Lágyszárú növények energetikai célú hasznosítása

1. Lágyszárú növények energetikai célú hasznosítása

2. Az energiafű általános jellemzése • Az Alföld szikes talajú területeiről illetve Közép-Ázsia arid térségeiből begyűjtött növényanyagok keresztezésével jött létre a nagy variabilitást mutató nemesítési növényanyag • Az energiafű-fajták gyors növésű, igen magasra (2-3 méterre) megnövő fűfélék • Könnyen arathatók és száradás után a búzaszalmához hasonló eltüzelhető szálas anyagot adnak

3. Az energiafű általános jellemzése • Az ország legismertebb – államilag elismert - fajtája a Dr. Janowszky János (60%) és Janowszky Zsolt (40%) által nemesített a Szarvasi-1 energiafű • A Szarvas-1 energiafű évelő, bokros szálfű • Nagy tömegű, erőteljes, mélyre hatoló gyökérzet (1,8-2,5 m) • Szürkészöld szára, gyéren leveles, sima felületű, 180-220 cm magas

4. Az energiafű általános jellemzése • Kissé érdes, merev levélzet • Virágzata kalászképű buga • Virágzási idő: június vége – július eleje • Szemtermése lándzsa alakú, 0,8-1,2 cm hosszú • Ezerszemtömege 6,0-6,5 gramm

5. Energiafű

6. Az energiafű termesztéstechnológiája • Agronómiai tulajdonságai • Egyszikű, évelő, bokros szálfű • Gyökerének köszönhetően jól hasznosítja a mélyebb rétegekben található vízkészletet • 10-15 évig termeszthető egy helyen • Termése: 15-23 t/ha szárazanyag • Évente kétszer kaszálják • Kiváló energetikai és takarmányozási tulajdonságokkal rendelkezik

7. Az energiafű termesztéstechnológiája • 2. Talajigény • Az energiafű a 8-15 aranykoronás, 5-9 pH kémhatású földterületeken is sikerrel termeszthető • Jól tolerálja a gyengébb termőhelyi adottságokat • Szikes, sós területeken is eredményesen termeszthető • Elviseli a rövid ideig tartó vízborítást is • A gyengébb termőhelyi tulajdonságokkal rendelkező területek növénye, ahol más szántóföldi növény termesztése már nem gazdaságos

8. Az energiafű termesztéstechnológiája • 3. Talaj-előkészítés • Előveteményre nem érzékeny, viszont a korán lekerülő, kétszikű kultúrák a jó elővetemények • Az őszi, tavaszi kalászos gabonák elfogadható előveteményei az energiafűnek • Aprómorzsás, ülepedett, elegendő nedvességgel rendelkező magágyat kíván.

9. Az energiafű termesztéstechnológiája • 4. Tápanyag-utánpótlás • - Telepítés előtt: • 34 kg/ha N hatóanyag • 75 kg/ha P hatóanyag • 150 kg/ha K hatóanyag kijuttatása javasolt • Tavasszal fejtrágyaként 80-100 kg/ha N hatóanyagnak megfelelő műtrágya két részletben történő kiszórása szükséges. • - A termő években ősszel 35-35 kg/ha N és P hatóanyag és 50 kg/ha K hatóanyag, s a már említett mennyiségű tavaszi fejtrágya szükséges. 

10. Az energiafű termesztéstechnológiája • 5. Vetés • Nyár végi vetése augusztus 15. és szeptember 20. között, tavaszi vetése március 20. és április 15. között történik • Vetése gabona vetőgéppel, gabona sortávra történik • Vetőmag mennyisége 40 kg/ha Ez kb. 6-6,5 millió csírának felel meg • Vetésmélység 2-2,5 cm • Magja 1-1,5 cm hosszú, lándzsa alakú • 1000 mag tömege 6,2-6,5 g

