e-gépész online szaklap

Tendenciák a biomassza energetikai hasznosításában

2012. augusztus 31. | Dinya László | |  1 |

A megújulónak tekintett energiaforrások (nap, szél, földhő, víz és biomassza) közül talán a legbonyolultabb kérdéseket a biomassza energiahasznosítása teszi fel, mert az alapanyag lehetséges fajtái, az előállítási, kezelési, feldolgozási, hasznosítási technológiák a biomassza esetében a legváltozatosabbak, továbbá természeti környezeti, gazdasági és társadalmi hatásai a legkomplexebbek. Ezért a bioenergetikai beruházási projektek megvalósításakor kompromisszumos döntéseket kell hozni, amelyeknél célszerű minél szélesebb rendszerösszefüggéseket mérlegelni.

Folyamatosan hangsúlyozzuk (Dinya L. 2009, 20101, 20102, 20103, 2011), hogy a releváns megoldásokhoz akkor jutunk közelebb, ha valamennyi érdekelt szereplőnél tudatosul, hogy a biomassza nem egyike a szokványos megújuló energiaforrásoknak, hanem igencsak „más”:
• Sokkal inkább „megújítható”, mint megújuló!
• Sokféle módon és erősen „korlátolt”!
• Belátható távon mégis „meghatározó”!
• Nem minden „zöld”, ami „bio”!
• Nagyon széles a „pozitív/negatív externáliák” köre!
• Fontos a pufferszerepe: „tárolható” és „adagolható”!
• A „változatosság” ezúttal nem „gyönyörködtet”!
• Mindig van melléktermék, ami egyáltalán nem „mellékes”!
• Nagyon „heterogén érdekviszonyok” övezik!
• Bulvárszintű és „hézagos” a tájékozottság!

A következőkben ebben a logikai keretben vizsgáljuk a biomassza energetikai hasznosítása terén tapasztalható tendenciákat.

Megújuló vagy megújítható – fenntarthatósági dilemmák?
Mint ismeretes, a primer energiaforrásokat két nagy csoportba oszthatjuk: meg nem újuló energiaforrás a szén, a kőolaj, a földgáz és a hasadóanyag, a megújuló energiaforrások csoportjába sorolható a nap-, a víz- és a szélenergia, illetőleg a biomasszából nyerhető energia. Az energiaforrásokat csoportosíthatjuk kimeríthetőségük szerint is: míg a nem megújuló energiaforrások kimeríthetők, addig a megújulók közül a nap és a szél nem kimeríthető, míg a biomassza ugyancsak kimeríthető. A primer energiaforrásokból szekunder energiahordozókat állíthatunk elő, üzemanyagokat vagy villamos energiát nyerhetünk különféle energiaátalakítási eljárások eredményeként. Ezek az eljárások az átalakítás hatásfokában és környezeti hatásaiban nagymértékben különböznek egymástól (Gyulai Iván, 2008.) A biomassza tehát megújuló, de kimeríthető, ennél fogva megújítandó és megújítható primer energiaforrás.
Sokan – főként a közfogyasztású média nyomán - abból indulnak ki, hogy Magyarország „biomassza nagyhatalom”, de reálisan szemlélve természeti erőforrás-ellátottság tekintetében abszolút értelemben (a nagy országokkal összevetve) igen korlátozottak a lehetőségeink. Mindez viszont felértékeli a meglevő, relatíve nagy potenciált (termőtalaj, élővizek, erdők stb.), de éppen méretbeli korlátaink miatt a fenntarthatósági szempontok érvényesítése elengedhetetlen. Ebből kiindulva célszerű a laikus köztudatban (de még a projektekről döntést hozók fejében is) gyakran összemosódó fogalmakat elkülöníteni, és egymáshoz való viszonyukat is tisztázni. Ezek a fogalmak egyfajta hierarchiában foglalhatók össze (1. ábra) (Dinya L. 2007).

