2015. május: jegyzet, agrárium, portré, biotechnológia, tudomány, paragrafus, atomenergia, kiállítás/konferencia, innováció, it, energiagazdálkodás, logisztika, megújuló energia, zöldkörnyezet, egyetem, közlekedés, urbanisztika
2015. május 6.

Szerző:
Bogdán Zoltán

A biogázüzem sokkal több, mint egy áramtermelő egység

A hazai megújuló energiatermelés és ezen belül a biogáz-előállítás áldatlan állapotát már többször elemeztük az Innotéka hasábjain. Most teszünk egy európai kirándulást, hogy megtudjuk, miképpen vélekednek erről az iparágról a kontinens legfejlettebb országaiban, illetve mit tesznek a zöld cél érdekében. Útikalauzunk Kovács Attila, aki amellett, hogy egy magyar biogáz-vállalkozás ügyvezető igazgatója, társadalmi munkában az Európai Biogáz Szövetség (European Biogas Association, EBA) elnökségi tagja.


Kezdjük is rögtön egy kis provokációval: úgy tűnik, a biogáz világszerte csatát vesztett a fantasztikus iramban fejlődő napelemekkel, szél- és vízerőművekkel, sőt a biomasszával szemben is. Mint energiatermelő ágazatnak, szinte nincs is jelentősége, a sok biogáz-berendezés inkább „csak” a környezetünk védelmét szolgálja. A szakember, gondolom, mindezt jóval árnyaltabban látja…

– Egyrészt semmiképpen nem értek egyet azzal a megközelítéssel, hogy a különböző megújuló energiaforrások egymással versenyeznek. Mindezekre a technológiákra szükség van, együttesen kell hozzá­járulniuk ahhoz, hogy – egyebek között – csökkenjen a fosszilis energiahordozók (elsősorban a kőolaj és a szén) felhasználása a világon. Másrészt pedig a biogáz-technológia sokkal többet kínál, mint egyszerű megújulóenergia-termelést; bár ott sem elhanyagolható a szerepe, fontos feladata van a legkülönbözőbb szerves hulladékok környezetkímélő feldolgozásában és hasznosításában. A biogázüzemek – a hulladéklerakók és a kommunális szennyvíztisztítók mellett – a korszerű mezőgazdasági tevékenység elengedhetetlen, integráns részei. Elősegítik ugyanis a tápanyagok természetes körforgását, ipari műtrágyát váltanak ki, hasznosítják a növénytermesztésben és az állattartásban keletkező melléktermékeket.

És ezt azok is belátják, akik döntenek az ágazat sorsáról?

– A szakma egész Európában igyekszik finoman rávezetni a döntéshozókat és a hiteleket adó bankokat, mennyire szűk látókörű, és ezért hibás az a gazdaságpolitikai szemlélet, amely a biogáz-technológiát kizárólag energiatermelő lehetőségként kezeli, ahelyett, hogy annak komplex hatását értékelné. Már egészen jól haladtunk a „felvilágosítással”, amikor jött a 2008-as nagy pénzügyi válság, amely komoly megtorpanást okozott ebben az ágazatban is. A gazdaság­politikusok egyre inkább úgy érezték, most nem azok az idők jönnek, amikor jó szívvel „befektethetünk a jövőbe” – és ez a hozzáállás azóta is meglátszik az elkötelezettség hiányában, a hatékony támogatási rendszerek és szabályozások alacsony szintű alkalmazásában.

A „világetalonnak” számító Németországban is?

– A biogázágazatban feltétlenül. A német döntéshozók – nagyrészt a negatív hangvételű sajtó hatására – szükségesnek érezték, hogy fékezzék a silókukorica termesztését biogáz-alapanyag céljára. Korábban ugyanis a parasztgazdaságok egyre nagyobb számban használták a silókukoricát állataik takarmányozása helyett biogáz, majd villamos energia előállítására, mert ez a megoldás a magas szinten megállapított kötelező villamos energia átvételi árak mellett sokkal vonzóbb volt. A 2012-től megváltoztatott német támogatási rendszer 60 százalékban maximálta a silókukorica részarányát a biogáz-alapanyagokban, 2014-ben pedig olyan szintre csökkentették a biogáz alapú villamos energia átvételi árát, hogy Németországban ma már nem gazdaságos új biogázüzemeket építeni energianövények feldolgozására.