11. Energiafű vetőmag

12. Az energiafű termesztéstechnológiája • 6. Növényápolás • Az energiafű állományban a vegyszeres egyszikű irtás még nem megoldott, szelektív szerek még nem állnak rendelkezésre • Túlzott egyszikű fertőzés esetén gazoló kaszálás szükséges • Az energiafűben megjelenhetnek betegségek (levélrozsda, koronás rozsda), illetve kártevők (törpe kabóca, drótféreg, mocskos pajor, szalmadarázs) de ezek általában számottevő gazdasági kárt nem okoznak • Az energiafű takarmányozási célú felhasználása esetén szükséges ellenük védekezni

13. Az energiafű termesztéstechnológiája • 7. Betakarítás • A telepítés évében kb. 50%-os mennyiségű betakarítható széna, magszalma várható • Betakarítása virágzás fenofázisában történik július elején • Nem igényel drága célgépeket, a hagyományos szálastakarmány betakarító gépekkel betakarítható

14. Az energiafű termesztéstechnológiája • 7. Betakarítás • Kaszálás után renden az üreges szárának köszönhetően 3-4 nap alatt megszárad, ilyenkor 12-15% nedvességtartalommal rendelkezik • A szarvasmarha szívesen legeli, enyhe mértékű legeltetés jó hatással van az energiafűre • Magfogás esetén a betakarítás időpontja július vége és ekkor gabona kombájnnal vágják le az első növedéket

15. Az energiafű kaszálása

16. Az energiafű bálázása

17. Bálázott energiafű

18. Az energiafű felhasználásának lehetséges területei • Energetikai hasznosítás • - Lakások, középületek, mezőgazdasági épületek-építmények (növényházak, üvegházak, fóliaházak, állattartó telepek, stb.) fűtése • - A mezőgazdaság területén hűtőberendezések, terményszárítók üzemeltetése • - Fűgáz, illetve fűgázból (fermentációs eljárások, pirolízis) villamosenergia termelése • - Bioalkohol előállítása (járműipar)

19. Az energiafű felhasználásának lehetséges területei Bálás betakarítás - bálás tüzelés Speciálisan kialakított tüzelőberendezésekkel a bála jó hatásfokkal elégethető. Folyamatos üzemben a teljesítmény csak kis mértékben változtatható meg. Bálás betakarítás - bontott, aprított anyagok tüzelése A szecskázott termék önállóan vagy más hasonló méretű nyersanyaghoz keverve égethető el /pl. hőerőművek/.

20. Az energiafű felhasználásának lehetséges területei Bálás betakarítás - brikett tüzelés A fűbrikett elégetése a brikett méretétől függően kandallóban illetve szilárd tüzelésű kályhákban lehetséges. Bálás betakarítás - pellet tüzelés A tüzelésre gyártott pellet 6-8 mm átmérőjű, 20-30 mm hosszúságú. Nagy nyomással, kötőanyag hozzáadása nélkül készül.

21. Energiafű pellet

22. Az energiafű felhasználásának lehetséges területei Biogáz termelés Pirolízis eljárás Az energiafű termikus bontása során a füvet hevítik, melyből éghető gázok szabadulnak fel. Az így képződött gáz hasznosítása többirányú lehet. Belsőégésű motorokkal hajtott generátorokkal elektromos áram termelhető, vagy a keletkezett gáz hőerőművekben közvetlenül elégethető. Fermentációs eljárások Ezekkel az eljárásokkal az energiafű zöldállapotban - tisztán, vagy szarvasmarha illetve hígtrágyával, szennyvízzel keverve használható biogáz előállítására. A biogáz termelése során visszamaradt szervesanyag közvetlenül tápanyag utánpótlásra felhasználható. Bioalkohol előállítása A járműipar egyre nagyobb figyelmet fordít az alternatív üzemanyagként számon tartott alkohol felé. Az energiafű cukor és cellulóztartalmából alkoholt (bioetanolt) lehet gyártani.

