A biogáztermelés kérdőjelei

Kategória: Agrárenergetika | Szerző: VT, 2018/08/21

Mostanában, ahogy a világ közérdeklődése, de a különböző hivatalos intézmények célkitűzései is egyre inkább az úgynevezett alternatív energiaforrások felé fordulnak, úgy kezd egyre élesebbé válni a kérdés: melyik is az igazi? A válasz nem is olyan egyszerű. A lehetséges megoldások között ugyanis jócskán akad, ami ugyan „ingyen” termel, de kiépítése borzasztó drága, gyártása, működése néha még a környezetre veszélyes is (napelem, vízi- és szélerőmű), vagy olcsón előállítható ugyan a rendszer, de üzemeltetése jelentős bioalapú energiát emészt fel (energiafű, aprítéktüzelés és hasonló módszerek).

Legyen biogáz

A biogáz a hivatalos megfogalmazás szerint „szerves anyagok mikrobák által anaerob körülmények között történő lebontása során képződő gázelegy. Körülbelül 45–70% metánt (CH4), 30–55% szén-dioxidot (CO2), nitrogént (N2), hidrogént (H2), kénhidrogént (H2S), ammóniát és egyéb maradványgázokat tartalmaz (pl. sziloxán, metil-merkaptánt (CH3SH)).” Magyarán olyan gázvegyület, amely valamilyen bio-jellegű organizmus lebomlásakor, rothadásakor keletkezik. „Megfogása”, alkalmazása egyre nagyobb arányt képvisel főleg a vidéki gazdálkodásban, életvitelben – óvatos, bár kissé optimista becslés szerint a városokon kívüli felhasználói körben már a 7–8 százalékot is elérheti.

Melegvíz és villamos energia

A biogáz legegyszerűbb és legolcsóbb hasznosítási módja biogáz égetésére alkalmas kazánban meleg víz előállítása. A fejlődő országokban ez az egyik legelterjedtebb hasznosítási mód. A biogáz üzemű kazánokat el lehet látni olyan égőfejekkel is, amelyek alkalmasak egyéb folyékony vagy légnemű energiahordozók elégetésére (fűtőolaj, földgáz, PB-gáz). Ehhez az egyszerű hasznosítási módhoz nagyban hasonlít a fejlődő országok energiaellátását célzó programok eredményeképpen létrejött, egyszerű felépítésű biogáz üzemű tűzhelyek és lámpák használata. A vezetékes villamos rendszerektől elzárt területeken a biogáz üzemű lámpa lehetőséget biztosít olcsó fényforrás használatára.

A biogáz üzemű generátorblokk, melynek felépítése azonos a földgáz üzemű kogenerációs berendezésekkel, a gázmotor nagyságától függően a biogáz energiatartalmának 25–42%-át képes villamos energiává alakítani, míg termikus hatásfoka 40%-körül alakul. A kis teljesítményű motorok elektromos hatásfoka alacsonyabb. A kogenerációs berendezések összhatásfoka (elektromos és termikus) 75% fölött van. A biogáz használata áramtermelésre azért is előnyös lehet, mert földgázt válthat ki, csökkentve ezzel a külső szállítóktól való függést.

Lényegesen magasabb összhatásfok érhető el biometánüzemű törpeaggregát és bojler összeépítésével, amely használati meleg víz mellett elektromos áramot is termel (az esetleg felesleges áram tárolása rövid távon akkumulátorral, hosszú távon vízbontással, H2 és O2 gázok tárolásával a legelőnyösebb). Bár az elektromos hatásfok alacsony, a termikus hatásfok magas; az egyedüli veszteségforrás a kipufogógázzal távozó hő, az összhatásfok 90% feletti. Ez a megoldás semmiféle hálózatot nem igényel, ezért osztott/családi termelés céljára (az élelmiszer-önellátáson kívül energia-önellátásra is) előnyös.