Így most „csak” ugyanannyi biogázt termelnek, mint az utánuk következő öt európai ország együtt…

– Mondhatnánk nyugodtan tízet is, a biogáz- vagy villamosenergia-termelést, illetve az üzemek számát tekintve Németország annyira kiemelkedik az európai mezőnyből. Az Európai Biogáz Szövetség adatai szerint 2013 végén Európában egészen pontosan 14 572 biogáztermelő üzem működött (mezőgazdasági, ipari, szennyvíztelepi és depónia alapon), ezen belül Németország 9035 üzemmel rendelkezett, ami több mint 60 százalékos részesedést jelent. Olaszország áll a második helyen 1391 üzemmel, míg a hagyományosan „ezüstérmes” Egyesült Királyságot ilyen összehasonlításban például Svájc és Ausztria is megelőzi.

Persze más dolog a darabszám, és más a teljesítmény…

– Valóban jelentős különbségek vannak a biogázüzemek átlagos méretében: míg Németországban sok kisméretű berendezés működik, az angliai üzemek teljesítménye jóval nagyobb. Mivel az országok népessége között is jelentős az eltérés, ezért a biogázüzemek száma helyett indokoltabb az egy lakosra jutó biogáztermelést vizsgálni. 2013-ban ez a mutató Németországban 95 m3/lakos volt földgázra átszámítva, Olaszország és az Egyesült Királyság lakosonként mintegy 35-35 köbmétert tudott felmutatni. Összehasonlításképpen: az európai átlag 31 m3/lakos, míg Magyarországon 9 m3/lakos. A biogáz-technológia az egyes EU-országok gazdaságpolitikájában nagyon eltérő szerepet kap. Erőteljes támogatást élvez azokban a tagállamokban (Németország, Egyesült Királyság, Olaszország, Dánia, Svédország stb.), ahol egyértelmű távlati energiapolitikai célkitűzésnek tekintik valamennyi megújuló energiaforrás minél szélesebb körű hasznosítását, illetve ezzel pár­huzamosan a szerves hulladékok korszerű kezelését is.

A mezőgazdaságra építő német és olasz út mondhatni alapvetően különbözik a brit modelltől, ahol szinte kizárólag csak a depónia és szennyvíz játszik szerepet. Melyik út a járhatóbb a többi, fejletlenebb ország számára?

– Bár a brit statisztikákban korábban valóban nulla szerepelt az „others biogas”, tehát a mezőgazdasági, élelmiszer-ipari rovatban, azonban az utóbbi években jelentős fejlődés kezdődött ezeken a területeken is. Egyébként nem gondolom, hogy két külön útról lehet beszélni – főleg, ami a jövőt illeti. Ugyanis valamennyi EU-tagországban arra van szükség, hogy minden feldolgozható hulladék anyagot és ipari-mezőgazdasági mellékterméket hasznosítsanak, ezért további beruházások várhatók mind a szennyvíziszap-hasznosításhoz, mind pedig a mezőgazdasághoz kapcsolódóan is. Hogy ne mindig csak német példát hozzunk elő, beszéljünk Olaszországról, amely nagy ütemben zárkózik fel! Ott már felismerték, amit az előbb én is hangsúlyoztam: az egyes megújuló energiaforrásokat nem egymással szembeállítva, hanem párhuzamosan, az adott technológia adottságainak figyelembevételével kell támogatni. Olaszország a biogázüzemeket a mezőgazdasági tevékenység szerves részeként támogatja, ami nagymértékű beruházási hullámot eredményezett. Szemben mondjuk Spanyolországgal, ahol a kormány elkövette azt a hibát, hogy a szolár villamos energiatermelés túlzott támogatását a többi megújulóenergia-technológia fejlődésének visszafogásával akarta kompenzálni.

A kis népességű országok közül a fejlett mezőgazdasággal, állat­tenyésztéssel rendelkező Dánia, Hollandia, Csehország emelhető ki. Magyarország mit tanulhatna ezektől az országoktól?

