Légköri erőforrások elmélet

1. Légköri erőforrásokelmélet A bioüzemanyagok

2. A bioüzemanyagok jelentősége • előtérbe kerülésük oka: • olajválság, krízishelyzet • igény • a készletek kimerülése ellátásbiztonság • üvegházhatású gázok kibocsátásának mérséklése • 1975 Brazília bioetanol program • 1978 USA bioetanol program • 1997 EU energiapolitikai dokumentuma

3. 2010-re 5,75% • 2020-ra 10% • EU Bizottság 2008. január 23. 2010-re 4,2% • 2006-ban előállított 49 millió tonna bioetanol a világ benzinfogyasztásának 2%-a • 2006-ban USA és Brazília a termelés 70 %-a • 2006-ban előállított 6 millió tonna bioízel az EU a világ termelésének 80 %-a

4. Folyékony biogén energiahordozók • A biogén eredetű energiahordozók nevezéktani problémája Fajtái: • alkoholok – olajok, zsírok • első generációs • biodízel, bioetanol, ETBE, biogáz • második generációs bioüzemanyagok • hidrogén, metanol, cseppfolyósított biogáz, butanol

6. Alkoholok — etanol mintelső generációs biohajtóanyag • magas cukortartalmú növényi alapanyagokból (cukor, keményítő) • legtöbbször etilalkohol (C2H5OH) v. metilalkohol • előállítása történhet: • cukor kivonásával és fermentációval, • keményítő hidrolízisével és fermentációval, • cellulóz hidrolízisével és fermentációval

8. Alapanyagok: • Cukornövények: cukorrépa, cukornád, melasz, maláta, édescirok • Keményítő tartalmú növények: burgonya, kukorica, rozs, búza, zab, rizs, árpa, csicsóka • Cellulóz alapanyagú melléktermékek: napraforgóhéj, kukoricacsutka, búzaszalma, fahulladékok, fűfélék

9. Édes-cirok Kukorica termesztésére alkalmatlan, gyengébb termőképességű talajokon lehetséges. Aránylag kis ráfordítással kinyerhető az alkohol, a visszamaradó növényi rész pedig takarmányként hasznosítható. Jelenleg csak kísérleti jellegű technológia. Éghajlat Termesztés- technológia Gépesítés További lehetőségek Cukorrépa Megfelelő (csapadékmenny. kevés) Korszerű Rendelkezésre áll A termőterület növelése Rizs A termelés feltételei csak kis területen megoldottak, nagy ráfordítást igényel, így nem versenyképes. A termelés növelésének nincs reális lehetősége Burgonya Megfelelő Kidolgozott, jó színvonalú Magas színvonalon megoldott Jelenleg főleg nagyüzemi méretekre szabott Kukorica Jó (az aszályos évek kivételével) Magas színvonalú Magas színvonalú A termőterület növelése Búza-árpa-rozs-zab Jó Magas színvonalon megoldott Megfelelő Talajerő-utánpótlás növelése; értékesítési gondok megoldása

10. Az alkohol előállítása • Cukor esetében: • levegőtől elzárt környezetben élesztőgomba segítségével cukorból → alkohol • a cefre alkoholtartalma 10–18% • többfokozatú desztilláció végeredményeképpen 95–96% • molekulaszűrőkkel 99,9% • Keményítő és cellulóz esetében: • darálás, és a rostok sejtfalak szétroncsolása (pl. gőzölés) • a szénhidrát-láncok feldarabolása savas vagy enzimes hidrolízissel (pl. alfa-,béta, glüko-amiláz) → glükóz • erjesztés desztillálás

11. Az etanol hátrányai • csővezetékben nem szállítható • vízzel könnyen elegyedik • jelenlegi motorok esetében max. 20–22%-ig keverhető a benzinbe (kivétel az E85 és az FFV motorok) • OECD tanulmány megállapításai (2007. szept.12.): • élelmiszer árrobbanás • (3 alapanyag kivételével) mindegyik valamivel kevesebb ü.v.h gázt termel, de savanyítja a talajt, sok peszticidet és kemikáliát használ • a bioüzemanyag-előállításhoz szükséges nagy mennyiségű fosszilis tüzelőanyag → ahogy drágul az olaj ez is drágább lesz

