 2020-ra kitűzött célokat
(itt elsősorban – a Megújuló Energia
Hasznosítási Cselekvési Tervben megfogalmazott
– villamos energia előállításon
belüli 14,65%-os megújuló részarányra
kell gondolni), szemléletváltásra van
szükség a megújuló energiaforrások területén
is. Kizárólag fára alapozva nem
lehet a célkitűzéseket elérni.
Amennyiben a biomassza részarány
növekedését célozzuk meg mintegy 50%-kal
(40 PJ-ról 60 PJ-ra) – a Nemzeti Erdőprogram
céljaival összhangban az erdők fenntarthatóságának
elősegítése érdekében –, úgy az
ültetvényes energianövények termesztését
fokozottan szükséges előtérbe helyezni,
hiszen nem mellékesen ezen terület bővülése
a foglalkoztatásra is pozitív hatást
gyakorol. A megoldást egyszerűsíti, hogy
nem a jelenleg is mezőgazdasági termelésre
szolgáló területeket kell ebbe a körbe
bevonni, hanem az élelmiszer-termesztés
alól már kivont területeket.
A por-forgács halmaz tömörítése,
energetikai nyersanyag
előállítása céljából
Magyarországon a brikett és pellet termelésének
több fő módozata alakult ki,
így alapvetően az előállítási lehetőségeket
három csoportra osztottuk:
I Faipari feldolgozó üzemek esetében,
a keletkező melléktermék helyben
történő,
I faipari üzemektől történő melléktermék
felvásárlását, mezőgazdasági
melléktermékek (pl. szalma, kukoricaszár)
begyűjtését követő (külön erre
a célra szakosodott vállalkozások),
I energetikai ültetvényekről nyerhető
„alapanyagok” energetikai nemesítése.
A felsorolásban említett brikett és
pellet előállítása során teljesen más és
más energiabefektetéssel nyerhetünk
a kiinduló anyaghoz képest nagyobb
energiasűrűségű, kisebb helyigényű
és komfortfokozatában a földgázhoz
hasonló tüzelőanyagot. Mindhárom
esetben beszélhetünk szárítás nélküli és
szárítást követő energetikai nemesítésről.
Természetesen számos olyan önálló
vállalkozással találkozhatunk, melyeknél
az alapanyag szárítására nincs mód, így
száraz alapanyagra van szüksége, mely
alapvetően lekorlátozza lehetőségeit (így
fűrészüzemektől például nem tud nedves
alapanyagot átvenni, ezáltal távolabbi helyekről
kell alapanyagot beszereznie, ami
növeli az alapanyag beszerzési költségeit).
Láthatjuk tehát, hogy a brikettálás és a
pelletálás folyamata során hő és villamos
energia felhasználásával egyaránt számolni
kell, melynek arányát alapvetően az
alkalmazott technológia és az alapanyag
tulajdonságai határozzák meg.
1 Mezőgazdasági (intenzív) művelésből hosszabb időszakra (legalább 5–10 évig) kivont terület a parlag. Magyarország Élőhelyeinek Térképi Adatbázisa
alapján 2008-ban 350 000 ha 2 és 50 év közötti korú ilyen terület volt. Ez a szám a mezőgazdasági termelés nagy volumenű felhagyásával az elmúlt
években több ezer ha-ral bővült.
80 2013. 09. I Magyar Asztalos és Faipar
faenergetika
A fa „alapanyagok” mellett a szántóföldi
növénytermesztés melléktermékei
közül a különböző gabonafélék szalmái, a
kukoricacsutka, kukoricaszár, valamint
néhány egyéb növény szármaradványa
tüzelési célokra is felhasználható. Ezek
a melléktermékek megfelelő előkészítés
után akár pelletálhatók is. Ezen
agripelletek tüzelése során azonban
néhány nemkívánatos probléma is jelentkezik.