– Valóban, az említett országokban az egy lakosra jutó biogáz­termelés többszöröse (3-6 szorosa) a magyarországi mutatónak. Vannak alapvető különbségek, amelyek kívül esnek beszélgetésünk tárgykörén: gondoljon csak a mezőgazdasági export termékszerkezetére és az élelmiszeripar fejlettségére. Leegyszerűsítve: mi takarmányt exportálunk, a dánok viszont csúcsminőségű tejtermékeket és húsárukat. Márpedig minél magasabb szintű a végtermékek feldolgozottsága, annál több melléktermék és hulladék jut a biogázüzemekbe.

És ezekben az országokban valószínűleg nem évente változtatják a gazdasági szabályozókat…

– Amiről valóban beszélnünk kell, az a gazdaságpolitikák és a támogatási rendszerek különbözősége. A megújulóenergia-iparágak, benne a biogázipar európai fejlődését elemezve azonnal szembeötlő a támogatási rendszerek hatékonysága és a megújulóenergia-termelés szintje közötti szoros korreláció. Nem egyszerűen csak az átvételi árak és a beruházási támogatások számairól van szó: a támogatási rendszerek átláthatósága, kiszámíthatósága, stabilitása döntő fontosságú. Gondoljon arra, hogy valójában kiserőműveket építünk, ami mindenütt a világon csak hosszú távon térülhet meg. Ki fog ilyen beruházásokba pénzt fektetni, ha a kormányok a keretfeltételeket bármikor, akár visszamenőleges hatállyal is megváltoztathatják? A gazdaságpolitika iránti bizalom nélkül nincs előrelépés. Egy követésre érdemes pozitív példa: Dániában a kilenc parlamenti párt közül nyolc megszavazta az ország 2050-ig szóló energiapolitikájáról szóló, széles körű társadalmi egyeztetés alapján előkészített törvényt, és a mindenkori kormányok (pártállástól függetlenül) annak megvalósításán dolgoznak.

Egyáltalán elképzelhető olyan biogázüzem Európában, amely állami támogatás nélkül is képes megélni a piacon?

– Ismét szeretném felhívni a figyelmet arra, hogy egy biogázüzem nem tisztán áramtermelő egység, mint egy szélturbina vagy egy szolárcella. Olyan melléktermékekből és hulladékokból állít elő energiát, amelyeket egyébként óriási költségekkel amúgy is ártalmatlanítani kellene. Ismereteim szerint egyébként Nyugat-Európában vannak olyan biogázerőművek, amelyek nem szorulnak rá a központi támogatásra, de ott az a speciális helyzet fordul elő, hogy egy-egy szerves hulladékot nagy mennyiségben kibocsátó – például élelmiszer-ipari – üzem hajlandó akár komoly átvételi díjat is fizetni, csak hogy gondoskodjon a hulladékok szakszerű kezeléséről.

Fogalommagyarázat
Biogáz
A szerves anyagok anearob lebomlásának és biológiai átalakításának eredményeként képződik a metánban gazdag biogáz. A mikrobák lebontják a szerves anyagban található szénhidrátokat, fehérjéket és zsírokat, és belőlük 50-70 százalék metánt, 30-40 százalék szén-dioxidot és kis mennyiségben kénhidrogént, nitrogént, szén-monoxidot, egyéb maradványgázokat és vizet állítanak elő. A nyers biogáz eredeti állapotában gyakorlatilag nem hasznosítható, a legegyszerűbb felhasználási technológiához (közvetlen eltüzelés) is meg kell tisztítani legalább a vízgőztől és a kénhidrogéntől. Nemcsak a mezőgazdasági, állattenyésztési, élelmiszer-ipari üzemek állítanak elő biogázt, hanem a kommunális szilárd hulladéklerakók (depóniagáz) és a szennyvíztelepi iszaprothasztók is. 

Biometán
A biogáz további alapos tisztításával, illetve fajlagos energiatartalmának növelésével, azaz szén-dioxid-tartalmának eltávolításával állíthatunk elő biometánt. Ez szinte minden tulajdonságában megegyezik a fosszilis földgázzal. Tehát mindenütt felhasználható, ahol ma földgázt alkalmazunk: betáplálhatjuk az országos földgázhálózatba, illetve hasznosíthatjuk gépjármű-üzemanyagként is.

