4. SAJÁT VIZSGÁLATOK EREDMÉNYEI
4.2. Mezıgazdasági melléktermékek erımővi tüzelése
4.2.3. Fásszárú mezıgazdasági melléktermékek tüzelése
A fásszárú melléktermékek tüzelése a kazán által leadott teljesítmény szabályozásának megkönnyítése érdekében aprított állapotban történik. A fanyesedéket és a szılıvenyigét is már az erımőhöz történı szállítás elıtt célszerő aprítani, a szállítókapacitás optimális kihasználásának céljából.
A modellezés során feltételeztem, hogy a rendelkezésre álló összes szılıvenyigét és nyesedéket képes az erımő felvásárolni, így határoztam meg az energetikai létesítmény ellátáshoz szükséges minimális beszállítási területet.
Alapvetı különbségként jelenik meg a fás- és a lágyszárú mezıgazdasági melléktermékek között, hogy míg az utóbbinál a növényi sorrenddel és a piaci hatásokra való gyors reagáló képességgel is kell számolni, addig az elıbbinél ez nem jellemzı. Ha például szılıt vagy gyümölcsöst telepít egy gazda, akkor azt 20-30 évre telepíti és nem 1 évre. Az ültetvény az
75 elsı néhány évben termést sem, vagy csak alig hoz, így ha alacsony a bor vagy a gyümölcs piaci ára, a gazda 1-2 éven belül nem fog más növényt ültetni területére. További számottevı különbség a fás- és lágyszárú mezıgazdasági melléktermékek között, hogy elıbbiek aprítékát a faaprítékhoz keverve lehetıség nyílik az együttes tüzelésre. A lágyszárú mezıgazdasági melléktermékek az eltérı tüzeléstechnikai tulajdonságaik miatt a fásszárú termékekkel együtt nem tüzelhetıek.
A fásszárú melléktermékek esetében figyelmen kívül lehet hagyni az elhordás okozta tápanyaghiányt, ugyanis a gazdálkodók a kártevık áttelelése miatt sem a szılıvenyigét, sem a nyesedéket nem forgatják vissza az ültetvény talajába.
Szılıvenyige
A KSH szerint 2010-ben Magyarországon 80 345 ha-on termesztettek szılıt, mely hazánk területének 0,86%-a. Hektáronként átlagosan 1,8 t venyigével számolva 144,6 ezer t tüzelhetı mellékterméket jelent. Szárítás után, ami a venyige keletkezési helyén is megoldható, 14,8 GJ/t főtıértéket feltételezve Magyarországon 2010-ben 2 140,4 TJ szılıvenyige keletkezett, mely egy elméleti maximum, a gyakorlatban 100%-ban fıleg a szılıbirtokok dekoncentráltsága és a tulajdonosok különbözı igényei miatt, nem hasznosítható. A főtıérték változását 12-16 GJ/t, míg a fajlagos hozam változását 1,5-2,2 t/ha értékek közt vizsgáltam.
Magyarországon a szılıterületek többnyire borvidékekhez kapcsolhatók, következésképp számításaimban az országos átlagos szılıterület mellett az egyes borvidékekre jellemzı szılıterületekkel is számoltam. A lokális maximum sorok reprezentálják hazánk legnagyobb arányban szılıvel borított területeit, ahol feltételezésem szerint lokálisan a szılı kiteheti az összes mezıgazdasági terület nagyságát is. Ilyen például a Somlói borvidék. Borvidéki minimumértéknek a Bükki borvidéket választottam, ahol csak 5,9% a szılıterület aránya (HNT, 2011). Az érzékenységvizsgálatnál is ezt a két értéket tekintettem szélsıértéknek.
A 28. táblázat adatai alapján a következı megállapítások tehetık:
I. „A” erımőtípus ellátásához szükséges szılıültetvény a legkedvezıbb esetben is 67,57 ezer ha, ami hazánk szılıterületének a 64%-a és a borvidéki 1 ha-nál nagyobb területeknek 74%-át teszi ki.
II. „B” erımőtípus ellátásához szükséges szılıültetvény a legmagasabb főtıértékkel és fajlagos hozammal számolva 23,38 ezer ha, ami hazánk szılıterületének 29%-a.
III. Az I. pont alapján „A” erımőtípus ellátásához Magyarország borvidéki területének legalább 74%-a szükséges. A hazai 22 borvidék egy része különállóan helyezkedik el, mint a Somlói borvidék, vagyis nem feltételezhetjük, hogy borvidéki területeink 74%-a egybefüggı területet alkot. Így a továbbiakban az „A”
76 típusú erımő tekintetében csak az országos átlagot vizsgáltam, a többi sort kék színnel jelöltem.