13. Alkoholok — biobutanolmint második generációs biohajtóanyag • butanol, (butil-alkohol), C4H5OH • alapanyaga megegyezik az etanollal • kedvező kémiai és fizikai tulajdonságok: • nem elegyedik vízzel • magasabb energiatartalom • nagyobb arányban keverhető, de magában is használható • A butanol hátránya: • még nincs: – nagy mennyiségű, olcsó enzim és – lignocellulóz → glükóz olcsó biotechnológiai eljárás • szükséges nyersanyagköltsége 30%-kal drágább, mint az elsőgenerációs etanolé

16. Olajok – biodízel mint első generációs biohajtóanyag • Alapagyagok: • olajosnövényekből, (repce, napraforgó, pálmamag, szójabab stb.) • egyéb nyersanyagok (használt étolaj, állati zsíradék) • az olajokat mono-alkoholllal (metanol, etanol) átészterezik →biodízel → motorhajtóanyag, fűtőolaj (fűtőértéke: 36,4-43,6 MJ/kg) • Jellemzői – hátrányai: • magas viszkozitás • viszonylag rossz kémiai stabilitás → kokszképződés, dugulás

17. a B20-as üzemanyag bármelyik dízelmotorba használható → nincs teljesítményromlás (magasabb bekeverési arány↔modern dízelautók) • előállítási költsége még mindig túl magas (No.-ban 1l/88€cent ez u.a., mint a hagyományos dízel adókkal együtt) Olajok –BTL (biomass-to-liquid) mint második generációs biohajtóanyag • biodízel lignocellulózból a Fischer-Tropsch-eljárással • nyersanyagköltsége jelenleg 70%-kal magasabb, mint az első generációs biodízelé

19. Biodízel algából – (USA) • a hagyományos költségekkel szemben, a gyári szükségletek is kisebbek • kevesebb gondot kell fordítani a vízelvezetésre • sokkal gyorsabb a folyamat • az összköltség akár 40%-kal is csökkenthető • a meglévő bioüzemanyag-infrastruktúra tökéletesen megfelel az eljárásnak • az alga nagy mennyiségben áll rendelkezésre, (óceánok, folyók, tavakról) • a növény olaj/hektár produkciója pedig 100-300-szor több mint a szójababé • az eljárás vége szennyvízmentes • KÍSÉRLETI FÁZISBAN VAN!!!

20. A bioüzemanyagok jelentősége Mo.-on, felhasználásuk mellett szóló érvek 1) A közlekedésből származó üvegházi gázkibocsátás és egyéb légszennyező anyagok csökkentése • Közlekedés hatása: • Érintett üvegházgázok: CO2, N2O, CH4, • Jelentősebb légszennyezőanyagok: SO2, NOx, szilárd és illékony szerves anyag • Legfontosabb üvegházgáz: CO2 • az etanol segíti az üzemanyag tökéletesebb elégetését (10%) → CO210-15% • a dízel, biodízel esetében nincs ilyen hatás • a dízelüzemű járművek alacsonyabb üzemanyag felhasználása → kb.33% kevesebb CO2 kibocsátás • (etanol gyártás → USA, CO2 többlet)

21. Forrás:Energiapolitikai füzetek XIV. szám 45,4% 11,5% 21,1%

22. Egyéb üvegházgázok: • CH4 → (2005: 1,35 ezer tonna) → CO2 egyenértéke 21 • N2O → (2005: 1,37 ezer tonna) → CO2 egyenértéke 310 • → 849,4 ezer tonna → tökéletesebb égés → kevesebb CO2 • SO2 → talajsavanyodás, savas esők • 1990: 16 ezer t → 2005: 2 ezer t • a közlekedés a kibocsátásért 1,5%-ban felelős

23.  20% 66,4% • Forrás:Energiapolitikai füzetek XIV. szám • Jelentős légszennyező anyag: NOx • élettani hatásai: légúti irritáció, asztma és hörghurut • a bioüzemanyagokkal történő helyettesítés → áltlagosan 10–20%-kal növeli meg az NOx kibocsátást