Elég, ha csak például a fa és a
szalma átlagos elemi összetételét vizsgáljuk,
a szalmában 2,5-szer annyi nitrogén,
csaknem 12-szeres mennyiségű kén, és
körülbelül 30-szoros mennyiségű klór
van. Ugyan a kén a hőfejlesztésben segít,
de korrodálja a kazán belsejét, a környezetet
pedig szennyezi. Nem mellékesen a
kén-dioxid (SO2) az atmoszférában vízzel
kénes savat fog alkotni (H2SO3), melynek
egyértelmű megnyilvánulása a savas eső.
Szintén problémát jelent a klór – szintén
nagyságrenddel – nagyobb mennyisége,
hisz ez a káliummal reakcióba lépve a
hőcserélők felületén kondenzálódik, ami
viszont ront a hőátadási tényezőn, így a
rendszer hatásfokán.
A fa esetében a hamutartalom általában
1% alatti (kivétel, ha nagy a kéregarány,
hiszen a kéregtartalom növekedésével nő
a hamutartalom), míg lágyszárúak esetén
ez az érték akár 10%-nál is magasabb
arányú lehet. A legnagyobb probléma ott
kezdődik, hogy a hamu olvadáspontja a
fás szárú növények esetén 1100–1400
°C körül alakul, míg lágyszárúaknál
jellemzően 850–950 °C (ha nagy a káliumtartalom,
ez az érték akár 750 °C
alá, 600°C-ig is lecsökkenhet). A magas
szilíciumtartalom szintén káros hatású
a tüzelőberendezések üzemelése során,
hiszen a lerakódások, kiüvegesedések
komoly károkat okozhatnak. A fentiekből
adódóan az alacsony hamuolvadáspont
szintén nehezíti a megfelelő tüzeléstechnikai
paraméterek meghatározását
(Ivelics R., 2006; Hein Et Kaltschmitt,
2004; Marosvölgyi Et Al. 2005).
A faalapú pelletek jellemző, racionális
felhasználási területei:
I falufűtőművek, távhő
I központi fűtési rendszerek (társasházak,
kisebb lakóközösségek, intézmények)
I egyedi fűtés (családi házak).
A pellet előállításának számos előnye és
hátránya (melyet sokszor irodalmak nem
hangsúlyoznak ki) is megfogalmazható.
Természetesen minden előny és hátrány
sokszor csak nézőpont kérdése, hiszen
lehet valami környezetkímélő megoldás,
ugyanakkor nagyon költséges. A teljesség
igénye nélkül a főbb jellemzőket az
alábbiakban foglaltuk össze.
Előny:
I Nagy térfogat-sűrűségű anyagot kapunk
a pelletálás folyamatának végén,
mely a kiinduló alapanyaghoz (porforgács)
képest így gazdaságosabban
kezelhető (szállítás, tárolás).
I Előállítása és felhasználása könnyen
automatizálható.
I A saját tárolóval rendelkező pellettüzelő
berendezések akár napokig
is működnek emberi beavatkozás
nélkül, így a „komfortfokozata” közelít
a földgáz felhasználásánál megszokotthoz.
I A közvetlenül a por-forgács tüzelése
során fellépő tüzeléstechnikai problémákat
minimálisra lehet csökkenteni,
hiszen csak a morzsolódásból (mely
a mechanikai behatásokkal szembeni
alaktartósságra utal) képződik
minimális finomszemcsés anyag a
beadagoláskor.
Hátrány:
I Villamos energiát viszünk be, és sok
esetben hőt kell közölnünk az előállítás
során. Ha nedves az alapanyag, nagy
hőmennyiségre van szükség a szárítás
során (amennyiben az alapanyag
nedvességtartalma 10–12% felett
van). Az intézetünkben történt korábbi
vizsgálataink – a TÁMOP 4.2.1/B-09/1/
KONV-2010-0006 projekt „A faalapú
hulladékok brikettálási és pelletálási
energiamérleg meghatározása” című
altéma – alapján megállapítható, hogy
az alapanyag energiatartalmához
képest az energiabevitel (villamos és
kalorikus) – a gyártás során – mintegy
8–12%.
I Felhasználása speciális tüzelőberendezést,
égőfejet igényel.