28. táblázat. Szılıvenyigével ellátott erımővi rendszerek jellemzıi
Megnevezés
mőködést feltételezve) [MWh] 22857 20000 228571 500000 szükséges összes energia [GJ] 82286 72000 822857 1800000 szükséges melléktermék összes
tömege (12-16 GJ/t) [t] 6857-5143 6000-4500
68571-51429 112500-
(5,98% szılı) 11,2-15,6 10,4-14,6 35,3-49,3 52,2-73,0 országos átlag
(0,86% szılı) 29,4-41,1 27,5-38,5 93,0-130,1 137,6-192,4
legalább szükséges közúti beszállítási távolság [km]
lokális maximum
(59,51% szılı) 5,0-6,9 4,6-6,5 15,7-21,9 23,2-32,4 átlagos borvidék
(30,13% szılı) 7,0-9,7 6,5-9,1 22,0-30,8 32,5-45,5 borvidéki minimum
(5,98% szılı) 15,6-21,8 14,6-20,4 49,4-69,1 73,0-102,1 országos átlag
(0,86% szılı) 41,2-57,6 38,5-53,9 130,2-182,1 192,6-269,3 =tüzelıanyag hiánya miatt értelmetlen
Forrás: a szerzı saját munkája.
IV. A II. pont alapján „B” erımőtípus ellátásához Magyarország szılıterületének legalább 29%-a szükséges, mely nem helyezkedik el 59,51 % sőrőséggel, ahogyan ezt a „Szakirodalmi áttekintés” fejezetben már ismertettem, így a továbbiakban a
77 (lokális maximum) megnevezéső sorok „B” erımőtípusra vonatkozó értékeit már nem vizsgáltam és a 28. táblázatban kék színnel jelöltem.
Fontosnak tartom megemlíteni, hogy napjainkban (talán a nem éppen tárgyilagos tudósítások következtében) a közvélemény több helyen ellenzi a biomassza tüzelési célú hasznosítását. Egy borvidéken sokan félnek attól, hogy a főtımő hatására visszaesik a turizmus, illetve az onnan származó bor kereslete. Ez a félelem a törpefőtımővek esetében részben alaptalan, mivel a vizsgálataimban szereplı „C” típusú főtımő egész éves üzemeléséhez átlagosan 4865 t szılıvenyige szükséges, ami napi szinten 13,3 tonnát jelent, vagyis napi egy-két kamion forgalmát. Ugyanez a helyzet a „D” típusú lokális erımő esetén is, ekkor éves szinten átlagosan 5560 t szılıvenyige szükséges az erımő biztonságos ellátásához, ami naponta 15,2 tonna alapanyagigényt, vagyis két-három kamion forgalmát jelenti. Mivel a szılıvenyige „betakarítása” éves szinten nem folyamatos, hanem szezonális, így az alapanyag beszállítás szükségessége is szezonálisan jelentkezik, vagyis közel két hónap alatt kell az összes aprítéknak beérkeznie, így viszont már napi 10-15 db 10 tonna teherbírású jármő közlekedésével kell számolni két hónap munkanapjai során. Az „A”, illetve „B” típusú erımőveknél viszont a többszörös alapanyagigény miatt lényegesen nagyobb közúti forgalommal kell számolni.
Nyesedék
Magyarország területének 2010-ben a KSH szerint 1,01%-át borította gyümölcsös, ami 93964 ha területet jelent. A gyümölcsösökön kívül nyesedék képzıdhet még az egyes településeken, az útszéli fasorokon és a parkokban, azonban ezek számbavétele nehézkes, ráadásul gyakran komposztálásra használják. A gyümölcsösökben keletkezı nyesedéket a fertızésveszély miatt nem célszerő komposztálni, növényegészségügyi okokból inkább az égetés javasolt.
Átlagosan 1 ha gyümölcsösben 2,5 t nyesedék keletkezik, melynek főtıértéke szárítás után 14,8 GJ/t (Biomassza Termékpálya Szövetség, 2008.). A szárítás a gyümölcsösökben, a talajon megoldható. A fenti adatokból következik, hogy Magyarországon 3 466,9 TJ nyesedék keletkezik a gyümölcsösökben. Modellem ennek a maximális hasznosíthatóságát feltételezi, tehát a minimálisan szükséges beszállítási területet és távolságokat, valamint a maximális erımővi méretet határozza meg.