1. ábra: A bioenergetika helye a szélesebb összefüggésrendszerben

Ennek megfelelően a fenntartható energiagazdálkodás egyik fontos területe az öko-energetika, más szóval a megújuló energiaforrások kihasználása, ugyanakkor a fenntartható energiagazdálkodás részeként kell kezelnünk a klasszikus (nem megújuló) energiaforrásokat is, hiszen teljes mértékű kiváltásuk belátható időtávon belül mindenféle számítás alapján lehetetlen. Ezzel szoros összefüggésben természetesen elkerülhetetlen – bár kétségkívül roppant tőkeigényes - a nem megújuló energiaforrások ún. tiszta (tehát környezetbarát) és a jelenleginél jóval hatékonyabb technológiákra átállítása.
Mindezek után már felvázolhatjuk a fenntartható energiagazdálkodás komplex rendszerét (2. ábra), amelyben a különféle - megújuló, illetve kimeríthető – energiaforrások mellett még további számos fontos összetevő szerepel:
• „Energiarendszer”: az energiahordozók kitermelésének, feldolgozásának és az energiatermelés melléktermékeinek logisztikai kezelésén, valamint az energia sokkal hatékonyabb tárolásának megoldásán túl kezelni kell az időszakos (nap-, szélenergia) valamint a szezonális (biomassza-termelés) ingadozásokat, továbbá az energiafogyasztás ingadozásainak kihívásait is. Ráadásul a reményeink szerint kialakuló, ún. osztott (decentralizált) energiahálózat alapvetően eltérő technológiai jellemzőkkel rendelkezik, mint a mai globális, koncentrált hálózatok.
• „Energiatakarékosság”: a legtisztább energia az, amit nem kell megtermelni – vagyis amit meg tudunk takarítani (az ún. „negajoule”). Kalkuláció szerint az energiahatékonysági potenciál a fejlett országokban 20-25%, a kevésbé fejlettekben – így Magyarországon is – 30-35%. (Greenpeace International, 2007.)
• „Játékszabályok”: ma még a formális jogszabályi előírások, illetve piaci szabályozók – támogatások, korlátozások, kötelezettségek és elvonások - rendszere részint hézagos, részint ellentmondásos – nemzetközi, nemzeti és helyi szinten is sok összehangolt lépésre van szükség, míg a befolyásos ellenérdekű lobbykkal szemben egy konzisztens, a fenntartható energiagazdálkodást támogató játékszabályrendszer jön létre. Ugyanehhez szervesen hozzátartozik az informális játékszabályok rendszere, azaz a társadalmi értékrend (energiafogyasztási szokások), amelynek megváltoztatása nélkül vajmi kevés az esély fenntartható energiagazdálkodásra.
• „Integrált érdekeltek”: a fenntarthatóság csak akkor valósulhat meg, ha a gazdaság, a társadalom és a természeti környezet érdekeit képviselő szereplők érdekei egyaránt megjelennek az energetikai stratégiákban, döntésekben.

2. ábra: A fenntartható energiagazdálkodás komplex rendszere

Mindegyik tényező szerepéről, összetevőiről hosszan lehetne értekezni, de talán ilyen rövid leírásban is érzékelhető: a fenntartható energiagazdálkodás rendszere nagyon komplex, megvalósítása pedig csak hosszú távon és globálisan összehangolt erőfeszítéssel valósítható meg.

Korlátozott biomassza-potenciál - a biomassza domináns szerepe?
Energetikai célra használható biomassza-potenciálról beszélni (de ez igaz valamennyi megújuló energiaforrásra is!) csak akkor szabad, ha tisztázzuk, hogy a többféle lehetőség közül melyik potenciálra gondolunk. Ezek egymáshoz való viszonyát mutatja a 3. ábra (Dinya L., 2008). Köztük nagyságrendi különbségek vannak: például míg a globális elméleti bioenergetikai potenciál kb. hússzor nagyobb, mint a világ jelenlegi energiaigénye, a konverziós potenciál már csak kb. 40%-át teszi ki – és még ennél is jóval kisebb a fenntartható potenciál.

3. ábra: Különféle bioenergetikai potenciálok

Az elméleti bioenergetikai potenciál függ többek között a:
– természettől: klíma, évjárat, termőterületi adottságok (= primer biomassza);
– technológiától: intenzív/extenzív (= primer – szekunder – tercier biomassza egyaránt);
– fogyasztástól: népesség – fogyasztási színvonal – fogyasztási szokások (értékrend);
– a tudásunktól: komplex (soktényezős) térinformatikai tudásbázis, dinamikus előrejelzések.
Az elméleti biomassza-potenciálra számos alternatív felhasználási forma igényt tart (4. ábra). Mindezeket és az elmúlt évek különféle potenciálszámításait is figyelembe véve az 5. ábra szerinti kép alakul ki a hazai fenntartható biomassza-potenciálról. Az adatokból legalább két következtetés levonható:
• Vannak még tisztázandó (egyeztetendő) számítási metodikai kérdések, különben nem szóródhatna ilyen széles sávban az eredmény.
• Ha – az átlag közelítéseként - elfogadjuk a két szélsőérték közötti FVM-becslést (260 PJ/év), és tudjuk, hogy Magyarország éves energiafogyasztása belátható időn belül (2013 táján) az 1040 PJ/év értékre beáll, akkor nem tévedünk nagyot, ha a biomassza maximális fenntartható potenciálját a hosszabb távú hazai energia-mixben kb. 20-21% értéken állapítjuk meg. Relatíve kedvező adottságaink alapján ez még mindig nagyobb, mint a globális energia-mixben prognosztizált 15%-os részarány, de arra is utal, hogy a hazai energiaigény biomassza-alapú energiával történő lefedése (nem is beszélve annak exportjáról) megalapozatlan illúziókeltés.