23. Az energiafű felhasználásának lehetséges területei 2. Takarmányozási célú hasznosítás A energiafű első növedékének (első kaszálásának) virágzás fenofázisában betakarított terméstömegét energetikai illetve ipari alapanyagként javasolt hasznosítani. A második, harmadik növedék (vízellátottságtól függően) zöldsarjú termése ugyanakkor legeltetésre, széna-szenázs készítésére ajánlható.

24. Az energiafű felhasználásának lehetséges területei 3. Biológiai talajvédelem - talajjavítás Az energiafű jól tolerálja a szikes - szódás talajú termőhelyi adottságokat, kedveli a sós vizű vízállásos területeket, következésképpen e talajok rekultiválását, javítását is szolgálhatják. Nagy tömegű, 1,8-2,5 m mélyre hatoló gyökérzetet fejleszt, amely nemcsak a talaj fizikai tulajdonságait javítja, hanem jelentős mennyiségű szervesanyaggal (humusszal) is gazdagítja.

25. Az energiafű hasznosításának hátrányai • Tapasztalatok szerint a lágyszárú növények égetése során arányaiban több hamu is keletkezik, mint ugyanolyan mennyiségű fa elégetésekor • A füstgázemisszió is kedvezőtlenebb paraméterekkel zajlik, mint a fásszárú növények égetésekor. • Drága a logisztika, mert kis energiasűrűségű, nem mindig elég alacsony nedvességtartalmú, az erőművek időbeli és mennyiségi igényeihez nehezen ütemezhető

26. Az energiafű hasznosításának hátrányai • Nagyobb távolságra nem vagy csak drágán szállítható, nehézkesen tárolható és bonyolultan készletezhető a bálázott anyaguk. • Vannak más honos növénytársulásokat elnyomó, agresszíven gyomosító invazív fajok és fajták. A biológusok gyakran figyelmeztetnek az energiafűvel kapcsolatban a nagymértékű elterjedés veszélyeire, emlékeztetve a parlagfű-jelenségre

27. Az energianád energetikai célú hasznosítása

28. Az energianád általános jellemzése • Az energianád vagy kínai nád (Miscanthussinensis„giganteus”) egy nagy biomassza potenciállal rendelkező évelő fűféle • Az ültetvények élettartama 15-25 év is lehet. A növény szemtermése steril, vagyis generatív úton nem, csak a talajban elhelyezkedő rizómávalszaporodik

29. Az energianád általános jellemzése • Hazája Délkelet-Ázsia, Kína, Japán és Polinézia, vagyis trópusi, szubtrópusi eredetű • Az intenzív széndioxid-megkötő képességű C4-es asszimilációs típusba tartozik a kukoricával és a cirokfélékkel együtt. Energianövényként különböző hibridjeit használják, amelyeknek többsége nem terem életképes magot, ezért vegetatív úton szaporítják

30. Energianád ültetvény

31. A energianád termesztésének környezeti feltételei • A környezeti elemek közül a növény a vízre és a hőmérsékletre a legérzékenyebb • Legjobban a kedvező csapadék-ellátottságú (évi csapadékmennyiség nagyobb, mint 600 mm) és melegebb területeken terem, ahol az átlaghőmérséklet 8 °C fölött van

32. A energianád termesztésének környezeti feltételei • Terméshozamát nem elsősorban a talaj típusa, hanem a terület csapadékellátottsága határozza meg • Mélyebb fekvésű agyagosabb, nedvesebb talajokon is termeszthető, ahol más növény termesztése kedvezőtlen, vagy kockázatos

33. A energianád talajművelési rendszere • Parlagon hagyott terület után • Totális gyomirtás vagy sekély tárcsázás • Alapművelés + elmunkálás • Magágykészítés • Ültetés • Lezárás

34. A energianád talajművelési rendszere • Korán lekerülő elővetemény után • Tarlóhántás + ápolás • Alapművelés + elmunkálás • Magágykészítés • Ültetés • Lezárás