Magyar szabvány

Számos technológia létezik, melynek segítségével a biogázban található szén-dioxidot és egyéb olyan gázokat le lehet választani, amelyek eltávolítása után a földgáz minőségével egyező, ún. biometánt kapunk. A biometán, amennyiben megfelel az MSZ 1638-ban közölt földgáz minőségi paramétereknek, a földgázhálózatba betáplálható. Magyarországon még nem valósítottak meg biogáztisztító berendezést és földgázhálózati betáplálást. Villamos áram bepótlására azonban van már pozitív példa.

A biogáz Európában

Az Európai Unióban több mint tíz éve 62 200 GWh energiát állítottak elő biogázból. Ebbe az energiamennyiségbe beletartozik a depóniagáz, szennyvíztelepi biogáz és az egyéb szerves anyagokból előállított biogáz is (többnyire mezőgazdasági biogáz üzemek). Németország és Nagy-Britannia közel 36% és majd 32%-os részaránnyal a legnagyobb biogáz termelő országok közé tartoznak. A többi tagországban lényegesen kevesebb biogázt termelnek és hasznosítanak. Nagy-Britanniában a depóniagáz a meghatározó (90%), míg Németországban az egyéb biogáztermelés (főleg mezőgazdasági alapanyagokat hasznosító üzemek) közel 50%-os aránnyal a meghatározó. Nagy-Britannia 1000 lakosra jutó átlagos energiatermelése biogáz alapon 28,1 Toe, míg Magyarországé 1 Toe.

Kettős jelleg

És ezen a ponton érkezünk el a legkényelmetlenebb kérdéshez: mennyire olcsó vagy drága a biogáztermelés. Először is lássuk a műszaki feltételeket. A biogáztermelő rendszerben a nyersanyagot nagy térfogatú, erősített tárolómedencébe gyűjtik, hogy a reaktor (erjesztőkamra) folyamatos ellátását biztosítsák. Egyik sem olcsó mulatság, egy közepes termelőegység létesítése minimum tízmillió forintos beruházásindítási költséggel számolható. A higiéniai szempontból aggályos anyagokat (ételmaradék, vágóhídi hulladék) előzőleg tartályokban 70 °C hőmérsékleten előkezelik. A reaktor folyadék- és gázszigetelt tartály, amelyben keverőberendezés akadályozza meg a leülepedést. Az anaerob baktériumos, gázfejlődéssel járó erjedés időtartama hőmérsékletfüggő: 30–40 °C-on 15–25 nap, de 50–60 °C-on ennél rövidebb.

Az időtartam természetesen függ a betáplált szerves anyag mennyiségétől és minőségétől is, ez nagyobb rendszerekben 40–50 nap is lehet. A reaktor hőmérsékletének szabályozása a hőcserélőn keresztül történik. A szervesanyag-tárolók és a reaktorok legtöbbször betonból készülnek és a jobb hőmérséklettartás érdekében földbe ágyazottak.

A gyártás során keletkezett biogázt megfelelő komprimálás (összenyomás, sűrítés) után kedvező hatásfokkal lehet gázmotorban vagy kazánokban eltüzelni. A gázmotorral lehet elektromos energiát és kapcsoltan hőenergiát is termelni távfűtésre, használati meleg víz előállítására stb. A biogáz tisztítására külön figyelmet fordítanak, kén-dioxid-mosót alkalmaznak akkor, ha kén-hidrogén keletkezésével is számolni kell. Így elérhető, hogy a felhasználáskor keletkező égésgázok nem vagy csak határérték alatt tartalmaznak kén-dioxidot. A biogázgyártás célja mindig kettős, környezetvédelmi és energetikai jellegű.