Biotrágya

A gáznemű anyagok eltávozásával a reaktorokból folyékony halmazállapotú, homogén, fontos tápanyagokat tartalmazó lebontási, más néven fermentációs maradék kerül ki. Ennek természetes felhasználása a növénytermesztésben van, a biotrágya a mezőgazdaságban nagyszerűen hasznosítható.

Fermentor

A biogázreaktornak is nevezett fermentor a biogázüzem központi egysége. A hő- és légszigetelt, szabályozható fűtéssel ellátott vasbeton (vagy acél-) tartályba az előkeve­rőből kerülnek be a folyékony és szilárd fázisú anyagok. A fermentorban levegő kizárásával, lassú, szakaszos vagy folyamatos keverés mellett, általában 37-38 °C körüli hőmérsékleten történik meg a szerves anyagok lebomlása. A keletkező biogáz általában a folyadék fázis feletti gázgyűjtő térben (gázkupolában) gyűlik össze, ahonnan folyamatosan elvezetik. A biogázüzemekben általában 2-12 órai termelésnek megfelelő tárolókat alakítanak ki.

Gázfáklya

A biogázüzemek egyik elengedhetetlen tartozéka a biztonsági gázfáklya. Ez a berendezés viszonylag környezetkímélő módon képes elégetni a folyamatosan termelődő biogázt, ha valamilyen üzemzavar következtében a villamos energiát és hőt termelő gázmotor kiesik.
Mennyire elterjedtek Európában a kapcsolt (hő- és villamos energiát is termelő) nagy üzemek, vagy inkább a lokális kis kazánok a jellemzőek?

– Nincsenek általános szabályok. Egy biogázüzemi beruházás akkor jó, ha az alapanyag-ellátás, a termelt energia felhasználása és a biotrágya hasznosítása tekintetében integrálódik a környezetébe. Nincs értelme például hosszú távolságokon oda-vissza szállítani az alapanyagokat és a fermentációs maradékot, csak azért, hogy nagyobb legyen a biogázüzem kapacitása. Bár kissé gyerekesnek tűnik a tanács, sok országban mégsem fogadják meg: az üzemméret és a telepítés megfelelő kiválasztásához célszerű szakértők szolgáltatását igénybe venni.

A biogázból előállított biometánt viszont hosszú távon lehetne vezetéken szállítani, ez azonban még elég kevés országban mindennapos gyakorlat…

– A biometán földgázminőségűre tisztítása és a földgáz-vezetékrendszer igénybevétele valóban azért lenne fontos, mert ezáltal földrajzilag szétválasztható a biogáz termelése és a fűtő/üzemanyag felhasználása, mindkét oldalon az optimális helyszín megválasztásával. Európában ma 15 országban, 300 telephelyen állítanak elő biometánt. Meggyőződésem, hogy a biometán-termelésnek komoly jövője van az egész világon. Részaránya is folyamatosan növekedni fog a biogáz alapú, decentralizált, helyileg előállított villamos energiával összehasonlítva, hiszen a földgázszállító, -tároló és -elosztó rendszerek által kínált rugalmasság jelentős, de ma még kihasználatlan előny. Makroszinten a biometán termelése semmivel sem drágább, mint a sok-sok helyi villamosenergia-termelő kiserőmű jelenlegi gyakorlata.

A biometán tulajdonképpen földgáz, tehát elméletileg gépkocsi-üzemanyagként is használható…

– Kicsit pontosítva: a biometán üzemanyag-komponensként nagyszerűen egészíti ki a földgázt, minthogy érdemben javítja annak üvegházhatásúgáz-kibocsátási mutatóit. A biometán üzemanyag célú felhasználása is jelentős mértékben növekedni fog szerte Európában. Különösen azokban az államokban, ahol a kormányok fel- és elismerik, hogy a kőolaj alapú folyékony üzemanyagok (benzin, gázolaj) részarányát középtávon elsősorban gázhajtással lehet csökkenteni, sűrített (CNG) vagy cseppfolyósított (LNG) földgáz formájában. Véleményem szerint egyébként nem a biometán különálló értékesítésének, hanem a földgáz-biometán keverék forgalmazásának van igazán jövője.

Ha mindez ilyen egyértelmű, miért égetjük el mégis helyben az értékes biometán nagy részét?