4. ábra: Alternatív biomassza hasznosítási igények

5. ábra: Becslések a hazai fenntartható biomassza potenciálra (Dinya L., 2011)

A fenntartható potenciál meghatározását illetően pedig jó kiindulópontként szolgálhat az IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) által alkalmazott kritériumrendszer. (6. ábra).

6. ábra: A biomassza fenntartható energetikai hasznosításának kritériumai (IPCC, 2012)

Sokan – abból kiindulva, hogy biomassza energetikai célú kiaknázása még csak 14%-os súllyal jelenik meg a globális energia-mixben – úgy vélik, az ágazat gyors növekedés előtt áll. Kemény korlátok is vannak azonban, amelyekkel e téren szembesülnünk kell:
• Logisztikai infrastruktúra hiánya (begyűjtés – szállítás – tárolás – kezelés – előkészítés – disztribúció).
• Ütköző érdekek (alternatív hasznosítás, talajvédelmi visszapótlás, ellenérdekű lobbyk).
• Ismeretek hiánya (termelési, energetikai, piaci, térinformatikai).
• Technológiai kihívások (égetés, gázosítás, üzemanyaggyártás).
• Gazdasági feltételek (tőkeigény, hálózatfejlesztés, költség-ár arányok).
Ezek körültekintő megválaszolása nélkül – mint arra saját tapasztalataink is rámutattak - sikeres bioenergetikai projekt elképzelhetetlen.

Zöldenergia és/vagy bioenergetika?
Elvileg a biomassza a fosszilis energiaforrások részbeni kiváltására és az üvegházhatású gázkibocsátás csökkentésére alkalmas. Ugyanakkor természetesen ehhez a folyamathoz is szükséges fosszilis energia, van káros emissziója, mint ahogy költségek is felmerülnek. Ezek mindegyikével számolni kell a biomassza felhasználásánál (is), méghozzá lehetőség szerint a teljes életciklusra: a termékgyártás „bölcsőtől koporsóig” terjedő szemléletében. A 7. ábra ezt illusztrálja a bio-üzemanyagok példáján.

7. ábra: Bio-üzemanyagok életciklusa

8. ábra: Az ÖKO-STANDARD szabványcsalád (Dinya L., 2010)

Éppen a biomassza fenntartható energetikai hasznosításának támogatására dolgoztunk ki az elmúlt években egy alkalmazásra váró szabványrendszert (Dinya L., 20103). Az ÖKO-Standard szabvány olyan normatív követelményrendszert jelent, amely átfogó, egységes módon biztosítja a fenntartható energiagazdálkodás kritériumainak érvényesítését, annak ellenőrizhetőségét, és tanúsíthatóságát a bioenergetikában. Ez a termelési, termesztési, szolgáltatási eljárások helyes gyakorlatának rögzítésén alapul (8. ábra).

Pozitív és negatív externáliák?
Miután a biomassza energetikai hasznosítása sokféle társadalmi, gazdasági, környezeti externális hatással jár, amennyiben ösztönző támogatási rendszerben gondolkodunk, ehhez számos elvi kérdést tisztázni kell. Egy komplex bioenergetikai támogatási rendszer struktúrája a következő lehet:

9. ábra: Komplex bioenergetikai támogatási rendszer

• Horizontális összhang (= termelési + „kiszolgálási” + fenntarthatósági támogatások között).
• Vertikális összhang (= a beszerzési + termelési + feldolgozási + értékesítési támogatások között).
• Egyenszilárdság (= korlátozott források fókuszálása a „szűk keresztmetszetekre”).
• Fenntarthatósági követelmények teljesítése (= társadalmi + ökológiai + gazdasági + technikai szempontok komplex érvényesítése).
• Összhang a nemzetstratégiai prioritásokkal (= eszközök és célok világos szétválasztása).
• Rugalmasság (= időtálló + komplex helyi megoldásokra ösztönzés).
• Szinergikus illeszkedés egyéb támogatási rendszerekhez (= EU-s és hazai vállalkozói, képzési, munkahely-teremtési, szociális stb. támogatások).