Buktatók

A szakágazat egyik legjobb haza ismerője, Dobai Gábor így foglalta össze a helyzetet. A Nyugat-Európában sikeresen működő biogáztelepek bizonyos komparatív előnyökkel rendelkeznek a magyarországi üzemekkel szemben, ami magyarázatát adja annak, hogy a korábban megépült hazai kísérleti üzemek kezdetben miért nem bizonyultak igazán sikeresnek:

• A nyugati gazdák jelentős állami támogatást kaptak úgy a beruházásnál, mint a megtermelt villamos áram átvételekor.
• Nyugaton magasabbak az energiaárak, szigorúak a hulladéktárolási szabályok, és drága a hulladéktárolás. Ezek a tényezők hordozzák a gazdaságosság kulcsát.
• Nyugat-Európában a biotrágya felvevőpiaca biztosított.
  A felsorolt komparatív hátrányokon kívül a biogáz-technológia hazai elterjesztését a következő, többé-kevésbé speciálisan magyar, további nehézségek terhelik:
• A mezőgazdaság alacsony jövedelemtermelő képessége.
• A hagyományos energiatermelő és -elosztó iparágak ellenérdekeltsége, a hálózatba táplált villamos energia átvételének feltételei esetenként akadályt jelentenek.
• A földgázhálózat sűrűsége és a földgáz viszonylag alacsony ára.
• Problémás a létesítés finanszírozása.
• Ismerethiány, vagyis a melléktermékek (biotrágya, szén-dioxid) hasznosításában rejlő lehetőségek fel nem ismerése.
• Maga az eljárás kevéssé ismert az átlagpolgár és az önkormányzatok előtt.

Az eddig megvalósult hazai biogáztelepek közül 12 helyen, Nyírbátorban, Pálhalma-Újgalamboson, Kenderes-Bánhalmán, Kaposváron, Klárafalván, Kecskeméten, Csengersimán, Dömsödön, Kapuváron, Kaposszekcsőn, Szegeden, Szarvason és Tiszavasváriban mezőgazdasági hulladékok feldolgozását és ártalmatlanítását végzik. Ugyanakkor van 18 olyan telepünk is, amelyek szennyvíz tisztítása során keletkező biogázt (Klar-gázt vagy csatornagázt) hasznosítanak, ezek a következők: Budaörs, Csepel-Központi Szennyvíztisztító, Dél-pesti Szennyvíztisztító, Dreher Sörgyár, Debrecen, Dunakeszi, Észak-pesti Szennyvíztisztító, Kazincbarcika, Kecskemét, Komló, Siófok, Székesfehérvár, Vác, Veszprém, Győr, Sopron, Szeged, Szombathely.

Nemcsak hazánk, de Közép-Kelet-Európa legnagyobb biogáz-üzemét 2011 szeptemberében adták át Szarvason. Az üzem évi 40 000 tonna problémás, rothadó hulladékot tud hasznosítani, ami az élelmiszeripar mellékterméke, ezenkívül évi 1000 tonna szerves trágyát is feldolgoz, ami a város környéki állattartó telepekről származik. Az üzem 12,5 millió m3 biogázt termel évente, amelynek egy részéből összesen 4,17 MW beépített villamos teljesítménnyel, gázmotor-generátorokban villamos áramot fejlesztenek, amit a 0,4 kV-os kisfeszültségű és a 20 kV-os középfeszültségű hálózatba táplálnak. Az üzem két telephelyen működik: a központi üzem Szarvas külterületén, míg a fióküzem a Gallicoop Pulykafeldolgozó Zrt. területén meleg vizet állít elő a fűtéshez, továbbá technológiai gőzt és áramot is termel, melynek nagy része a hűtőrendszert működteti. A biogáz 80%-át is a pulykatelep hasznosítja, amivel 1,5 millió m3 földgázt takarítanak meg évente. A 494 millió forintnyi uniós támogatással, 4,5 milliárd forintból épült biogáz-üzem két telephelyét egy 4,2 km-es gázvezeték köti össze.

Ajánlott kiadványokDr. Hajdú József:
A 21. század traktoraiDr. Kukovics Sándor szerk.:
A bárány- és juhhús fenntarthatóságaDr. Bai Attila (szerk.):
A biogázBai Attila - Lakner Zoltán - Marosvölgyi Béla - Nábrádi András:
A biomassza felhasználása

Ez is érdekelhetiA káposztafélék gépi betakarításaParlament előtt a 2025. év adózását meghatározó őszi adócsomagA lovak jólléte: a gondos lótartás eszközei és szabályai