– A biogázipar azért termel ma túlnyomórészt áramot, mert a támogatási rendszereket így alakították ki. Ezért változás csak azokban az országokban lesz, ahol a támogatási rendszer elismeri a biometán-megoldás létjogosultságát. Európában ma még mindössze négy ország (Dánia, Franciaország, Egyesült Királyság, Olaszország) akad, ahol a biometán betáplálására a földgázvezeték-rendszerbe ugyanúgy kötelező átvételi árak vannak érvényben, mint 22 országban a biogázból termelt villamos energia átvételére.

Sokak szerint viszont nincs szükség erre a túlbonyolított „gázosításra”, termeljünk inkább a földeken bioetanol-alapanyagokat, azzal többet teszünk a környezetünkért.

– Ez a szembeállítás szerintem nem korrekt. Amennyiben a szántó­földön közlekedési hajtóanyagokat akarunk termelni, akkor erre a célra egyértelműen a biometán a legalkalmasabb, az egy hektáron termesztett energianövényből (például silókukoricából, cukorcirokból vagy cukorrépából) előállított biometánnal ugyanis lényegesen nagyobb távolságot lehet megtenni, mint a repcéből előállított biodízellel vagy szemes kukoricából származó bioetanollal. Ebben a kérdésben egyébként nem is a különböző technológiák versenyeztetése a lényeg. Európa döntéshozóit arról kellene meggyőzni, hogy a szántóföldi energianövény-termelést nem szabad elvi alapon elvetni. Szerintem ugyanis alapvetően téves az a médiában – a hagyományos energiaipar hatására – egyre gyakrabban hangoztatott érvelés, amely a szántóföldi energia­növény-termelést (legyen az biodízel- vagy bioetanol-alapanyag, égetésre szánt biomassza vagy biogáz-alapanyag) az „emberiség elleni bűntettként” kezeli. Mondván, Európa inkább élelmiszert termesszen és szállítson a többi kontinensen éhező millióknak. A földjeinken inkább optimális termékszerkezetet kellene kialakítani, amelynek szerves része az energianövények termesztése, ezen belül másodvetések és parlagon hagyott területek hasznosítása. Az pedig már egy szűkebb szakmai kérdés, hogy a bioetanol- vagy a biogázgyártás alapanyagai nem minden esetben fedik le egymást.

Gondolom, minden bioetanol-készítésre alkalmas kultúrnövény – cukorrépa, cukornád, burgonya, kukorica, búza stb. – nagyon is megfelelő lenne biogázgyártásra, fordítva viszont már nem ez a helyzet…

– Már csak azért sem, mert a biogáz nagy részét nem növényi eredetű alapanyagból, hanem szennyvíziszapból, kommunális hulladékból és állati melléktermékekből állítják elő. De a növényeknél is van különbség: a biogáz előállításához nincsen feltétlenül szükség olyan nagy cukor- vagy keményítőtartalmú növényekre, mint a bioetanolhoz, mi a jóval kisebb energiasűrűségű alapanyagokat is teljes mértékben hasznosítani tudjuk. Voltam én már olyan biogázüzemben Ausztriában, ahol meglepő módon csak egyetlen alapanyagot használtak: azt a füvet, amelyet a szomszédos repülőtéren kaszáltak le. És működött a rendszer. A biogázcélra szolgáló energianövény-ültetvény jó példája lehetne hazánkban például a szilfium, magyarul csészekóró, amely 15-20 évig szolgáltathatna nagy hozammal termelhető, kitűnő alapanyagot. Sajnos érthető, hogy miért nem telepítenek ilyen ültetvényeket: ha maga a biogázüzemi beruházás nem kapja meg a hosszú távra érvényes gazdaságpolitikai támogatási hátteret, akkor a hozzá kapcsolódó alapanyag-termesztési projektnek sincs sok értelme.

Közbevetőleg: szinte bármilyen állati vagy növényi hulladékot be­dobálunk a fermentorokba, azokból előbb-utóbb biogáz lesz?