I Sok esetben a feldolgozásig – porforgács
formában – hosszú szállítási
útvonalat tesz meg az alapanyag.
I Az ára a tűzifa árának akár a kétszerese
is lehet.
I Nem fás szárú biomasszából előállított
pellet esetén tüzeléstechnikai problémák
adódnak ugyanúgy, mint ezen
anyagok hagyományos – pelletálás
nélküli – tüzelése esetén.
Dr. Németh Gábor
egyetemi docens, NyME-FMK
(ngabor@fmk.nyme.hu),
Prof. dr. Varga Mihály
egyetemi tanár, NyME-FMK
(vargam@fmk.nyme.hu)
Faipari Mérnöki Kar; Gépészeti és
Mechatronikai Intézet
2. ábra: Energetikai Laboratórium: FMK-GMI; NRRC (http://nrrc.nyme.hu/)
Jelen tanulmány a Környezettudatos
energiahatékony épület című
TÁMOP-4.2.2.A–11/1/KONV-2012-
0068 számú projekt keretében,
az Európai Unió támogatásával, az
Európai Szociális Alap társfinanszírozásával
valósult meg.78 2013. 09. I Magyar Asztalos és Faipar
faenergetika
Magyarországon – csakúgy, mint Európában
– látszólagos ellentét van a kitermelt
fa alapanyag ipari célú (fatermékben történő)
és az energetikai célú felhasználás
között, amely a valóságban szimbiózist
jelent. Az ellentétek természetesen tovább
is gyűrűznek, hiszen a termék-előállítás
közben is keletkezik olyan hulladék/
melléktermék, melynél felvetődhet, hogy
abból újabb terméket készítsünk, vagy
éppen energetikailag hasznosítsuk. Szintén
érdekes kérdés a termék életútja végén
jelentkező újrahasznosítás és az energiaelőállítás
közötti dilemma. Egy biztos, és
egyértelmű állításunk azonban az, hogy az
energiahasznosítás nélküli eltüzelés, megsemmisítés
az egyik legrosszabb lehetőség
az anyag- és energiagazdálkodás, valamint
az üvegházhatás szempontjából, ezért
minden lehetséges gazdasági megoldást,
technológiát, terméket vizsgálnunk, elemeznünk
kell, amellyel a végső megsemmisítést,
az elégetést, energetikai hasznosítást a
lehető legkésőbbre tudjuk kitolni. Legros�-
szabb esetben a fát hulladékként kezelik
és lerakják, esetleg elégetik anélkül, hogy
energiaforrásként hasznosítanák, tehát
kikerül az úgynevezett biomassza-szén
körforgásból. A másik három alaplehetőségre,
a termék-előállításra, az újrahasznosításra
és az energetikai hasznosításra
hatalmas piac épült már ki, bár vannak
korlátozó tényezők. Ilyen például, hogy a
veszélyes anyagokkal kezelt fák esetében
nehezen, vagy egyáltalán nem megoldható
az újrahasznosítás lehetősége.
A faiparban nagy mennyiségben keletkezik
olyan összetételű melléktermék,
melynél alapvető célként kínálkozik, hogy
abból energetikai alapanyag legyen. Ilyen
a por-forgács elszívó hálózatokkal összegyűjtött
laza halmazállapotú anyag, vagy
éppen a különböző méretű eselékek, melléktermékek.
A kisebb szemcse-összetételű
alapanyagok (por, forgács) esetén a szállítás
és a jobb tüzeléstechnikai paraméterek
miatt sok esetben előtérbe kerül, hogy
azokat brikettáljuk vagy pelletáljuk. Az oka
ezen energetikai előkészítésnek elsősorban
az, hogy a szállítási, tárolási (pl. nyári
időszak áttárolása) költségeit csökkentsük,
valamint a tüzelés automatizálhatósági
fokát javítsuk. A nagyobb méretű eselékek,
szélanyagok esetén elsősorban a direkt –
Faalapú tüzelőanyagok
alkalmazása Magyarországon
csakúgy, mint a közvetlen erre a célra az
erdőből kitermelt tűzifa esetén –, illetve
az aprítást követő energetikai hasznosítás
jelent racionális megoldást.
