Barion Pixel

VGF&HKL szaklap

Kérdőjelek a fatüzelés körül I.

2012/4. lapszám | Chiovini György |  3976 |

Figylem! Ez a cikk 10 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

Úgy tanultuk, hogy a levegő nitrogénből (78%) és oxigénből (21%) áll, emellett kisebb mennyiségben egyéb anyagokat is tartalmaz. Kisebb, de nem elhanyagolható mennyiségben. Különösen nem elhanyagolhatók a levegőben előforduló veszélyes anyagok. Manapság sokat beszélünk, hallunk egy ilyen anyagcsoportról, a szálló porról. A hírekben a szálló por a szmogriadóval kapcsolatban tűnik fel.

Tény, hogy a városokban az egészséget veszélyeztető öt fő légszennyező anyag – kén-dioxid, ózon, nitrogén-oxidok, szén-monoxid és szálló por – közül a nitrogén-oxidok mellett a szálló por az, amelyik tekintetében Magyarországon jelenleg kedvezőtlen a helyzet.

A légköri aeroszol okozta veszély 

A megnevezésből joggal következtetünk arra, hogy a szálló por más kell, hogy legyen, mint a „közönséges” por. Az egyéb, ülepedő portól való megkülönböztetés azért indokolt, mert a szálló por hosszabb ideig tartózkodik a légtérben. A kérdés szakértői szerint helyesebb szálló por helyett légköri aeroszolról beszélni. (Aeroszol: szilárd vagy cseppfolyós, diszperz, azaz esetünkben a légkörben diszpergált, magyarul szétoszlott részecskék.) A szakirodalom két csoportra osztja őket. Ha egészen kisméretűek, 2,5 mikrométernél is kisebbek, akkor PM2,5 a jelölésük. Az ennél nagyobb, de 10 mikrométernél kisebb csoport jelölése PM10. A levegőtisztaság-védelmi előírások a PM10-re és PM2,5-re írnak elő határértékeket. A légköri aeroszol okozta veszély kettős. Egyrészt, mint minden légutakba bejutó apró részecske, ingerlő hatású. Másrészt többféle – akár végzetes – módon is károsítja szervezetünket. Ebben kitüntetett szerepe van annak a sokféle vegyületnek, amelyek a részecskéket alkotják, vagy ahhoz kapcsolódnak. A téma szakértői szerint nagyon komolyan kell venni a kockázatot, nem lehetünk tétlenek a baj felismerését követően. Elég csak arra utalni, hogy a PM2,5, bejutva a tüdőbe, felszívódik, és folyamatosan felhalmozódik szervezetünkben.

Honnan származik a légköri aeroszol?

A részecskék több forrásból is erednek. Ilyenek a közlekedés, egyes ipari műveletek, de még a mezőgazdaság is. Nem elhanyagolhatók a természetes források, a szél, a vulkánok stb. sem. A statisztikai adatok szerint a közlekedés a legnagyobb kibocsátó, de ezt a lakosság követi. Aeroszolok keletkeznek a szilárd, folyékony és légnemű tüzelőanyagok elégésekor is. A tüzeléstechnikában pernyének nevezzük az égéstermék szilárd halmazállapotú összetevőit. Minden vizsgálat azt állapítja meg, hogy a tüzelőberendezésből távozó részecskék mintegy 90 százaléka a PM10 (PM2,5) mérettartományba esik (1. ábra). Így nem hiba, ha a kérdés tárgyalásakor az egyszerűség kedvéért nem teszünk különbséget a pernye- és a PM10-tartalom között.

Az égéstermék PM10-tartalma függ magától a kiindulási terméktől, elégetett anyagtól. Minden tüzelőanyag tartalmaz éghetetlen összetevőket is. A földgáz alig, a folyékony tüzelőanyagok va- lamivel többet, a szilárd tüzelőanya- gokban viszont jelentős az éghetetlen rész. Ebből lesz a hamu, aminek egy része pernyeként távozik a kéményen keresztül. De keletkeznek szilárd és folyékony részecskék a tüzelőberendezésben is. A legismertebb a korom, mely a berendezésbe juttatott elemi szén, illetve szénhidrogén-vegyületek tökéletlen égés miatt nem oxidálódott származéka. Különösen veszélyesek azok az egyéb, legkülönbözőbb részecskék, amelyeknek igen káros fizikai, kémiai és főleg biológiai aktivitása van. Ilyen értelemben nem lehet egyenlőségjelet tenni pusztán a tömegük alapján a környezetbe kerülő részecskék között. Vannak olyan folyamatok, amelyek kevésbé ártalmas kibocsátással jellemezhetők, és vannak nagyon veszélyes részecskéket kibocsátók is. Így azonosíthatók azok az egyébként éghető anyagok, főleg hulladékok, melyek energetikai hasznosítása túlságosan nagy kockázattal jár, illetve a kockázat kiküszöbölése gazdaságtalanná tenné az égetést. Sajnos ez nem jelenti azt, hogy különösen a lakosság körében ne fordulna elő ilyen felhasználás. Ennek következményeit csak sejteni lehet.