– Kis túlzással igen. Kell persze megfelelő szakértelem az előkészítéshez, a keveréshez, a gázok tárolásához és tisztításához, de a lényeg az, hogy a mikrobák több lépcsőben lebontják a szerves anyagban található szénhidrátokat, fehérjéket és zsírokat, és belőlük 50-70 százalék metánt, továbbá szén-dioxidot és egyéb gázokat állítanak elő. A keletkező metán mennyisége persze nagyban függ az alapanyagtól, ezért szeretik a biogázüzemek annyira a nagy energiatartalmú zsírokat és olajokat – de a mikroorganizmusok szerencsére nem válogatósak.

Ez igaz már az olyan klasszikus biomassza-alapanyagokra is, mint például a faapríték?

– A nagy cellulóztartalmú alapanyagok – például az erdei fahulladék – biogázüzemi felhasználása egyelőre még kísérleti stádiumban van az egész világon. Léteznek már jól működő laboratóriumi és kísérleti üzemi méretű berendezések, de hogy ezekből mikor lesz gazdaságos ipari méret, azt nehéz megmondani. Mint ahogy még az sem dőlt el, hogy átfogó környezetvédelmi és gazdasági szempontból miként lenne a legcélszerűbb felhasználni a faanyagot. Biometánt vagy folyékony üzemanyagot készítsünk belőle, esetleg biomasszaként egyszerűen égessük el?

Az elmúlt évtizedben egyébként mire irányultak a fő technikai-technológiai fejlesztések a biogázüzemek területén?

– Elsősorban a biogáztermelés fajlagos növelése, illetve a szokásosnál nehezebben feldolgozható alapanyag-források – elsősorban hulladék anyagok – bevonására. Mindkét cél elérésében nagy szerep jut a fermentorok előtti alapanyag-előkészítésnek. Ebben már most jelentős eredmények vannak, és a kutatás-fejlesztés folytatódik. Nagy lépésekkel fejlődnek a biogáz földgázminőségűre tisztítására szolgáló megoldások is, különösen a kémiai abszorpciós és a membrános technológiák. Ma már 99,5 százalékos metántisztaságot is el lehet érni, elenyésző metánveszteség és csekély energiafelhasználás mellett.

Szakmai konferencia
A Magyar Biogáz Egyesület április végén (lapzártánk után) kétnapos szakmai konferenciát tartott Kecskeméten, amelynek programjába még egy biogázüzem meglátogatása is belefért. A rendezvény hátterében az áll, hogy hazánk a biogáz-hasznosítás területén elméletileg ugyan jobb adottságokkal rendelkezik az európai átlagnál, ám ezt finoman szólva is csak nagyon korlátozottan használjuk ki. A konferencia résztvevői megismerkedhettek az európai trendekkel és a legújabb technológiai fejlesztésekkel, illetve az itthon már megvalósult sikeres projektekkel is. A leg­nagyobb érdeklődéssel viszont minden bizonnyal a Nemzetgazdasági Minisztérium államtitkárát várták, aki a kormány megújulóenergia-politikájáról és a 2020-ig terjedő időszak támogatási lehetőségeiről adott tájékoztatást.
Kicsit távolodjunk el Európától: a világ két vezető ipari hatalmában, az Egyesült Államokban és Kínában is „európaian” gondolnak a biogázra?

– Az Egyesült Államok sokkal többet tesz a megújuló energiaforrások kihasználására és az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentésére, mint ahogy az az európai közvéleményben elterjedt. Az illetékes amerikai kormányhivatalok 2014-ben felmérték a biogázipar helyzetét, és cselekvési tervet dolgoztak ki a potenciál nagyobb mértékű kihasználására. Az országban mintegy 2100 biogáztermelő berendezés működik, 60 százalékban szennyvíztelepeken, 30 százalékban depóniákon. Az állattartó telepeken ma még viszonylag kis számban (240 üzemben) termelnek biogázt, ezek mérete azonban nagyobb, mint Európában. A tervek szerint a fejlődés elsősorban a trágyák, az élelmiszer-hulladék és az élelmiszeripar melléktermékeinek feldolgozásában várható. A középtávú cél 11 ezer új biogázüzem építése.
Kínában alapvetően más a helyzet: ott évtizedek óta a kultúra része a családi kis biogáztermelő berendezés, amely az otthonokban keletkező szerves hulladékokat hasznosítja. Milliószám épülnek ezek a nagyon egyszerű kivitelű és kis teljesítményű egységek, amelyek főleg hőenergiával látják el a háztartásokat.•

 
Innotéka