24. 3,5x • Forrás:Energiapolitikai füzetek XIV. szám • Jelentős légszennyező: szilárdanyag-kibocsátás • szilárdanyag élettani hatásai: rákkeltő, tüdőbántalmak, szilikózis, oxigénhiány → szívbántalmak stb. • szilárdanyag kibocsátás a elsősorban a dízelüzemű motorokból származik • a csökkenés mértéke függ a keverési aránytól(B20-as 20–40%, B100-as 90% → CH4 esetében is !!!)  25%

25. Forrás:Energiapolitikai füzetek XIV. szám • Jelentős légszennyező: CO • élettani hatásai: gátolja a szervezet oxigénfelvételét • 10 %-os etanol bekeverés 25–30% • 20 %-os biodízel bekeverés 16–17% 80%

26. Forrás:Energiapolitikai füzetek XIV. szám • Összességében: • a bioetanol teljes életciklusra vonatkozó CO2és az üvegházgázok kibocsátása fele a benzinének • a biodízel üvegházgáz-kibocsátása negyede a benzinének • a bioüzemanyagok használata • üvegházgázokra nézve kedvező • NOx kibocsátás nő • COés a szilárdanyag jelentősen csökken

27. A bioüzemanyagok jelentősége Mo.-on, felhasználásuk mellett szóló érvek 2) Kőolajtól való függőség csökkentése, ellátásbiztonság javítása • 2020-ra vonatkozó stratégia alapján, legoptimálisabb esetben: • Benzin felhasználás 60–65 PJ → max. 50% bioetanolból, -butanol • Gázolaj felhasználás 100–110 PJ → helyettesítésénél 10–20% fedezhető biodízelből, BTL-ből Forrás:Energiapolitikai füzetek XIV. szám

28. A bioüzemanyagok jelentősége Mo.-on, felhasználásuk mellett szóló érvek 3) A mezőgazdaság gondjainak orvoslása, vidékfejlesztés • Az agrárszektorra vonatkozó legfontosabb kérdések: • értékesítési gondok (a jó években) a gazdák számára • alapanyaghiány (a rossz években) a bioüzemek számára • intervenciós felvásárlás tervezett megszüntetése • Melléktermékek sorsa, helyzete

29. Néhány kérdés a bioüzemanyagokkal kapcsolatban • A biomassza legoptimálisabb energetikai célú hasznosí-tása az üvegházhatású gázkibocsátás mérséklésére • üzemanyaggyártás ↔ égetés • Tiszta bio-termékek (pl. E85) megjelenése az üzema-nyagpiacon

37. A MOL-Nyrt. 2006-ban tendert írt ki melynek értelmében 150 000 tonna/év biodízelt vásárol fel, 2007 novemberétől 5-7 éves szerződések alapján. Ezen biodízel mennyiség bekeverésével a MOL által forgalmazott gázolajban a biodízel komponens aránya eléri a 4,4%-ot, így teljesíthetővé válik az Európai Uniónak tett magyar vállalás.

38. Gazdasági előnyök – megújuló energiaforrás, rendszeres és biztos termelés, – általában olcsóbb, mint a fosszilis üzemanyagok, – rövid távon is profitot termel, – magas termésátlag, – hagyományok, – a mezőgazdaság prioritása, – a termelés és hasznosítás területileg integrálható, – a kapcsolódó iparágakra (vegyipar, mezőgazdasági gépgyártás, stb.) gyakorolt pozitív hatás, – vidékfejlesztés • Környezeti előnyök – csökkenő közlekedési eredetű károsanyag-emisszió – a városi levegőminőség javulása

39. Hátrányok – rosszabb kémiai stabilitás, mint a fosszilis eredetűeké – koksz képződés – tárolási gondok – Előállítási költsége magas – No-ban 1 liter biodízel előállítása 88 € cent – A BTL 70%-kal magasabb, mint a biodízelé – termelése korlátozott – vetésforgó – motorok átalakítása szükséges, – konkurrencia más energiaforrásokkal – hiányzik a megfelelő kormányzati támogatottság, – ismertsége viszonylag alacsony, – NOx-, esetenként a CO-kibocsátás magas