A „szakirodalmi áttekintés” fejezetben ismertetett adatoknak megfelelıen a főtıérték változását 12-16 GJ/t, míg a fajlagos hozam változását 2-3 t/ha értékek közt vizsgáltam.
Ennek megfelelıen a 29. táblázat egyes celláinak értéke is minimum és maximumokra van bontva, ahol a minimum 12 GJ/t főtıértéket és 2 t/ha fajlagos hozamot, míg a maximum 16 GJ/t főtıértéket és 3 t/ha fajlagos hozamot mutat. Az érzékenységvizsgálatoknál feltételeztem, hogy lokálisan a gyümölcsösök területe akár elérheti a KSH adatai alapján 2010-ben Magyarországra megállapított összes mezıgazdasági terület átlagát, vagyis 59,51%-ot.
78 29. táblázat. Gyümölcsösök nyesedékével ellátott erımővi rendszerek jellemzıi
megnevezés
mőködést feltételezve) [MWh] 22857 20000 228571 500000 szükséges összes energia [GJ] 82286 72000 822857 1800000 szükséges melléktermék összes tömege
[ezer ha] (100% gyümölgyös) 1,7-
3,4 1,5-
(1,78% gyümölcsös) 17,5-24,8 16,4-23,2 55,4-78,3 81,9-115,8 országos átlag (1,01%
gyümölcsös) 23,2-32,9 21,7-30,8 73,5-104,0 108,7-153,7 regionális minimum
(0,21% gyümölcsös) 51,0-72,1 47,7-67,4 161,2-228,0 238,4-337,2
legalább szükséges közúti beszállítási távolság [km]
lokális maximum (59,51%
gyümölcsös) 4,2-6,0 4,0-5,6 13,4-19,0 19,8-28,0 regionális maximum
(1,78% gyümölcsös) 24,5-34,7 22,9-32,4 77,5-109,6 114,7-162,1 országos átlag (1,01%
gyümölcsös) 32,5-42,0 30,4-43,1 102,9-145,5 152,2-215,2 regionális minimum
(0,21% gyümölcsös) 71,4-100,9 66,76-94,41 225,7-319,2 333,8-472,0 =tüzelıanyag hiánya miatt értelmetlen
Forrás: a szerzı saját munkája.
A 29. táblázatban feltőntettem az országos átlagot és a regionális szélsıértékeket:
regionális minimumot a Közép-Dunántúl régió 0,21 %-os gyümölcsös aránya, míg a regionális maximumot az Észak-Alföld régió 1,78 % gyümölcsös aránya reprezentálja.
A 29. táblázat értékei alapján a következı megállapítások tehetık:
79 I. „A” erımőtípus ellátásához szükséges gyümölcsös legalább 37,5 ezer ha, ami
hazánk gyümölcsös területének 37%-a.
II. Az I. pont alapján Magyarország gyümölcsterületének 37%-a nem helyezkedik el 59,51% sőrőséggel, így a továbbiakban a (lokális maximum) megnevezéső sorok
„A” erımőtípusra vonatkozó értékeit már nem vizsgáltam és a 29. táblázatban kék színnel jelöltem.
III. Az Észak-Alföld régió területe 1 773 ezer ha, melynél jóval nagyobb terület lenne szükséges az „A” erımőtípus ellátására. Magyarország többi régiójában az Észak-Alföldnél (regionális maximum) jelentısen kisebb a gyümölcsösök aránya, így nem lehet az „A” erımőtípust ilyen feltételek mellett biztonságosan üzemeltetni.
IV. „A” és „B” erımőtípusok ellátásához 0,21%-os gyümölcsös arányt feltételezve (regionális minimum sora) Magyarország területével legalább közel azonos beszállítói területre lenne szükség, így ezen változatot a továbbiakban már nem vizsgáltam (29. táblázatban kék színnel jelöltem).
Fásszárú mezıgazdasági melléktermékek együttes tüzelése
Mivel a szılıvenyige és a fanyesedék tüzeléstechnikai tulajdonságai közel azonosak, ezért a folyamatos erımővi alapanyagellátás biztosítása céljából, valamint az optimális erımővi méret elérése miatt lehet ıket közösen is tüzelni.
A szılıvenyige és a gyümölcsnyesedék más-más fajlagos hozamot produkál, így értelmetlen lett volna az ültetvények területi megoszlása alapján meghatároznom az érzékenységvizsgálat során figyelembe vett szélsıértékeket. E helyett hazánk egyes régióinak szılı, illetve gyümölcsös arányait súlyoztam a szılıvenyige és a gyümölcsnyesedék fajlagos hozamával, majd az egyes régiókra kapott értékek közül választottam ki a szélsıértékeket.