35. A energianád talajművelési rendszere • Későn lekerülő elővetemény után • Szárzúzás • Alapművelés + elmunkálás • Magágykészítés • Ültetés • Lezárás

36. A energianád talajművelési rendszere • Az ültetőágy minőségét az őszi alapművelés módja és időzítése alapvetően befolyásolja • Őszi alapművelésként 25-30 cm mély szántás (lehetőleg egy menetben történő elmunkálással), vagy 33-45 cm mély lazítás javasolható • A magágykészítést sekélyen, közvetlenül az ültetés előtt javasolt elvégezni • Az ültetés után lezárásra száraz talajon nehezebb, nedvesebb talajon könnyebb henger javasolt

37. Gyűrűshenger

38. Cambridge henger

39. A energianád termesztéstechnológiája • Szaporítása feldarabolt rizómákkal, vagy mikroszaporítással előállított palántákkal történik • A kiültetésre alkalmas tápkockás palánták kiültetésére április és szeptember között kerül sor • Hektáronként 10000-12000 palánta vagy rizóma darab kiültetése szükséges

40. Az energianád termesztéstechnológiája • A kiültetés sűrűsége 1-1,2 növény/m2 • A rizómák kiültetésére átalakított burgonyaültetőt, a palánták telepítésére palántázógépet használnak • Kiültetése 10 oC-os vagy ennél magasabb talajhőmérséklet mellett, többnyire április közepétől lehetséges

41. Rizóma kiültetés

42. Az energianád termesztéstechnológiája • A kihajtást nagymértékben befolyásolja a talaj nedvességtartalma, ezért a telepítés időpontjának megválasztásakor a hőmérséklet és csapadékviszonyok figyelembe vétele nagy jelentőséggel bír • Az optimális telepítési mélység 10 cm, fagyosabb területen 15 cm, ennél mélyebb ültetés már kedvezőtlen

43. Az energianád termesztéstechnológiája • A palántáról történő szaporítás előnye, hogy a palánta ültetéskor már gyökérzettel rendelkezik, így segít a vízfelvételben • Vékony szárú palánták ültetésekor nagy a kockázat az időjárási tényezőkből fakadóan

44. Energianád palánta

45. Energianád palánta ültetés

46. Az energianád termesztéstechnológiája • A rizóma nagy mennyiségű tápanyagot tartalmaz, ezért a kihajtás erőteljes, a növény gyorsan fejlődik • A gyökér nélküli szaporítóanyagnak magasabb nedvességtartalomra van szüksége a kihajtáshoz • Száraz tavaszokon vagy késői telepítés során számolni kell az elhúzódó keléssel

47. Az energianád termesztéstechnológiája • Az energianád tápanyagigénye viszonylag alacsony. Átlagosan 50-60 kg/ha nitrogén, 16-50 kg/ha P2O5, 60-100 kg/ha K2O hatóanyag-tartalom kijuttatása ajánlott • A betakarítási idő télen, hómentes időszakokban van

48. Az energianád termesztéstechnológiája • Zölden történő betakarítása nem javasolható • A növény három év alatt éri el a kifejlett kort • A termés az első évben 1-2 t/ha • E kezdeti évek után a növény még legalább 15 évig produktív

49. Az energianád betakarításának lehetséges módja

50. Az energianád alkalmazási lehetőségei • Az kínai nád energiatartalma kb. 17-18 MJ kilogrammonként • Az energianád fűtéscélú felhasználásának egyik nagy előnye, hogy az égetési tulajdonságai, vagyis az energiatartalom, a keletkező hamu mennyisége, és a hamu olvadáspontja közelebb állnak a fásszáruakéhoz, ezért a nagyerőművi blokkokban sem jelentkezik az a probléma, ami az energiafűvel volt, hogy üvegesedik a kazán belseje.