Kapcsolt energiatermelés biomassza felhasználásával
2005/6. lapszám | VGF&HKL online | 3891 |
Figylem! Ez a cikk 20 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Számos publikáció szerint a fosszilis energiahordozók tartalékai csökkenek. Az üvegház-effektus okozta jelenségek is hozzájárultak ahhoz, hogy az utóbbi években egyre inkább fokozott érdeklődés mutatkozik a biomaszszából történő villamosáram-előállításra. A Kyoto-i jegyzőkönyv és az EU Fehér Könyve (Energia a jövőért: Megújuló energiahordozók) ennek a folyamatnak a fontosabb mérföldköveinek tekinthetők. Ha ugyanis elektromos energiát termelnek biomasszából, akkor egyrészt semleges CO2-t juttatnak ki az atmoszférába, másrészt az energiaimport-függőséget csökkentik, hiszen helyi energiahordozót használnak fel energiaforrásként.
A usztria Burgenland tartományának déli részén, Güssing városában a fenntartható energiagazdálkodást nem csak jelszóként, hanem évek óta realitásnak élik meg. Ennek szellemében tekinti magát jogosan a város a megújuló energia európai centrumának. Güssing az egyik legnagyobb biomassza távfűtőhálózatot üzemelteti. A városban üzemel egy biodízel üzemanyagot – repcéből és napraforgóból – előállító üzem, és közel négy éve termel villamos energiát az erőmű biomassza elgázosításával.
Amíg az ötletből valóság lett, természetesen néhány cégnek össze kellett fognia, ehhez alapították meg a REPOTEC-et. Erre szövetkeztek – tervezőcégek, valamint a Bécsi Műszaki Egyetem kutatói, az alsó-ausztriai energiaszolgáltató, az EVN és a güssingi távhőszolgáltató vállalat. A munka célja volt egy új, gazdaságos, biomassza elgázosításán alapuló eljárás kifejlesztése, mely rendszer alkalmas lesz a kapcsolt villamosenergia- és hőtermelés kialakítására. A Bécsi Műszaki Egyetem alaposan felkészült a demonstrációsnak tekintett erőmű tervezésére. Előzményként 100 kW th teljesítményű pilot-üzemet szereltek össze Bécsben. Ennek a rendszernek a tapasztalatai alapján, a szükséges arányosság figyelembevételével tervezték meg a güssingi biomassza erőművet. A létesítmény megvalósítása 2001-ben 165 millió schillingbe került, melynek finanszírozást az Európai Unió és a Burgenlandi Tartomány vállalta.
Az erőmű beruházásának főbb elemeit érdemes áttekinteni. A biomassza erőmű megvalósítására egy részletes programterv készült. A biomassza erőmű tervezését 2000. szeptember 4-én kezdték meg. Az erőművet a város „szélére” tervezték. A feszített ütemre jellemző, hogy már decemberben tető alá került a létesítmény. A megvalósult létesítmény egy része háromszintes, szabadtéri kivitelűre készült. Az üzembevételi eljárást a terv szerint 2001 májusában kezdték meg, majd a próbaüzem még augusztusban beindult. Az erőmű ünnepélyes átadására az Ausztriai Biomassza Napon, 2001. szeptember 20-án került sor, és ezt követően, szeptember 27-én termeltek először gázt.
A biomassza erőmű technológiai folyamata – lényegét tekintve – a következőkben foglalható össze. Az erőmű területén a faaprítékot a szabadban tárolják. A közvetlen felhasználás előtt a biomasszát rakodógéppel fedett tárolóba hordják be, ezáltal a csapadéktól megvédik. Innen kerül a tüzelőanyag a tulajdonképpeni technológiai folyamatba. A leegyszerűsített folyamatábra szerint az áram és a távhő termelése biomassza elgázosításából a következő főbb lépcsőkre épül:
- a fa elgázosítása,
- biomassza-elgázosítás,
- égetőkamra,
- a termelt gáz tisztítása,
- mechanikai-, vegyi- és füstgáz-tisztítás,
- gázmotor üzemeltetése és villamosenergia-termelés,
- távhő-előállítás.