1. ábra: Minden vizsgálat azt állapítja meg, hogy a tüzelőberendezésből távozó részecskék mintegy 90 százaléka a PM10 (PM2,5) mérettartományba esik.

Földgáz helyett fa

Ismeretes, hogy a földgáz egy nagyon jól égethető tüzelőanyag, két okból is. Az égés során kevés káros anyag keletkezik, továbbá a tökéletes égés viszonylag egyszerű berendezésekben is jól megvalósítható, kézben tartható. Vitathatatlan javulást jelentett a levegőtisztaság szempontjából a földgázellátó vezetékrendszer országos kiépítése. Jellemzővé vált a földgázzal való fűtés. A tendencia azonban megfordult; ennek számos oka volt és van. Reális műszaki, gazdasági, de egyéb életszínvonallal kapcsolatos, sőt lélektani okai is. Közrejátszik ebben az az egyébként józan törekvés is, hogy kíméljük a nem megújuló, nem megújítható természeti erőforrásokat. Számtalan kimutatás készült arról, hogy melyik a leggazdaságosabb hőtermelési mód. Nem vitatható ennek igénye, jogossága. De egyrészt ezek a számítások a legritkább esetben készülnek kellő objektivitással és alapossággal, másrészt a hőtermelési mód megválasztása nem csak gazdasági kérdés. Ahogy egy házat sem úgy épít valaki, hogy mindenből a „leggazdaságosabbat” választja, az energiaforrás kiválasztását is sok tényező befolyásolja. Azért fontos ezt szem előtt tartani, mert a ma tapasztalható tüzelőanyag-váltás következményeire csak akkor tudunk eredményesen reagálni, ha helyzetértékelésünk helyes.

2. ábra: Németországban 1999 és 2009 között összességében stagnálást tapasztaltak a lakossági tüzelőberendezések PM10-kibocsátásában. Ez 1999-ben 27,4 kt volt, ez változott 28,3 kt-ra. Ez azonban csak annak köszönhető, hogy a szénből származó kibocsátás jelentősen csökkent, és bár 2004 óta újra növekszik, de így sem több az eredeti negyedénél. Ugyanakkor a fatüzelés PM10-kibocsátása nagyobb lett, a tendencia egyértelműen növekvő. 

Tényként kell leszögezni, hogy Magyarországon, de más európai országokban is nőtt a levegőben a PM10-koncentráció. Ennek több oka is van, az egyik azonban kétségtelenül az, hogy különösen a lakosság körében terjed a szilárd tüzelőanyagok használata. Németországban 1999 és 2009 között összességében stagnálást tapasztaltak a lakossági tüzelőberendezések PM10-kibocsátásában. Ez 1999-ben 27,4 kt volt, ez változott 28,3 kt-ra. Ez azonban csak annak köszönhető, hogy a szénből származó kibocsátás jelentősen csökkent, és bár 2004 óta újra növekszik, de így sem több az eredeti negyedénél. Ugyanakkor a fatüzelés PM10-kibo-csátása nagyobb lett, a tendencia egyértelműen növekvő (2. ábra). A megoldást számos körülmény nehezíti. A fatüzelésnek vannak előnyei, teljes korlátozása értelmetlen. Ugyanakkor a fatüzelés elvi okokból több PM10-kibocsátással jár. Tehát, ha egységnyi hőt földgáz helyett fával állítunk elő, kikerülhetetlen a rosszabb mérleg. Nem mindegy azonban, hogy milyen fát milyen módon tüzelünk el. Kedvező, ha a tüzelőanyag homogén és tiszta, azaz nem tartalmaz eleve pernyévé váló összetevőket. Kedvező, ha a tüzelőanyag alkalmas automatizált égetésre. Magyarán levegőtisztaság szempontjából előnyös pelletet automatizált tüzelőberendezésben elégetni. A legrosszabb nedves, szennyezett hasábfát, kézi adagolású, tüzeléstechnikai szempontból kezdetleges berendezésben elégetni, vagy talán inkább elfüstölni. A két véglet között számtalan közbülső megoldás létezik. Tegyük ehhez hozzá az emberi tényezőt. Törődhet valaki a szűkebb-tágabb környezetével, és érezhet némi felelősséget a kéményből távozó égéstermékkel kapcsolatban.