Az energetikai célú dendromassza
csoportosítása
I. Közvetlenül az erdőgazdaságból
származó dendromassza
a) Közvetlenül tűzifa céljára erdőből
kitermelt hengeres faanyag
b) Apadék
I Vékony rönk (gyérítés során az
erdőben maradt faanyag)
I Egyéb: csúcs- és áganyag, levél,
tűlevél, tönk és gyökér (főként energetikai
hasznosításra alkalmas)
I Erdőgazdasági kéreghulladék
II. Fafeldolgozási hulladék/
melléktermék
Jelentős kiegészítő, energetikai hasznosításra
is alkalmas faanyag a fa és
melléktermékei ipari feldolgozásának
maradéka, amely lehet
I tömör faanyag eselék, lécdarab
I faalapú lapok hulladéka (rétegelt
lemez, faforgácslap és farostlemez
megmunkálásakor keletkezik)
I forgács
I fűrészpor
I csiszolatpor és egyéb apró hulladék
I fafeldolgozó-ipari kéreghulladék (elsősorban
kérgezési eljárás során).
A faipari termékek előállításakor
hatalmas mennyiségben keletkeznek
hulladékok/melléktermékek (jelenleg
Magyarországon a 3,0 millió nettó m3
ipari célú fa feldolgozása során mintegy
1,2–1,5 millió m3 melléktermék keletkezik).
Országos szintű számszerű adatról nem
beszélhetünk, ugyanakkor felméréseink
és vizsgálataink alapján az 1. táblázat értékeivel
tudjuk jellemezni faiparunkat.
Fűrészipar (I., II., és III. osztályú
anyagok figyelembevételével)
30–40%
Bútoralkatrész-gyártás 60–80%
Ajtó-ablak gyártás 55–70%
Furnérgyártás 50–60%
Rétegelt lemez gyártás 55–65%
1. táblázat: 1 m3 hengeres élőfára vetített
hulladék [Németh G., 2009]
A faiparban jellemzően a faalapú
hulladékok hasznosítására az alábbi
1. ábra: faipari termékek, hulladékok/melléktermékek életútjának modellje [Németh G.
2009]
Magyar Asztalos és Faipar I 2013. 09. 79
faenergetika
módszerek kínálkoznak, mint ideális
megoldások:
I újrafelhasználása (Reuse)
I újrafeldolgozása (Recycle)
I energia visszanyerése (Recovery).
III. Elhasznált fa hulladékai (nem
közvetlenül a faipari termelés során
keletkező hulladékok)
I Építési, bontási hulladék
I Bútorelemek
I Csomagolóanyagok és használatra
alkalmas tömör faanyag (pl. rakodólap,
láda, vasúti talpfa, stb.)
– nem szennyezett,
– szennyezett.
I Egyéb újra felhasználható faanyagú
termékek (furnérból, farostból, faforgácsból
készült lemezek, lapok)
– nem szennyezett,
– szennyezett.
Ki kell azonban hangsúlyoznunk, hogy
minden fahulladék és melléktermék
esetén szükséges meghatározni, hogy
tartalmaz-e veszélyes anyagot, és ha igen,
akkor milyet és milyen mennyiségben.
A hagyományos értelemben vett (biomassza)
tüzelőanyagmixben való szerepe
a használt fának éppen ezért várhatóan
rövid távon nem lesz jelentős.
IV. Fás szárú energetikai ültetvények
A fás szárú ültetvények esetén egy
időszerű témáról beszélünk, ennek ellenére
mégsem fejlődik igazán (néhány
kivételtől eltekintve).
Az erdőből energetikai célra kitermelt
fa, valamint a fafeldolgozás során keletkező
melléktermékek iránt – az utóbbi
időben – megnövekedett kereslet miatt
a rövid vágásfordulójú fás és lágyszárú
energianövények termelését jelentősen
szükséges növelni.
