A vizsgálatok komplexek és lényegében abból indulnak ki, hogy energiacélú hasznosítással
— a megtermesztett faanyag fokozottabb mértékű hasznosítását lehet elérni;
— a kedvező emissziók mellett lehet hő- (újabban villamos) energiát előállítani;
— az energiaforrás bővítetten újratermelhető;
— a helyi energiaforrások hatékonyabban hasznosíthatók.
Ágazatunk e témában nyersanyagtermelő és az energiatermelés következményeinek
esetleg viselője is, ezért a témát legalább négy fő szempontot figyelembe véve kell vizsgálni. Ezek a következők:
1 . a fahasznosítás ilyen irányú, energiatermelés célú bővítése milyen közvetlen
hatással lehet az erdőkre;
2. a fa energetikai hasznosításának milyen közvetett hatásai lehetnek az erdőkre;
3. milyen külföldi és hazai tapasztalatok állnak rendelkezésre e téma kapcsán;
4. milyen következtetések vonhatók le és milyen további feladatok jelölhetők meg.
ad. 1.
A fa energetikai hasznosításának ellenzői részben azzal érvelnek, hogy ezt az értékes nyersanyagot elsősorban ipari célra kell hasznosítani; részben azzal, hogy energetikai hasznosítás esetén jelentős mennyiségű tápanyagot vonnak el a termőhelytől.
Ami a fa ipari hasznosítását mint fő célt illeti, a szakembereknek igazuk van. A fa az egyik legértékesebb nyersanyag. De addig, amíg ilyen nyersanyagot igénylő ipar számottevő mértékben hazánkban nincs, a nyersanyag egy része hasznosítatlanul semmisülne meg, energiaforrásként azonban hasznosítható.
A tápanyagelvonás tényével és mértékeivel kapcsolatban NSZK-ban, Belgiumban és újabban hazánkban is folynak kutatások. Ezek eredményei azt mutatják, hogy lombos erdőkben a levélzettel évente átlagosan 100—150 kg/ha ásványi anyag jut vissza a talajra, ehhez kb. 100 kg/év/ha a lágyszárúakból, cserjékből és lehullott ágakból ered.
Egy 60 éves, 300 m"/ha fatérfogatú erdőben a termelési ciklusban a levélzettel kb. 6—9 ezer kg/ha ásványi anyag jut vissza a talajra, ugyanakkor a letermelés teljes faanyaga kb. 3000 . . . 3200 kg/ha ásványi anyagot tartalmaz, tehát az ásványi anyagok forgalmának mérlege pozitív. A kitermelt fában levő ásványianyag-mennyiségnek mintegy 80%-át jelenleg is elviszik a területről, csak a további 20% lenne az, ami az energiacélú hasznosítás eredményeként a területről elszármazna. Ennek viszont több mint ötszöröse a visszamaradó ásványianyag-többlet. Így tehát tápanyagproblémát (-hiányt) a fa energetikai hasznosításával nem okozunk.
ad. 2.
A fa és fahulladék eltüzelésének közvetett hatása erdeinkre abban nyilvánul meg, hogy ily módon csökenthető olyan energiahordozó felhasználása, amely jelentős károsanyag-kibocsátó. Közismert, hogy erdeinkre az egyik legkárosabb emissziós komponens az SO2.
Hazánkban a reálisan tervezhető, kb. 14 000 TJ fabázisú energiatermelés esetén mintegy 7 millió kg-mal kevesebb S 0 2 kerülne a légtérbe, ha a faaprítékkal hazai szenet váltanánk ki. Ennek az S02-mennyiségnek a hatása a már egyébként is a tűrőképesség határán túl levő erdeinkre szinte felmérhetetlen, a hatás elmaradásával elérhető előny nyilvánvaló.
Por-, SOi- és NOx-emissziók közepes ipari tüzelőberendezéseknél (kg/TJ)
Por SO2 NOx
Kőszén 50 200—1000 200—1000
Barnaszén 65 500 (2000) 250
Nehézolaj 10 200—1500 450— 500
Földgáz 10 100 30— 300
Faapríték 34 mh. alatt 40
ad. 3.