3. ábra: Mivel különböző okokból várható a földgázról fára való átállás folytatódása, olyan berendezésekre és olyan üzemeltetésre van szükség, mely a múlthoz képest kisebb fajlagos PM10-kibocsátással jár.

Gondoskodhat a berendezés megfelelő műszaki állapotáról, veheti a fáradságot, hogy szakszerűen használja. De szinte minden településen van olyan lakóház, amely megkeseríti a környék életét a kéményből terjedő, orrfacsaró füsttel. Könnyű leírni, hogy olyan társadalmi környezetre van szükség, amely egyszerre kiterjed a tájékoztatásra, a felvilágosításra, szemléletformálásra, a jog kényszerítő eszközére, gondoskodik az egyén megfelelő magatartásához szükséges feltételekről, és hatásosan visszaszorítja a negatív jelenségeket. Ennek valóra váltásához azonban még a szükséges megoldásban való egyetértés is hiányzik, és nem csak Magyarországon. Nyilvánvaló, hogy minden tüzelőanyag alkalmazása érdekekkel függ össze. Az érdekek ütköznek. Ezek egyeztetése akkor sem lenne egyszerű, ha ismereteink teljesebbek és pontosabbak lennének a maiaknál. A fatüzelésről már sokat tudunk, de nem eleget. Különösen az azzal kapcsolatos ismeretek lennének fontosak, hogy mely technológiák maradhatnak és fejleszthetők távlatilag is, és melyektől kell, ha nem is szívesen, de megválni. Két egyszerű példa. A nyílt téri égetés valószínűleg nem tartható fenn, bár elhagyása nem csak elhatározás kérdése. Ugyanakkor az olyan felhívásokkal, hogy „ha van lehetőségük rá, fűtsenek gázzal vagy elektromos berendezésekkel, korlátozzák a fa-, szén- vagy olajtüzelést”, fordulatot nem lehet elérni.

4. ábra: A jövő bizonytalan. Melyik hatás lesz a meghatározó? Elég jelentősen csökken-e a fatüzeléssel termelt hőenergia fajlagos kibocsátása, kg/TJ-ban vagy mg/kWh-ban mért PM-emissziós jellemzője? Nem növekedik-e az eltüzelt fa mennyisége olyan mértékben, hogy végül is a kibocsátás összességében tovább emelkedik? A kérdőjel ma még jogos.

A lakossági tüzelőberendezések emissziós jellemzője

A fatüzelésből származó, egészséget károsító részecskék éves mennyisége függ a tüzelőberendezések számától, üzemidejétől és az égéstermék összetételétől. Ez utóbbi nagyon különböző értékeket vehet fel. Befolyásolja a berendezés jellege, kialakítása, beépítése, műszaki állapota, az elégetett tüzelőanyag. Különböző kibocsátási értékeket mérhetünk aszerint, hogy az égés tranziens szakaszban vagy állandósult állapotban van-e. Ha csak a lakosság által használt, fatüzelésű berendezésekre szorítkozunk, akkor is igen sokféle létezik: tűzhelyek, különböző kályhák, kandallók, kazánok. Tüzelhetünk darabos tűzifával, aprítékkal, fabrikettel, fapellettel. A berendezés lehet kézi üzemű, de akár teljesen automatizált is. Működhet szakaszosan és folyamatosan, illetve hőtároló nélkül vagy puffertartállyal. A legjobb és legroszszabb emissziós értékek között két nagyságrendnyi a különbség.

