Biomassza Erőmű Építés Technológia: Kihívások és Lehetőségek
A megújuló energiaforrások egyre nagyobb teret nyernek a hagyományos, fosszilis energiahordozókkal szemben. A biomassza, mint megújuló energiaforrás, jelentős potenciállal rendelkezik, ugyanakkor használata számos kihívást is tartogat az erőműépítés technológiája szempontjából.
A biomassza biológiai úton létrejövő szervesanyag-tömeg, amely magában foglalja a növényzetet, valamint a vadon- és haszonállatokat. Környezetvédelmi szempontból azonban egy vitatott energiahordozóról van szó, melynek felhasználása jelentős: a hazai összes megújuló energiaforrás 63%-a szilárd biomassza. Ez a hőfelhasználás esetében kb. 90%, a megújuló villamos energiát nézve pedig kb. 25%.
A szilárd biomasszát, hétköznapi nevén a tűzifát, feltételesen megújuló energiaforrásnak tekintjük, azzal a feltétellel, hogy ne termeljünk ki több fát, mint amennyi hosszú távon újra tud termelődni. A kérdéskör azonban ennél sokkal bonyolultabb, mivel ez a megközelítés nem vizsgálja a biodiverzitásra és az éghajlatra gyakorolt hatásokat.
Közkeletű tévedés, hogy a biomassza szén-dioxid-semleges erőforrás. Elégetésekor ugyanannyi szén-dioxid kerül a légkörbe, mint amennyit a növény az élete során megkötött. A biomassza elégetésének kibocsátása magas: 1 erdei köbméter tűzifa elégetése kb. 1 tonna szén-dioxid-kibocsátással jár. Egy egységnyi megtermelt energiára vetített kibocsátása így a szénnél is magasabb lehet. Igaz, hogy a kitermelés helyére telepített új erdő növekedésével fokozatosan nyeli el a szén-dioxidot, de ennek léptéke évtizedes. Nagyobb területet nézve a fakitermelések okozta hirtelen csökkenés az erdő szén-egyenlegében a más területen történő növekmények által kiegyenlítődhet, de általánosságban a fakitermelés negatívan befolyásolja az erdő szén-egyenlegét, főleg, ha a klímaváltozás szempontjából jelentős 2050-es időtávot nézzük.
Szintén téves az az elképzelés, hogy jobb megoldás elégetni a kitermelt fát, mint az erdőben hagyni. Így ahelyett, hogy hagyjuk elkorhadni (eloxidálódni, vagyis lassan „elégni”), a benne lévő energiát ki tudjuk nyerni, csak az égés folyamatát gyorsítjuk fel. A szén-dioxid idővel így is, úgy is visszakerül a légkörbe. A gond az érvelésben rejlik: a vékony ágak néhány év alatt lebomlanak, ezek jellemzően vágástéri hulladékként hátra is maradnak a fakitermelés után. Viszont a nagyobb átmérőjű ágak vagy fatörzsek lebomlása az erdőben évtizedekig is eltarthat, a helyi élővilágnak nyújtva táplálékot és élőhelyet. Ha nem égetjük el őket tűzifaként, a tárolt szén egy része nem a légkörbe kerül vissza, hanem a talaj széntartalmát gazdagítja. Az Európai Bizottság Közös Kutatóközpontjának (JRC) jelentése szerint a vastag ágak, fatörzsek elégetése, amely során a szén azonnal visszakerül a légkörbe, még hosszú távon sem jár kevesebb szén-dioxid kibocsátással a fosszilis tüzelőanyagok elégetéséhez képest.
Az éghajlatváltozást okozó szén-dioxid kibocsátás mellett a helyi levegőminőségre gyakorolt negatív hatás elsősorban a szálló por kibocsátása miatt jelentős a biomassza tüzelésnél. Ennek legfőbb oka a tökéletlen égés. Amíg ipari léptékben az égés jól szabályozható, és az emissziós értékek kapcsán jogszabályi kötelezettségeknek kell megfelelniük a létesítményeknek, a probléma elsősorban a háztartások részéről jelentkezik. A PM2.5 (2,5 mikrométernél kisebb szálló por részecskék) kibocsátásának 80%-a a háztartási szilárd tüzelésre eredeztethető vissza. Viszont a megfelelő fatüzelési gyakorlatok betartásával a szálló por-kibocsátás nagyságrendekkel csökkenthető lehetne. Ehhez a három legfontosabb szabály a száraz, maximum 20% nedvességtartalmú tűzifa használata, az elegendő levegőmennyiség biztosítása, és a felülről begyújtás. Természetesen az energiaigény csökkentésével, energiahatékonysági beruházásokkal (pl. szigetelés, fűtéskorszerűsítés, nyílászáró csere) a szükséges tűzifa mellett a kibocsátás is csökkenne.