A biomassza, mint puffer?
A fosszilis energiahordozókon alapuló energiatermelő üzemek természetesnek tartják, hogy az alapanyag folyamatosan rendelkezésre áll, mint ahogy – bizonyos hullámzással - folytonos az energiaigény is. Előnye, hogy – más megújulókkal szemben – tárolható és adagolható, így pufferszerepre is alkalmas. Ugyanakkor az egyenletes alapanyag-ellátással szemben természeti korlátokkal kell számolnunk a megújulóknál, ezen belül a biomasszánál is:
• hozamingadozás (évjárattól függő mennyiségi + minőségi eltérések),
• időszakosság (elsősorban a szél és a napenergia esetében, de biomasszánál is),
• szezonalitás (az összes megújulónál),
• kis energiasűrűség (a fosszilis energiaforrásokhoz képest).

Kemény logisztikai feladvány a szezonális betakarítás (begyűjtés), az inhomogén (gyakran terjedelmes) anyagtömeg szállítása, kezelése, tárolása, előkészítése. Másrészről pedig mivel a biomassza energiasűrűsége jóval kisebb a klasszikus energiaforrásokéhoz képest, a logisztikai költségek (és energiaráfordítások) behatárolják az optimális feldolgozó üzemi méretet is. Magyarán: a jelenlegi nagyteljesítményű fosszilis erőművek átállítása biomassza-tüzelésre, vagy nagyméretű biomassza-alapú új erőmű létesítése gazdaságilag irracionális.

Változatos alapanyagok és technológiák - melléktermék vagy főtermék?
Szemben a többi megújuló energiaforrással, a biomassza az alapanyagok és a feldolgozási–hasznosítási technológiák szempontjából is igen változatos (10. ábra).

10. ábra: Biomassza alapanyagok és feldolgozási technológiák

Ez alaposan megnehezíti a döntéshozók dolgát mikro- és makroszinten egyaránt. Viszont az alapanyagok között a biomassza nem energetikai célú termesztésekor, illetve feldolgozásakor keletkező melléktermékek fontos energiaforrásként jöhetnek számításba.

Kusza érdekviszonyok és az érdekeltek tájékozottsága?
A kudarcba fulladt hazai bioenergetikai projektek elemzése során az alábbi problémákat sikerült azonosítani, amelyek között az érdekviszonyok és a tájékozatlanság előkelő helyen szerepelnek (Dinya L., 20102):
- Szakmai–metodikai kérdőjelek: nincs még kidolgozva a fenntartható bioenergetikai projektek rendszerszemléletű tervezésének, megvalósításának korrekt hazai metodikája.
- Lobbykhoz kötődő szakértők: „aki fizet, az muzsikáltat” alapon a potenciális szakértők sokszor valamelyik tőkeerős lobby (beruházók, technológiát forgalmazók, hőerőművek stb.) szekértáboránál kötnek ki, következésképpen „független” szakértőt nehéz találni, annál inkább egymásnak szögesen ellentmondó „szakértői” állásfoglalások és javaslatok sokaságát.
- Bulvárszínvonalú információk: a piaci szereplők (tisztelet az igen ritka kivételnek) jobbára a bulvármédiából szerzik a bioenergetikáról információikat, márpedig jól ismert, hogy ennél a látványosság, és nem a szakmai korrektség a vezérelv.
- Hiányzó komplex tudásszolgáltatások: ma még kevéssé találni hazánkban olyan minden rendszerösszetevőt körültekintően kezelő, komplex tudásszolgáltatókat (mint például a gyöngyösi KRF), ahol a teljes energetikai termékpályát átfogó akkreditált laboratóriumi szolgáltatásoktól a technológiák kiválasztásán át a finanszírozásig és a melléktermékek hasznosításáig terjedő szaktanácsadás, szükség szerinti kutatás és innovációs megoldások kidolgozása egyaránt megjelenik a szolgáltatások között.
- Homályos érdekviszonyok: a bioenergetikai ágazat most formálódik, ennek megfelelően sok a „lézengő ritter”, referencia nélküli üzleti kalandor, akik egy projekt kapcsán megalakult, elvileg hosszú távú érdekközösség tagjaként igen nagy károkat tudnak okozni, beleértve a csapat szétzilálását is.
- Inkonzisztens „játékszabályok”: a bioenergetikai ágazat erősödését és akadályozását egyaránt „szolgálják” érvényben levő jogszabályok, támogatási – és elvonási – eszközök, akárcsak a társadalmi értékrend kiforratlansága, ellentmondásossága.
- Tőke és források hiánya: ebben az ágazatban – akárcsak az agrárium egészében – a valóban korszerű, versenyképes és komplex megoldásokhoz szükséges tőke többnyire hiányzik, és emiatt igencsak „takarékos” megoldásokra kényszerülnek a beruházók, ami éppen a versenyképességet aknázza alá.