A faapríték az elgázosítóba kerül. A művelet lényege az örvényrétegű (gőz) elgázosítás, mely tulajdonképpen két egymással összekapcsolt örvényrétegű rendszerből – elgázosítóból és égési kamrából – áll. A gázt termelő reaktort a Institute of Chemical Engineering és az AE Energietechnik együtt fejlesztette ki, a nemzetközileg ismert FICFB gázelgázosítási rendszeréből. Ennek az elgázosító rendszernek az alapja a fizikailag elszeparált elgázosító és az égési kamra. Az ún. elgázosítóban a bevezetett biomassza elgázosítása kb. 850 0C hőmérsékleten történik, mialatt a vízgőzt hozzáadják. Az elgázosítót egy rézsűs csúszda köti össze az égési kamrával, amelyet tüzelési ágyként üzemeltetnek.
Az égési kamrában az elgázosítóból átkerült koksz elégetése levegő hozzávezetésével történik. A keletkező hőt homokágy veszi fel, mely hőmennyiség cirkulációval átjut az elgázosítóba, és biztosítja az említett hőmérsékletet a faapríték elgázosításához. A folyamat ezáltal önfenntartó lesz. Ennek a rendszernek az egyik előnye, hogy egyensúly van az elgázosítási és az égési reakció között, ezért fenntartható az üzemelés stabilitása. A hőmérséklet az égési szekcióban szabályozható. Az elgázosító és az égési zóna között a hőmérsékletkülönbség 50-90 0C körül alakul, melyet az üzem mérési eredményei mutatnak. Az égési kamrába a gázmosó után is kerül vissza termelt gáz.
A folyamatban lejátszódó reakciók:
C + H2O› CO + H2
CO + H2O› CO2 + H2
Az elgázosító pl. 2002-ben több mint 3200 órát üzemelt, és a mérési eredmények kedvező képet mutatnak. Az elgázosító és a gáztisztító rendszer a terv szerint üzemelt. A termelt gáz minőségét, összetételét mérésekkel ellenőrizték. Kedvező eredmények után a gázmotor üzemszerűen 2002 áprilisában indult el. A technológia folyamata alatt a következő összetevők keletkeznek: CO; CO2; CH4; H2; H2Og; C.
Az erőműben gázmotor üzemel, ezért a termelt gázt hűteni és tisztítani kell. A gáz először a gázhűtőbe lép be. Az így kinyert hulladékhőt a hűtési folyamatot követően távfűtésre használják fel. A lehűlt gáz textilszűrőn keresztül halad át, melynek során a gáz mechanikai szennyeződése, a por leválasztásra kerül. Ezt követően a szűrt gáz egy tisztítóberendezésbe – savas mosóba – jut, ahol a kátrány-, valamint az ammóniatartalmat és savas komponenseket csökkentik. Innen a gáz egy – kisebb – része speciális folyamat segítségével visszakerül az égési kamrába. Ezáltal feldolgozásra kerül minden káros anyag és víz.A gázmotor a termelt gázt energiatermelésre használja fel. A Jenbacher gázmotor generátort hajt meg, és ezáltal elektromos energiát termel. A motor hűtőfolyadékának hulladékhőjét szintén a távfűtés hasznosítja. A motor kipufogógáza katalizátoron át a kéményen keresztül jut a szabadba. Az égési kamrából kilépő füstgázt lemezes hőcserélő segítségével hűtik le. A kinyert hulladékhőt szintén a távfűtési rendszer használja fel. A füstgáz is a mechanikai szennyeződéstől történő tisztítás után kerül ki a szabadba. Az égési kamrából időnként a salakágy eltávolításra kerül. Az erőmű teljes technológiai folyamata a vezérlőteremből figyelemmel kísérhető. A kezelő a monitor képernyőjén lehívhatja a szükségesnek ítélt paramétereket (hőmérséklet, nyomás, tömegáramok stb.), és igény esetén be is avatkozhat. Az erőmű óránként 1760 kg faaprítékot használ fel, ennek alapján a rendszer tüzelési teljesítménye 8 MW. A biomassza erőmű óránként 2000 kWh villamos energiát termel, és 4500 kWh hőenergiát ad ki a távfűtésre.
Koch mérnök tájékoztatása szerint – aki egyébként az erőmű alapkőletételétől az üzemelés minden mozzanatában részt vett – az erőműben hatékony bioenergia-felhasználás valósul meg. Az erőmű villamos részének hatásfoka 25-28%, míg a teljes rendszer hatásfoka (elektromos- és hőenergia) túllépi a 85%-ot. Érdemes megtekinteni és tanulmányozni ezt a – szakmailag rendkívül érdekes és színvonalasan megvalósított – biomassza elgázosításával üzemelő, kapcsolt hő- és villamos energiát termelő erőművet, melynek tervezési, kivitelezési és üzemeltetési tapasztalatait célszerű hasznosítani.
Dr. Barcsik József