A biomassza erőművek, mint nagy, 100 MW-os nagyságrendű áramtermelő kapacitással rendelkező létesítmények, Magyarországon többnyire régi széntüzelésű erőművek átalakításával jöttek létre. Ezek villamosenergia-hatásfoka kb. 30%, a többi előállított energia pedig hulladékhő. Ezt a hulladékhőt részben tudják hasznosítani a városi távhőben, de mivel ez a melegvíz és az ipari hőhasznosítás kivételével csak télen hasznosul, és az üzemelésüket az áramtermelésre optimalizálják, ezért ezeknek az erőműveknek is nagyjából kb. 50% lehet a hatásfoka. Vagyis minden elégetett 10 m3 fából 5 m3 hasznosul. Ehhez képest egy cserépkályha hatásfoka kb. 80%, egy faelgázosító kazáné pedig kb. 10%.
Ezek az erőművek jelentős megújulós támogatásban részesülnek. A biomassza erőművek a megújulós támogatás kezdete óta 2003-tól 323 milliárd Ft támogatást kaptak. A 2011-2021 közötti időszakban a biomassza erőművek támogatására 218 milliárd Ft-ot költöttünk állami támogatás formájában.
Hosszabb távon azt kell elérni, hogy primer, vagyis közvetlenül az erdőből származó biomasszát - legalábbis bizonyos átmérő felett - ne használjunk fel közvetlen energetikai hasznosításra. Ez azt eredményezné, hogy a felhasználható biomassza mennyisége jóval korlátozottabb lenne a jelenlegi szinthez képest. Viszont a rendszerszinten csekély megtermelt villamos energiát ma már könnyen ki lehetne váltani egyéb megújuló energiaforrással. A háztartási tűzifa-felhasználást is drasztikusan csökkenteni lehetne az épületek megfelelő energetikai felújításával és a hőszivattyúk nagyobb arányú elterjedésének ösztönzésével.
A biomassza felhasználása megújuló energiaforrást jelent, a faapríték pedig ellenőrzött, fenntartható erdőgazdálkodás során keletkező melléktermékből származik. A biomassza fűtőmű hatékony működéséhez szükséges infrastruktúra-fejlesztések önálló projektelemként szerepelnek a pályázatban. Ezek magukban foglalják a távhő gerincvezetékhez való csatlakozást, a hőátadási pontok kialakítását, valamint a rendszerirányítás és felügyelet korszerűsítését.
A projekt központi eleme egy 2×4 MWth névleges hőteljesítményű, biomassza alapú fűtőmű megvalósítása, amely faapríték tüzeléssel működne, és a városi távhőhálózathoz csatlakozva biztosítaná a hőtermelést. A tervezett helyszín az EGERERDŐ Zrt. területén található.
A fejlesztés révén csökkenhet a fosszilis energiahordozók felhasználása, mérséklődhet az üvegházhatású gázok kibocsátása, és nőhet a megújuló energia részaránya a városi hőellátásban. A projekt hozzájárul ahhoz is, hogy az egri távhőrendszer 2045-ig fenntartható és biztonságos legyen.
A beruházás nem egy fűtési szezonra, hanem több évtizedre szóló városstratégiai döntés. A projekt megvalósítása az Önkormányzat, az EVAT Zrt., az EGERERDŐ Zrt. és a kormányzati fejlesztéspolitika összehangolt együttműködésén alapul, közös célként megfogalmazva Eger fenntartható és biztonságos energiaellátását.
A teljes projektcsomag becsült költsége megközelíti az 5 milliárd forintot.
Az Észak-Yorkshire-ben található Drax az Egyesült Királyság legnagyobb villamosenergia-termelő létesítménye: ebből a komplexumból származik az országban megtermelt áram több mint 5%-a. 1967-es átadásakor az erőmű még tisztán széntüzeléssel működött, 2004-től azonban a szén mellett fokozatosan megkezdte a biomassza-használatot is. 2021-ben aztán a szénégető blokkokat teljesen kivették a termelésből, szerepüket pedig négy, egyenként 660 MW kapacitású, biomasszával működő blokk vette át. Tüzelőanyagát európai, észak-amerikai és brazíliai erdőkből származó faapríték, illetve mezőgazdasági maradványok alkotják. Ezekből évente nagyjából 7,6 millió tonnányit tüzelnek el benne.