Például egy jó kandalló optimális körülmények között 20 mg/m3 részecske-kibocsátással működik. Nagyobb mennyiségű nedves tűzifa lerontja ezt akár 500 mg/m3-re. Ha teljesen megtöltjük a tűzteret, és a levegőszabályozót bezárjuk, a kéményen 5000 mg/m3-es füst gomolyog ki. A környezet terhelése szempontjából célszerűbb az égéstermék összetételére jellemző mg/m3 mértékegység helyett a megtermelt hőenergiára vonatkoztatott kg/TJ vagy mg/kWh mértékegységek használata. Így ösz-sze lehet hasonlítani a különböző tüzelőanyagok alkalmazását. Az 1. táblázat három forrásból származó adatokkal mutatja a lakossági tüzelőberendezések emissziós jellemzőit. Németországban az Umweltbundesamt (környezetvédelmi hivatal) megbízásából a Stuttgarti Egyetem által készített tanulmány adatai a német háztartásokban működő, legfeljebb 25 kW névleges teljesítményű tüzelőberendezésekre vonatkoznak. Az osztrák Umweltbundesamt kiadványa hasonló, de részben eltérő számokat tartalmaz, melyek a Joanneum Research méréseiből származnak. Ide illik a svájci Bundesamt für Umwelt Wald und Landwirtschaft tanulmánya is, mely ugyancsak ezt a kérdést vizsgálta. Ezek a számadatok az elmúlt másfél évtized műszaki színvonalát jellemzik. Figyelemre méltó az osztrák Bioenergy+ 2020 GmbH kutatási jelentése, mely a ma korszerűnek tekinthető berendezések mérési eredményeit tartalmazza. Ezek tükrözik a korábbi műszaki színvonalhoz képest mutatkozó javulást. A berendezések hatásfoka, az égéstermék összetétele javult, a részecske-kibocsátás kisebb lett. A tényleges üzemi körülményeknek megfelelő, a fűtési időszak terhelési viszonyait szimuláló próbatermi mérések szerint a korszerű kazánok emissziós jellemzői kedvezőbbek. A legjobb eredményt egy 30 kW-os, darabos fával fűtött kazán érte el: 13 kg/TJ. Majdnem egyezik ezzel egy 25 kW-os pelletkazán fajlagos részecske-emissziója: 15 kg/TJ. Végül egy 30 kW-os faaprítékos kazánnál 55 kg/TJ-t mértek.

Lakossági tüzelőberendezések emissziós jellemzői

tüzelőanyag mértékegység német (UBA) osztrák (JR) svájci (BUWAL)
földgáz, pébégáz részecske kg/TJ      
fűtőolaj 0,03 0,5 0,1
szén 0,87 3 0,11
szénbrikett   42-230  
tűzifa, faapríték 51-265    
fapellet 105 68-216 109-120

A jövő kihívása

Mind az egyes települések, mind maga a teljes társadalom egyaránt érdekelt az egészséget veszélyeztető tényezők csökkentésébe. Ha a probléma összetett, ha a kiváltó ok többféle tevékenységből származik, nem mutogathatunk egymásra, nem lehet kivételt tenni valamely forrás javára. Különösen nem, ha az egyébként jelentős hatású. A tüzelőberendezéseket fejlesztők, gyártók, tervezők, forgalmazók, szerelők, karbantartók, és végül, de nem utolsó sorban üzemeltetők kihívás előtt állnak. A cél egyértelmű. Mivel különböző okokból várható a földgázról fára való átállás folytatódása, olyan berendezésekre és olyan üzemeltetésre van szükség, mely a múlthoz képest kisebb fajlagos PM10-kibocsátással jár.

Ha ez nem valósul meg, jogos a társadalom részéről az elmarasztalás, hogy a tüzelőanyag-váltás az egyén számára úgy jár előnnyel, hogy közben a káros következményeket a társadalomra teríti szét. A lehetőség adott, már ma is vannak olyan berendezések, melyek megfelelnek ennek a törekvésnek (3. ábra). De az is igaz, hogy a környezetre nézve kedvezőbb fatüzelés nagyobb beruházási költséggel jár, és szakszerűbb, felelősségteljesebb kezelést igényel. A jövő bizonytalan. Melyik hatás lesz a meghatározó? Elég jelentősen csökken-e a fatüzeléssel termelt hőenergia fajlagos kibocsátása, kg/TJ-ban vagy mg/kWh-ban mért PM-emissziós jellemzője? Nem növekedik-e az eltüzelt fa mennyisége olyan mértékben, hogy végül is a kibocsátás összességében tovább emelkedik? A kérdőjel ma még jogos (4. ábra).

(Folytatjuk)

FatüzelésSzilárd tüzelés