A számítást az alábbi képlet alapján végeztem:
Z = betakarítási terület arányasz × fajlagos hozamsz + betakarítási terület arányagy × fajlagos hozamgy
ahol:
Z: a régióban jellemzı szılıvenyige és gyümölcsnyesedék együttes mennyiségének értéke, ami alapján a szélsıértékek kiválasztása történt
sz: szılıvenyige
gy: gyümölcsösök nyesedéke
„Z” értékét meghatároztam minimális és maximális fajlagos hozam és főtıérték mellett, ennek megfelelıen az érzékenységvizsgálatoknál az alábbi szélsıértékeket vettem figyelembe:
• regionális maximum: ahol „Z” értéke maximális, az Észak-Alföld régió reprezentálja 0,19% szılı és 1,78% gyümölcsös aránnyal (AKI, 2011)
80
• országos átlag: a KSH szerint 2010-ben Magyarországra jellemzı arányszámok, vagyis 0,86% szılı és 1,01% gyümölcsös (AKI, 2011)
• regionális minimum: ahol „Z” értéke minimális, a Közép-Dunántúl régió szemlélteti 1,15% szılı mellett 0,21% gyümölcsös aránnyal (AKI, 2011)
A főtıérték és a fajlagos hozam tekintetében a szılıvenyigére és a nyesedékre vonatkozó minimum és maximum értékekkel számoltam, a 28. és a 29. táblázatokkal megegyezı módon. Számításom eredményét a 30. táblázat tartalmazza.
30. táblázat. Szılıvenyigével és gyümölcsösök nyesedékével ellátott erımővi rendszerek jellemzıi
évi energiatermelés (8000 h/év mőködést
feltételezve) [MWh] 22857 20000 228571 500000
szükséges összes energia [GJ] 82286 72000 822857 1800000 szükséges melléktermék összes tömege
szükséges beszállítói terület [ezer ha]
regionális maximum (0,19%
beszállítási terület sugara [km]
regionális maximum (0,19%
legalább szükséges közúti beszállítási távolság [km] regionális maximum (0,19%
szılı + 1,78% gyümölcsös) 25,9- Forrás: a szerzı saját munkája.
Az együttes tüzelés lehetıségét az országos átlagos termıterület megoszlását figyelembe véve, átlagos fajlagos hozammal (venyige: 1,8 t/ha, nyesedék: 2,5 t/ha) és átlagos főtıértékkel (venyige és nyesedék esetén is: 14,8 GJ/t) számolva a 30. táblázat adatait
81 felhasználva a 22. ábra szemlélteti az erımővi teljesítmény és a szükséges minimális beszállítási terület nagyságát. A 23. ábra a 22. ábránál alkalmazott feltételekkel az erımővi teljesítmény és a szükséges minimális beszállítási távolság kapcsolatát mutatja.
Az ábrákról leolvasható, hogy az elıbbi esetben lineáris összefüggés, míg az utóbbi esetben exponenciális összefüggés figyelhetı meg.
22. árba. Szılıvenyigével és gyümölcsösök nyesedékével mőködı bioerımő potenciális teljesítménye az ellátási terület függvényében
Forrás: a szerzı saját munkája.
23. ábra. Szılıvenyigével és gyümölcsösök nyesedékével mőködı bioerımő potenciális teljesítményéhez kapcsolódó közúti beszállítási távolságok
Forrás: a szerzı saját munkája.
82 A 22. és a 23. ábrákon a „csak villamosE” felirat kizárólag villamos energiát értékesíteni képes erımővet jelent („A” típus), mely hatásfoka 32%, így egyértelmően leolvasható az ábrákról hogy az „A” típusú erımő biztonságos alapanyag ellátásához nagyobb beszállítói terület, következésképp nagyobb beszállítói távolság is szükséges. A „villamosE+hıE”
felirat a kapcsolt energiatermelést szemlélteti, feltételezve, hogy az összes keletkezı hıt sikerül értékesíteni. Ezen jelölés 20 MW bruttó teljesítménnyel rendelkezı erımővét a
„B”, míg 2 MW bruttó teljesítményt adó erımővét a „D” erımőtípusok mutatják. A „csak hıE” elnevezéső kékszínő görbe a főtımőveket szemlélteti („C”) típus).
4.2.4. Fásszárú mezıgazdasági melléktermékek tüzelésének gazdasági vonatkozásai