A Draxban felhasznált tüzelőanyagot 50 ezer tonnás teherhajókon szállítják az észak-angliai Hullba és Imminghambe, ahonnan aztán vonaton érkeznek az erőműbe. Az Észak-Amerikából az Egyesült Királyságba tartó út során körülbelül 1830 tonna szén-dioxid kerül a légkörbe.
A létesítményt és annak biomassza-alapú tüzelőanyagát azonban több kritika is érte a közelmúltban. Az Ember nevű agytröszt 2025 júliusában közzétett elemzése például rámutatott, hogy jelenleg a Drax számít az Egyesült Királyság legtöbb káros anyagot kibocsátó erőművének: 2024-es kibocsátása 13,34 millió tonna szén-dioxid-ekvivalens volt, ami több, mint az ország hat legnagyobb gázerőművéé együttvéve.
Az erőmű vezetése a kritikákat azzal hárította el, hogy a biomassza elégetése során felszabaduló szén-dioxidot a környező erdők elnyelik. Mérések szerint viszont a Drax adja az ország éves szén-dioxid-kibocsátásának 3,6%-át, a biomassza égetése során keletkező légszennyező anyagok (különösen a PM2,5 és a PM10) pedig komoly egészségügyi kockázatot jelentenek.
Az IPCC 2006-os összesítése alapján a fa esetében az egy kWh megtermelt energiára jutó szén-dioxid-kibocsátás 18%-kal magasabb, mint a széné. A biomasszának viszont számos előnye is van mind a hagyományos fosszilis, mind pedig a megújuló energiahordozókkal szemben. A szén- és a gázenergiával összevetve legkézenfekvőbb erőssége, hogy használata hosszabb távon is fenntartható, emellett pedig társadalmi elfogadottsága és politikai támogatottsága is magasabb. Ráadásul más megújuló erőforrásokkal szemben az időjárástól és a napszaktól függetlenül, illetve szabályozható módon használható energiatermelésre.
Mivel a biomasszával működtetett erőművek termelése stabilabb, mint a nap-, a szél- vagy a vízerőműveké, a már működő hálózatokba is jobban integrálható, és alkalmas a csúcsidei igények kielégítésére. A nukleáris energiatermeléssel összevetve pedig a radioaktív hulladék hiánya, valamint az erőművekben alkalmazott egyszerűbb technológia, illetve az ebből fakadó rövidebb tervezési és építési idő szól mellette.
A biomassza hátránya viszont, hogy bár a használatához szükséges létesítmények működtetése az atomerőművekhez képest jóval egyszerűbb, a többi erőműtípushoz képest viszont jóval bonyolultabb. A Drax erőműhöz például négy, egyenként 11 ezer köbméteres tárolóhelyiség tartozik. Ha mindehhez a szállítás és a feldolgozás energiaigényét is hozzávesszük, akkor kijelenthető, hogy a biomassza környezeti lábnyoma meglehetősen magas, és felhasználása komoly károsanyag-kibocsátással jár.
Az évi 1,6 millió tonna biomasszát felhasználó erőművek (köztük a Mátrai Erőmű) jelenleg kb. 480 GWh/év villamos energiát termelnek. A lignit tüzelésű blokkok 2025 után tervezett leállításával ennek a biomassza mennyiségnek az energetikai célú hasznosítása megszűnne, hiszen jelenleg együttégetési technológiával történik a tüzelésük. Emiatt indokolt a telephelyen kialakult beszállító rendszer és biomassza feldolgozó infrastruktúra további hasznosítása, bővítése.
A visontai és bükkábrányi bányák rekultivált területén maximum 2x100 MW kapacitású új napelempark telepítése várható az előkészített területeken. Az építési területek előkészítése megtörtént, az engedélyezési eljárások folyamatban vannak.
A modernizációs program egyik pillére az erőmű technológiai átalakítása, amely komplex térségfejlesztési program keretében valósul meg, biztosítva a rendelkezésre álló szakképzett munkaerő további foglalkoztatását.
| Időszak | Támogatás (milliárd Ft) |
|---|---|
| 2003-2016 | 323 |
| 2011-2021 | 218 |
Az energiahiány kezelésére irányuló törekvések részeként egyre gyarapodnak az alternatív energiatermelési megoldások. A biomassza erőművek előnyei ugyanakkor igen kézenfekvőek. A nagy fa és más szerves anyag elégetésével energiát nyerő rendszerek, mint például a kályha is, a biomassza erőmű kategóriájába sorolhatók.