Ezek közül két–három probléma egyidejű fellépése már elegendő egy nagy reményekkel induló projekt programozott kudarcához. Mindez azt sugallja, hogy alapvető prioritásnak tekintsük a rendszerszemléletű megközelítés konzekvens érvényesítését a projektek tervezése, kivitelezése, működtetése során. A rendszerszemlélet érvényesítését szűkebb (projektszintű) és tágabb (fenntartható energiagazdálkodás) értelemben egyaránt nélkülözhetetlennek tartjuk.

Összefoglalás
A fenti – igencsak tömör, és sok kérdésre helyszűke miatt ki nem térő – áttekintés alapján a biomassza energetikai hasznosítását célzó döntésekhez néhány javasolható „ökölszabály” a következő:

• Biomassza-prioritások rangsora:
– I. Csak auditált projekteket megvalósítani!
– II. Melléktermékek, biohulladék hasznosítása.
– III. Fásszárú energianövények termesztése nem használt földeken.
– IV. Energianövények termesztése más célokkal versengő földeken.
• Gazdaságosság:
– Más a jelen, más a jövő – hosszú távú globális trendek figyelembevétele.
– „Termelj és fogyassz helyben!”
• Kiemelt értékelési szempont legyen az energia- és emissziós mérleg, hatékonyság, üzemi méretek és a fenntarthatóság.
• A gyorsuló technológiai fejlődés miatt rugalmas megoldásokra fókuszálni.
• Komplex rendszerekre törekedni (energia- és élelmiszertermelés egyidejűleg!).
• Az ágazati szerveződés alulról történjen - hazai szereplők integrációi, hálózatai.
• Eredményes helyi adaptációkhoz tudásközpontok és tudásszolgáltatók országos hálózata szükséges.


Felhasznált irodalom:
Dinya László (2008): Biomassza alapú fenntartható energiagazdálkodás (előadás, „Magyar Tudomány Napja”, MTA, 2008. nov. 6., http://vod.niif.hu/player/index.php?q=1587/1M
Dinya László (2009): Fenntarthatósági kihívások és biomassza-alapú energiatermelés (Gazdálkodás, ISSN 0046-5518, 53. évf., 4. sz., 311-324. p.)
Dinya László (2010)1: Biomassza-alapú energiatermelés és fenntartható energiagazdálkodás (Magyar Tudomány, ISSN 0025 0325, 2010/8. sz., 912-925. p.)
Dinya László (2010)2: A fenntartható energiagazdálkodás kihívásai (in: „A magyar megújuló energia stratégia hangsúlyai és kísérleti bemutatása” , szerk.: Gergely S., KRF-Gyöngyös, ISBN 978-963-9941-10-6, p. 17 – 25.)
Dinya László (2010)3: Bioenergetika rendszerszemléletben (in: „Zöldenergia, földhő és napenergia hasznosítása a hőtermelésben”, szerk.: Gergely S., KRF-Gyöngyös, ISBN 978-963-9941-12-0, p. 25-32.)
László Dinya (2011): Biomass in Regional Development (19th European Biomass Conference and Exhibition – Berlin, 8-10-th June, 2011, Session Reference: OD6.1- T 5.4 ”Financing of bio energy projects” )
Greenpeace International (2007.): Energy (r)evolution (Published by Greenpeace International and EREC, 1-96. p.)
Gyulai Iván (2008): A biomassza dilemma (MTVSZ, 2008/1. sz., 1-73. p.)
IPCC (2012): Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation (CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS, New York, p. 1 – 1058)
Nemzeti Fejlesztési Minisztérium (2010): Magyarország megújuló energia hasznosítási cselekvési terve 2010-2020 (http://www.kormany.hu/hu/nemzeti-fejlesztesi-miniszterium/klima-es-energiaugyi-allamtitkarsag ,1-220. p.)
WWF (2011): The energy report – 100% renewable energy by 2050 (ISBN 978-2-940443-26-0, www.panda.org, letöltés: 2011.12.15.)

Hozzászólás

A hozzászóláshoz be kell jelentkeznie.


Chiovini György | 2012. szept. 6.

De jó, hogy ilyen tanulmányokat olvashatunk. Jól el lehet csemegézni rajta. És okulni. Aztán rezignáltak legyinteni? Jobb lesz ettől a helyzet? Bár lenne!

Facebook-hozzászólásmodul