El kell oszlatni azon általános tévhitet,
miszerint a fás szárú energiaültetvények
erdőként kezelendők (több helyen találkozhatunk
a nagyon elterjedt „energiaerdő”
fogalmával, amely nem igazán jó
megfogalmazás). Ezen energetikai ültetvények
a mezőgazdasághoz tartoznak, így
az „Erdőtörvény” nem vonatkozik rájuk
(2009. évi XXXVII. törvény 4. § szerint:
„az energetikai célból termelt fás szárú
növényekből álló külön jogszabály szerint
létesített ültetvényre” az erdőtörvény
nem vonatkozik). Kivétel akkor adódik,
amikor szabályozott módon mezőgazdasági
területen létesítenek ültetvényt,
mely később „erdővé” válik. A terület a
művelési ág változtatása után már a 2009.
évi erdőtörvény hatálya alá tartozhat.
Sokan vitatják az energiaültetvények
létjogosultságát, melyet azzal indokolnak,
hogy jelentős területeket vesznek
el az élelmiszernövények termesztése
elől. Azonban Magyarországon jelentős
mennyiségű, mezőgazdasági szempontból
hasznosítható terület van parlagon1,
melyek alkalmasak többek között fás és
lágyszárú energiaültetvényezés céljára.
A fás szárú energiaültetvényekbe befektetett
energia a „termelt” végenergia
mintegy 10–15%-át teszi ki. Ez mindenképpen
kedvezőnek mondható, hiszen
számos biomasszából előállított energiahordozó
esetében elmondhatjuk, hogy a
befektetett energia a végenergia 90%-át
is elérheti (pl. bioetanol, biodízel).
Hő- vagy villamosenergiaelőállítás?
Ha röviden szeretnénk válaszolni: mindkettő!
Ez azonban egy ennél összetettebb
és szaktekintélyeket is megosztó kérdéskör.
Nem mindegy, milyen „méretekről”
beszélünk. Családi ház, falu, városrészek,
üzemek energiaellátásáról?
Napjainkban szélesebb körben is vitatott
téma a centralizált és a decentralizált erőműves
rendszerek létjogosultsága. Széles
körben elfogadott tény, hogy támogatni,
segíteni kell a decentralizált, kisebb méretű
kogenerációs erőműveket, amelyek egy-egy
kistérség alapanyagait, hulladékanyagait
használják fel, és ugyanennek a kistérségnek
szolgáltatnak energiát.
Alapvető probléma – a jelenlegi
„kapcsolt energiát” előállító biomassza-
erőműveinknél –, hogy elsősorban
villamos energiát állítanak elő, míg a
keletkező hulladékhőt részben, vagy teljes
egészében a környezetbe bocsátják ki és
nem hasznosul. Így jelenleg ezen nagy,
centralizált biomassza-erőművek 22–35%
körüli hatásfokkal működnek.
Ahhoz azonban, hogy megfelelő energiapolitikát
folytassunk és meg tudjuk
valósítani a 2020-ra kitűzött célokat
(itt elsősorban – a Megújuló Energia
Hasznosítási Cselekvési Tervben megfogalmazott
– villamos energia előállításon
belüli 14,65%-os megújuló részarányra
kell gondolni), szemléletváltásra van
szükség a megújuló energiaforrások területén
is. Kizárólag fára alapozva nem
lehet a célkitűzéseket elérni.
Amennyiben a biomassza részarány
növekedését célozzuk meg mintegy 50%-kal
(40 PJ-ról 60 PJ-ra) – a Nemzeti Erdőprogram
céljaival összhangban az erdők fenntarthatóságának
elősegítése érdekében –, úgy az
ültetvényes energianövények termesztését
fokozottan szükséges előtérbe helyezni,
hiszen nem mellékesen ezen terület bővülése
a foglalkoztatásra is pozitív hatást
gyakorol. A megoldást egyszerűsíti, hogy
nem a jelenleg is mezőgazdasági termelésre
szolgáló területeket kell ebbe a körbe
bevonni, hanem az élelmiszer-termesztés
alól már kivont területeket.