Az MVM Mátra Energia Zrt. tulajdonosváltása után cél a meglévő termelő egységek élettartamának maximalizálása, illetve a régi egységek modern, karbontakarékos és gazdaságosan termelő egységekkel történő kiváltása. A szénerőművek átalakítása elengedhetetlen Magyarország 2050-es karbonsemlegességi céljainak eléréséhez.
Az 1452/2022. (IX. 19.) Kormány határozat értelmében vizsgálat alatt áll a meglévő lignit tüzelésű termelő egységek 2029 végéig tartó élettartam hosszabbításának lehetősége és szükségszerűsége.
Földgáztüzelésű, magas hatásfokú, alacsony CO2 intenzitású és rugalmasan szabályozható villamosenergia termelő gázturbinás egység létesítése várható, amely éves villamosenergia termelése megközelíti a 2,838 TWh-t. A lignit tüzelésű termelő egységek földgáz tüzelésre történő rövidtávú kiváltásával Magyarország teljes évi CO2 kibocsátásának 8%-a takarítható meg.
A gázturbina ~30%-os bekeverési arányban alkalmas a jövőben a telephelyen előállított hidrogén eltüzelésére is, további jelentős CO2 csökkenést eredményezve. Az egység gyors le- és felterhelési képességgel rendelkezik, amely a jelen és a középtávú technológiai fejlettség mellett műszaki és gazdaságossági szempontból a legjobb kiegészítője a fotovoltaikus kapacitásoknak.
Az energetikai beruházásokra a következő negyed évszázad alatt mintegy 17 000 Mrd USD-t fognak költeni, ennek 61%-át a villamosenergia-ipar kapja. A termelésre azonban csak kevesebb, mint a felét szánják, a többit a szállításra és egyéb költségekre fordítják.
Az elmúlt hat évben, 2006-ig Németországban összesen negyven nagyerőmű (BT>20 MW) épült 5760 MW együttes villamos teljesítőképességgel, 5,5 Mrd EUR befektetéssel. 2020-ig is sok épül: 53 erőmű (évente négy), 31 400 MW-tal, 27,5 Mrd EUR összegért.
A szénerőművek építésének fő akadálya a nagyobb szén-dioxid-kibocsátás. A szén-dioxidnak már piaci ára van, bár a mennyiségi kiosztások (kvóták allokálása) területén nagy a manipulációs lehetőség. A piac jelenlegi ára alig több mint 5 EUR/t CO2.
Németországban mégis építenek fosszilis energiahordozóra erőműveket. Ennek megfelelően adnak kvótákat a szénerőműveknek. A legjobb hatásfokú földgáztüzelésű és széntüzelésű erőművek élettartamát összehasonlítva, a szénnél az építés két évvel hosszabb, a megtérülés hossza négy évvel, de a haszon ideje hat évvel több.
A nyersolaj árának várható növekedése miatt 2030-ra Németország teljes energiaellátási szerkezete megváltozhat. Az olajár-szcenárióban nagyobb a szén, kisebb a földgáz részaránya, mint a referencia esetében.
A primer földgáz-felhasználás a világon erőteljesen megnövekedik a következő negyed században, mintegy kétharmadával fogunk többet fogyasztani, mint ma. Ez elsősorban a földgáz erőműves felhasználásának következménye.
Az osztrák vállalatok jelentős szerepet játszanak a megújuló energia technológia fejlesztésében, és számos iparágban kínálnak innovatív megoldásokat, mint például a vízenergia, biomassza, napenergia, szélenergia és hőszivattyúk terén.
Az osztrák vállalatok a megújuló energia ágazatban többszörös niche világbajnokok. Számos kis- és középvállalkozás tervezési szolgáltatásokkal és tanácsadással is foglalkozik. Az iparág gyártói ügyfélközpontú, testreszabott megoldásokat kínálnak átlagon felül erős ügyfélszolgálati résszel.
A dolgozók képzése a megújuló energia ágazatban nagyon fontos. Az „duális rendszer” (szakmunkásképzés egy üzemben és egy szakiskola látogatása) garantálja, hogy a jövőben is lesznek olyan szakemberek, akik össze tudják kötni az elméletet a gyakorlattal.
Az iparág osztrák vállalatai szeretnének aktívan hozzájárulni az éghajlat-politikai célok eléréséhez. Komolyan veszik felelősségüket a környezettel szemben és maguk is fenntarthatóan és tudatosan gazdálkodnak. A biztonsági szempontot is figyelembe veszik.
tags: #biomassza #eromu #epitese