A fa energetikai hasznosításában külföldön és itthon már számos eredmény született, tapasztalatok értékelhető mennyiségben vannak. Legfontosabb megállapítás lehet az, hogy
— a tüzelésre szánt faanyag nedvesség, fafaj, eredet, méret stb. szerint, igen változatos;
— az eltérő tulajdonságok eltérő tüzelési feltételeihez és
— a különböző alapanyagféleségekhez különböző tüzelőberendezéseket fejlesztettek ki.
Külföldön lényegében négy tüzelőberendezés-elrendezési mód alakult ki:
Hagyományos szilárdanyag-tüzelők
A hagyományos szilárdanyag-tüzelőket szén és szénszármazék tüzelőanyagokra
fejlesztették ki. A legváltozatosabb megoldások. Alapanyagra nem kényesek, hatásfokuk nem túl magas (60—70%). Többnyire magas parázságy-hőmérséklettel üzemelnek, ezért a hamuolvadás gyakori.
Előtüzelők
Az égés két lépésben és két tűztérben folyik. Kis méretű, egyenletes szemcseméretű
alapanyag égethető benne leghatékonyabban. Nagyon fontos, hogy a teljesítmény [p (kW)], a tüzelőtér térfogata és a tűztér hőmérséklete megfelelő arányokat tükrözzön. A berendezés könnyen túlterhelhető, ez esetben a túl magas tűzhőmérsékletből adódóan hamuolvadás és növekvő NOx-kibocsátás várható.
Alátolós tűzterű tüzelőberendezés
Alapanyag-részecskeméretre nem érzékeny, nedvesebb (40—60%) alapanyag is jól elégethető. A visszaforduló lángnyelv előszárítja az alapanyagot. A parázságy hőmérséklete viszonylag alacsony (750—850 °C), a magas hőmérsékletű tűzmag az égő gázokban, szekunder és tercier levegő adagolása mellett jön létre. Kedvező megoldás, jól automatizálható. Hatásfokot és károsítóanyag-emissziókat tekintve jelenleg a legkedvezőbb megoldás.
Alátolós, utánégetős tüzelőberendezés
Elrendezése hasonlít az előző megoldáshoz, de a fordítókamrát módosították, abban nagy mennyiségű samott redox-folyamatokhoz biztosít megfelelő hőmérsékletet és hatásidőt, így a CxHy-érték csökken, a CO aránya csökkenthető és az elégetlen szervesszén-maradvány mennyisége is csökken. A fejlesztés szakaszában levő, ígéretes megoldás.
ad. 4.
A fa energetikai hasznosításának környezeti hatásai közül meghatározó szerepe az emisszióknak van. Az emissziókra vonatkozó előírások egyre szigorodnak, és ezek visszahatnak a tüzelőberendezésekre, azok fejlesztésére. Példaként említhető, hogy Ausztria 1988-ban már szigorította 1986. évi előírásait, és ezek is csak 1991-, ill. 1992-ig maradnak érvényben.
Következtetésként megállapítható, hogy:
— a fa energetikai hasznosítása a károsanyag-kibocsátást tekintve előnyös, különösen a védett területekre (üdülők), vagy egyéb okokból terhelt (nagy immisszió) területekre különösen javasolható;
— megfelelő tüzelőberendezések már vannak, és különösen az 500 kW—3 MW nagyságrendben lehet jelentős eredményre számítani az emissziók csökkentésében;
— az alapanyag változatos, így mind a négy működési elvet hasznosító tüzelőberendezésre
szükség van hazánkban is;
— a hazai fejlesztéseket célszerű lenne külföldi eredmények gyors hasznosításával
eredményesebbé tenni (a tüzelőberendezések teljes automatizálása nélkül fejlesztéseink nem lesznek eredményesek, és főleg versenyképesek);
— a tüzelőberendezések hazai fejlesztéséhez, illetve kiválasztásához sokkal jobban kell ismerni az alapanyagot, mint az jelenleg jellemző. A továbblépés előfeltétele az energianyerés céljára felhasználni kívánt, fás alapanyagok tüzeléstechnikai szempontból fontos jellemzőinek mielőbbi rögzítése műszaki irányelvekben vagy szabványokban. Ennek hiánya máris akadályt jelent a termelők és felhasználók érdemi működésében.
DR. MAROSVÖLGYI BÉLA