A por-forgács halmaz tömörítése,
energetikai nyersanyag
előállítása céljából
Magyarországon a brikett és pellet termelésének
több fő módozata alakult ki,
így alapvetően az előállítási lehetőségeket
három csoportra osztottuk:
I Faipari feldolgozó üzemek esetében,
a keletkező melléktermék helyben
történő,
I faipari üzemektől történő melléktermék
felvásárlását, mezőgazdasági
melléktermékek (pl. szalma, kukoricaszár)
begyűjtését követő (külön erre
a célra szakosodott vállalkozások),
I energetikai ültetvényekről nyerhető
„alapanyagok” energetikai nemesítése.
A felsorolásban említett brikett és
pellet előállítása során teljesen más és
más energiabefektetéssel nyerhetünk
a kiinduló anyaghoz képest nagyobb
energiasűrűségű, kisebb helyigényű
és komfortfokozatában a földgázhoz
hasonló tüzelőanyagot. Mindhárom
esetben beszélhetünk szárítás nélküli és
szárítást követő energetikai nemesítésről.
Természetesen számos olyan önálló
vállalkozással találkozhatunk, melyeknél
az alapanyag szárítására nincs mód, így
száraz alapanyagra van szüksége, mely
alapvetően lekorlátozza lehetőségeit (így
fűrészüzemektől például nem tud nedves
alapanyagot átvenni, ezáltal távolabbi helyekről
kell alapanyagot beszereznie, ami
növeli az alapanyag beszerzési költségeit).
Láthatjuk tehát, hogy a brikettálás és a
pelletálás folyamata során hő és villamos
energia felhasználásával egyaránt számolni
kell, melynek arányát alapvetően az
alkalmazott technológia és az alapanyag
tulajdonságai határozzák meg.
1 Mezőgazdasági (intenzív) művelésből hosszabb időszakra (legalább 5–10 évig) kivont terület a parlag. Magyarország Élőhelyeinek Térképi Adatbázisa
alapján 2008-ban 350 000 ha 2 és 50 év közötti korú ilyen terület volt. Ez a szám a mezőgazdasági termelés nagy volumenű felhagyásával az elmúlt
években több ezer ha-ral bővült.
80 2013. 09. I Magyar Asztalos és Faipar
faenergetika
A fa „alapanyagok” mellett a szántóföldi
növénytermesztés melléktermékei
közül a különböző gabonafélék szalmái, a
kukoricacsutka, kukoricaszár, valamint
néhány egyéb növény szármaradványa
tüzelési célokra is felhasználható. Ezek
a melléktermékek megfelelő előkészítés
után akár pelletálhatók is. Ezen
agripelletek tüzelése során azonban
néhány nemkívánatos probléma is jelentkezik.
Elég, ha csak például a fa és a
szalma átlagos elemi összetételét vizsgáljuk,
a szalmában 2,5-szer annyi nitrogén,
csaknem 12-szeres mennyiségű kén, és
körülbelül 30-szoros mennyiségű klór
van. Ugyan a kén a hőfejlesztésben segít,
de korrodálja a kazán belsejét, a környezetet
pedig szennyezi. Nem mellékesen a
kén-dioxid (SO2) az atmoszférában vízzel
kénes savat fog alkotni (H2SO3), melynek
egyértelmű megnyilvánulása a savas eső.
Szintén problémát jelent a klór – szintén
nagyságrenddel – nagyobb mennyisége,
hisz ez a káliummal reakcióba lépve a
hőcserélők felületén kondenzálódik, ami
viszont ront a hőátadási tényezőn, így a
rendszer hatásfokán.
A fa esetében a hamutartalom általában
1% alatti (kivétel, ha nagy a kéregarány,
hiszen a kéregtartalom növekedésével nő
a hamutartalom), míg lágyszárúak esetén
ez az érték akár 10%-nál is magasabb
arányú lehet. A legnagyobb probléma ott
kezdődik, hogy a hamu olvadáspontja a
fás szárú növények esetén 1100–1400
°C körül alakul, míg lágyszárúaknál
jellemzően 850–950 °C (ha nagy a káliumtartalom,
ez az érték akár 750 °C
alá, 600°C-ig is lecsökkenhet). A magas
szilíciumtartalom szintén káros hatású
a tüzelőberendezések üzemelése során,
hiszen a lerakódások, kiüvegesedések
komoly károkat okozhatnak. A fentiekből
adódóan az alacsony hamuolvadáspont
szintén nehezíti a megfelelő tüzeléstechnikai
paraméterek meghatározását
(Ivelics R., 2006; Hein Et Kaltschmitt,
2004; Marosvölgyi Et Al. 2005).
A faalapú pelletek jellemző, racionális
felhasználási területei:
I falufűtőművek, távhő
I központi fűtési rendszerek (társasházak,
kisebb lakóközösségek, intézmények)
I egyedi fűtés (családi házak).
A pellet előállításának számos előnye és
hátránya (melyet sokszor irodalmak nem
hangsúlyoznak ki) is megfogalmazható.
Természetesen minden előny és hátrány
sokszor csak nézőpont kérdése, hiszen
lehet valami környezetkímélő megoldás,
ugyanakkor nagyon költséges. A teljesség
igénye nélkül a főbb jellemzőket az
alábbiakban foglaltuk össze.
Előny:
I Nagy térfogat-sűrűségű anyagot kapunk
a pelletálás folyamatának végén,
mely a kiinduló alapanyaghoz (porforgács)
képest így gazdaságosabban
kezelhető (szállítás, tárolás).
I Előállítása és felhasználása könnyen
automatizálható.
I A saját tárolóval rendelkező pellettüzelő
berendezések akár napokig
is működnek emberi beavatkozás
nélkül, így a „komfortfokozata” közelít
a földgáz felhasználásánál megszokotthoz.
I A közvetlenül a por-forgács tüzelése
során fellépő tüzeléstechnikai problémákat
minimálisra lehet csökkenteni,
hiszen csak a morzsolódásból (mely
a mechanikai behatásokkal szembeni
alaktartósságra utal) képződik
minimális finomszemcsés anyag a
beadagoláskor.
Hátrány:
I Villamos energiát viszünk be, és sok
esetben hőt kell közölnünk az előállítás
során. Ha nedves az alapanyag, nagy
hőmennyiségre van szükség a szárítás
során (amennyiben az alapanyag
nedvességtartalma 10–12% felett
van). Az intézetünkben történt korábbi
vizsgálataink – a TÁMOP 4.2.1/B-09/1/
KONV-2010-0006 projekt „A faalapú
hulladékok brikettálási és pelletálási
energiamérleg meghatározása” című
altéma – alapján megállapítható, hogy
az alapanyag energiatartalmához
képest az energiabevitel (villamos és
kalorikus) – a gyártás során – mintegy
8–12%.
I Felhasználása speciális tüzelőberendezést,
égőfejet igényel.
I Sok esetben a feldolgozásig – porforgács
formában – hosszú szállítási
útvonalat tesz meg az alapanyag.
I Az ára a tűzifa árának akár a kétszerese
is lehet.
I Nem fás szárú biomasszából előállított
pellet esetén tüzeléstechnikai problémák
adódnak ugyanúgy, mint ezen
anyagok hagyományos – pelletálás
nélküli – tüzelése esetén.
Dr. Németh Gábor
egyetemi docens, NyME-FMK
(ngabor@fmk.nyme.hu),
Prof. dr. Varga Mihály
egyetemi tanár, NyME-FMK
(vargam@fmk.nyme.hu)
Faipari Mérnöki Kar; Gépészeti és
Mechatronikai Intézet
2. ábra: Energetikai Laboratórium: FMK-GMI; NRRC (http://nrrc.nyme.hu/)
Jelen tanulmány a Környezettudatos
energiahatékony épület című
TÁMOP-4.2.2.A–11/1/KONV-2012-
0068 számú projekt keretében,
az Európai Unió támogatásával, az
Európai Szociális Alap társfinanszírozásával
valósult meg.
